קריסטליזציה בפתרונות אקסקליים היא תהליך אבן הפינה על פני תחומים מדעיים ותעשייתיים רבים, מההנדסת דיוק של גבישי תרופות להיווצרות מינרלים בסביבות גיאולוגיות. הגודל, הצורה, הטוהר והפולימורפי של גבישים רגישים להפליא לפתרון תנאים.בין הפרמטרים המשפיעים והנסיוניים ביותר הם ה- pH של אמצעי המדיום והכוח הפולימורפי שלו על פני שני המהנדסים האלה מאפשר מחקר מקיף של חומרת של חומרת של חומרת חומרת חומרת חומרת חומרים כימיים.

התפקיד המכני של pH ב Crystallization

pH משפיע על התגבשות בעיקר על ידי שינוי הספקולציות והטעינה נטו של מולקולות solute וצלים. תרכובות רבות - במיוחד אלה עם קבוצות פונקציונליות ionizable (למשל, חומצות קרוקסיליות, amines, פוספטים) - קיימים במדינות שונות של הסתברות בהתאם לחומצה של הפתרון.

pH - מערכת יחסים של

עבור חומצה חלשה, האיזון בין חומצה נייטרלית לבין הבסיס ה conjugate A - נשלט על ידי משוואה הנדרסון-האסלובלך.הצורה נייטרלית היא לעתים קרובות הרבה פחות מסולקה מהצורה המוטעית כי היא חסרה קליפת החסינות המייצבת את ה- pH במים.כפי שהורדת pH (הפחתת ריכוז HK+), השינויים לכיוון HA, העלאת העודף של הפתרון עם תרכובת מינימלית, אשר עשויה להיות ממקסימה לפחות גבוהה.

איור בעולם האמיתי הוא התגבשות של חומצות האמינו כגון חומצה אספרטית. בנקודת האנוטו שלה (pI ⁇ 2.8 עבור חומצה אספרטית), המולקולה אינה נושאת מטען נטו ומציגה מינימום solubility. סטייות קטנות מן pI יכול להכפיל או משולש את האצולה, השפעה דרמטית על הכוח המניע עבור nucleation. בפיתוח תרופות, שליטה ב- pH הנפוץ ביותר להשגת אסטרטגיות עבור פיתוח אקלים מהיר ללא שינויים דרמטיים הרצויים.

pH ו- Crystal Polymorphism

מעבר לסולולה, pH יכול לכוון את הבחירה של פולימורפים גבישיים - מבנים גבישיים שונים של אותו תרכובת. היווצרות של פולימורפ מסוים לעתים קרובות תלוי בשיעור היחסי של nucleation של צורות מתחרות קריסטל, אשר מושפעים על ידי הסביבה ionic Shift.לדוגמה, התגבשות של פחמן סידן (CaCO3) היא גבוהה pH תלוי: pH נמוך יותר (חומצה), את המטאלקטלקטלוקסיליים גבוהים יותר, או שינוי כימי לחלוטין.

pH כטריגר ל Nucleation

פרוטוקולים רבים של התגבשות משתמשים ב- pH שינויים כגורם שניתן לתכנתו. על ידי פירוק המתחם ב- pH שבו הוא מאוד מלוטש ואז לאט להתאים את ה- pH למינימום העצום שלו, ניתן לשלוט בדיוק על תחילת של נינקיה. שיטה זו מועסקת באופן נרחב עבור חלבונים ומולקולות ביולוגיות אחרות, שבו משקעים מהירים או בלתי מבוקרים מובילים לחמצמות מצטברות ולא קריסטלים, למשל, באופן קבוע, כמו גם עבור עובדים סטריאוטיפים, באופן איטי, כמו סטריאוטיפים, באופן קבוע, כמו גם עבור חלבון סטריאוטיפים, או סטריאוטיפים, או סטריאוטיפים, כמו סטריאוטיפים, כמו סטריאוטיפים סטריאוטיפים מאוד, כמו סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים מאוד, כמו גם עבור עובדים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים מאוד, באופן איטי, באופן איטי, כמו סטריאוטיפים מאוד, כמו סטריאוטיפים מאוד, כמו סטריאוטיפים אסטרקטיים מאוד, כמו סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים סטריאוטיפים

כוח איטוני וסדרת הומסטר

כוח איטוני (I) מוגדר כמחצית מהריכוז של כל ion פעמים הכיכר של המטען שלה:0I= 1⁄2 ⁇ ci zi2irFLT:1 הוא מגדיר את ההשפעה הכוללת של כל סטיות מומסות על אינטראקציות אלקטרוסטטיות.

מלחים בחוץ והתיאוריה של דביי-הוקאל

אפקט "Salting-out" הקלאסי הוא תוצאה ישירה של כוח דינמית כאשר מלח נוסף לפתרון המכיל solute טעון, השדים קהל סביב solute, צמצום הפעילות התרמודית האפקטיבי שלה ביחס לריכוז שלה.כדי לשחזר את שיווי המשקל, solute עשוי להפחתת Bsolute (הפעילות coefficient של ions עם עלייה של כוח ⁇ ili על פי העיקרון הזה - כלומר ריכוז גבוה יותר (a-Hal) הוא לא יעיל (כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לא פחות יעיל) = ריכוז זה לא יעיל (pical t ⁇ ) = Bsolute) = ריכוז זה לא יעיל יותר (apine) הוא נמוך יותר (alal t ⁇ t) = Bsolute) הוא נמוך יותר (apine) = Bsolute) כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לחץ גבוה יותר יעיל יותר יעיל של ⁇ tine=a ⁇ tinetinetinetinetine=a ⁇ tinetinet = ריכוז זה הופך להיות מופחת על ידי ⁇ tine=a ⁇ t =

אפקטים ספציפיים: סדרת ההוריסטר

לא כל המושגים מתנהגים זהה באותה עוצמה איטונית.הסדרה של הופמיסטר מדרגת את הגזרות והמושגים על ידי יכולתם "לעצור" או "לבטל" חלבונים ו"מכלים אחרים" עבור סטיות, ההזמנה היא בדרך כלל: SO42 -> HPO42 - Acetto" (לא 3 - Br-> אני > O > C-N) הם למעשה סוכנים של מלח ו-Hropempto-Holes-Holes)

כוח איטוני ו Crystal Morphology

חוזק גבוה ionic לא רק משפיע על קצבה, אלא גם שולט בהרגל קריסטל (צורה חיצונית) למשל, בקריסטליזציה של NaCl עצמו, נוכחות של בצלים מסוימים יכולה לדכא צמיחה על פני גבישים מסוימים, המוביל לעוקב מול מורולוגיות דמויות מחט (כמו מורולוגיות) במשקעים של נוזל ספציפי סידן, מגבירה את החוזקות הליטוניות על היווצרות של הידרוקסיאט יציבה יחסית על פני השטח, או מזרז יותר מפלסמתים אלה היא מאיץ גבוה יותר.

ה- pH וכוח איטוני: סינרגיות מעשיות ו-Polfalls

בעוד ש- pH ועוצמה איטונית יכולים להיות מגוונים באופן עצמאי, ההשפעות שלהם הן מאוד ⁇ .שינוי pH משנה את מצב המטען של ה- pH המוחלט, אשר בתורו שינויים איך זה מגיב לעוצמה איטונית. לדוגמה, מולקולה ליד pI יש מטען נטו מינימלי; לכן, גישה אלקטרוסטטית היא חלשה ורק כוח קינטוני נדרש כדי לגרום נירקציה רחוק מן pI, נושאת מולקולה גבוהה יותר, כלומר, לחץ על גביית, 000, הוא צורך, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, הוא צורך, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, הוא צורך, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000, 000 חזק יותר, 000, 000 חזק יותר, 000, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000, הוא צורך, 000 חזק יותר, 000, 000, 000, 000, 000, הוא צורך, הוא צורך, 000, 000, הוא צורך, 000, 000, 000 חזק יותר, 000, 000 חזק יותר, 000 חזק,

Buffer Systems ו-Ionic Powerתרומות

כאשר מתאמת pH, ה-buffer המשמש באופן בלתי נמנע מוסיף לכוח ה-ionic. Phosphate buffers, למשל, מכיל ions מואשמים (HPO42 - H2PO4 -) אשר תורמים באופן משמעותי יותר מאשר אותו שפע של buvalent buvalent כמו Tris-HCl. a common Resight הוא לטפל pH כמו משתנה מבודד תוך התעלמות מהכוח ifferic שמלווה באמת את ההשפעות של bunikeiance, מאשר , כמו , כמו , כמו , כמו סגסוגת של , לעומת זאת, כמו , כמו , כמו feronic עובד קבוע, כמו fericoncision, לעומת זאת, כמו , כמו fericonlike-HC.

מחקר מקרה: קריסטליזציה של תרופות קטנות-מולקוליות

שקול את הפיתוח של אופטימיזציה גבישית עבור התרופה indomethacin (חומצה חלשה, pKa ⁇ 4.5) מוקדם חשפה כי ב pH 3.0 (well מתחת pKa), הצורה נייטרלית התגבשה כל צורך ארוך עם פילטרים עניים.התגדלה pH ל 5.0 (חלקית ioned) המיוצר יותר גבישים בצורת איזומטרית, אבל עם נטייה גבוהה יותר כדי ליצור צורה מוגזמת על ידי קרינת חום נמוכה יותר עם HIV עם זרם נמוך יותר עם ירידה בינונית עם HIV.

שיקולים מתקדמים: Nucleation Kinetics and Metastable Zone

השפעות ה- pH והכוח האנטוני מוטבעות בקינטיקה של נינקיה וצמיחה.התיאוריה הקלאסית של הניקיון (CNT) מבטאת את קצב ההנקה:0JirFLT:1 כמו:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ 3 v2 / (3 k3 T3 (ln S))

(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]

רוחב אזור מטבול (MSZW) - טווח של supersaturation שבו פתרון נשאר ברור לפני התגבשות - הוא מדד מעשי נוסף. ב supersaturation נתון, MSZW רחב יותר מצביע על פתרון יציב יותר וקצב קצב נינקיה איטי יותר. מחקרים שיטתיים מראים כי עבור חומצות אורגניות רבות, MSZW מ ניגש לpKa (בשל יכולת כה נמוכה), אך ורק אם הם עדיין נמנעים מאפקטים נמוכים מדי של משקעים.

יישומים ב- Domains

תרופות Crystallization

בתעשיית התרופות, רוב החומרים הפעילים הם מוצקות גבישיות.שליטה ב- pH וכוח ionic חיונית:

  • (FLT:0) בקרת פולימורפ: 1FLT:1 תרופות רבות יש פולימורפים מרובים עם זמינות ביולוגית שונה.לדוגמה, התרופה האנטיפילפטית קיימת בארבע פולימורפילים מיובשים, והצורה הרצויה מושגת בדרך כלל על ידי התגבשות מפתרון של חוזק ionic מוגדר.
  • (FLT:0)Particle הנדסה: 1FLT (ב) עבור השעיה בלתי ניתנת להזרקה או אבקת שאיפת, גבישים חייבים להיות בטווח גודל צר. pH וריכוז מלח יכול להיות מכוון לייצר גבישים בגודל מיקרון או בגודל ננו בגודל באמצעות משקעים מבוקרים.
  • (ב) רזולוציה:0)Chiral resolutioncio:FLT:1 התגבשות קדם-חשיבות של אננטימבר אחד יכול להיות משופר על ידי התאמת ה- pH והכוח הטוני כדי לשנות את היחס הסולל של המתחם המגזעני מול האנאנטימר הטהור.

מערכות סביבתיות וגיאולוגיות

במים טבעיים, pH ו- ionic כוח למשול היווצרות של מינרלים בקנה מידה כגון calcite, gypsum, ו barite.לדוגמה, במגדלי מים קירור, תוספת חומצה ל- pH נמוך מונע את רמת פחמן של סידן - אבל אם ה- pH נמוך מדי, קורוזיה הופכת לבעיה דומה, הכוח האנטוני של מי הים ( ⁇ 0.7 מ) מקדם את המשקעים של אגואנט גיאולוגי על ידי אורגניזמים ימיים.

עיבוד מזון ו Beverage

בתעשיית הסוכר, התגבשות של גרגר מ סירופים ממוטבת על ידי שליטה ב- pH (בדרך כלל 7.0-7.5) ועל ידי הוספת מלחים מסוימים שמשנים את ההרגל.הכוח האנוני מזיהומים טבעיים (למשל, אשלגן, מגנזיום) משפיע מאוד על קצב הצמיחה וצורה גבישית סופית.

הנחיות מעשיות לניסויים

בהתחשב המורכבות של ה- pH-יון כוח בין-משחקים, מומלץ גישה שיטתית:

  1. (FLT:0)Map the solubility כתפקוד של pHphigFLT:1) בכוח ionic קבוע ומתון (למשל, 0.1 MNCl) זה מגלה את טווח ה- pH שבו המתחם הוא לפחות מלוטש.
  2. (FLT:0)Fix pH במינימום של ה-Solubility FIRLT:1) וחוזק ionic שונה מנמוך (0.05 מ) לגבוה (1.0 M). עיין הן במגמת חנק והן באיכות גבישית.
  3. (ב) ,0) ,התחרו עם רשת של pH ו-מלחים ריכוזFLT:1 באמצעות צלחת 96-well או מסך דומה גבוה דרך חישוב.
  4. (ב) [ה] [ה] [ה]] [ה] [ה]] [ה] [ה]], [ה], [ה], [ה],] [ה]], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה],], [ה], [ה], [התחילה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה],], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה],], [ה],], [ה],], [ה],],], [ה], [ה], [ה],],],], [ה], [ה], [ה], [ה
  5. (ב) [ה]] [ה]] [ה]], [ה], [ה], [ה], [ה],] מבדיל בין נאקל לבין קלר באותה עוצמה איטונית.

מקורות חיצוניים המספקים רקע עמוק יותר כוללים את הביקורת הכוללת על יסודות התגבשות על ידי FLT:0Davey et al. (2006) FLT:1 ואת המדריך המעשי לחלבון מ FLT:2Ducruix ו Giegé (2009)FLT 3: 3.

מסקנה

pH וכוח ionic אינם רק משתנים רקע בקריסטליזציה; הם מכשולים חזקים השולטים ברצף כולו מ- supersaturation מצטבר להרגל קריסטל סופי. הבנה חיזוי של איך גורמים אלה משפיעים על ספקטרום, אפקטיביות פעילות, אנרגיה בין-גזעית, וחסמים קינטיים מאפשרים עיצוב רציונלי של תהליכי התגבש עם תשואה גבוהה, טוהר, ועקביות, בין אם לייצר חיים חסכוניים, או למנוע את הפחתת הכלים הדחיסה יעילה ביותר של סימולציה של סימולציה של סימולציה של סימולציה של תאים תעשייתיים.