Benetzung
Definition
Als Benetzung wird die Ausbreitung einer Flüssigkeit auf einer festen Oberfläche bezeichnet. Die Fähigkeit eines Feststoffs, von einer Flüssigkeit benetzt zu werden, wird Benetzbarkeit genannt.
Hintergrund
Wichtige Aspekte bei Benetzungsprozessen sind Grenzflächenspannung, Adhäsion und Kohäsion. Eine hohe Oberflächenspannung einer Flüssigkeit führt zu schlechterer Benetzung, da mehr Energie für die Vergrößerung der Oberfläche ("zerfließen") notwendig ist. Adhäsion beschreibt die Wechselwirkung zwischen Flüssigkeit und Feststoff, während Kohäsion die Wechselwirkung zwischen den Flüssigkeitsmolekülen beschreibt. Die Benetzung ist also stärker, wenn die Adhäsion hoch und die Kohäsion niedrig ist.
Pharmazeutische Bedeutung
Benetzungsprozesse spielen eine wichtige Rolle in der Pharmazie, da z.B. die Kontaktfläche fester Arzneiformen mit Wasser im Magen einen großen Einfluss auf die Desintegration von Tabletten und Lösungsgeschwindigkeit der Wirkstoffe hat. Außerdem hat die Benetzbarkeit von Partikeln eine wesentliche Bedeutung für die Stabilität von Suspensionen. Darüber hinaus beeinflussen Benetzungsphänomene in der Produktion das Überziehen von Tabletten mit flüssigen Filmen. Ein weiteres Beispiel ist die Benetzung der Innenseite von Infusionsflaschen und -leitungen mit der flüssigen Arzneiform, was sich auf das Herausfließen bzw. Verabreichen der Infusion auswirkt.
Messung
Das Ausmaß der Benetzung hängt von vielen Faktoren ab, wobei der wichtigste Punkt die Grenzflächenspannung ist.
Die Benetzbarkeit wird über den Benetzungswinkel θ ("theta") bestimmt. Dabei handelt es sich um den Winkel zwischen der Oberfläche des Festkörpers und der Oberfläche des Flüssigkeitstropfens, der auf dem Feststoff liegt. Bei vollständiger Benetzung hebt sich die Flüssigkeit kaum von dem Feststoff ab und der Benetzungswinkel liegt nahe 0°. Bei extrem schlechter Benetzung wird der Tropfen eine nahezu kugelförmige Form behalten und der Benetzungswinkel liegt nahe 180°.
Hieraus ergibt sich eine simple Messmethode, bei der die Flüssigkeit auf den Feststoff getropft und unter mikroskopischer Vergrößerung der Benetzungswinkel gemessen wird. Alternativ kann der Benetzungswinkel bei dieser Methode aus der Lichtreflexion an der gebeugten Tropfenoberfläche errechnet werden.
Das Verhältnis der Grenzflächenspannungen (Feststoff, Flüssigkeit und umgebendes Gas) und des Benetzungswinkels kann mit der Young-Gleichung formuliert werden.
Quellen
- R. Voigt (2010): Pharmazeutische Technologie, Deutscher Apotheker Verlag, Stuttgart