Кристалличность веществ как показатель подлинности и качества

Большинство органических и неорганических веществ, относящихся к субстанциям для фармацевтического применения, являются твердыми веществами, которые могут быть описаны структурами, находящимися в диапазоне от идеального кристалла до аморфного вещества. Реальные кристаллы имеют структуры, занимающие положения между идеальным кристаллом и аморфным состоянием. Место кристалла на шкале, расположенной между этими двумя противоположными состояниями, называется кристалличностью. Идеальный кристалл — это идеальное состояние вещества, которое достигается редко, если вообще достигается. Структурные единицы кристалла, называемые элементарными ячейками, равномерно и неограниченно повторяются в трех измерениях пространства. Элементарная ячейка имеет определенную ориентацию и форму, которые определяются векторами трансляции a, b и c и углами α, β и γ, и, следовательно, она имеет определенный объем V, в котором находятся атомы и молекулы, необходимые для формирования кристалла. Кристаллическая система определятся тремя операторами симметрии дальнего порядка (трансляционным, ориентационным и конформационным); различные мезофазы (жидкие кристаллы, кристаллы и пластичные кристаллы) имеют один или два оператора симметрии дальнего порядка; а идеальное аморфное состояние определяется отсутствием всех трех операторов. Каждый кристалл может быть классифицирован как представитель одной из семи возможных кристаллических систем, которые определяются отношением между индивидуальными размерами a, b и c, а также между индивидуальными углами α, β и γ элементарной ячейки. Структура данного кристалла может быть классифицирована в соответствии с одной из семи систем, в соответствии с одной из 14 пространственных решеток Браве и в соответствии с одной из 230 пространственных групп [1]. Все 230 возможных пространственных групп, видов их симметрии и симметрии их дифрактограмм собраны в Международных кристаллографических таблицах (International Tables for Crystallography). При кристаллизации многие вещества могут иметь более чем один тип кристаллической решетки; это явление называется полиморфизмом. Полиморфизм представляет собой общее явление среди органических молекул, обусловливая различие их физико-химических свойств. Кристаллические полиморфные модификации имеют тот же химический состав, но различную внутреннюю структуру кристаллов и, как следствие, обладают различными физико-химическими свойствами. Различие кристаллической структуры полиморфных модификаций обусловлено различным расположением атомов в упаковке и/или различными конформациями молекул. Еще одно крайнее кристаллическое состояние — это идеальное или истинное аморфное состояние, при котором отсутствует симметрия дальнего порядка. Для большинства органических систем сохраняется определенный ближний порядок, что, однако, не предполагает его продления намного дальше взаимодействия с ближайшим соседом (БС) или следующим ближайшим соседом (СБС), т.е. обычно на расстояние менее 2—2,5 нм в небольших органических молекулах. Аморфное вещество характеризуется отсутствием отчетливых отражений на рентгеновских дифрактограммах порошка (РПД). Кристалличность реальных порошков может быть рассмотрена с использованием двух моделей кристалличности. В однофазной модели все частицы имеют одинаковую кристалличность, а в двухфазной модели каждая частица может быть кристаллической либо аморфной, и, таким образом, реальная кристалличность порошка является средневзвешенным двух указанных крайних состояний. Такой порошок получают при физическом перемешивании чисто кристаллической и аморфной фаз. В действительности порошок может содержать частицы с различной степенью кристалличности, также как и частицы различных размеров и форм.