Реферат: Модуль 1 Хімічна термодинаміка. Фазові рівноваги. Колігативні властивості розбавлених розчинів. Електрохімія. Хімічна кінетика Донецьк 2011

Міністерство охорони здоров'я України

Донецький національний медичний університет ім. М. Горького

Кафедра хімії


Методичні вказівки


для студентів 2 курсу фармацевтичного факультету

із самостійної підготовки до практичних занять з фізколоїдної хімії.


Модуль 1

Хімічна термодинаміка. Фазові рівноваги. Колігативні властивості розбавлених розчинів. Електрохімія. Хімічна кінетика


Донецьк - 2011

УДК 543 (075.5)


Автор:

Асс. Лебедкова О.С., Стрельцова Н.Ю.

За редакцією зав. кафедрою хімії, доктора хімічних наук Матвієнко А.Г.


Фізична та колоїдна хімія є фундаментальною дисципліною для майбутніх провізорів, яка є базою для таких професійно-орієнтованих дисциплін, як аптечна технологія ліків, промислова технологія ліків, фармацевтична хімія, токсикологічна хімія.

Даний навчально-методичний посібник призначений для підготовки до практичних занять з фізичної та колоїдної хімії та роботи на кожному занятті студентів 2 курсу фармацевтичного факультету. Методичні вказівки з кожної теми дають інформацію про актуальність кожної теми (розділ «актуальність теми»), доцільність вивчення матеріалу, формують мотивацію студента до навчання («цілі навчання»), строго конкретизують та структурують навчальну інформацію («граф логічної структури»). Алгоритми ООД необхідні для успішної роботи на занятті. Теоретичні запитанння та цільові навчальні завдання призначені для перевірки якості її засвоєння в процессі рішення цільових завдань. Короткі вказівки до роботи на практичному занятті організують роботу студента.


Рецензенти:

Доцент кафедри соціальної медицини та

організації охорони здоров'я ДонНМУ,

к.м.н., методист НМК Бутєва Л.В.


Доцент кафедри медицинської та

фармацевтичної хімії, к.б.н. Сидун М.С.


Методичні вказівки затверджені на засіданні Вченої Ради ДонНМУ ім М. Горького (протокол № від 2011 р.)

Модуль 1

Хімічна термодинаміка. Фазові рівноваги. Колігативні властивості розбавлених розчинів. Електрохімія. Хімічна кінетика


Цілі модуля:

Уміти визначати теплові ефекти фізико-хімічних процесів.

Розраховувати теплові ефекти при будь-яких температурах за допомогою таблиць термодинамічних величин.

Розраховувати константи хімічної рівноваги та визначати термодинамічну можливість протікання процесу за допомогою таблиць термодинамічних величин.

Визначати коефіцієнт розподілу речовини та вибирати оптимальні умови екстрагування.

Будувати і аналізувати діаграми стану одно- і двокомпонетних систем.

Визначати молярну масу, ізотонічних коефіцієнт, осмотичну концентрацію, осмотичний тиск методом кріометрії.

Уміти вимірювати рН, активність іонів, окислювально-відновні потенціали потенціометричним методом.

Визначати константу іонізації, термодинамічні характеристики реакцій потенціометричним методом.

Визначати константу швидкості, енергію активації, порядок реакцій та застосовувати ці дані для встановлення терміну зберігання ліків.


Тематичний план занять до Модуля 1.


№

з/п

^ ТЕМА ЗАНЯТТЯ

Кільк.

годин

Змістовний модуль 1. «Хімічна термодинаміка. Термодинаміка фазових рівноваг»

1

Застосування першого закону термодинаміки до хімічних процессів. Перший закон термодинаміки. Термохімія.

3

2

Другий закон термодинаміки. Ентропія. Енергія Гібсса.

3

3

Термодинаміка хімічної рівноваги. Константи рівноваги. Рівняння ізотерми хімічної реакції. Залежність константи рівноваги від температури.

3

4

Фазові рівноваги. Правило фаз Гібсса. Фазові перетворення в однокомпонентних системах. Рівняння Клапейрона-Клаузиуса.

3

5

Фазові рівноваги. Двокомпонентні системи. Діаграми плавкості з простою евтектикою. Діаграми плавкості бінарних систем, компоненти котрих утворюють тверді розчини.

3

6

Фазові рівноваги. Трьохкомпонентні системи. Закон розподілу. Екстракція.

3

7

Колоквіум за темою: «Хімічна термодинаміка. Термодинаміка фазових рівноваг»

3

^ Змістовний модуль 2. Колігативні властивості розбавлених розчинів. Електрохімія. Хімічна кінетика.

8

Колігативні властивості розбавлених розчинів. Ідеальні розчини.

3

9

Колігативні властивості розбавлених розчинів. Реальні розчини.

3

10

Властивості розчинів електролітів. Електрична провідність розчинів електролітів.

3

11

Електродні потенціали та електрорушійні сили. Класифікація електродів. Потенціометрія.

3

12

Хімічна кінетика. Основний постулат хімічної кінетики. Порядок і молекулярність реакції. Методи розрахунку енергії активації та перед експоненціального множника.

3

13

Молекулярна кінетика. Каталіз.

3

14

Колоквіум за темою: «Колігативні властивості розбавлених розчинів. Електрохімія. Хімічна кінетика»

3

15

Підсумковий модульний контроль № 1.

3
Заняття 1 ^ Застосування першого закону термодинаміки до хімічних процесів. Перший закон термодинаміки. Термохімія.
Актуальність теми

Хімічна термодинаміка - розділ термодинаміки, що вивчає залежності термодинамічних властивостей речовин від їх складу, будови, середовища а також явищ, які пов'язані з фізико-хімічними процесами (розчинення, випаровування, кристалізація, адсорбція, тощо). В основі хімічної термодинаміки лежать загальні положення і висновки термодинаміки. Перший закон термодинаміки служить основою термохімії, для термохімічних розрахунків використовують закон Гесса - важливе його слідство. У поєднанні з іншими термодинамічними характеристиками термохімічні дані дозволяють проводити вибір оптимальних технологічних режимів хімічних виробництв. З іншого боку, термохімічні дослідження встановлюють зв'язок між енергетичними характеристиками речовин і їх будовою, складом та реакційною здатністю. Термохімічний аналіз застосовується для дослідження стадій біологічного окислення, м'язового скорочення і деяких фізіологічних процесів у клітинах. Порівняння енергетики здорових і хворих клітин дозволяє вивчати різні патологічні явища, розробляти діагностику та методи лікування деяких захворювань на ранніх стадіях, розробляти нові та вдосконалювати відомі лікарські засоби.


^ Цілі навчання


Загальна мета:

УМІТИ: інтерпретувати фізичну суть першого закону термодинаміки і закону Гесса для подальшого використання таких знань - умінь у фармації.


Конкретні цілі:

УМІТИ:

1. Інтерпретувати типи термодинамічних систем.

2. Інтерпретувати зміни внутрішньої енергії і ентальпії термодинамічних систем.

4. Розраховувати теплоти хімічних і фізико-хімічних процесів.


Зміст навчання


Перелік теоретичних питань:

1. Термодинамічні системи: основні поняття і визначення термодинаміки.

2. Перший закон термодинаміки.

3. Внутрішня енергія і її зміна.

4. Ентальпія та її зміна.

5. Термохімія. Закон Гесса.

6. Термохімія. Рівняння Кирхгоффа.

7. Розрахунок теплоти реакцій із застосуванням закону Гесса і рівнянням Кирхгоффа.

8. Застосування термохімічних розрахунків в технології лікарських засобів.


Граф логічної структури теми: “Перший закон термодинаміки. Термохімія”





Джерела інформації

Основна література:

1. Фізична і колоїдна хімія/ В.І. Кабачний, Л.К. Осіпенко, Л.Д. Грицан та ін.; За заг. ред. В.І. Кабачного.- Харків.: Вид-во УкрФА «Прапор», 1999. - С. 11-29.

2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. - Харьків: Вид-во НФАУ „Золоті сторінки", 2001. - С. 7-18.

3. Лекція з теми.

Додаткова література:

1. Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др.: Под об.ред. В.И. Кабачного.-Харьков.: Издательство УкрФА «Прапор», 2005.- С.11-29


Орієнтовна основа дії


Алгоритм рішення задач з фізичної хімії:

Вивчити уважно умови завдання: визначити, з якими величинами доведеться проводити обчислення, позначти їх буквами, встановити одиниці їх вимірювання, числові значення, визначити, яку величину потрібно знайти. Записати дані задачі у вигляді коротких умов.

Якщо в умовах завдання йде мова про взаємодію речовин, записати рівняння реакції (реакцій) і зрівняти його (їх) коефіцієнтами.

З'ясувати кількісні співвідношення між даними задачі і величиною, що знаходиться. Для цього розділити свої дії на етапи, почавши з питання задачі, з'ясування закономірності, за допомогою якої можна визначити невідому величину на останньому етапі обчислень.

Якщо у вихідних даних не вистачає будь-яких величин, подумати, як їх можна обчислити, тобто визначити попередні етапи розрахунку. Цих етапів може бути декілька.

Визначити послідовність всіх етапів вирішення задачі, записати необхідні формули розрахунків.

Підставити відповідні числові значення величин, перевірити їх розмірності і провести обчислення.


^ Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

В процесі виробництва фармацевтичних препаратів важливу роль грають тиск, температура, концентрація. Який процес прискорюється при підвищенні температури?

А. Ендотермічний

В. Ізобарний

С. Адіабатичний

О. Екзотермічний

Е. Ізохорний

Тест 2

Біологічна система (живий організм) обмінюється з навколишнім середовищем речовиною і енергією. До яких систем вона повинна бути віднесена?

А. Відкритим, гомогенним

В. Ізольованим, гетерогенним

С. Відкритим, гетерогенним

О. Закритим, гомогенним

Е. Закритим, гетерогенним

Тест 3

Теплота нейтралізації кислот:

А Визначається їх основністю

В. Визначається окислювальними властивостями

С Постійна

D. Визначається природою кислотного залишку

Е. Визначається послідовністю зливання компонентів

Тест 4

Основний закон термохімії (закон Гесса) стверджує, що тепловий ефект реакції:

А. Залежить від природи продуктів реакції

В. Не залежить від шляху протікання реакції

С. Не залежить від природи початкових речовин

D. Не залежить від природи продуктів реакції

Е. Залежить від природи початкових речовин

Тест 5

Внутрішня енергія системи - це

А. Сума кінетичних енергій всіх частинок системи і потенційної енергії їх взаємодії, за

винятком кінетичної і потенційної енергії системи в цілому

В. Зміна енергії системи унаслідок протікання хімічної реакції

С. Сумарна величина розсіяної енергії системи

D. Повна енергія системи, за винятком кінетичної енергії частинок системи

Е. Енергія, яку може отримати система за певних умов

Тест 6

Розрахуйте стандартну ентальпію утворення вітаміну А-пальмітата (С36Н60О2), якщо його теплота згорання в калориметричній бомбі при 298 К складає -40,50 кДж/г.

A. -1484,591кДж/Моль

B. -1484,591 Дж/Моль

C. -1484,591кДж

D.-1000 кДж/Моль

E. 1484,591кДж/Моль

^ Еталони відповідей до рішення цільових навчальних завдань:

тест 1-А, тест 5 — В, тест 6 — А


Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленність студентів до заняття шляхом усного опитування, або тестування. Далі студенти студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. Рішення ситуаційних задач оформлюється в робочому журналі. Далі проводиться поточний контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.
Заняття 2 ^ Другий закон термодинаміки. Ентропія. Енергія Гібсса.
Актуальність теми

Другий закон термодинаміки дає можливість визначати напрям, в якому в даних умовах здійснюється взаємодія в даній системі та дозволяє визначати, як зміна зовнішніх умов (температури, тиск і ін.) впливає на положення рівноваги і, отже (що важливе на практиці), якими повинні бути ці зовнішні умови, щоб даний процес міг здійснитися в потрібному напрямі та в оптимальному ступені. Разом з ентропією, зміною якої характеризуються процеси, що відбуваються в ізольованих системах, застосовуються і інші характеристичні функції та термодинамічні потенціали. На основі постулату Планка можливо визначати ентропію речовин термохімічним шляхом. Користуючись теплотою даного процесу і зміною ентропії в нім, за рівнянням Гіббса-Гельмгольца можна визначити зміну ізобарно-ізотермічного або ізохорно-ізотермічного потенціалів в процесі.


^ Цілі навчання

Загальна мета:

УМІТИ: інтерпретувати фізичну суть другого закону термодинаміки для подальшого використання таких знань — умінь у фармації.

Конкретні цілі:

УМІТИ:

1. Інтерпретувати типи термодинамічних процесів.

2. Інтерпретувати характеристичні функції і їх зміни.

3. Інтерпретувати термодинамічні потенціали і їх зміни.

4. Розраховувати зміну ентропії і ізобарно-ізотермічні потенціали в різних хімічних і фізіко-хімічних процесах і оцінювати отримані результати.


Зміст навчання

Перелік теоретичних питань:

1. Визначення термодинамічних процесів: самодовільних, несамодовільних, рівноважних, оборотних, необоротних.

2. Другий закон термодінаміки. Постулат Планка.

3. Характеристичні функції і їх зміна.

4. Термодинамічні потенціали і їх зміна.

5. Рівняння Гіббса-Гельмгольца.

6. Застосування другого закону термодінаміки і рівнянь Гиббса-Гельмгольца для розрахунку змін характеристичних функцій і термодінамічних потенціалів.

7. Разрахунок зміни ентропії.

8. Розрахунок зміни ізобарно-ізотермічного потенціалу (енергії Гіббса). Застосування другого закону термодінаміки і рівнянь Гіббса-Гельмгольца у фармації.


Граф логічної структури теми: “Другий закон термодинаміки. Термодинамічні потенціали і характеристичні функції”



Джерела інформації

Основна література:

1. Фізична і колоїдна хімія/ В.І Кабачний, Л.К. Осіпенко, Л.Д. Грицан та ін.; За заг. ред. В.І. Кабачного.- Харків.: Вид-во УкрФА «Прапор», 1999. -С. 28-38.

2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. - Харьків: Вид-во НФАУ „Золоті сторінки", 2001. -С. 18-19.

3. Лекція з теми.

Додаткова література:

1. Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др..: Под об.ред. В.И. Кабачного.-Харьков.: Издательство УкрФА «Прапор», 2005.- С. 1-29.


Орієнтовна основа дії

Алгоритм рішення задач — див. заняття 1.


Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

Термохимічні розрахунки дозволяють прогнозувати теплові ефекти тих або інших реакцій, які лежать в основі синтезу лікарських препаратів. Для розрахунку теплового ефекту реакції при підвищеній температури слід використовувати рівняння:

А. Кірхгофа

В. Больцмана

С. Ізобари

D. Ізотерми

Е. Ізохори

Тест 2

У ізольованій системі для визначення можливості і напряму протікання самодовільних процесів використовують зміну термодинамічній функції:

А. Ентальпії

В. Ентропії

С. Енергії Гиббса

D. Енергії Гельмгольца

Е. Внутрішньої енергії

Тест 3

Ентропія - міра неупорядоченності системи. В ході хімічних і біохімічних реакцій величина ентропії може змінюватися. Вкажіть, не проводячи розрахунків, в якому з приведених процесів ентропія зростає.

А. СН4 (г) + С12 (г) = СНзСІ (г) +НС1

В. 4А1(т) + 3С (т) = АlС3 (т)

С. С (графіт) +СО2 (т) = 2СО (г)

D. Н2 (г) + С12 (г) = 2 НС1 (г)

Е. 4 НС1 (г) +О2 (г) = 2Сl2 (г) + 2Н2О

Тест 4

Ентропія - міра невпорядкованості системи. Ентропія системи зменшується в процесі:

А. Дисоціації

В. Сублімації

С. Випаровування

D. Полімеризації

Е. Плавлення

Тест 5

Йодоформ при зберіганні мимоволі розкладається з утворенням йоду. Яка з термодінамічних функцій може служити критерієм спрямування цього процесу при постійних V і Т?

А. Внутрішньої енергії

В. Енергії Гіббса

С. Ентальпія

D. Ентропія

Е. Енергія Гельмгольца

Тест 6

Розрахуйте зміни ентропії при перетворенні 0,1 кг води, узятої при 0°С, в пар при 120°С. Питома теплота випаровування води при 100°С дорівнюється 2,255 кДж/г; питома теплоємність рідкої води складає 4,184 Дж/(г-К); питома теплоємність пари при постійному тиску рівна 19,958 Дж/(г-К).

А. 839,654 Дж/К

В. 800 Дж/К

С. 300 Дж/К

D.139,654 Дж/К

E. 339,654 Дж/К

^ Еталони відповідей до рішення цільових навчальних завдань:

тест 1-А, тест 5-Е, тест 6 - А

Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленність студентів до заняття шляхом усного опитування, або тестування. Далі студенти студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. Рішення ситуаційних задач оформлюється в робочому журналі. Далі проводиться поточний контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.
Заняття 3 ^ Термодинаміка хімічної рівноваги. Константи рівноваги. Рівняння ізотерми хімічної реакції. Залежність константи рівноваги від температури
Актуальність теми

Положення хімічної рівноваги характеризує та межа, до якої в даних умовах реакція може протікати без витрати енергії ззовні. Для кожної реакції існують співвідношення між концентраціями речовин при рівновазі, яка при постійній температурі є незмінною. Це співвідношення визначається константою рівноваги. Реакції найчастіше здійснюються при постійній температурі і постійному тиску. У таких випадках умовою хімічної рівноваги є мінімальне значення ізобарно-ізотермічного потенціалу. Константа рівноваги пов'язана із стандартною зміною цього потенціалу (рівняння ізотерми реакцій). Вивчення хімічної рівноваги з використанням рівнянь ізотерми, ізобари і ізохори реакцій відіграє велику роль як при теоретичних дослідженнях, так і при вирішенні практичних завдань.

^ Цілі навчання

Загальна мета:

УМІТИ: інтерпретувати фізичну суть хімічної рівноваги для подальшого використання таких знань - умінь у фармації.

^ Конкретні цілі:

УМІТИ:

1 Інтерпретувати суть хімічної рівноваги і константи рівноваги.

2. Інтерпретувати зміну константи рівноваги при зміні температури.

3. Розраховувати зміну ізобарно-ізотермічного потенціалу і константи рівноваги в хімічних і фізіко-хімічних процесах, вихід продуктів реакцій і оцінювати отримані результати.


^ Зміст навчання

Перелік теоретичних питань

Хімічна рівновага. Визначення хімічної рівноваги. Визначення константи рівноваги. Умови хімічної рівноваги. Вираз для константи рівноваги різних процесів.

Розчинення. Дисоціація.

Реакція в ідеальному розчині.

Рівняння ізотерми реакцій.

Вплив температури на хімічну рівновагу. Залежність константи рівноваги від температури. Рівняння ізобари і ізохори реакцій.

Застосування рівнянь ізотерми і ізобари реакцій для розрахунків рівноважних процесів.

Розрахунок зміни ізобарно-ізотермічного потенціалу.

Розрахунок зміни константи рівноваги.

Розрахунок виходу продуктів реакцій.

Застосування рівнянь ізотерми і ізобари реакцій у фармації.


Граф логічної структури: “Термодинаміка хімічної рівноваги. Рівняння ізотерми, ізобари, ізохори реакцій”




Джерела інформації

Основна література:

1. Фізична і колоїдна хімія/ В.І. Кабачний, Л.К. Осіпенко, Л.Д. Грицан та ін.; За заг. ред. В.І. Кабачного,- Харків.: Вид-во УкрФЛ «Прапор», 1999. -С. 42-51.

2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного.-Харьків: Вид-во НФАУ „Золоті сторінки", 2001. -С. 25-26.

3. Лекція з теми.

Додаткова література:

1. Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др..: Под об.ред. В.И. Кабачного.-Харьков.: Издательство УкрФА «Прапор», 2005.- С.42-51.


Орієнтовна основа дії

Алгоритм рішення задач — див. Заняття 1.


Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

У виробництві лікарських речовин головним є встановлення хімічної рівноваги, що є:

А. Кількість речовин, що утворюються хімічну систему, які залишаються незмінними в часі за незмінних зовнішніх умов

В. Кількість речовин що вступили в реакцію

С. Кількість продуктів реакції

D. Кількість речовин, які змінюються в часі за незмінних зовнішніх умов

Е. Кількість речовин, які залишаються незмінними в часі за змінних зовнішніх умов

Тест 2

Вираз для залежності константи рівноваги від температури можна отримати, скориставшись рівнянням

А. Смолуховського

В. Гібса-Гельмгольца

С. Гібса

D. Ленгмюра

Е. Фрейндліха

Тест 3

За допомогою рівняння ізотерми можна характеризувати здатність різних речовин вступати в хімічну взаємодію, тобто можна визначити

А. Хімічний потенціал

В. Кінетичний потенціал

С. Хімічну спорідненість

D. Концентрацію речовин

Е. Енергію Гіббса

Тест 4

Хімічні процеси супроводжуються тепловими ефектами, які підкоряються такому закону: «Тепловий ефект реакції не залежить від шляху, по якому протікає процес, а визначається початковим і кінцевим етапом системи».

А. Закон Геса

В. Закон Генрі

С. Закон мас

О. Закон Нернста

Е. Закон Авогадро

Тест 5

Стандартними умовами визначаються наступні значення тиску і температури (параметрами стану):

А. 50 кПа, 298 К

В. 50кПа,273К

С. 101,3 кПа,

D.101,3 кПа, 273 К

Е. 101,3 кПа, 298 К

^ Еталони відповідей до рішення цільових навчальних завдань:

тест 1-А, тест 5-Е.


Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленість студентів до заняття шляхом усного опитування, або тестування. Далі студенти студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. Рішення ситуаційних задач оформлюється в робочому журналі. Далі проводиться поточний контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.

Заняття 4 ^ Фазові рівноваги. Правило фаз Гібсса. Фазові перетворення в однокомпонентних системах. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса
Актуальність теми

Відповідно до закону фазової рівноваги (правило фаз Гібса), термодинамічні системи поділяють: а) за характером фазової будови на гетерогенні, гомогенні і такі, що конденсують; б) за числом ступенів свободи на безваріантні, одно-, двух-, трьох- і багатоваріантні; в) за числом незалежних компонентів на одно-, двух-, трьох-, багато компонентні. Графічне зображення експериментальних співвідношень між параметрами стану термодинамічних систем і величинами їх вимірюваних фізичних властивостей називають діаграмами стану. За цими діаграмами встановлюють характер взаємодії компонентів, склад і межі існування фаз постійного і змінного складу, що утворюються, без ізолювання цих фаз та їх хімічного аналізу. Це пояснює широке застосування діаграм стану в фармацевтичній хімії.


^ Цілі навчання

Загальна мета:

УМІТИ: інтерпретувати фізичну суть фазової рівноваги для подальшого використання таких знань — умінь у фармації.

^ Конкретні цілі:

УМІТИ:

1. Інтерпретувати фазовий стан термодинамічних систем, фазовий перехід, фазову рівновагу, суть закону фазової рівноваги.

2. Розраховувати число компонентів і варіантність гетерогенних систем, оцінювати отримані результати.

3. Інтерпретувати діаграми стану термодинамічних систем, аналізувати фазові діаграми одно- і двокомпонентних систем.


Зміст навчання

Перелік теоретичних питань:

Гетерогенні термодинамічні системи.

Фаза. Фазовий стан.

Фазовий перехід. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса.

Фазова рівновага. Закон фазової рівноваги.

Застосування закону фазової рівноваги.

Розрахунок числа компонентів і варіантності.

Діаграми стану. Аналіз діаграми стану води.

Аналіз діаграми плавкості з простий евтектикою.

Закон розподілу. Рівняння Нернста.

Визначення коефіцієнта розподілу.

Екстракція. Прийоми екстракції.

Застосування законів фазової рівноваги і розподілу, діаграм станів і екстракції у фармації.


Граф логічної структури: “Термодинаміка фазової рівноваги”




Джерела інформації

Основна література:

1. Фізична і колоїдна хімія/ В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; За заг. ред. В.І. Кабачного.- Харків.: Вид-во УкрФА «Прапор», 1999. -С. 50-78.

2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. -Харьків: Вид-во НФАУ „Золоті сторінки", 2001. -С. 39-41.

3. Лекція з теми.

Додаткова література:

1. Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачньш, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др..: Под об.ред. В.И. Кабачного.-Харьков.: Издательство УкрФА «Прапор», 2005.- С.50-78.


Орієнтовна основа дії

Алгоритм рішення задач, див. Заняття 1.


Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

Чому дорівнює число компонентів в точці перетину лінії ліквідуса з віссю ординат на діаграмі плавкості?

А. 1

В. З

С. 2

D. 0

Е. 4

Тест 2

Екстракція — це один з технологічних етапів виробництва лікарських препаратів. При дослідженні розподілу оцетової кислоти між хлороформом і водою було встановлено, що її молекули утворюють дімери в органічному розчиннику. Вкажіть рівняння, яке використовують для розрахунку розподіли в цьому випадку.

А. К=с2/с,

В. К=с2/с,2

С. К=с,/с2

D. к=с2/сГ

Е. К = 1§с2-т1§с,

Тест 3

У стоматологічній практиці використовують рідкі лікарські форми, що містять камфару і хлоралгідрат. Вкажіть, які фази знаходитимуться в рівновазі за умови відповідних евтектичній крапці на вивченій діаграмі:

А. Розплав евтектичного складу і кристалічний хлоралгідрат

В. Розплав евтектичного складу і кристалічна камфара

С. Кристали камфарьі і хлоралгідрати

О. Розплав евтектичного складу

Е. Розплав евтектичного складу, кристали хлоралгідрата, кристали камфарьі

Тест 4

Однією з важливих у вивченні физико-хімічних властивостей води є аналіз діаграми стану. Які фази в рівновазі за умов, позначених потрійною крапкою на діаграмі стану води?

А. Рідка вода, лід

В. Рідка вода, пари води

С. Рідка вода, лід, пари води

D. Лід, пари води

Е. Лід

Тест 5

При виготовленні суппозіторієв використовують діаграми плавкості. Правило фаз Гиббса для системи, що конденсує, записують так:

А. С = К-Ф-1

В. С = Ф-К+1

С. С = К-Ф+2

D. С=К-Ф+1

E. с = ф-к+2

^ Еталони відповідей до рішення цільових навчальних завдань: тест 1 — А, тест 5 — 0.

Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленність студентів до заняття шляхом усного опитування, або тестування. Далі студенти студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. Рішення ситуаційних задач оформлюється в робочому журналі. Далі проводиться поточний контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.

Заняття 5 ^ Фазові рівноваги. Двокомпонентні системи. Діаграми плавкості з простою евтектикою. Діаграми плавкості бінарних систем, компоненти котрих утворюють тверді розчини
^ Актуальність теми

За діаграмами плавкості встановлюють склад сумішей, межі існування утворюваних фаз. Термодинаміка фазових рівноваг широко застосовується у фармації. Побудова фазових діаграм використовується у фармацевтичному аналізі для ідентифікації і визначення ступеня чистоти лікарських речовин. Дані термічного аналізу застосовують для оптимізащї синтезу біологічно активних і лікарських речовин, для підбору основ суппозіторієв, при рішенні питання про сумісність лікарських препаратів в лікарських формах.


^ Цілі навчання

Загальна мета:

УМІТИ: інтерпретувати фізичну суть фазової рівноваги для подальшого використання таких знань — умінь у фармації.

^ Конкретні цілі:

УМІТИ:

1. Будувати діаграми плавкості речовин за експериментальними даними.

2. Визначати склад суміші лікарських речовин за діаграмами плавкості.


Зміст навчання

Перелік теоретичних питань:

1. Фазові перетворення в двухкомпонентних системах.

2. Диаграма плавкості з простою евтектикою.

3. Застосування диаграм плавкості в фармації.


Граф логічної структури теми “Фазові рівноваги”




Джерела інформації

Основна література:

1. Фізична і колоїдна хімія/ В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; За заг. ред. В.І. Кабачного.- Харків.: Вид-во УкрФА «Прапор», 1999. -С. 67-79.

2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. -Харьків: Вид-во НФАУ „Золоті сторінки", 2001. -С. 39-41.

3. Лекція з теми.

Додаткова література:

1. Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др..: Под об.ред. В.И. Кабачного.-Харьков.: Издательство УкрФА «Прапор», 2005.- С.67-78.


Орієнтовна основа дії

Алгоритм виконання досліду “Визначення складу лікарських сумішей за діаграмами плавкості”

1. Включити водяну баню. Помістити в баню 2-3 пробірки з сумішшю лікарських речовин в різних співвідношеннях.

2. Визначити температуру плавлення в пробірках. Результати занести в таблицю.

3. Витягнути пробірки з бані та фіксувати температуру суміші кожні 30с. Результати досліджень занести до таблиці.

3. Визначити температуру появи перших кристалів. Результати досліджень занести до таблиці.

4. За результатами вимірів побудувати криві охолодження та диаграмму плавкості.


^ Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

Обчислення температури фазових перетворень при різних тисках має важливе практичне значення для сучасного фармацевтичного виробництва і здійснюється відповідно до:

A. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса

B. Правила Трутона

C. Правила фаз Гіббса

D. Рівняння Менделєєва-Клапейрона

E. Законів Коновалова

Тест 2

Точка максимуму на діаграмі плавкості, коли речовини утворюють стійку сполуку, зветься:

A.Сінгулярною

B. Евтектичною

C. Рівноважною

D. Максимальною

E. Критичною

Тест 3

На діаграмі плавкості двохкомпонентної системи з простою евтектикою выще лінії ліквідуса:

A. Обидва компоненти знаходяться в рідкому стані

B. Обидва компоненти знаходяться в твердому стані

C. Обидва компоненти знаходяться в газуватому стані

D. Кожний компонент знаходиться частково в різних агрегатних станах

E. Один з компонентів знаходиться в рідкому стані, іншої - в твердому

Тест 4

Більшість технологічних процесів в фармації протікає в гетерогених системах. Яка кількість фаз знаходиться в суміші евтектичного складу при евтектичній температурі двуохкомпонентної системи?

A. 3

B. 2

C. 5

D. 4

E. 1

Тест 5

В евтектичній точці двохкомпонентної системи з простою евтектикою в рівновазі знаходяться фази:

А. 2 твердих и розплав евтектичного складу

B. 3 твердих

C. 2 рідких і 1 тверда

D. 1 тверда, 1 рідка и 1 газувата

E. 3 рідких


^ Еталони відповідей до рішення цільових навчальних завдань: тест 1 — A, тест 2 — A.


Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленність студентів до заняття шляхом усного опитування, або тестування. Далі студенти студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. Рішення ситуаційних задач оформлюється в робочому журналі. Далі проводиться поточний контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.
Заняття 6 ^ Фазові рівноваги. Трьохкомпонентні системи. Закон розподілу. Екстракція

Актуальність теми

Найпоширеніший випадок застосування закону розподілу у фармацевтичній і токсикологічній хімії, технології ЛС - це екстракція. Широкому розповсюдженню методу екстракції розділу сприяє можливість поєднання розділення з одночасним розділенням. Екстракцію використовують в лабораторній і заводській практиці для виділення і очищення ефірних масел, алкалоїдів, антибіотиків і інших лікарських речовин.


^ Цілі навчання

Загальна мета:

УМІТИ: інтерпретувати фізичну суть фазової рівноваги для подальшого використання таких знань — умінь у фармації.

Конкретні цілі:

УМІТИ:

1. Провести екстракцію йода з водного розчину.

2. Розрахувати коефіцієнт розподілу.

3. Оцінити ефективність екстракції.


Зміст навчання

Перелік теоретичних питань:

1. Трьохкомпонентні системи.

2. Розподіл речовини між двома рідкими фазами.

3. Закон розподілу Нернста.

4. Екстракція та її застосування в фармации.


Граф логічної структури теми




Джерела інформації

Основна література:

1. Фізична і колоїдна хімія/ В.І. Кабачний, Л.К. Осіиенко, Л.Д. Грицан та ін.; За заг. ред. В.І. Кабачного.- Харків.: Вид-во УкрФА «Прапор», 1999. -С. 80-88.

2. Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. -Харьків: Вид-во НФАУ „Золоті сторінки", 2001. -С. 39-41.

3. Лекція з теми.

Додаткова література:

1. Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др..: Под об.ред. В.И. Кабачного.-Харьков.: Издательство УкрФА «Прапор», 2005.- С.79-85.

Орієнтовна основа дії

Алгоритм виконання досліду “Визначення коефіцієнта розподілу та ступеня вилучення йоду при однократній екстракції”

1. Визначити точну концентрацію розчину йода для екстракції.

2. Приготувати суміші розчин йоду — вода — хлороформ в колбах.

3. Струшувати суміші впродовж 10 хв.

4. Розділити фази за допомогою розділяючої воронки.

5. Визначити вміст йоду в водній та органічній фазі методом титрування натрію тиосульфатом.

6. Розрахувати ступінь вилучення йоду.


Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

В фармацевтичному виробництві для виділення ефірних олій з рослинної сировини можна використовувати метод.

A. Ректифікації

B. Кріоскопії

C. Екстракції

D. Конденсації

E. Поляриметрії

Тест 2

Дибазол характеризується спазмолітичною та гіпотензивною дією. Для розрахунка обсягу хлороформа для екстракції дибазолу з водного розчину необхідно знати:

A. Коефіцієнт розподілу

B. Температуру кипіння хлороформа

C. Коефіцієнт дифзії

D. Температуру плавлення дибазолу

E. Ебуліоскопічну сталу води

Тест 3

При дослідженні розподілу йода між хлороформом і водою було встановлено, що йод в кожній з рівноважних фаз знаходиться в однаковому молекулярному стані. Вкажіть, яким рівнянням слід скористатися для розрахунку коефіцієнту розподілу в цьо