- •Дмитрів а. М., Стецьків а. О., Сав’як о. Л. Фізична хімія Навчальний посібник
- •Івано-Франківськ – 2013
- •Передмова
- •Загальні правила роботи у лабораторії фізичної і колоїдної хімії
- •Правила техніки безпеки при виконанні робіт у лабораторії фізичної та колоїдної хімії
- •Основні правила надання першої допомоги при нещасних випадках
- •Розділ 1 Хімічна термодинаміка
- •Перший закон термодинаміки
- •1. Ізотермічний процес:
- •2. Ізохорний процес:
- •3. Ізобарний процес:
- •Термохімія
- •Залежність ентальпії реакції від температури. Рівняння кірхгофа
- •Приклади розв'язування задач
- •Заняття №1
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Визначення теплового ефекту нейтралізації Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №2
- •Теоретична частина другий закон термодинаміки. Ентропія
- •Статистичний характер другого закону термодинаміки
- •Обчислення ентропії. Зміна ентропії у різних процесах
- •Третій закон термодинаміки. Абсолютне значення ентропії
- •Характеристичні функції
- •Термодинаміка хімічної рівноваги хімічний потенціал
- •Закон дії мас та константи рівноваги
- •Рівняння ізотерми хімічної реакції
- •Залежність константи рівноваги від температури. Рівняння ізохори та ізобари хімічної реакції
- •Приклади розв'язування задач
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Дослідження рівноваги оборотної хімічної реакції Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Вміст колб № 1-6
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 2 фазові рівноваги
- •Приклади розв'язування задач
- •Заняття №3 Тема: Термічний аналіз. Фазові перетворення в одно- і дво компонентних системах. Розподіл речовини між двома рідинами. Екстракція. Побудова діаграми стану бінарної системи.
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Побудова діаграми стану бінарної системи нафталін-фенол
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Склад зразків
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 3 розчини
- •ОсМотичний тик розчинів. Зниження температури замерзання і підвищення температури кипіння розбавлених розчинів неелектролітів
- •Приклади розв'язування задач
- •Заняття №4 Тема: Колігативні властивості розчинів. Визначення молярної маси розчиненої речовини методом кріоскопії.
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Визначення молярної маси розчиненої речовини методом Раста Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №5 Тема: Електрична провідність розчинів електролітів. Кондуктометричне титрування. Визначення ізотонічного коефіцієнту розчину електроліту.
- •Теоретична частина
- •Приклади розв'язування задач
- •Електропровідність розчинів електролітів
- •Приклади розв'язування задач
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Перелік питань, які виносяться на змістовий модуль 1
- •Лабораторна робота Визначення ізотонічного коефіцієнту розчину електроліту Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 4 електрохімія
- •Заняття №6 Тема: Електродні потенціали та електрорушійна сила гальванічних елементів. Окисно-відновні електроди. Потенціометричне визначення рН розчину.
- •Теоретичні відомості
- •Гальванічні елементи, їх класифікація
- •Приклади розв’язування задач
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Потенціометричне визначення рН водних розчинів Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Результати вимірювань ерс хлорсрібно-скляного кола
- •Питання для самоконтролю
- •Поясніть, чому потенціал хлорсрібного електрода при даній концентрації кСl є сталим?
- •Заняття №7
- •Теоретичні відомості
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 5 хімічна кінетика і каталіз
- •Методи визначення порядку реакції
- •Приклади розв’язування задач
- •Заняття № 8
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Визначення константи швидкості реакції йодування ацетону
- •Експериментальна частина
- •Методика виконання роботи
- •Вивчення швидкості реакції йодування ацетону
- •Використовуючи рівняння (8.2) та значення Сац,0, сн,0, Сx і τ розраховують константу швидкості k.
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття № 9
- •Теоретична частина вплив температури на швидкість реакції
- •Рівняння Арреніуса
- •Каталіз
- •Характерні особливості каталізаторів
- •Гомогенний каталіз
- •Кислотно-основний каталіз
- •Ферментний каталіз
- •Гетерогенний каталіз
- •Приклади розв’язування задач
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Перелік питань, які виносяться на змістовий модуль 2
- •Самостійна робота на занятті
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання, які виносяться на модуль 1 «фізична хімія»
- •Банк тестів з фізичної хімії
- •1. Хімічна термодинаміка
- •2. Фазові рівноваги
- •3. Загальна характеристика розчиНів
- •4. Електрохімія
- •5. Хімічна кінетика
- •Засоби контролю знань студентів
- •Значення найважливіших фундаментальних сталих
- •Кріоскопічні та ебуліоскопічні константи деяких розчинників
- •Константи дисоціації деяких слабких електролітів при 25 °с
- •Стандартні ентальпії утворення ∆н0298, ентропії ∆s0298 та енергії Гіббса ∆g0298 деяких речовин при 298 к
- •Стандартні електродні потенціали деяких металів у водних розчинах
- •Перелік літератури Основна література
- •Додаткова література
Питання, які виносяться на модуль 1 «фізична хімія»
Предмет і методи фізичної та колоїдної хімії. Основні етапи розвитку фізичної та колоїдної хімії. Значення фізичної та колоїдної хімії для фармації.
Предмет і основні поняття термодинаміки: система, процес, термодинамічні змінні. Теплота та робота. Розрахунок роботи в термодинамічних процесах.
Перший закон термодинаміки. Внутрішня енергія як функція стану системи. Математичний вираз першого закону термодинаміки. Застосування першого закону термодинаміки до різних процесів.
Тепловий ефект хімічних реакцій. Ентальпія. Зв’язок між теплотами ізохорного та ізобарного процесів. Закон Гесса як висновок першого закону термодинаміки. Практичне значення закону Гесса.
Стандартні ентальпії утворення та згоряння, застосування їх для визначення теплових ефектів реакцій.
Залежність теплового ефекту реакції від температури. Рівняння Кірхгофа та його практичне значення.
Другий закон термодинаміки. Ентропія, фізичний зміст та розмірність. Обчислення зміни ентропії в різних процесах.
Статистичний характер другого закону термодинаміки. Зв’язок між ентропією та термодинамічною ймовірністю стану системи.
Третій закон термодинаміки (постулат Планка). Абсолютна та стандартна ентропії речовини.
Характеристичні функції та термодинамічні потенціали. Критерії напрямку протікання самочинних фізико-хімічних та біологічних процесів. Рівняння Гіббса-Гельмгольца, його аналіз та застосування.
Хімічна рівновага, її ознаки. Закон дії мас. Константа хімічної рівноваги, способи її вираження.
Рівняння ізотерми Вант-Гоффа для хімічної реакції, його аналіз і застосування.
Вплив температури та тиску на зміщення рівноваги. Рівняння ізохори та ізобари Вант-Гоффа для хімічних реакції, їх практичне застосування.
Фазові рівноваги. Основні поняття та визначення: фаза, число компонентів і число незалежних компонентів, число ступенів вільності (варіантність) системи. Правило фаз Гіббса, його аналіз і практичне застосування.
Діаграма стану однокомпонентної системи (на прикладі води), аналіз її за допомогою правила фаз Гіббса.
Рівняння Клаузіуса-Клапейрона, його аналіз. Розрахунок теплових ефектів фазового переходу за експериментальними даними.
Фазові діаграми двохкомпонентних систем, їх аналіз із застосуванням правила фаз. Поняття про фізико-хімічний аналіз. Термічний аналіз (теорія і практика), застосування для дослідження фармацевтичних об’єктів.
Розподіл речовини між двома незмішуваними розчинниками. Закон розподілу Нернста. Рівняння Шилова-Лєпінь. Екстракція, її значення для фармації.
Поняття про розчини (загальна характеристика). Практичне значення розчинів для фармації і медицини.
Тиск насиченої пари – одна з найважливіших властивостей рідин і рідких розчинів. Закон Рауля для ідеальних розчинів. Реальні розчини. Відхилення від закону Рауля. Приклади.
Залежність між складом рідкого розчину та рівноважної з ним пари. Ізотерми та ізобари Коновалова. Закони Коновалова.
Практичне значення законів Коновалова. Дистиляція сумішей. Фракційна перегонка, пояснення цього процесу за допомогою кривих Коновалова.
Взаємна розчинність рідин. Обмежена взаємна розчинність рідин. Верхня та нижня критичні температури розчинності. Типи діаграм, застосування до них правила важеля.
Взаємно нерозчинні рідини. Перегонка з водяною парою. Принцип одержання рідких лікарських форм (ароматних вод).
Колігативні властивості розбавлених розчинів (зниження тиску насиченої пари, зниження температури кристалізації та підвищення температури кипіння, осмотичний тиск), їх застосування для визначення молекулярних мас розчинених речовин (неелектролітів).
Осмотичні властивості розчинів неелектролітів. Осмотичний тиск. Ізотонічні розчини.
Кріоскопія, ебуліоскопія і осмометрія для розчинів електролітів.
Основні положення теорії електролітичної дисоціації.
Міжйонна взаємодія в розчинах електролітів. Протолітична теорія кислот і основ.
Електрична провідність розчинів електролітів. Питома електрична провідність, залежність її від різних факторів.
Молярна електрична провідність, залежність її від розведення для сильних і слабких електролітів. Закон Кольрауша. Швидкості руху йонів і числа переносу.
Кондуктометричне визначення добутку розчинності, ступеня і константи дисоціації слабкого електроліту. Кондуктометричне титрування, застосування його у фарманалізі.
Електродний потенціал. Механізм виникнення. Рівняння Нернста.
Електроди першого роду, рівняння потенціалу. Стандартний електродний потенціал, фізичний зміст. Водневий електрод, переваги і недоліки. Ряд стандартних електродних потенціалів.
Електроди другого роду, рівняння потенціалу. Хлорсрібний, каломельний електроди як електроди порівняння.
Окисно-відновні електроди, рівняння потенціалу, прості та складні редокс-електроди.
Йонселективні електроди (ЙСЕ). Механізм виникнення потенціалу. Коефіцієнт селективності.
Скляний електрод, рівняння потенціалу. Воднева функція скляного електроду. Визначення рН. Застосування йонселективних електродів у фармацевтичному аналізі.
Гальванічні елементи, їх класифікація. Оборотні та необоротні гальванічні елементи. Рівняння для розрахунку ЕРС оборотного елементу.
Електрохімічні кола з переносом і без переносу. Приклади.
Концентраційні гальванічні елементи. Дифузійний потенціал, механізм виникнення, способи елімінування дифузійного потенціалу.
Потенціометрія. Визначення термодинамічних характеристик реакцій. Потенціометричне титрування. Переваги потенціометричного титрування. Застосування у фармацевтичному аналізі.
Нерівноважні електродні процеси. Електроліз. Поляризація та перенапруга. Полярографія та її застосування у фармації.
Предмет хімічної кінетики, її значення для фармацевтичної науки і практики. Швидкість реакції, способи вираження та методи її експериментального вимірювання.
Основний постулат хімічної кінетики. Константа швидкості хімічної реакції, її фізичний зміст. Молекулярність та порядок реакцій. Кінетична класифікація хімічних реакцій.
Кінетика реакцій нульового, першого, другого, третього порядку. Приклади реакцій.
Інтегральні та диференціальні методи визначення порядку реакцій.
Кінетика паралельних хімічних реакцій. Принцип незалежності протікання хімічних реакцій. Приклади паралельних реакцій.
Кінетика послідовних хімічних реакцій. Принцип лімітуючої стадії. Приклади послідовних хімічних реакцій.
Кінетика оборотних хімічних реакцій. Хімічна рівновага. Приклади оборотних хімічних реакцій.
Залежність швидкості хімічних реакцій від температури. Правило Вант-Гоффа. Використання його для визначення термінів придатності ліків.
Основні положення теорії активних співударів Арреніуса. Рівняння Арреніуса. Енергія активації, її фізичний зміст, способи визначення. Взаємозв’язок енергії активації з температурним коефіцієнтом реакції.
Теорія активного комплексу, її основні положення. Енергія активації оборотних реакцій, енергетичні діаграми для ендо- та екзотермічних оборотних реакцій.
Ланцюгові реакції.
Фотохімічні реакції. Закони фотохімії. Квантовий вихід реакції.
Каталіз та його значення для фармації. Основні поняття каталізу та його типи. Характерні особливості каталізаторів. Механізм дії каталізаторів.
Гомогенний каталіз. Механізм та кінетика гомогенного каталізу. Приклади гомогенних каталітичних реакцій.
Ферментативний каталіз та його роль у фармації.
Енергія активації каталітичних реакцій. Взаємозв’язок між пониженням енергії активації та ефективністю дії каталізатора.
Гетерогенний каталіз. Роль поверхні каталізатора та стадії протікання гетерогенних каталітичних реакцій. Теорії гетерогенного каталізу.