A gyógyszerhatás fizikai-kémiai alapjai Rozmer Zsuzsanna – Perjési Pál

9.3Az oldhatóság definíciója, fajtái

Az oldatok többségében az alkotórészek mennyisége – az előzőkben felsorolt kölcsönhatások eredményeképpen – csak meghatározott arányok között változhat. A feloldandó anyagot növekvő mennyiségben adva az oldószerhez, egy adott mennyiség feloldása után további mennyiséget az adott tömegű oldószer már nem tud feloldani, vagyis a kapott oldat az adott anyagra nézve telítetté válik. Az oldatot telített oldatnak nevezzük.

Egy anyag oldhatóságát telített oldatának koncentrációjával jellemezzük adott hőmérsékleten és nyomáson, az adott oldószerben. Egy anyag oldhatóságának leírására kétféle megközelítés létezik, az ún. termodinamikai oldhatóság, valamint az ún. kinetikai oldhatóság.

Termodinamikai (egyensúlyi) oldhatóság, S
A termodinamikai oldhatóság megadja a termodinamikai egyensúlyban levő heterogén, kétkomponensű rendszer (oldat és oldandó anyag), telített oldatfázisában levő anyag koncentrációját. Értéke adott hőmérsékleten és nyomáson állandó, anyagi minőségre jellemző. Nagyban függ az oldandó anyag kristályszerkezetétől is. Ionizálható molekulák esetében az oldhatóság pH-függést mutat. A neutrális forma (szabad sav vagy bázis) egyensúlyi oldhatósága az ún. belső (intrinsic) oldhatóság (S₀) arra a pH-értékre vonatkozik, ahol a vegyület nemionos formában van jelen.
Kinetikai oldhatóság, S^APP
A kinetikai oldhatóság a vizsgált heterogén rendszerekben a mintavételkor érvényes, pillanatnyi oldhatóságot jelenti, mivel a mérési eljárás során nem hagynak elég időt az egyensúly kialakulására. A kinetikai oldhatóság meghatározásakor az adott vegyületből szerves oldószerrel, tipikusan dimetil-szulfoxiddal (DMSO) tömény oldatot készítenek, majd ennek az oldatnak adott térfogatát adják a vizes közeghez, növekvő mennyiségben, amíg csapadékképződés nem tapasztalható. A kinetikai oldhatóság a telített oldat koncentrációja a csapaddékképződés pillanatában. Mivel az anyag a szerves oldószerben már oldott állapotba jutott, a vízzel hígított oldat koncentrációja nagyobb lehet, mint a termodinamikai oldhatóság által megszabott érték.

A termodinamikai és a kinetikai oldatóság közötti különbség abból adódik, hogy az utóbbi esetben már nincs szükség a kristályrácsot összetartó, valamint a formulálás különbségeiből adódó különböző erők legyőzésére. A szilárd struktúrának ugyanis gátló hatása lehet az oldhatóságra.

A kinetikai oldatóság meghatározásakor lehetőség van a nagy áteresztőképesség biztosítására, ami nagyon előnyös a gyógyszerkutatás korai felfedező fázisában. Ekkor még nincs is szükség pontos oldatósági eredményekre, elegendő azok körülbelüli ismerete, hiszen előrejelzi a vegyület orális alkalmazhatóságát. A termodinamikai oldatóság megállapítása a kutatás későbbi fázisának feladata.

Az oldhatóság különböző koncentrációegységekben adható meg. Kifejezhető egységnyi oldószerben oldott anyagmennyiséggel, pl. g/100ml, g/ml, g/dm³, mol/dm³ (moláris oldhatóság) stb. Jelölése: S. Az egységnyi oldószerben oldott anyagmennyiségek számszerű értékei logaritmizálva is megadhatók. Jelölése: logS. A logaritmizált oldhatóság megadható pS formájában is. (pS = -logS) Mindig pontosan meg kell adni, hogy milyen mértékegységben fejezzük ki az oldatóságot.

Oldékonyság
Az oldékonyság a Gyógyszerkönyv tájékoztató adata, amely jól definiált kifejezésekkel adja meg 1 gramm anyag feloldásához szükséges oldószer intervallumot (ml-ben) (IX-1. táblázat).
IX- táblázat: A gyógyszervegyületek oldékonysága alapján történő besorolás a gyógyszerkönyvben (Ph. Hg. VIII). (A használt kifejezések 15-25°C közötti hőmérsékletre vonatkoznak.)

Kifejezések	1 g anyag oldására vonatkoztatott oldószertérfogat (ml)
Nagyon bőségesen oldódik	< 1
Bőségesen oldódik	1 - 10
Oldódik	10 - 30
Mérsékelten oldódik	30 - 100
Kevéssé oldódik	100 - 1000
Alig oldódik	1000 - 10000
Gyakorlatilag nem oldódik	> 10000

Oldhatósági szorzat, L
Az oldhatósági szorzat a rosszul oldódó elektrolitok oldhatóságának megadására szolgál. Az oldhatóság és az oldhatósági szorzat bár összefüggő, de nem azonos kémiai fogalmak. Egy elektrolit oldhatóságát a telített oldatban az ionok egyensúlyi koncentrációja határozza meg adott hőmérsékleten. (lásd. Termodinamikai oldhatóság) Adott anyag oldhatósága függ attól, hogy az oldatban milyen egyéb anyagok vannak jelen. Az oldhatóság jelentősen csökkenthető saját ion (közös ion) hozzáadásával. Az oldhatósági szorzat (L) viszont egy egyensúlyi állandó, értéke csak a hőmérséklettől és anyagi minőségtől függ.
Például:

Az AgCl moláris oldhatósága S. A sziárd ezüst-klorid oldódásának egyensúlyi folyamata:

AgCl (sz) ↔ Ag⁺ + Cl^-
Az oldódási folyamat egyensúlyából látható, hogy [Ag⁺] = [Cl^-] = S, vagyis az ionkoncentrációk azonosak a moláris oldhatósággal. Értékükből számítható az AgCl oldhatósági szorzata (L):
L = [Ag⁺] ∙ [Cl^-] = S ∙ S = S²
Az Al(OH)₃ moláris oldhatósága S.
Al(OH)₃ (sz) ↔ Al³⁺ + 3 OH^-
Az oldás egyensúlyi állapotában a sztöchiometriai aránynak megfelelően háromszor több lesz a [OH^-], mint az [Al³⁺]. Ezek alapján az Al(OH)₃ oldhatósági szorzata:
L = [Al³⁺] ∙ [OH^-]³ = S ∙ (3S)³ = 27S⁴