[Year]
PHYSICAL
PHARMACY TEAM
Lecture 5
Clinical Pharmacy
Cairo University
2014/2015
/Clinical2020CU
Physical Pharmacy
Lecture 5
‫’) عارفة اننا اتاخرنا عليكوا كتير‬: ‫ يا رب تكونوا حليتوا حلو فالكويز‬:D ‫ازيكم يا شباب‬
.  ‫ بس حقيقي غصب عننا‬,‫فالمحاضرة ده‬
‫ تعالوا اناقش معاكم االسئلة اللي جت فيها تكات فالكويز‬,‫طيب قبل لما نبدأ المحاضرة‬
:‫ بيقول‬mcq ‫ كان عنده‬A ‫جروب‬
what happens if the energy of the solute decreases:
a) melting point increases
b) stability decreases
the above
c) none of
‫ بتاعت‬Energy‫ طيب بيقولك لو ال‬..‫هو كان في اختيار رابع بس انا مش فكراه حقيقي‬
‫ و‬amorphous‫ هتزيد و ال هتبقى اقل استقرار ؟ فاكرين ال‬m.p‫ هل ال‬, ‫ قلت‬Solute‫ال‬
‫؟ و كان‬low stability ‫ و‬high energy‫ كان عندها‬Amorphous‫؟ مش ال‬crystalline‫ال‬
‫؟ عشان هي مش مستقرة اوي ف عادي انها تتفكك على عكس‬lower mp ‫هي اللي عندها‬
‫ ف نستنتج من‬.low energy, high stability, high mp ‫ اللي كان عندها‬Crystalline‫ال‬
‫ ف تاني اختيار مش نافع و بتبقى عكس‬stability‫ بتبقى عكس ال‬energy‫هنا ان ال‬
!‫ ف االختيار االول هو اللي صح‬melting point‫ال‬
Energy is inversely proportional to stability and melting point.
Acetic acid dissolves in water by a mechanism :‫ كان في سوال بقا بيقول‬T/F‫فال‬
called dimerization.
non-‫ ف ال‬polar solute‫ بدوب بيه ال‬mechanism ‫ده‬Dimerization ‫غلط طبعا ! قلنا ال‬
‫ مش‬polar‫ فال‬polar‫ اصال ال‬.polar solvent ‫ فال‬polar solute‫ مش ال‬.polar solvent
Acetic acid dissolves in ‫ لو مثال قالي‬True ‫ يبقى االجابة هتبقى‬.mechanism ‫هتحتاج‬
.nonpolar CCl4‫ و ال‬polar Acetic‫ ال‬CCl4
Clinical 2020
Page 1
:‫ بردو‬mcq ‫ جالهم سوال‬:‫جروب ب‬
Which of the following has strong hydration enthalpy?
a. NaF
b. LiF
‫ معناها‬hydration ‫ بس كلمة‬.‫ ده؟ و ال عمرنا شمعنا عنه‬enthalpy‫طيب احنا عمرنا اخدنا ال‬
‫ يبقى بديهيا بيتكلم عن جزئية‬.Na , F , Li ‫ و هو جايب اختيارات عن‬.‫ايه؟ معناها مائي‬
‫ و قلنا مين اللي بيعمل‬STRONG ‫ و بيقولك‬.‫ ده‬Structure breakers and makers‫ال‬
strong structure ‫؟ مين ال‬tightly bound layer‫ فال‬H2O ‫ لل‬Strong attraction
Li , F‫ يبقى االختيار الصح هو ال‬.F‫ و ال‬Li‫؟ ال‬maker
‫نبدا بقي المحاضرة‬
: ‫ تعالوا نفتكرها كدة‬factors affecting solubility ‫خدنا المحاضرة اللى فاتت‬
temperature .1
molecular structure of solute .2
nature of solvent and cosolvent .3
nature of solute .4
effect of PH .5
vi)Particle size of solid :
Solubility increase when particle size decrease ….. why?
Particle size ……surface free energy
Due to increase in surface area (not molecular surface area )
increased solubility
The increase in solubility with decrease in particle size ceases when the particles attain very small radius and any further
decrease in particle size causes a decrease in solubility rather
than an increase due to the generation of electrical charges on
the particles (particle aggregation)
A decrease in solubility on storage : Clinical 2020
Page 1
1-smaller particles may acquire electrical charges (increase
attraction between particles) .
2-growth of larger particles .
:‫ هو‬solubility ‫ بيأثر على‬factor ‫سادس‬
6-particle size of solute
particle size of solute decrease , surface area increase , ‫بيقولك بقي انى كل لما‬
solubility increase
‫ ايه الفرق بين؟‬: ‫طيب ناخد بالنا من نقطة مهمة جدا‬
(Surface area) and ( molecular surface area )
‫ دى‬molecular surface area ‫ كله على بعضه لكن‬solute ‫ دى بتاعت‬Surface area
‫ لوحده‬molecule ‫بتاعت‬
surface area increase , solubility increase ‫ يبقى كل لما‬
bulky ‫ زادت بشكل كبير بحيث انها اصبحت‬molecular surface area ‫ لكن لو‬
‫ كتير‬solvent molecules ‫ النها هتحتاج‬decrease in solubility ‫هيؤدى اللى‬
‫ كبيرة‬cavity‫و‬
‫ هيفضل يزيد‬decrease in solubility ‫ كتير هل‬particle size ‫ طيب لو فضلت اقلل في‬
‫؟‬
‫ هتقل طب ازاى ؟‬solubility ‫قالك ال دة بالعكس‬
‫ يعنى‬stable ‫ مش هتبقى‬molecules ‫ ال‬decrease in particle size ‫لو فضلت اعمل‬
to ‫ بتاعتها طب ازاى ؟ هترجع‬stability ‫ ده فبترجع تزود‬small size ‫متقدرش تقعد في‬
‫ زاد و احنا عارفين ان‬particle size of solute ‫ على بعضها تانى فهالقي ان‬aggregate
‫ هتقل‬solubility ‫ بيزيد‬particle size ‫لما‬
VII) Effect of additives:
May either increase or decrease the solubility of a solute in a
given solvent.
The effect that they have will depend on several factors:
Clinical 2020
Page 1
 The effect on the surface of the water.
 The interaction of the additive with the solute.
 The interaction of the additive with the solvent.
‫ يعني لو ضفت حاجة‬.‫ يعني مادة مضافة‬Additive ,‫ من اسمها كده‬.Additives‫هنتكلم عن ال‬
‫ و ال هيقللها؟ قالك ممكن االتنين! ممكن يزودها او‬Solubility‫ هيزود ال‬Solution‫معينة عال‬
‫ عالمية و تاثيرها عالمذيب و‬additive‫ اولهم تاثير ال‬.‫ حاجات‬3 ‫ و ده بيعتمد على‬.‫يقللها‬
‫عالمذاب‬
:Additives‫اول نوع من ال‬
A- Common ion effect:
The solubility product, ksp, of a saturated solution of a sparingly
soluble solute (weak electrolyte) such as, AgCl, is: Ksp =
[Ag+][Cl-]
Therefore, if either [Ag] or [Cl] conc. is increased by adding an
Ag+ or Cl- ion to the solution then because the value of the ksp
is constant, some of the sparingly soluble salt will precipitate.
The solubility of the sparingly soluble solute is decreased by
adding a common ion.
‫ بس ده بيبقى‬.Solute‫؟ يعني اني اضيف ايون مشترك مع ايون فال‬Common ion ‫يعني ايه‬
Sparingly ‫ يكون‬Solute ‫ و ان‬Saturated ‫ يكون‬Solution ‫ليه شرطين! اوال ان ال‬
Clinical 2020
Page 1
‫ اوي! حاجة‬insoluble‫ اوي و ال‬soluble ‫! يعني مش‬Weak electrolyte ‫ او‬soluble
! strong electrolyte ‫ و‬Very soluble ‫ ليه؟ عشان ده‬.NaCl ‫وسطية ! مينفعش مثال اجيب‬
‫ ف‬weak electrolyte ‫ مثال ده‬AgCl‫! ال‬sparingly soluble solute‫ناخد مثال عال‬
! ‫ بتاعه‬saturated solution‫ هياثر فال‬additive‫ال‬
‫؟ مش قلنا‬Saturated solution‫ ايه اللي هيحصل لل‬,Cl- ‫ او‬Ag+ ‫مثال لو ضفتله‬
‫؟ يعني يعني لو في كمية مش دايبة و‬Equilibrium ‫ ده بيكون فحالة‬Saturated solution‫ال‬
‫ اللي دايب و يترسب قصاد‬Solute‫ من ال‬amount‫ هيجي نفس ال‬solvent‫حاولت تدوف ال‬
!‫اللي داب‬
amount of undissolved solute dissolves into the solute, the same amount
of dissolved solute from the solution will precipitate as undissolved
solute.
..equilibrium‫ انا كده بزود اللي مش دايب و ببوظ ال‬common ion ‫طيب انا لما ازود‬
Le Chatelier’s principle states that if an equilibrium gets out of
balance, the reaction will shift to restore the balance. If a
common ion is added to a saturated solution of a sparingly
soluble salt, then the equilibrium will shift towards the
reactants.
reaction‫ ال‬equilibrium‫ ؟ اللي هو لو اخترب ال‬Lechatelier’s principle ‫فاكرين‬
..‫ بيبقى شكله كده‬AgCl‫ بتاع ال‬Solution‫ طيب تفاعل ال‬.‫ ده‬Equilibrium‫بتحاول ترجع ال‬
AgCl  Ag+ + ClReaction will shift to ‫ ف ال‬,products‫ بزود ناحية ال‬, Ag+ or Cl- ‫انا بقى لما بحطله‬
! ‫ ف يقوم مترسب تحت‬.‫ هيزيد‬AgCl‫ اللي هي ال‬Reactants‫ يعني ال‬..the left side
Clinical 2020
Page 1
B- Addition of electrolytes to non-electrolytes:
A- Salting out (incompatability): Salts of alkali metals (Li > Na
> K > Rb < Cs)
B- Salting in (Hydrotropy): Salts of organic acids (e.g. K
citrate, Na benzoate, Na acetate)
Electrolyte and ‫ طيب نعرف االول معنى‬.Electrolyte‫ بقا اللي هة ال‬Additive ‫تاني‬
.non-electrolyte
‫ بيتاين على طول ل ايونات‬NaCl‫ ده اللي هو بيتاين بسهولة زي مثال ال‬Electrolyte‫ال‬
‫( ده مستحيل هيتاين ف بسميه‬C6H12O6) ‫ انما حاجة زي الجلوكوز مثال‬.‫صوديوم و كلور‬
non-electrolyte
, electrolytic additive‫ و حطيت عليه‬non-electrolyte ‫ فيه‬beaker ‫طيب انا لو عندي‬
‫ بتقل لما بحط‬Solubility‫ و هنا ال‬salting out ‫ يا اما‬:‫بيحصل ايه؟ هيحصل حاجة من االتنين‬
.‫ بتزيد‬Solubility ‫ و هنا ال‬Salting in ‫ او بيحصل‬Electrolyte‫ال‬
i. Salting out (incompatibility):
The solubility of non-electrolytes depends primarily on the
formation of weak intermolecular bonds (H-bonds) between
their molecules and those of water (likeassociation complex of
sucrose with water)
Addition of an electrolyte having more affinity towards water
reduces the solubility of the non-electrolyte by competing for
the aqueous solvent and breaking the intermolecular bonds
between the non-electrolyte and water.
Clinical 2020
Page 1
‫ للمية‬higher affinity ‫ عشان هو اللي عنده‬electrolyte‫ اللي بيحصل ان ال‬Salting out‫فال‬
‫ نازل‬electrolyte‫ بيحب المية ف يقوم ال‬non-electrolyte‫يعني بيحب المية اكتر من ما ال‬
!‫ مع المية‬hydrogen bonding ‫ يطرده و يعمل هو‬non-electrolyte‫عال‬
‫ اللي عندي هو‬non-electrolyte‫ نقول مثال ال‬..‫تعالوا ناخد مثال عشان نوضحها اكتر‬
Electrolyte‫ مع المية – المحاضرة اللي فاتت) و ال‬6 H-bond ‫ (اللي كان بيعمل‬Sucrose‫ال‬
‫ بينهم ازاي؟ زي ما قلنا‬bonds‫ لو انا مدوبة سكروز ف مية هيكون شكل ال‬.NaCl‫نقول مثال ال‬
‫ ده‬Solution‫ اجي انزل على ال‬. weak intermolecular H-bonds‫النحاضرة اللي فاتت‬
‫ و‬Sucrose‫ مع ال‬bonds ‫ اللي هو بيحب المية اكتر و بالتالي هيسحب المية اللي عاملة‬NaCl‫بـ‬
‫ ليه؟‬.‫ و اخد مكانه‬sucrose‫ ده واحد بلطجي جه و طرد ال‬NaCl‫ اكن ال‬.Bonds ‫يعمل معاها‬
‫ المطرود هيحصله ايه؟‬Sucrose‫ ال‬. higher water affinity‫عشان بيتاين اسهل عشان عنده‬
‫ قلت باضافة‬non-electrolyte‫ بتاعت ال‬Solubility‫ و بكده ال‬.ppt ‫هيترسب و يكونلي‬
.Electrolyte‫ال‬
Alkali ‫ بيكون ملح من ال‬Electrolyte‫ ده بيحصل ف حالة ان ال‬Salting out‫طيب ال‬
)Li, Na, K, Rb, Cs( ‫ اللي هما اول مجموعة‬metals
ii. Salting in (Hydrotropy): (opposite to that of common ion
effect)
Several salts of organic acids (anion + ring) which are
themselves very soluble in water resulting in salting in and
increasing the solubility of non-electrolytes. The anion part is
the part that increases the solubility.
Na benzoate, Na p-toluenesulfonate, Na acetate and K citrate
are good examples of such agents and are referred to as
hydrotropic salts. The increase in the solubility of other
solutes is known as hydrotropy.
Clinical 2020
Page 1
‫ هنا بيبقى عبارة‬Electrolyte‫ كل اللي هنعرفه ان ال‬.mechanism‫هنا مش محتاج نعرف ال‬
‫ هو هيبقى‬,‫ مش الزم تحفظوها يعني‬,‫ و األمثلة موجودة فالساليد‬salts of organic acids‫عن‬
.‫ زي بنزويك او سيتريك‬organic acid ‫ زي صوديوم او بوتاسيوم مع‬metal
.‫ بتزيد‬electrolyte‫ لما بضيف ال‬Solubility‫ هنا ال‬.salting out‫ بقا عكس ال‬Salting in‫ال‬
organic ‫ اللي هو بيبقى الجزء اللي جاي من ال‬.Anion part‫ ال‬Solubility‫و اللي بيزود ال‬
acid
C- Effect of semi-polar solvents:
 on non-polar solvents (Cosolvency): Increase solubility
of non-polar drug. Increase solubility of volatile flavor in
water.
 On sparingly soluble solute (weak electrolytes):
decrease DEC  Decrease solubility 
decrease/suppress ionization.
‫ و ده بردو يا اما بيزود‬Semi-polar solvent‫ اللي هو ال‬Additive‫النوع التالت من ال‬
..‫ يا اما بيقللها‬solubility ‫ال‬
I. Effect of semipolar solvents on the solubility of nonpolar
solutes:
The solubility of non-electrolytes (non-polar) depends
primarily on the formation of weak intermolecular bonds (Hbonds) between their molecules and those of water.
Non-polar solutes frequently have poor water solubility, their
solubility can be increased by the addition of semi-polar
solvents such as alcohol.
Clinical 2020
Page 1
This process is known as cosolvency and the solvent used is
known as cosolvent. This increase in solubility of nonpolar
solutes in water is due to the decrease in DEC (polarity) of
water by the addition of semipolar solvent as alcohol.
‫ بتاعت‬cosolvency‫ ال‬.non-polar solute ‫؟ لما اضيفه على‬Solubility‫امتى هيزودلي ال‬
polar solvent ‫ في‬non-polar solute ‫ لما قلنا عشان اقدر ادوب‬.‫المحاضرة اللي فاتت‬
‫ بتاعت‬polarity‫ و بالتالي بقلل ال‬DEC‫ عشان اقلل ال‬semi-polar solvent ‫بحطلها‬
‫ العملية‬.non-polar solute‫شوية بحيث انها متكونش عالية اوي على ال‬polar solvent ‫ال‬
‫ (ارجعوا‬Cosolvent ‫ فالحالة ده بسميه‬Semi-polar solvent‫ و ال‬cosolvency ‫ده بسميها‬
)‫ نفس الجزئية مشروحة بالتفصيل اكتر‬,‫للمحاضرة اللي فاتت‬
‫ كانت اعلى كل ما‬Solvent‫ بتاعت ال‬polarity‫ او ال‬DEC‫مبدئيا كده نعرف ان كل ما ال‬
‫ بيقلل‬high DEC‫ كانت احلى! اشمعنا؟ عشان ال‬Weak electrolyte‫بتاعت ال‬Solubility ‫ال‬
‫ بين‬attractive forces‫ال‬
.‫االيونات ف بيبقى اسهل انهم يتأينوا و يدوبوا‬
II. Effect of semipolar solvents on the solubility of sparingly
soluble electrolytes:
The solubility of electrolytes in water primarily depends on the
dissociation of the dissolved molecules into ions. The ease with
which the electrolytes dissociate depends on the DEC of the
solvent. Solvent with high DEC like water is able to reducethe
attractive forces that operate between the oppositely charged
ions produced after electrolyte dissociation.
Clinical 2020
Page 1
If a semipolar solvent is added to an aqueous solution of
sparingly soluble electrolyte, the solubility of the latter
decreased.
Semipolar solvent lowers the DEC of water and ionic
dissociation of the sparingly soluble electrolyte becomes more
difficult.
weak ‫؟ لما اضيفه على‬Semipolar solvent‫ هتقل باضافة ال‬Solubility‫امتى ال‬
‫ و بالتالي‬DEC‫ بيقلل ال‬.‫ بيعمل حاجتين‬Semi-polar solvent ‫! ليه؟ قلنا ان ال‬electrolyte
‫ اللي عندي‬Weak electrolyte‫ طيب ال‬.‫ بتقل بردو‬polar solvent‫ بتاعت ال‬polarity‫ال‬
Semi-polar ‫ ) ف انا لما اضيف ال‬ionization‫ده اصال لما بدوبه فالمية بيتاين (بيحصله‬
‫ ف‬Weak electrolyte‫ بتاع ال‬ionization‫ ف انا كده بقلل ال‬polarity‫ و اقلل ال‬solvent
Semi-polar ‫ بترجع تتحد مع بعضها عشان مش قادرة تتاين و تترسب و بكده ال‬ions‫ال‬
.Solubility of the weak electrolyte solute‫ قللي ال‬solvent
Dielectric constant (DEC):
DEC of a solvent is a meaure of its polarity. Higher DEC can
decrease the attractive forces between the ions of an
electrolyte.
If the added semi-polar solvent (alcohol) is water soluble, so it
decreases the DEC of water, which in turn decreases the
solubility of sparingly soluble electrolyte (decreases
ionization)
Clinical 2020
Page 1
!‫من المحاضرة اللي فاتت و احنا مش عارفين ايه البتاع ده‬DEC DEC DEC ‫طيب قاعدين نقول‬
‫ كل ما زادت‬DEC‫ كل لما زادت قيمة ال‬.Solvent‫ بتاع ال‬polarity‫ده اكنه مقياس لل‬
.‫ و العكس صحيح‬polarity‫ال‬
‫ بتاعته عالية و عايزة اقللهم بعمل ايه؟ بنحطله‬polarity‫ و ال‬DEC‫ ال‬solvent ‫طيب لو عندي‬
)‫ (ده تالت مرد نعيدها‬semi-polar solvent
‫ لو‬.55 Semi-polar solvent ‫ و بتاع الكحول اللي هو‬08 ‫ بتاعت المية‬DEC‫عندي مثال ال‬
‫ بس هيبقى قد ايه؟ تعالوا نحسبها‬.‫ بتاع المية هيقل طبعا‬DEC‫ضفت الكحول عالمية زي ما قلنا ال‬
..
‫ بضرب نسبة كل‬..‫ مية‬40% ‫ منه كحول يعني بديهيا‬60% ‫ عبارة عن‬mixture ‫لو عملت مثال‬
‫ بتاعه و اجمعهم‬DEC‫ فال‬mixture‫ موجودة فال‬Solvent
DEC of mixture = (0.6 x 25) + (0.4 x 80) = 47
‫ قدر‬Semi-polar solvent‫! و طلع فعال ان ال‬mixture‫ الجديدة بتاعت ال‬DEC‫و ده بتبقى ال‬
‫ بتاع المية‬DEC‫يقلل ال‬
D- Complex formation:
A complex is formed by the addition of a third substance to
form a complex with the solute. The solubility of the formed
complex will determine the apparent change in the solubility
of the original solute. Solubility may either decrease of
increase.
i. soluble complex e.g. HgI2 / KI
ii. Insoluble complex e.g. Tetracycline/Ca2+
Clinical 2020
Page 1
‫ اللي‬complex‫ ال‬, ‫ ده بيبقى عبارة عن المادة اللي انا عايز ادوبها مع مادة تانية‬complex‫ال‬
.‫ يا اما بيقللها‬solubility‫بيتكون يا اما بيزودلي ال‬
Examples of Complexes:
 Interaction of Iodine with povidone to form water-soluble
“povidone-iodine” complex.
 Solution of mercuric iodide upon addition of potassium
iodide will yield a water soluble complex of “potassium
mercuric iodide”.
 A no. of compounds, such as beta-cyclodextrins have
been used to increase the solubility of poorly water
soluble drugs.
 An insoluble complex tetracycline-Ca2+ complex forms an
insoluble complex with Ca ions present in milk or any
preparation containing Ca salts.
‫ بيكونلي‬povidone ‫ ده دوبانه قليل اوي فالمية بس لما بفاعله مع مادة اسمها‬iodine‫مثال ال‬
‫ده بقا دوبانه فالمية بيبقى‬Complex ‫ ال‬, povidone-iodine complex ‫ اسمه‬Complex
.iodine‫ بتاع ال‬Solubility ‫ ده اني قدرت ازود ال‬complex‫كويس اوي! ف انا استفدت بال‬
‫ من الحاجات اللي بردو صعب دوبانها بس تفاعلها مع‬mercuric iodide‫ ال‬..‫مثال تاني‬
‫ دوبانه‬Complex ‫ و ده‬potassium mercuric iodate ‫ هيكونلي‬potassium iodide‫ال‬
‫عالي فالمية‬
‫ ده جزيئاته بتبقى على‬..beta-cyclodextrins‫ ال‬..‫ثالت مثال و اللي محتاج تركيز شويتين‬
‫ يعني بتحب المية بس‬hydrophilic‫ كتيرة يعني‬OH groups ‫ من بره بيبقى عليها‬,‫شكل كورة‬
‫ (من بره‬.‫ يعني مش بيحب المية و بالتالي دوبانه صعب‬hydrophobic ‫جوة الجزئ بيبقى‬
‫بيحب المية و من جوة مش بيحبها) ف انا لو عندي مادة دوبانها فالمية قليل يعني‬
‫ يبقى انا‬.beta-cyclodextrins‫ مع ال‬complex ‫ (مش بتحب المية) بعملها‬hydrophobic
‫ االتنين مش بيحبوا‬Solute‫ و ال‬beta-cyclodectrins‫ بتاع ال‬inner part‫كده عندي ال‬
Clinical 2020
Page 1
‫ يعني‬.‫ هيقوموا مجتمعين مع بعض‬,‫ بين االتنين‬Complex ‫المية صح؟ طيب لما اجي بقا اعمل‬
‫ و بكده‬beta-cyclodextrins‫ هيدخل جوة جزئ ال‬hydrophobic solute‫ال‬
‫ امال مين اللي هيبقا مواجه‬.‫ هيكون بعيد عن المية اكني حميته منها‬hydrophobic solute‫ال‬
‫ ف هيدوب‬beta-cyclodextrins‫ بتاع ال‬outer part‫ او ال‬hydrophilic part‫المية؟ ال‬
‫ عن المية‬hydrophobic solute‫ و بكده قدرت ابعد ال‬.‫عادي الن الجزء اللي بره بيحب المية‬
‫ بتاعته‬Solubility‫بس في نفس الوقت قدرت ادوبه و ازود ال‬
‫طيب ناخد مثال بقا على ال‬Complexes‫ اللي بيقللوا ال‬Solubility.
tetracycline-Ca2+ complex‫ال‬
.‫ مش بيدوب فالمية‬Complex ‫ بتعمل معاه‬Ca2+ ‫ ده مادة اول ما بتشوف ال‬tetracycline‫ال‬
‫ مع‬Complex ‫ ليه؟ عشان هيعمل‬.‫ فالحليب‬tetracycline ‫عشان كده بيقولك مينفعش احط‬
‫الكالسيوم و يرسبلي تحت‬
‫ندخل بقي علي جزء تانى‬
1- At ↓conc of SAA, adsorption at air- liquid interface.
2- At ↑conc of SAA, formation of aggregates or micelles in the
bulk are formed at a concentration called “ critical micelle
concentration CMC”.
3- Solubility of poorly soluble drugs may be enhanced by the
presence of solubilising agents or "surfactants" by a technique
known as "Micellar solubilisation" which involves the use of
surfactant for increasing the solubility
Clinical 2020
Page 1
Process of solubilization by Micellization
Solubilization process occurs as the insoluble solute dissolves
into the micelle interior(4) or adsorbed onto the micelle
surface (1) or sits at some intermediate point (2, 3) according
to its polarity e.g. fat-soluble vitamins (A,D,E and K).
Effect of surfactants (solubilization) :
polar head ‫بيتكون من‬surfactant ‫ ده بيتكون من ايه ؟ هالقي‬surfactant ‫تعالوا نشوف‬
and non-polar tail
‫ ده هيدخل ازاى ؟‬surfactant ‫ و حطيت فيه ميه‬beaker ‫طيب لو جيت و قولتلك ان انا عندى‬
into the air which is ‫ هيخرج لبره‬tail ‫ و‬polar water ‫ هتدخل لجوه ناحيه‬head ‫اكيد‬
hydrophobic
Clinical 2020
Page 1
head of surfactant ‫ يبقي بردو هنالقي ان‬water and oil ‫ ده فيه‬beaker ‫طيب و لو ال‬
‫ يعنى من‬oil (non-polar) ‫ هيقعد فى‬tail of surfactant ‫ و‬water (polar) ‫تنزل تقعد فى‬
. ‫ اللى هو موجود فيه‬according to medium ‫ بيرتب نفسه‬surfactant ‫االخر كدة هالقي ان‬
‫ بيبدأ‬above critical micelle concentration ‫ بيقولك بقي عند مرحلة معينة‬
‫ يعنى ايه ؟‬micelles (aggregates ) ‫ يكون‬surfactant
‫ فوق مرحلة معينة بيبدأ يتجمع و يعمل‬concentration of surfactant ‫بيقولك انى لو زةدت‬
‫ بيختلف‬water ‫ دى ملهاش شكل ثابت يعنى شكلها فى‬micelles ‫ ال‬micelles ‫حاجة اسمها‬
oil ‫عن شكلها فى‬
at high concentration which called ‫ بيحصل‬micelle formation ‫يبقي معني كدة‬
critical micelle concentration
‫ طيب ازاى ؟؟؟‬drugs which is poorly soluble ‫ هنا ينفع انى ازود ذوبان ال‬
concentration ‫ يعنى ايه ؟ لو انا عندى ميه و جيت زود ال‬surfactants ‫بيقولك عن طريق‬
‫ بتكون‬polar heads ‫ بحيث ان ال‬micelles (aggregates) ‫ لحد ما كونلى‬of surfactant
drug ‫ فلو جيت و دوبت‬،، ‫ هى اللى جوه بعيد عن الميه‬, non-polar tail ‫بره ناحية الميه‬
hydrophobic tails of ‫ دخل جوه و بين‬drug ‫ ده هالقي‬solution ‫درجة ذوبانه قليلة في‬
micelle(hydrophobic) ‫ و بعد عن الميه و بالتالى يعرف يقعد و يدوب جوه‬micelles
poorly soluble ‫فدرجة ذوبانه هتزيد بعد ما كان‬
micellar solubilisation ‫العملية دى بسميها‬
Dissolution of solid drugs:
"Noyes–Whitney equation" the modified Fick’s law equation 
may be written as:
dw/dt = K (Cs- C)
Where: k = DA/l
dw/dt: The rate of increase of the amount of material in solution 
dissolving from a solid
K: The rate constant of dissolution (time-1) 
Cs: Saturation solubility of the drug in solution in the diffusion 
layer
C: Concentration of the drug in the bulk solution. 
A: area of the solvate particles exposed to the solvent 
Clinical 2020
Page 1
l: Thickness of the diffusion layer 
D : Diffusion coefficient of the dissolved solute. 
: ‫طيب نروح بقي بقي لحاجة تانية‬
solubility and dissolution ‫ ايه بقي الفرق بين‬
amount of solute ‫ دى‬solubility ‫احنا عارفين ان‬
‫ يبقي معني كدة‬rate of solubility ‫ دى‬dissolution ‫لكن‬
dissolution ‫ داخل مع ال‬time factor
:‫ ده‬dissolution ‫في القانون بتاع ال‬
‫ اللى بدوبها يعنى ايه؟‬solute ‫ بتاع كميه‬rate ‫ ده ال‬dw/dt :
‫ لقيت اللى داب‬sample ‫ خدت‬5 min ‫ و دوبتهم بعد‬drug ‫ من‬10mg ‫يعنى لو جيت جبت‬
drug ‫ يبقي ده معدل الدوبان بتاع ال‬4mg ‫ تانيه لقيت داب‬sample ‫ خدت‬20 min ‫ بعد‬1mg
‫بتاعي بمرور الوقت‬
Factors enhancing the solution rate
1-the decrease in particle size , A increase , The increase in the rate
of solution (particle size).
2-the decrease diffusional path (L) , The increase rate of solution .
 the faster the solution is stirred , the faster the solute will go into
solution .
3-the increase saturation solubility (cs) , the faster the dissolution
rate .
 different polymorphs of the same drug may have different
solubility , as the meta stable polymorph usually have higher
solubility .
e.g. riboflavin can exist in three different polymorphic forms ,
Clinical 2020
Page 1
having a solubility in water at 25 degree C of (60 mg , 80 mg , 1200
mg per liter respectively) the most soluble is useful for powdered
parenterals .
 solubility of weak acids or bases can be highly increased by the
use of their respective salts e.g. (atropine sulfate , sodium
phenobarbital , sodium sulphadiazine )
4- with a high viscous liquid , the decrease in the rate of solution .
this is because the diffusion coefficient (D) is inversely proportional
to the viscosity of the medium
Dw/dt = k (cs-c)
Where k = DA / L
‫بنستنتج ايه من القانون ده ؟‬
‫ بتزيد‬solubility ‫ بتزيد و‬surface area ‫ كل لما‬particle size ‫كل لما اقلل‬-1
diffusion -2
diffusion ‫ هالقيها بتبدأ تعمل في الوسط حوليها‬drug particles ‫بص بقي انا اول ما بدوب‬
‫ يعنى‬ ‫ دى‬layer ‫ فيها اكبر من لو خرجت بره بعيد عن ال‬solute ‫ بتبقي نسبة ال‬layer
‫ايه؟‬
concentration of this ‫ صغيرة ال‬particles ‫ بيدوب بيخرج منه‬drug ‫بيقولى انى لما‬
drug ‫ و ده معناه ان ال‬. ‫ بيكون احسن من بره‬diffusion layer ‫ جوه فى ال‬particles
. particles ‫بيدوب و يتركز حوله‬
‫ اكبر و ال في ال‬conc. Of drug in this drug in diffusion layer ‫طيب يبقي معنى كدة‬
conc. ‫ و ال‬saturation solubility ‫ عشان كدة اسمها‬diffusion layer ‫ ؟ اكيد في‬bulk
. ‫ بس‬C ‫ اسمه‬bulk ‫في ال‬
C ‫ ل‬Cs ‫ هيخرج من‬Drug ‫ هيحصل دوبان ازاى يعنى ال‬Cs , C ‫ طيب دلوقتى انا عندى‬
‫ازاى ؟‬
Clinical 2020
Page 1
‫ الى‬standard layer (saturated layer) ‫ يخرج من‬drug ‫ فهيخلى ال‬Stirring ‫اكيد هعمل‬
‫ تانى و‬excess of particles ‫ فيرجع يدوب‬saturation in this layer ‫ و يعمل‬bulk layer
. ‫ تانى و هكذا‬diffusion layer ‫تملى‬
‫ دى ؟‬process ‫طيب امتى بقي تقف ال‬
diffusion ‫ فهيقف ال‬gradient ‫ يعني مفيش‬Cs=C ‫اكيد لما تكون‬
:‫طيب من القانون كدة نشوف الحاجات دى‬
. ‫ هيزيد‬dissolution ‫ ال‬ Cs ‫لو زودت‬
. ‫ هيزيد‬dissolution ‫ ال‬ K‫لو زودت‬
. ‫ هيقل‬dissolution ‫ هتقل و‬k ‫ بيقل الن ال‬dissolution ‫ال‬ L‫و لو زودت ال‬
From the equation, how to enhance (increase) the solution
rate?
increase the surface area how? Decrease particle size . .1
Decrease the thickness of the diffusion layer how? Stirring .5
rate.
Increase the saturation solubility how? If the drug has .3
different polymorphs, the metastable polymorph usually has
higher solubility OR use of weak acid or base salts.
Decrease viscosity why? Diffusion coefficient (D) is inversely
proportional to the viscosity
‫ ؟‬Cs ‫ طيب ازاى ازود ال‬-3
polymorph ‫ يعنى لو عندى‬solute has high solubility ‫ لما استعمل‬Cs ‫ هزود ال‬
meta ‫ اكيد هاستعمل‬meta stable polymorph ‫ و ال‬stable polymorph ‫هستعمل‬
‫ الن دوبانه احسن‬stable polymorph
Clinical 2020
Page 1
salt ‫هاستعمل ال‬salt of weak acid (base) ‫ و‬weak acid or base ‫و بردو لو عندى‬
acid or base ‫ احسن من ال‬ionization ‫الن دوبانه احسن و بيحصله‬
‫ يبقي عشان‬60 , 80 , 1000mg/L ‫ بتاعتهم‬solublities ‫ ال‬polymorphs ‫يعني لو عندي‬
. high solubility ‫ اللى ليه‬1000 ‫ هاستخدم اكيد ال‬Cs ‫ازود ال‬
diffusion ‫ كل لما يقل ال‬viscosity ‫ من القانون كل لما تزيد ال‬viscosity ‫ طيب ال‬-4
.‫ هيقل‬dissolution ‫ هتقل و بالتالى‬K ‫ يبقي ال‬coefficient
Prediction of Solubility
Polar and weak polar solutes dissolve
in polar solvents. 
( polarity measured by DEC)
Non- polar solutes dissolve in non-polar solvents. 
Solubility of non-polar substances can be predicted by 
“solubility parameter”
measure of The solubility parameter ( δ1 ): It is the 
intermolecular forces within the solvent , and gives us
information on the ability of the liquid to act as a solvent
which is the energy required to form cavities within the
solvent, by separating other solvent molecules, in order to
accommodate solute molecules
The solubility parameter ( δ2 ): It is the solubility parameter 
of the solute, it is a hypothetical value.
(δ1 - δ2) will give an indication of solubility, a value of 2 (or 
less) is taken as rough index of solubility.
 Prediction of solubility 
weak or strong ‫ عندى سواء كانت‬polar ‫ بتاعت حاجة‬solubility ‫ عشان احدد ال‬
dielectric constant ‫ اللى بعرفها من‬polarity of solvent ‫احددها عن طريق ال‬
solubility parameter ‫ هتبقي عن طريق حاجة اسمها ال‬non-polar ‫ طيب و ال‬
Clinical 2020
Page 1
solute and solvent ‫ دى حاجة بتحدد قد ايه‬solubility parameter ‫ من االخر كدة ال‬
‫ طيب انا اعرف منين‬like dissolve like ‫ مع بعض و احنا عارفين ان‬similar ‫بيكونوا‬
‫ مع بعض ؟‬solute and solvent similar ‫ان ال‬
‫ من ال‬solvent ‫ بتاعت ال‬solubility parameter ‫ بيقولك لو جيت طرحت ال‬
non- ‫ ) هيبقوا‬2 ‫ و طلع رقم كبير(اكبر من‬solute ‫ بتاعت ال‬solubility parameter
‫ و يدوبوا في بعض‬similar ‫ او اقل هيبقوا‬2 ‫ اكن لو طلعت‬similar
:‫ طيب ناخد مثال يوضح‬
‫ فهاجى اطرح‬solubility parameter of solvent =18 and of solute = 16 ‫لو قالى ان‬
‫ و بيدوبوا كويس‬Similar ‫ يبقوا‬2 ‫ هيطلع‬S1 from S2
NON-SIMILAR ‫ يبقوا‬4 ‫ فهاجى اطرح هيطلع‬S1=20 and S2=16 ‫لكن لو‬
Partitioning of drugs between immiscible solvents
Drugs partitioning between aqueous phases and lipid 
biophases.
Preservative molecules in emulsions partitioning between the 
aqueous and oil phases.
Antibiotics partitioning into microorganisms. 
Drugs and preservative molecules partitioning into the 
plastic of containers.
P partitioning include the permeation of a
of a 
ntimicrobial agents into rubber stoppers and other closures.
If two immiscible phases are placed in contact, one containing a
solute soluble to some extent in both phases.
The solute will distribute itself until the chemical potential of
the solute in one phase is equal to its chemical potential in the
other phase.
Non-aqueous Solvents used to determine partition:
Octanol , Isobutanol , hexane.
Clinical 2020
Page 1
2 phases acc. To ‫ بتوزع نفسها بين‬solute ‫ ؟ بيقولك انا عندى ال‬partition‫طيب يعنى ايه‬
‫ يعنى ايه ؟‬partition coefficient
.‫ اكتر‬phase ‫يعنى هي بتحب تقعد فى انهى‬
:‫ براحة بقي يا عم كدة‬
‫طيب ليه ؟بيقولك عشان ساعات‬class container ‫في‬drug ‫ بيقولك انه دايما بيدوب ال‬
60 ‫ فبالتالى بدل ما كان‬plastic container ‫ لو كنت حطاه في‬drug ‫ لل‬partition ‫بيحصل‬
‫ و ده يعتبر من عيوب ال‬loss in mass of the drug ‫ فادى الى‬50 mg ‫ ممكن يوصل ل‬mg
partition
‫ التوزيع ده بيقف لما‬2 phases ‫ بيوزع نفسه بين‬solute ‫ ده يعنى ال‬partition ‫ يبقي ال‬
phase 1 = phase 2 ‫ في‬chemical potential ‫ يعنى لما‬equilibrium ‫نوصل لل‬
The distribution of the solute between the two phases is
represented by the partition coefficient or distribution coefficient
:)(K
K is defined as the ratio of the solubility in the nonaqueous (oily)
phase, Co, to that in the aqueous phase, Cw
K = Co/Cw
N.B. It is usual to express the partitioning as log K. The greater
the value of log K, the higher the lipid solubility of the solute.
if the solute associates to form dimers in phase 2 then: 
K = √C2/C1
Many drugs will ionise in at least one phase, usually the 
aqueous phase (B).
K = CA/CB (1-)
Where:  is the degree of dissociation
It is generally accepted that only the nonionised species 
partitions from the aqueous phase into the non-aqueous
Clinical 2020
Page 1
phase.
Ionised species, being hydrated and highly soluble in the 
aqueous phase
In addition, organic solvents of low polarity do not favour 
the existence of free ions.
log K ‫ ده بنعبر عنه ب‬partition ‫ ال‬
Dimer in phase2 ‫في القانون االوالنى بستخدمه في حاله ان حصل‬
‫و القانون التانى بستخدمه امتى ؟‬
ionization or dissociation ‫في حالة انه حصل‬
‫ طيب سوال كدة ؟‬
‫ ؟‬organic phase ‫( في‬1-alpha) ‫هل ينفع احط‬
‫قالك الالالالالالالالالالالالالال طيب ليه؟‬
dissociation ‫ اصال الن ال‬dissociation ‫ مبيحصلش فيها‬organic phase ‫عشان ال‬
. ‫ بس‬aqueous phase ‫بيحصل في‬
Solubility of gases in liquids
The amount of gas which can be dissolved by a particular liquid
depends on:
1- Temperature
2- Pressure
3- Nature of both the gas and the liquid solvent.
When gases dissolve in water without chemical reaction 
there is generally an evolution of heat (exothermic).
"Le Chatelier’s principle" An increase in temperature 
usually leads to a decreased solubility (exothermic).
Solubility of gases in liquids
pressure ‫ هو‬gas into liquid ‫احنا عارفين ان اهم حاجة في دوبان ال‬
release heat ‫ يعني‬exothermic ‫ التفاعل بيكون‬liquid ‫ بيدوب فى‬gas ‫بيقولك ان لما‬
‫ هتاثر ازاى ؟‬temperature ‫ يبقي دلوقتى ال‬
Clinical 2020
Page 1
‫ فهيرجع يتحرك ناحية ال‬solubility of products decrease ‫ هالقى ال‬temp. ‫لما ازود ال‬
‫ يعنى اللى هيقول‬precipitation ‫ مش هيحصل‬release for gases ‫ فهيحصل‬reactants
 ‫ غلط‬precipitation ‫انه هيحصل‬
: ‫يعنى من االخر كدة هو عايز يقولك‬
reaction is exothermic-1
temperature has inverse relationship with solubility-2
Henry’s law, which states that the mass of gas dissolved by a 
given volume of solvent at a constant temperature is
proportional to the pressure of the gas in equilibrium with the
solution can be written as:
w=kp
Providing that
Solubility is not too high. 
Normal conditions of temperature 
Reasonable pressure 
henry's law ‫ في‬
increase in ‫ بيحصل‬temp. ‫ و ثبت ال‬pressure ‫بص يا عم هنا هو بيقولك انه لما زود ال‬
solubility of gases
at constant temp. when increase pressure , the solubility of gases ‫يبقي‬
increase
: ‫ يعني من االخر كدة يا عمنا‬
Temp. has inverse relationship with solubility of gases 
Pressure has direct relationship with solubility of gases( w=k p ) 
‫ كدة في اى حاجة ؟ قالك ال في شروط اللى هي مكتوبة فوق‬henry's law ‫طيب هل ينفع اطبق‬
:Solubility of gases in liquids depends on
.)Salting out (electrolytes ↓solubility of gases
Temperature… ↓Gas solubility ????? EXOTHERMIC
Pressure… ↓Gas solubility↓
e.g. when the cap of a bottle of sparkling water is unscrewed (
W=K P  )quickly
Clinical 2020
Page 1
‫ طيب سؤال ؟‬
‫ ؟‬salting out for gases ‫هل هل ممكن يحصل‬
 ‫ايوه ينفع طب براحة كدة و تعالوا نفهم‬
‫ ؟‬salting out ‫هو امتي بيحصل اصال‬
‫ هالقيه‬electrolyte ‫ فلو جيت حطيت‬water and non-electrolyte ‫بيحصل لو مثال عندى‬
‫ و دخل مكانه النه بيدوب احسن منه‬non-electrolyte ‫طرد‬
‫هالقيه بردو بيعمل‬electrolyte ‫ فلو جيت حطيت‬liquid and gas ‫طيب هنا انا عندى‬
gas ‫ احسن و افضل من ال‬electrolyte into water ‫ النه هو بردو لسه دوبان‬salting out
‫فهيطرده و يدخل مكانه‬
The significance of Henry's law to the pharmacist is
that:
T the solubility of a gas is increased as the

pressure of the gas increased, so that the gas
escapes when the pressure above the solution is
decreased.
This phenomenon is commonly recognized in 
effervescent solutions when the stopper of the
container is removed.
when decrease in pressure , solubility decrease ‫طيب ناخد مثال على‬
‫ ايه اللى هيحصل؟‬Co2 ‫اكتر حاجة عارفينها ان لما افتح بيبسي او اى ازازة فيها صودا او‬
release for gases from ‫ هتقل و هيحصل‬solubility ‫ هيقل و‬pressure ‫هيحصل ان ال‬
bottle to surrounding
 ‫بس خالص كدة احنا خلصنا اخيراااااااااااااااااااا‬
Clinical 2020
Page 1