Lösungskinetik

Lösungskinetik beschreibt die zeitliche Entwicklung der gelösten Stoffmenge in einem Lösungssystem und damit die Auflösung eines Feststoffs in einem Lösungsmittel. Ziel ist es, die Abhängigkeit der Auflösungsrate von Material-, System- und Umweltparametern zu verstehen. In vielen Systemen gilt, dass die Auflösungsrate durch die Differenz zwischen der Sättigungskonzentration Cs des Stoffes in der Lösung und der aktuellen Konzentration C bestimmt wird, und zwar unter Berücksichtigung der verfügbaren Oberfläche und des Massentransports.

Ein gängiges Modell ist die Noyes-Whitney-Gleichung: dM/dt = k A (Cs - C). Hier beschreibt A die Oberfläche des aufzulösenden Feststoffs, k den effektiven Massentransferkoeffizienten, Cs die Sättigungskonzentration und C die Momentankonzentration in der Lösung. k hängt von der Diffusivität D und der Grenzschichtdicke h ab: k = D/h. Alternative Ansätze berücksichtigen äußere Faktoren wie Rühren, Temperatur, Lösungsmittelzusammensetzung und Hydratisierung.

Wichtige Einflussfaktoren sind Partikelgröße und -oberfläche, Polymorphie des Feststoffs, Temperatur, pH-Wert, Lösungsmittelmischungen und Additive. In der Pharmazie ist die Lösungskinetik entscheidend für die Bioverfügbarkeit von schlecht löslichen Arzneistoffen, während sie in der Umweltchemie das Verhalten von Schadstoffen im Wasser beeinflusst.

Experimentell lässt sich die Lösungskinetik durch Messung der Auflösungsrate, standardisierte Tests (z. B. die Feststoffauflösung nach pharmakopöischer Vorgabe) und durch Modellierung der Massentransportprozesse bestimmen.