Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Частина І івано-Франківськ – 2016 передмова

Частина І івано-Франківськ – 2016 передмова




Сторінка1/8
Дата конвертації28.03.2017
Розмір1.08 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8


МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ХІМІЇ ФАРМАЦЕВТИЧНОГО ФАКУЛЬТЕТУ

КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ З ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ

для заочної форми навчання ІІІ курсу

(частина І)

Івано-Франківськ – 2016
ПЕРЕДМОВА

Фізична та колоїдна хімія як фундаментальна дисципліна в системі вищої фармацевтичної освіти є теоретичною базою спеціальних дисциплін: фармацевтичної, біологічної, токсикологічної хімії, технології фармацевтичних препаратів, технології парфумерно-косметичних засобів, клінічної фармації, біотехнології та ін.

Ліка́рські за́соби (лікувальні препарати, ліки, медикаменти) - речовини або суміші речовин, що вживають для профілактики, діагностики, лікування захворювань, запобігання вагітності, усунення болю; отримані з крові, плазми крові, органів і тканин людини або тварин, рослин, мінералів, хімічного синтезу (фармацевтичні засоби, ліки або медикаменти) або із застосуванням біотехнологій (вакцини).

Аптéчна спрáва, Фармацíя (грец. φάρμακον - лікарські засоби і фармакотерапія (застосування лікарських засобів)) - комплекс науково-практичних дисциплін, які вивчають проблеми створення, безпеки, дослідження, зберігання, виготовлення, відпуску та маркетингу лікарських засобів; пошуку природних джерел лікарських субстанцій.



Посібник містить короткий огляд теоретичного матеріалу і задачі та вправи з основних розділів фізичної хімії відповідно до діючої програми з фізичної та колоїдної хімії для студентів фармацевтичних факультетів заочної форм:

  • хімічна термодинаміка;

    Фізи́чна хі́мія - галузь науки, що вивчає хімічні явища та процеси на основі загальних принципів фізики з використанням фізичних експериментальних методів.



  • фазові рівноваги;

  • розчини;

  • електрохімія;

  • хімічна кінетика і каталіз.

Кожна тема всіх розділів містить:

  • короткий огляд теоретичного матеріалу;

  • приклади розв'язування типових задач;

  • питання і задачі для виконання контрольної роботи.

Головна мета посібника полягає в тому, щоб допомогти студентам заочної форми навчання краще опанувати теоретичний матеріал і практичні навички при виконанні контрольної роботи з фізичної хімії.

Посібник має практичну спрямованість, розрахований на студентів вищих медичних навчальних закладів фармацевтичних факультетів ІІІ–IV рівнів акредитації, може бути корисним викладачам, практичним працівникам.

Навча́льний заклад (осві́тній заклад) - організація, що на постійній і безперервній основі здійснює освітній процес з метою навчання, виховання, розвитку і самовдосконалення особистості.



Автори з вдячністю приймуть усі зауваження і побажання, спрямовані на поліпшення посібника.

Зміст робочої програми з фізичної хімії
1. Основні положення хімічної термодинаміки.

Хімі́чна термодина́міка - розділ фізичної хімії, що вивчає процеси взаємодії речовин методами термодинаміки. Під хімічною термодинамікою часто розуміють вчення про хімічну рівновагу, основними задачами якого є передбачення напрямку хімічної реакції, її виходу і рівноважного стану реакційного середовища в залежності від вихідного складу, температури та тиску.

Перший закон термодинаміки. Термохімія

Предмет і методи фізичної та колоїдної хімії. Основні етапи розвитку фізичної та колоїдної хімії. Значення фізичної та колоїдної хімії для фармації. Предмет хімічної термодинаміки. Основні поняття термодинаміки: система, процес, термодинамічні зміни. Інтенсивні та екстенсивні властивості системи. Внутрішня енергія, робота, теплота. Функції процесу та функції стану системи. Перший закон термодинаміки та його математичний вираз.

Термохімія. Закон Гесса. Теплоти утворення, згоряння, розчинення, нейтралізації. Стандартний стан речовини.

Зако́н Ге́сса - тепловий ефект хімічної реакції при постійному об'ємі або тиску (коли відсутня не пов'язана з розширенням робота) не залежить від шляху реакції, а лише від початкового й кінцевого станів системи.

Фу́нкція ста́ну (англ. state function, function of state, state quantity, state variable) - поняття термодинаміки, яке описує термодинамічну величину, значення якої залежить лише від стану термодинамічної системи й не залежить від шляху, яким система прийшла в цей стан, тобто від попередніх станів системи.

Вн́утрішня ене́ргія тіла (позначається як E або U) - повна енергія термодинамічної системи за винятком її кінетичної енергії як цілого і потенціальної енергії тіла в полі зовнішніх сил.

Станда́ртний стан - сукупність термодинамічних умов, які застовуються для оцінки термодинамічних величин.

Обчислення теплових ефектів реакцій за допомогою таблиць стандартних теплот утворення і згоряння. Теплові ефекти у біохімічних реакціях.

Залежність ентальпії реакції від температури. Рівняння Кірхгофа в диференціальній та інтегральній формах. Практичне використання законів термохімії при складанні теплового балансу в хімічних та фармацевтичних виробництвах.



2. Другий та третій закони термодинаміки. Термодинаміка хімічної рівноваги

Зворотні та незворотні процеси. Другий закон термодинаміки та його математичний вираз.

Хімічна рівновага - різновид термодинамічної рівноваги в системах, де відбуваються хімічні реакції, такий стан коли концентрації реагентів залишається незмінним. У стані хімічної рівноваги процеси утворення хімічних сполук та їхнього розпаду в прямих та зворотніх реаціях, відповідно, зрівноважені.

Ентальпі́я (або теплова функція, від грец. enthálpo - «нагріваю») - термодинамічний потенціал, що характеризує стан термодинамічної системи при виборі як основних незалежних змінних ентропії (S) і тиску (P).

Друге начало термодинаміки виникло як робоча гіпотеза теплового двигуна, що встановлює умови перетворення теплоти в роботу з метою досягнення максимального ефекту такого перетворення. Аналіз другого начала термодинаміки показує, що мала величина цього ефекту - коефіцієнта корисної дії - є наслідком не технічної недосконалості теплових двигунів, а особливістю теплоти, яка ставить певні обмеження відносно його величини. Уперше робота теплових двигунів була теоретично розглянута французським інженером Саді Карно. Він прийшов до висновку, який у сучасній термодинамічній теорії теплових двигунів називають теоремою Карно: ККД теплового двигуна не залежить від термодинамічного циклу і природи робочої речовини і цілком визначається в залежністі від температур зовнішніх джерел ─ нагрівника і холодильника. Робота Карно була написана до відкриття принципу еквівалентності теплоти і роботи і до загального визнання закону збереження енергії. В своєму доказі Карно, розлядаючи зворотні цикли теплових машин - теплового двигуна A і механічно зв’язанної з ним холодильної машини B - спирався на пануючу в той час теплородну теорію, яка була незабаром відкинута. Пізніше Р. Клаузіус і В. Томсон-Кельвін майже одночасно узгодили теорему Карно з законом збереження енергії і поклали основу тому, що тепер входить в зміст другого начала термодинаміки. Для обґрунтування теореми Карно і для подальших побудов другого начала термодинаміки необхідно було ввести новий постулат.

Ентропія, її фізичний зміст. Зміна ентропії як критерій направленості спонтанних процесів в ізольованих системах. Обчислення ентропії. Ентропія та ймовірність стану системи. Статистичний характер другого закону термодинаміки.

Третій закон термодинаміки. Абсолютне значення ентропії. Зміна ентропії в різних процесах.

Термодинамічні потенціали (внутрішня енергія, ентальпія, енергія Гіббса, енергія Гельмгольца). Критерії рівноваги та направленості процесів у хімічних та біохімічних системах. Рівняння Гіббса-Гельмгольца.

Виведення закону діючих мас на основі рівності швидкостей прямої та зворотної реакції. Різні способи вираження константи хімічної рівноваги.

Абсолютна величина чи модуль - у математиці, величина, значення або число незалежно від знака. Абсолютна величина числа n записується |x| (іноді - Abs(x) ) і визначається як додатній квадратний корінь з x².

Конста́нта рівнова́ги - кількісна характеристика хімічної рівноваги, що описує ймовірність перебігу реакції. Константа обчислюється як відношення добутку концентрації продуктів реакції (або їхніх парціальних тисків) до добутку концентрації вихідних речовин із їхніми стехіометричними коефіцієнтами у степенях.

Рівняння ізотерми хімічної реакції Вант-Гоффа і його аналіз.

Хімі́чна реа́кція - це перетворення речовин, при якому молекули одних речовин руйнуються і на їхньому місці утворюються молекули інших речовин з іншим атомним складом. Усі хімічні реакції зображують хімічними рівняннями.

Залежність константи рівноваги від температури. Рівняння ізохори та ізобари хімічної реакції. Константа хімічної рівноваги і принцип Ле-Шательє. Обчислення констант рівноваги за допомогою таблиць стандартних термодинамічних величин. Використання закономірностей гомогенної рівноваги для збільшення виходу продуктів у хімічному та фармацевтичному виробництвах. Рівновага у гетерогенних реакціях.

3. Фазова рівновага в однокомпонентних системах, бінарних системах

Поняття про фазу, компонент, термодинамічні ступені свободи та хімічний потенціал. Правило фаз Гіббса. Діаграма стану для системи з одного компонента. Рівняння Клаузіуса-Клапейрона. Фазові діаграми систем з двох компонентів. Фізико-хімічний аналіз (М. С.

Хімíчний потенціáл - один з термодинамічних параметрів системи; енергія додавання однієї частки в систему без здійснення роботи. Поняття хімічного потенціалу запровадив 1875 року Джозая Віллард Ґіббс.

Фі́зико-хімі́чний ана́ліз - метод дослідження перетворень речовини, заснований на вивченні залежності між величинами, що характеризують фізичні властивості рівноважної системи, та її хімічним складом.

 Курнаков). Термічний аналіз, його застосування у фармацевтичній практиці.



4. Фазова рівновага у потрійних системах. Закон розподілу. Екстракція

Розподіл речовини між двома незмішуваними розчинниками. Закон розподілу Нернста. Рівняння Шилова-Лєпінь. Екстракція, її значення для фармації.



5. Термодинаміка розчинів неелектролітів

Поняття про розчин. Способи вираження концентрації розчинів. Значення розчинів для життєдіяльності рослинних та тваринних організмів.

Термічний аналіз (рос. термический анализ, англ. thermoanalysis; нім. thermische Analyse f) - метод дослідження фіз.-хім. і хім. перетворень речовини (зокрема гірських порід і мінералів) під впливом температури, а також розділ матеріалознавства, що вивчає зміну властивостей матеріалів під впливом температури.

Закон розподілу ймовірностей - це поняття теорії ймовірностей, яке для дискретної випадкової величини показує множину можливих подій з ймовірностями їхнього настання.

Твари́ни (лат. Animalia або лат. Metazoa) - царство переважно багатоклітинних еукаріотичних (ядерних) організмів, однією з найголовніших ознак якого є гетеротрофність (тобто, споживання готових органічних речовин) та здатність активно рухатись.

Ідеальні та реальні розчини. Закон Рауля. Відхилення від закону Рауля в реальних розчинах. Активність та способи її визначення.

Узагальнене рівняння Рауля. Зміна температур замерзання та кипіння рідин внаслідок утворення розчинів. Кріоскопія і ебуліоскопія. Осмос. Осмотичний тиск. Осмометрія.

Рівновага пара – рідина. Закони Коновалова. Азеотропні суміші. Фракційна перегонка. Побудова та принцип дії ректифікаційної колонки. Застосування ректифікації у хімічному і фармацевтичному виробництві. Перегонка з водяною парою. Перегонка під вакуумом. Молекулярна перегонка.

Взаємна розчинність рідин. Критична температура розчинності.

Молекуляpна перегонка (англ. molecular distillation, Vacuum distillation) - дистиляція (перегонка) у високому вакуумі (близько 0,1 Паскаль) з конденсуючою поверхнею настільки близько розташованою до поверхні випаровування рідини, що молекули переходять на неї не зазнаючи зіткнень між собою.

Азеотро́пна су́міш - суміш рідин, яка за даного тиску кипить при сталій температурі і не змінює складу при перегонці (однаковий склад рідкої та парової фаз). Спочатку азеотропні суміші розглядались як хімічні сполуки, але Д. П.

Осмоти́чний ти́ск (або дифу́зний ти́ск) - термодинамічний параметр, що характеризує прагнення розчину понизити свою концентрацію при зіткненні з чистим розчинником внаслідок зустрічної дифузії молекул розчинника та розчиненої речовини.

Крит́ична температ́ура - така температура, при якій густина і тиск насиченої пари стають максимальними, а густина рідини, що перебуває у динамічній рівновазі з парою, стає мінімальною. При температурі, вищій за критичну температуру газу, його неможливо сконденсувати при жодному тиску.

Аналіз діаграм взаємної розчинності рідин.

6. Розчини електролітів. Електрична провідність розчинів електролітів

Ізотонічний коефіцієнт. Теорія Арреніуса. Ступінь дисоціації. Концентраційна та термодинамічна константа дисоціації.

Сту́пінь дисоціа́ції або коефіціє́нт дисоціа́ції - кількісний показник, обчислений як відношення числа формульних одиниць розчиненої речовини, що розпалися на його йони, до їх загального числа дисоціації.

Константа дисоціації в хімії та біохімії - специфічний тип константи рівноваги, що описує схильність хімічного об'єкта оборотно розпадатися на компоненти, наприклад, дисоціації комплексу на окремі молекули в його складі або розпаду солі на іони.

Міжйонна взаємодія у розчинах сильних електролітів. Теорія Дебая-Гюккеля. Поняття про йонну атмосферу. Йонна сила розчину. Коефіцієнт активності електроліту і його залежність від йонної сили розчину.

Питома електрична провідність, залежність ії від концентрації розчину для сильних і слабких електролітів. Молярна електрична провідність, залежність її від розведення. Молярна електрична провідність при нескінченному розведенні. Закон Кольрауша. Кондуктометрія. Визначення ступеня та константи дисоціації, добутку розчинності Кондуктометричне титрування та його значення для фармацевтичного аналізу.

До́буток розчи́нності, ДР - стала величина, яка є константою рівноваги гетерогенної хімічної реакції розчинення (або осадження) малорозчинного електроліту у певному розчиннику. Ця величина характеризує розчинність малорозчинних речовин - що менше значення ДР, то меншою є розчинність.



7. Електродні процеси та електрорушійні сили

Механізм виникнення електродного потенціалу. Рівняння Нернста. Класифікація електродів. Електроди першого роду. Водневий електрод. Електроди другого роду. Окислювально-відновні електроди. Йонселективні електроди (ЙCE). Скляний електрод. Визначення йонного показника (водневого, металевого, аніонного). Застосування ЙCE у фарманалізі. Класифікація гальванічних елементів.

Водне́вий електро́д - відновно-окисний електрод, що береться за основу термодинамічної шкали відновлювально-окисних потенціалів. Абсолютний електродний потенціал водневого електроду дорівнює 4,44 ± 0,02 В при 25 °C, але для порівняння з потенціалами інших електродів вважається нульовим при низькій температурі.

Рівня́ння Не́рнста - рівняння, що описує залежність рівноважного потенціалу електрода від термодинамічної активності (концентрації) потенціал-визначальних компонентів розчину електроліту.

Електродний потенціал - різниця електричних потенціалів між електродом та електролітом, в контакті з яким він знаходиться (найчастіше між металом і розчином електроліту).

Гальвані́чний елеме́нт - хімічне джерело живлення, в якому використовується різниця електродних потенціалів двох металів, занурених у електроліт. Гальванічний елемент є непідзарядним хімічним джерелом електроенергії.

Оборотні та необоротні гальванічні елементи. Кола без переносу і з переносом. Концентраційні кола. Дифузійний потенціал.



8. Потенціометрія. Нерівноважні електродні процеси

Потенціометрія. Визначення термодинамічних характеристик реакцій. Потенціометричне титрування та його значення для аналізу лікарських речовин. Визначення константи дисоціації методом потенціометричного титрування.

Напруга розкладу розчину речовини при електролізі. Потенціал виділення іонів і перенапруга. Полярографія та її застосування у фармації.
9. Хімічна кінетика та класифікація реакцій за кінетичною ознакою

Хімічна кінетика та її значення для фармацевтичної науки і практики.

Поте́нціометричне титрува́ння - титриметричний метод, що використовує електрохімічний елемент як детектор, за допомогою чого реєструється вся крива титрування (у вигляді залежності електрорушійної сили ΔE від доданого об'єму ΔVR) чи сама кінцева точка.

Хімічна кінетика - розділ хімії, що вивчає швидкість хімічних процесів. Ця наука включає в себе вивчення впливу різних експериментальних умов на швидкість хімічних реакцій та досліджує їх механізми, що включає в себе знаходження також і характеризацію перехідного стану.

Швидкість реакції та методи її визначення. Залежність швидкості реакції від різноманітних факторів. Молекулярність і порядок реакції. Рівняння кінетики реакції першого, другого та нульового порядку. Складні реакції (паралельні, послідовні, оборотні, спряжені). Методи визначення порядку реакції.

Ланцюгові реакції (М. М. Семенов). Окремі стадії ланцюгової реакції. Прості та розгалужені ланцюгові реакції.

Поря́док реа́кції - це сума показників степенів біля концентрації усіх реагентів у рівнянні закону діючих мас.

Ланцюго́ва реа́кція - хімічна або ядерна реакція в якій поява проміжної активної частинки (радикала, атома або збудженої молекули - у хімічних, нейтрона - у ядерних процесах) викликає велику кількість (ланцюг) перетворень початкових молекул або ядер внаслідок регенерації активної частинки в кожному елементарному акті реакції (у кожній ланці).

Фотохімічні реакції.

Фотохімíчна реа́кцiя (рос. фотохимическая pеакция, англ. photochemical reaction) - хімічна реакція, що викликається поглинанням ультрафіолетового, видимого чи інфрачервоного випромінення. У таких реакціях молекулярні частинки, принаймні одного з реактантів, переходять у збуджений стан і потім реагують.

Закони фотохімії. Квантовий вихід реакції.

Квантовий вихід - число, яке вказує на те, скільки бажаних подій відбувається при поглинанні речовиною одного фотона (кванта світла). Стандартне позначення квантового виходу в оптиці - Q , в фотохімії - φ .



10. Залежність константи реакції від температури. Каталіз

Залежність константи реакції від температури. Правило Вант-Гоффа. Теорія активних співударів. Енергія активації. Рівняння Арреніуса. Використання правила Вант-Гоффа та рівняння Арреніуса для прискореного визначення строків придатності ліків. Зв'язок між швидкістю реакції та енергією активації. Стеричний фактор. Поняття про теорію перехідного стану.

Каталіз. Роль вітчизняних учених в розвитку вчення про каталіз. Гомогенний каталіз, його механізм. Енергія активації каталітичних реакцій.

Перехідний стан (англ. transition state, нім. Übergangszustand m, рос. переходное состояние) - проміжний стан у ході хімічної реакції, при якому атоми приймають певну конфігурацію вздовж координати реакції.

Енергія активації - характерний параметр процесів, зокрема хімічних реакцій, кінетика яких описується рівнянням Арреніуса.

Ката́ліз (від грец. κατάλυσις - розпад) - зміна швидкостей хімічних реакцій чи їх збудження внаслідок дії речовин (каталізаторів), які беруть участь у процесах, однак не входять до складу кінцевих продуктів.

Кислотно-основний каталіз. Гетерогенний каталіз. Ферментативний каталіз.

Ферментати́вний ката́ліз (англ. enzyme catalysis, рос. феpментативный катализ) - каталіз хімічних реакцій за допомогою ферментів (ензимів). Процес вiдзначається високою специфiчнiстю та надзвичайно високим, порiвняно зi звичайним каталiзом, пришвидшенням каталiзованих процесiв.

Мультиплетна теорія гетерогенного каталізу (А. А. Баландін). Теорія активних ансамблів (М. І. Кобозев). Інгібітори. Застосування каталізаторів у фармацевтичній промисловості.

Порядок вивчення курсу фізичної та колоїдної хімії студентами

заочної форми навчання

Згідно з навчальним планом вивчення фізичної та колоїдної хімії для заочної форми навчання здійснюється впродовж третього року навчання. Організація навчального процесу здійснюється за Болонською системою і включає лекційний курс, практичні заняття, самостійну позааудиторну роботу, виконання контрольної роботи.

Практи́чні заня́ття - форма навчального заняття, при якій викладач організує детальний розгляд студентами окремих теоретичних положень навчальної дисципліни та формує вміння і навички їх практичного застосування шляхом індивідуального виконання студентом відповідно сформульованих завдань.

Фармацевтична промисловість - галузь промисловості, пов'язана з дослідженням, розробкою, масовим виробництвом, вивченням ринку і розподілом лікарських засобів, переважно призначених для профілактики, полегшення і лікування хвороб.

Навча́льний план - основний нормативний документ закладу освіти, за допомогою якого здійснюється організація навчального процесу. Навчальний план містить у собі розподіл залікових кредитів між дисциплінами, графік навчального процесу, а також план навчального процесу за семестрами, який визначає перелік та обсяг вивчення навчальних дисциплін, форми проведення навчальних занять та їх обсяг, форми проведення поточного та підсумкового контролю, державної атестації.

Навча́ння - це організована, двостороння діяльність, спрямована на максимальне засвоєння та усвідомлення навчального матеріалу і подальшого застосування отриманих знань, умінь та навичок на практиці. Цілеспрямований процес передачі і засвоєння знань, умінь, навичок і способів пізнавальної діяльності людини.



п/п



Назва дисципліни



Кредит

Всього

Кількість годин з них

Вид контролю

Аудиторних

СПРС


Лекції

Практичні заняття

5 сем.

6 сем.

5 сем.

6 сем.

5 сем.

6 сем.

5 сем.

6 сем.

1.

Фізична та колоїдна хімія

(4,5 і 5,5 р.н.)



5,5

165

4

4

8

8

78

63

модуль 1

19 т.


модуль 2

35 т.


ТЕМАТИЧНІ ПЛАНИ
  1   2   3   4   5   6   7   8



  • Зміст робочої програми з фізичної хімії 1. Основні положення хімічної термодинаміки
  • Внутрішня енергія
  • Термічний аналіз
  • Осмотичний тиск
  • Молекулярна перегонка
  • Ступінь дисоціації
  • Потенціометричне титрування