Учебно-методический материал по физической и коллоидной химии для студентов фармацевтического факультета

Учебно-методический материал по физической и коллоидной химии для студентов фармацевтического факультета

Содержание дисциплины

№п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Введение	Предмет, задачи и методы физической и коллоидной химии. Основные этапы развития и место физической и коллоидной химии среди других наук. Значение для фармации. Роль отечественных и зарубежных ученых в развитии физической и коллоидной химии.
2.	Химическая термодинамика	Предмет и методы химической термодинамики. Основные понятия и определения: системы, состояние системы, функции состояния и функции процесса. Внутренняя энергия системы. Теплота. Работа. Химическая термодинамика как теоретическая основа биоэнергетики. Первое начало термодинамики. Энтальпия. Термохимия. Закон Гесса. Изобарный и изохорный тепловые эффекты. Следствия из закона Гесса. Термохимические уравнения. Стандартные энтальпии образования и сгорания веществ. Термохимические расчеты и их использование для энергетической характеристики биохимических процессов. Зависимость энтальпии реакции от температуры, уравнение Кирхгофа. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Процесс жизнедеятельности как пример необратимых процессов. Формулировки, аналитическое выражение второго закона термодинамики. Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Энтропия, ее статистическое толкование и ее связь с термодинамической вероятностью состояния системы. Формула Больцмана. Изменение энтропии как критерий самопроизвольности процессов и равновесия в изолированных средах. Термодинамические потенциалы. Энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал). Энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал). Расчет энергии Гиббса, энергии Гельмгольца и их использование в качестве критериев направленности процессов в неизолированных системах. Энтальпийный и энтропийный факторы. Понятие о химическом потенциале и химическом сродстве. Организм как открытая система. Стационарное состояние организма. Применимость основных закономерностей термодинамики к живым организмам. Химическое равновесие. Закон действующих масс. Константа химичеcкого равновесия; способы ее выражения (K_p, K_C) и связь между ними. Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье. Уравнение изотермы химической реакции. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение изобары и изохоры Вант-Гоффа.
3.	Термодинамика фазовых равновесий	Основные понятия: фаза, составляющие вещества, компоненты. Число компонентов, число степеней свободы. Правило фаз Гиббса. Фазовые превращения и равновесия: испарение, сублимация, плавление, изменение аллотропной модификации. Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния однокомпонентных систем (вода, сера). Уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Двухкомпонентные системы. Идеальные и реальные растворы. Давление насыщенного пара над растворами. Закон Рауля. Положительное и отрицательное отклонение от закона Рауля. Диаграммы равновесия «ЖП» в двухкомпонентых системах. Законы Коновалова. Азеотропные растворы с максимумом и минимумом температуры кипения. Перегонка. Взаимная растворимость жидкостей (ограниченно растворимые жидкости). Диаграммы состояния «Т – Ж» в двухкомпонентных системах. Диаграммы плавкости бинарных систем: а) системы растворимые в жидком состоянии и нерастворимые в твердом состоянии; б) системы, образующие устойчивые химические соединения. Термический анализ. Кривые охлаждения и построение на их основе диаграмм состояния. Использование правила фаз Гиббса для анализа диаграмм состояния. Трехкомпонентные системы. Способы определения состава трехкомпонентных систем. Трехкомпонентные системы, образованные тремя жидкостями. Распределение третьего вещества в двухфазной системе. Закон распределения Нернста. Коэффициент распределения. Экстракция. Принципы получения настоек и отваров.
4.	Термодинамика разбавленных растворов	Коллигативные свойства растворов: понижение давление насыщенного пара, повышение температуры кипения, понижение температура замерзания растворов зависимость их от концентрации растворов. Эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные, их физический смысл. Практическое использование этих свойств. Осмос и осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа. Изо-, гипо-, и гипертонические растворы. Роль осмоса в живых организмах. Явления плазмолиза, гемолиза, тургора. Взаимосвязь между коллигативными свойствами разбавленных растворов нелетучих неэлектролитов. Практическое использование методов криометрии, эбулиометрии и осмометрии. Коллигативные свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент.
5.	Электрохимия	Ионные равновесия в растворах. Теория растворов сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Понятие об ионной атмосфере. Активность ионов и ее связь с концентрацией. Коэффициент активности и зависимость его величины от общей концентрации электролитов в растворе. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Буферные растворы и механизм их действия. Буферная емкость и факторы, влияющие на ее величину. Практическое и биологическое значение буферных систем. Методы определения рН растворов. Электропроводность растворов. Проводники первого и второго рода. Удельная, молярная и эквивалентная электропроводность, факторы, от которых они зависят. Подвижность ионов, абсолютная скорость движения ионов. Закон Кольрауша. Кондуктометрическое титрование и его применение в фармацевтической практике. Физикохимия электродных процессов. Механизм образования двойного электрического слоя на границе раздела металл – раствор. Электродный потенциал, зависимость его от температуры и концентрации раствора. Уравнение Нернста. Классификация электродов: а) электроды сравнения (водородный, хлорсеребряный); б)индикаторные электроды (водородный, стеклянный). Ионселективные электроды, их применение в биологии, медицине и фармации. Гальванические элементы: химические, концентрационные. Теоретический расчет ЭДС гальванических элементов. Компенсационный метод измерения ЭДС. Электрометрический метод измерения pH растворов. Потенциометрическое титрование. Полярография. Значение этих методов в фармацевтической практике.
6.	Кинетика	Предмет и методы химической кинетики. Основные понятия.. Скорость гомогенных химических реакций и методы ее измерения. Зависимость скорости реакции от различных факторов. Влияние концентрации. Закон действующих масс. Молекулярность и порядок реакции. Уравнения кинетики реакций нулевого, первого и второго порядков. Период полупревращения. Методы определения порядка реакции. Влияние температуры. Правило Вант-Гоффа. Температурный коэффициент скорости реакции. Уравнение Аррениуса. Энергия активации, ее определение на основе экспериментальных данных. Ускоренные методы определения срока годности лекарственных препаратов. Влияние различных факторов на процессы деструкции лекарственных веществ. Способы расчета сроков годности лекарственных веществ. Теории химической кинетики: Теории химической кинетики: теория активных соударений, стерический фактор. Теория активированного комплекса. Энергия активации активированного комплекса. Расчет константы скорости реакции. Катализ. Общие закономерности катализа. Типы катализа: гомогенный, гетерогенный, ферментативный. Механизм действия катализатора. Гомогенный катализ, общие кинетические закономерности. Гетерогенный катализ, основные его стадии. Теории гетерогенного катализа: (теория активных центров, теория мультиплетов А.А. Баландина, теория активных ансамблей Н.И. Кобозева). Ферментативный катализ и его особенности. Константа Михаэлиса. Роль промоторов и ингибиторов в катализе. Основные понятия кинетики сложных реакций: обратимые, параллельные, последовательные, сопряженные. Превращения лекарственного вещества в организме как совокупность последовательных процессов. Константа всасывания и константа элиминации. Фотохимические реакции, закон эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход реакции. Цепные реакции (неразветвленные и разветвленные), их механизм. Роль кинетических закономерностей в фармацевтической практике.
7.	Физикохимия поверхностных явлений	Термодинамика поверхностного слоя. Поверхностные явления и их значение в фармации. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Адсорбция на границе раздела Ж–Г, Ж–Ж. Уравнение Гиббса и его анализ. Поверхностно-активные (ПАВ), поверхностно-инактивные (ПИВ) и поверхностно-неактивные (ПНВ) вещества. Свойства и особенности ПАВ. Поверхностная активность. Правило Дюкло - Траубе. Мембраны на основе ПАВ. Возможности использования поверхностных явлений для приготовления лекарственных форм. Адсорбция на границе раздела Т–Г, Т–Ж. Теории адсорбции (Ленгмюра, Поляни, БЭТ). Факторы, влияющие на величину адсорбции. Уравнения Фрейндлиха и Лэнгмюра, определение их констант по экспериментальным данным. Адсорбция электролитов из растворов. Эквивалентная и избирательная адсорбция ионов. Правило Панета – Фаянса. Ионообменная адсорбция. Иониты и их классификация. Применение ионитов в фармации. Хроматография. Классификация хроматографических методов по технике выполнения и механизму процесса. Применение хроматографии для разделения и анализа лекарственных веществ. Гель-фильтрация.
8.	Физикохимия дисперсных систем	Дисперсные системы. Дисперсная фаза и дисперсионная среда. Степень дисперсности. Классификация дисперсных систем. Конденсационные и диспергационные методы получения дисперсных систем. Очистка коллоидных растворов. Диализ, электродиализ, ультрафильтрация. Молекулярно-кинетические и оптические свойства. Броуновское движение, диффузия и осмотическое давление. Седиментационная устойчивость и седиментационное равновесие. Ультрацентрифуга и ее применение для исследования коллоидных систем. Ультрамикроскопия и электронная микроскопия коллоидных систем. Электрический заряд коллоидных частиц. Механизм возникновения электрического заряда коллоидных частиц. Строение двойного электрического слоя. Электрокинетический потенциал, уравнение Гельмгольца-Смолуховского. Строение мицеллы. Влияние электролитов на величину электрокинетического потенциала. Электрокинетические явления. Электрофорез. Электрофоретические методы исследования в фармации. Электроосмос. Практическое применение электроосмоса. Устойчивость и коагуляция дисперсных систем. Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных систем. Факторы устойчивости. Коагуляция медленная и быстрая. Порог коагуляции, его определение. Правило Шульце–Гарди. Коагуляция золей смесями электролитов. Теория устойчивости дисперсных систем (теория ДЛФО). Коллоидная защита. Пептизация. Взаимная коагуляция коллоидов. Виды дисперсных систем. Аэрозоли, их классификация. Получение аэрозолей. Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей. Электрические свойства. Разрушение аэрозолей. Применение аэрозолей в фармации. Порошки и их свойства. Слеживаемость, гранулирование и распыляемость порошков. Суспензии, их получение и свойства. Седиментация и флотация суспензий. Седиментационный анализ суспензий. Пасты. Эмульсии. Методы получения и свойства. Типы эмульсий. Эмульгаторы и механизм их действия. Обращение фаз эмульсий. Агрегативная устойчивость и ее нарушения. Коалесценция. Свойства высококонцентрированных эмульсий. Применение эмульсий и суспензий в фармации. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Мыла, детергенты и таниды. Критическая концентрация мицеллообразования и ее определение. Солюбилизация и ее значение в фармации. Мицеллярные коллоидные системы в фармации. Высокомолекулярные соединения. Классификация ВМС, методы получения. Набухание и растворение ВМС. Механизм и виды набухания. Термодинамика набухания и растворения ВМС. Влияние различных факторов на величину набухания. Вязкость растворов ВМС. Относительная, удельная, приведенная и характеристическая вязкость. Уравнение Эйнштейна, Штаудингера и Марка–Куна–Хаувинка. Определение молекулярной массы полимеров вискозиметрическим методом. Полимерные неэлектролиты и полиэлектролиты. Полиамфолиты. Изоэлектрическая точка полиамфолита и методы ее определения. Осмотическое давление растворов полимерных неэлектролитов. Отклонение от закона Вант-Гоффа. Определение молярной массы полимерных неэлектролитов. Осмотическое давление растворов полиэлектролитов. Мембранное равновесие Доннана. Факторы устойчивости растворов ВМС. Высаливание, пороги высаливания. Лиотропные ряды ионов. Зависимость высаливания полиамфолита от рН среды. Коацервация, ее биологическое значение. Застудневание (гелеобразование). Влияние различных факторов на скорость застудневания. Тиксотропия. Синерезис. Факторы, влияющие на застудневание, набухание, тиксотропию, синерезис, коацервацию и вязкость растворов.

Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудоемкость (час.)
2 семестр
1.	1	Проведение инструктажа по технике безопасности. Основные требования при выполнении лабораторных работ. Установочный контроль по разделам математики, физики, используемым в курсе физической химии.	2.33
2	2	Расчет тепловых эффектов химической реакции по термодинамическим данным. Зависимость тепловых эффектов химических реакций от температуры.	2.33
3	2	Определение тепловых эффектов калориметрическим методом. Определение теплоты нейтрализации сильной кислоты сильным основанием. Определение интегральной теплоты растворения соли.	2.33
4.	2	Изучение равновесия гомогенной реакции в растворе.	2.33
5	2	Определение направления протекания процесса по термодинамическим данным в изобарно-, изохорно-термическом процессах. Расчет константы равновесия.	2.33
6	2	Отчет по лабораторным работам. Тест-контроль. Собеседование по вопросам раздела «Химическая термодинамика»	2.33
7	3	Анализ диаграмм состояния одно- и двухкомпонентных систем.	2.33
8	3	Построение диаграммы плавкости бинарной системы с простой эвтектикой.	2.33
9	3	Изучение взаимной растворимости фенола и вода.	2.33
10	3	Отчет по лабораторным работам. Тест-контроль. Собеседование по вопросам раздела «Термодинамика фазовых равновесий».	2.33
11	4	Коллигативные свойства разбавленных растворов неэлектролитов и электролитов. Роль осмоса в живых организмах.	2.33
12	4	Определение молярной массы мочевины криометрическим методом.	2.33
13	4	Отчет по лабораторным работам. Аудиторная контрольная работа. Собеседование по вопросам раздела «Коллигативные свойства растворов».	2.33
14	5	Изучение влияния концентрации электролита и природы электрода на значение электродного потенциала.	2.33
15	5	Измерение ЭДС гальванического элемента	2.33
16	5	Потенциометрическое измерение окислительно-восстановительных потенциалов. Редокс-системы.	2.33
17	5	Определение константы диссоциации слабой кислоты потенциометрическим методом	2.33
18	5	Отчет по лабораторным работам. Тест-контроль. Собеседование по вопросам раздела «Электрохимия»	2.33
3 семестр
19	6	Основные поняти Основные понятия химической кинетики: скорость реакции, константа скорости, период полупревращения.	2.33
20	6	Влияние температуры на скорость химической реакции. Деструкция лекарственных веществ. Расчет температурного коэффициента и энергии активации. Способы расчета сроков годности лекарственных веществ.	2.33
21	6	Исследование зависимости скорости разложения тиосульфата натрия от концентрации и температуры.	2.33
22	6	Основные виды катализа. Особенности ферментативного катализа. Исследование скорости гидролиза мочевины в присутствии фермента уреазы различными методами.	2.33
23	6	Определение оптимальных условий синтеза аммиака из простых веществ. Занятие проходит в режиме проблемного.	2.33
24	6	Отчет по лабораторным работам. Тест-контроль. Собеседование по вопросам раздела «Кинетика химических реакций. Катализ»	2.33
25	7	Основные свойства и особенности поверхностно-активных веществ. Анализ уравнений Гиббса, Шишковского, правила Дюкло-Траубе	2.33
26	7	Измерение поверхностного натяжения и исследование поверхностной активности в гомологическом ряду.	2.33
27	7	Адсорбция на твердой поверхности. Расчет констант адсорбции по уравнениям Ленгмюра и Фрейндлиха. Особенности адсорбции из растворов.	2.33
28	7	Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле.	2.33
29	7	Отчет по лабораторным работам. Тест-контроль. Собеседование по контрольным вопросам «Физикохимия поверхностных явлений».	2.33
30	8	Дисперсные системы и их основные свойства: молекулярно-, электрокинетические свойства.	2.33
31	8	Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных систем. Коагуляция и факторы ее вызывающие. Теории коагуляции. Коллоидная защита и пептизация. Значение перечисленных явлений для медицины и фармации.	2.33
32	8	Получение золей и изучение их свойств; Получение, коагуляция и коллоидная защита золя гидроксида железа (III)	2.33
33	8	Изучение процесса коагуляции золя электролитами. Определение порога коагуляции. Подтверждение правила Шульце-Гарди.	2.33
34	8	Особенности свойств растворов высокомолекулярных соединений. Устойчивость растворов ВМС.	2.33
35	8	Определение молекулярной массы полимера (поливинилового спирта) вискозиметрическим методом	2.33
36	8	Отчет по лабораторным работам. Тест-контроль. Собеседование по контрольным вопросам «Физикохимия дисперсных систем и высокомолекулярные соединения»	2.33

Примеры тестовых заданий.

01. КАКИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗ ПЕРЕЧИСЛЕННЫХ НИЖЕ ЯВЛЯЮТСЯ ФУНКЦИЯМИ СОСТОЯНИЯ:

1) работа,

2) внутренняя энергия,
3) теплота,
4) энтальпия,
5) энтропия.

Ответ дайте последовательностью цифр.

02. СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ, ПРИ КОТОРОМ ЕЕ СВОЙСТВА ПОСТОЯННЫ ВО ВРЕМЕНИ ПРИНАЛИЧИИ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ И ВЕЩЕСТВА, НАЗЫВАЕТСЯ:

1) начальным,

2) стационарным,
3) переходным,
4) стандартным,
5) конечным.

03. В СООТВЕТСТВИИ С УРАВНЕНИЕМ КИРХГОФА И НА ОСНОВАНИИ ГРАФИКА МОЖНО УТВЕРЖДАТЬ, ЧТО ДЛЯ ИССЛЕДУЕМОЙ РЕАКЦИИ ИЗМЕНЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ

_H
1) _C_р 2) _C_p > 0

Т 3) _C_p = 0

4) _C_p = 
04. ЗАВИСИМОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ОТ АКТИВНОСТИ КОМПОНЕНТА РЕАКЦИИ:
1) линейная

2) параболическая

3) логарифмическая

4) экспоненциальная

05. В СООТВЕТСТВИИ С ИЗОТЕРМОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ПРИ Ка 1) _G_рц > 0
2) _G_рц 3) _G_рц = 0
4) _G_рц = _G⁰_рц

06. УРАВНЕНИЕ ИЗОБАРЫ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ДЕМОНСТРИРУЕТ ЗАВИСИМОСТЬ КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ ОТ:

1) изменения энергии Гиббса

2) теплоты процесса

3) давления в системе

4) температуры
07. УКАЖИТЕ МАКСИМАЛЬНОЕ ЧИСЛО ФАЗ ОДНОКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЫ, КОТОРЫЕ МОГУТ ОДНОВРЕМЕННО НАХОДИТЬСЯ В СОСТОЯНИИ ТЕРМОДИНАМИЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ.

1) 4
2) 2

3) 3
4) 1

08. ДИАГРАММА Т - СОСТАВ.

T Р = const 1

●
Т_В⁰

Т_А⁰ а ●

А B

состав

ДАННАЯ ДИАГРАММА ЕСТЬ ДИАГРАММА

1) кипения двух жидкостей с ограниченной растворимостью

2) кипения двух неограниченно смешивающихся жидкостей

3) растворимости двух несмешивающихся жидкостей

09. КРИВАЯ 1 ЕСТЬ:
1) кривая, зависимости Р насыщенного пара от состава жидкости

2) кривая температур кипения жидкости для ее различных составов

3) кривая зависимости температуры кипения жидкости от состава насыщенного пара.
10. ЗАШТРИХОВАННАЯ ОБЛАСТЬ НА ДИАГРАММЕ СООТВЕТСТВУЕТ СУЩЕСТВОВАНИЮ:
1) жидкой фазы
2) газовой фазы

3) жидкости и пара

4) 3-х фаз одновременно
11. ПРЕДСТАВЛЕННАЯ ДИАГРАММА СООТВЕТСТВУЕТ:
1) бинарной идеальной системе
2) однокомпонентной идеальной системе

3) 3-компонентной системе

4) системе с положительным отклонением от закона Рауля
12. В ФИГУРАТИВНОЙ ТОЧКЕ «А» СИСТЕМА ОБЛАДАЕТ ЧИСЛОМ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ, РАВНЫМ:
1) 2

2) 1

3) 0
13. ВЫБЕРИТЕ УРАВНЕНИЕ НЕРНСТА ДЛЯ ХЛОРСЕРЕБРЯННОГО ЭЛЕКТРОДА.

4.

14. БУФЕРНЫЙ РАСТВОР - ЭТО:

1) Раствор соли сильного основания и слабой кислоты и соответствующего основания.

2) Раствор сильной кислоты и слабого основания.
3) Раствор, способный поддерживать постоянство состава при добавлении к нему других веществ.
4) Раствор, способный поддерживать постоянство pH при добавлении небольших количеств кислоты или основания.

Укажите возможные варианты правильного ответа.

15. СКОРОСТЬ ГОМОГЕННОЙ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ЗАВИСИТ ОТ …

1) природы катализатора,

2) концентрации катализатора,

3) площади поверхности катализатора,

4) способности катализатора участвовать в реакции,

5) температуры.

Укажите возможные варианты правильного ответа.

16. КРАЕВОЙ УГОЛ СМАЧИВАНИЯ РАСТВОРА, СОДЕРЖАЩЕГО ПАВ, ПО СРАВНЕНИЮ С КРАЕВЫМ УГЛОМ СМАЧИВАНИЯ ЧИСТОГО РАСТВОРИТЕЛЯ:

1) уменьшается;

2) увеличивается;
3) не изменяется;
4) стремится к нулю.

17. БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ СИСТЕМЫ ОБУСЛОВЛЕНО:

1) температурой,

2) малыми размерами,
3) электрическим зарядом,
4) тепловым движением молекул дисперсионной среды.

Укажите возможные варианты правильного ответа.

18. РАССЕЯНИЕ СВЕТА В КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРАХ СВЯЗАНО С :

1) с поглощением света частицами д.ф.

2) с отражением света частицами д.ф.
3) с дифракцией света частицами д.ф.

19. КОАГУЛЯЦИЯ ОБРАТИМА, ЕСЛИ

1) Е_эл. = Е_вд., ξ > δ, C_эл мала;

2) Е_эл. вд., ξ > 0, λ > δ, С_эл. = γ_м.коаг.

3) Е_эл.= 0, ξ = 0, λ = 0, С_эл. = γ_б.коаг.

20. ПЕРЕЧИСЛИТЬ ВЕЩЕСТВА, КОТОРЫЕ МОГУТ ОБРАЗОВЫВАТЬ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ БАРЬЕР НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ВОДА-МАСЛО И ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ В КАЧЕСТВЕ СТАБИЛИЗАТОРОВ ПРЯМЫХ ЭМУЛЬСИЙ.

1) Натрий пропионат

2) Валериановая кислота
3) Желатин
4) Мел
5) Лецитин

Укажите возможные варианты правильного ответа.

Вопросы собеседования по разделу

«Химическая термодинамика»

Химическая термодинамика (предмет, задачи, возможности)
Основные понятия термодинамики: система, состояние системы, функции состояния; процессы; внутренняя энергия системы; работа и теплота.
Первый закон термодинамики. Приложение первого закона термодинамики к различным процессам.
Термохимия. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса. Стандартные теплоты образования и сгорания веществ.
Зависимость теплоты процесса от температуры. Уравнение Кирхгофа.
Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы. Формулировки второго закона термодинамики.
Энтропия. Изменение энтропии как критерий направленности и равновесия в изолированных системах.
Статистический характер второго начала термодинамики.
Абсолютные и стандартные энтропии.
Термодинамические потенциалы. Критерии направленности и равновесия самопроизвольных процессов в закрытых системах.
Химический потенциал. Критерии возможности протекания самопроизвольных химических реакций в открытых системах.
Обратимые и необратимые химические реакции. Константа равновесия химической реакции. Закон действующих масс.
Уравнение изотермы химической реакции.
Зависимость константы химического равновесия от температуры. Уравнение изобары и изохоры.

Вопросы собеседования по разделу

«Термодинамика фазовых равновесий»

Основные понятия термодинамики фазовых равновесий: гомо- и гетерогенные системы, фаза, компонент. Фазовые превращения и равновесия: испарение, сублимация, плавление, изменение аллотропной модификации.
Правило фаз Гиббса. Прогнозирование фазовых переходов при изменении условий.
Диаграммы состояния однокомпонентных систем (вода).
Уравнение Клапейрона – Клаузиуса.
Термический анализ. Вид кривых охлаждения. Построение диаграмм плавкости двухкомпонентной системы с простой эвтектикой.
Анализ диаграмм плавкости:
а. с простой эвтектикой

б. с образованием химических соединений

в. с неограниченной растворимостью в твердом состоянии.

Применение правил фаз Гиббса и рычага к диаграммам плавкости. Определение состава лекарственной смеси по диаграмме плавкости.
Анализ диаграмм растворимости ограниченно растворимых жидкостей:
а. с верхней критической температурой растворения
б. с нижней критической температурой растворения

в. с замкнутой областью расслоения

Идеальные и реальные растворы Закон Рауля и две формы его записи.
Типы диаграмм «состав – давление пара»; «состав – температура кипения», построение и их анализ.
Первый и второй законы Коновалова.
Перегонка, теоретические основы.
Простая, фракционная перегонка и ректификация.
Трёхкомпонентные системы. Способы изображения состава.
Закон распределения веществ между двумя несмешивающимися жидкостями (закон В. Нернста). Коэффициент распределения.
Теоретические основы экстрагирования.
Применение экстрагирования в медицине. Принципы получения настоек, отваров.

Вопросы собеседования по разделу
«Термодинамика растворов»

Какой пар называется насыщенным?
От каких факторов и как зависит давление насыщенного пара над жидкостью?
Почему давление насыщенного пара растворителя над раствором ниже, чем над чистым растворителем?
Что такое относительное понижение насыщенного пара и чему оно равно?
Как зависят температуры кипения и замерзания раствора от понижения давления насыщенного пара?
Что характеризует эбулиометрическая и криометрическая постоянные?
Какой процесс называется осмосом?
Что называется Осмотическим давлением?
Дайте характеристику осмотического равновесия
Как формулируется закон Вант-Гоффа для осмотического давления и каково его математическое выражение?
Объясните явление плазмолиза, гемолиза и изоосмии
Какие растворы называются гипо-, гипер- и изотоничными?
В каких единицах измеряется концентрация при изучении осмотических свойств?
В каких случаях осмотическая концентрация отличается от аналитической?
Как изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации электролита?

Вопросы собеседования по разделу

«Электрохимия»

Термодинамическая теория активности. Ионная сила, зависимость от концентрации электролита.
Теория сильных электролитов Дебая и Гюккеля.
Ионная атмосфера. Зависимость коэффициента активности от ионной силы.
Классификация и механизм действия буферных растворов.
Расчет рН и буферной емкости.
Буферные системы крови. Механизм их действия.
Удельная и молярная электропроводность, факторы, влияющие на их величину.
Подвижность ионов. Закон Кóльрауша.
Кондуктометрические определения.
Электродные потенциалы, механизм возникновения, уравнение Нернста. Стандартные электродные потенциалы и их измерение.
Классификация электродов. Принцип действия стандартного водородного, хлорсеребряного и стеклянного электродов.
Гальванические элементы Даниеля – Якоби и концентрационные. Уравнение Нернста для ЭДС.
Окислительно-восстановительные потенциалы, механизм их возникновения, уравнение Петерса. Стандартный редокс-потенциал.
Потенциометрический метод определения рН. Потенциометрическое титрование. Значение этих методов в фармацевтической практике.

Вопросы собеседования по разделу

«Кинетика химических реакций и катализ»

Предмет и методы химической кинетики, основные понятия.
Скорость гомогенных химических реакций. Зависимость скорости химической реакции от различных факторов.
Закон действующих масс для скорости реакции.
Молекулярность и порядок реакции. Уравнения кинетики реакций
а. нулевого порядка,
б. первого порядка,
в. второго порядка.
Период полупревращения. Методы определения порядка реакции.
Зависимость скорости реакции от температуры, температурный коэффициент скорости реакции.
Понятие энергии активации, зависимость скорости активации по Аррениусу.
Способы определения энергии активации.
Элементы теории активных соударений и переходного состояния.
Сложные реакции и их кинетические особенности:
а. параллельные,
б. последовательные,
в. сопряжённые,
г. обратимые,
д. гетерогенные,
Превращения лекарственного вещества в организме как совокупность последовательных реакций.
Неразветвленные и разветвленные цепные реакции.
Фотохимические реакции. Закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход реакции.
Общие закономерности каталитических реакций. Механизм действия катализаторов.
Виды катализа:
а. гомогенный катализ, его характеристика,
б. гетерогенный катализ, теории катализа.
Кислотно-оснóвный катализ, специфический и общий. Общая схема каталитического процесса, конкретные примеры и связь с протолитической теорией Брёнстеда, кинетические уравнения.
Особенности и схема ферментативного катализа Уравнение Михаэлиса – Ментен, константа Михаэлиса.
Торможение химических реакций. Механизм действия ингибиторов.

Вопросы собеседования по разделу

«Термодинамика поверхностных явлений»

Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение. Методы определения поверхностного натяжения.
Зависимость поверхностного натяжения от температуры.
Поверхностно-активные, поверхностно-инактивные и поверхностно-неактивные вещества.
Изотерма поверхностного натяжения. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Уравнение Шишковского.
Избыточная адсорбция Гиббса. Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса и его анализ.
Схема графического расчёта изотермы адсорбции.
Адсорбция на границе раздела «твёрдое тело – газ» и «твёрдое тело – жидкость». Уравнение изотермы Лéнгмюра и Фрейндлиха.
Связь уравнения Гиббса и Лéнгмюра, определение физического смысла констант эмпирического уравнения Шишковского.
Основные положения теории полимолекулярной адсорбции. Уравнение полимолекулярной адсорбции как основное уравнение обобщенной теории Лéнгмюра.
Сорбция газов. Капиллярная конденсация в порах различного вида Уравнение капиллярной конденсации Кельвина.
Адсорбция электролитов. Избирательная адсорбция ионов. Правило Пáнета – Фáянса
Ионообменная адсорбция. Иониты и их классификация.
Физико-химические характеристики ионитов:
а. обменная и статистическая ёмкость,
б. кислотно-основные характеристики
в. химическая и механическая стойкость
г. набухаемость
Константа ионного обмена. Уравнение Никольского.
Применение ионитов в фармации.
Основные задачи, особенности и классификационные признаки хроматографического метода анализа.
Основное уравнение идеальной равновесной хроматографии.
Анализ уравнения равновесной хроматографии. Зависимость формы хроматографической зоны от вида изотермы адсорбции.
Характеристика дифференциальных хроматограмм и основных элюционных параметров (τ_уд. и V_уд.).

Вопросы собеседования по разделу

«Дисперсные системы»

Классификация дисперсных систем по различным признакам.
Методы получения и очистка коллоидных растворов. Пептизация.
Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем: броуновское движение, диффузия, осмотическое давление. Их взаимосвязь.
Седиментация. Седиментационная устойчивость и седиментационное равновесие.
Оптические свойства коллоидных систем. Уравнение Рэлея. Ультрамикроскопия и электронная микроскопия коллоидных систем. Определение формы, размеров и массы коллоидных систем.
Механизм возникновения электрического заряда на границе раздела двух фаз. Строение двойного электрического слоя. Мицелла, агрегат, ядро, гранула. Электрический потенциал.
Электрокинетические явления: электрофорез и электроосмос, потенциал седиментации и течения. Уравнение Гельмгольца-Смолуховского.
Электрофоретические методы исследования в фармации.
Кинетическая и термодинамическая устойчивость коллоидных систем. Факторы устойчивости. Механизм действия расклинивающего давления.
Нарушение устойчивости коллоидных систем: изотермическая перегонка и коагуляция, факторы её вызывающие.
Теории коагуляции: адсорбционная теория Фрейндлиха, электростатическая и физическая теория ДЛФО.
Коагуляция индифферентными и неиндифферентными электролитами.
Механизм и кинетика коагуляции. Перезарядка золя и чередование зон коагуляции. Взаимная коагуляция и коагуляция смесями электролитов. Коллоидная защита.
Аэрозоли и их получение. Молекулярно-кинетические и электрические свойства аэрозолей. Агрегативная устойчивость и факторы её определяющие. Применение аэрозолей в медицине.
Порошки и их свойства. Смешиваемость, гранулирование и распыляемость порошков. Применение в фармации.
Суспензии и их свойства. Получение. Устойчивость и факторы её определяющие. Флокуляция. Седиментационный анализ суспензий. Пены. Пасты.
Эмульсии. Получение и свойства. Эмульгаторы и механизм их действия. Устойчивость эмульсий и её нарушение. Коалесценция. Свойства концентрированных и высококонценрированных эмульсий. Применение эмульсий в фармации.
Мыла, детергенты, танниды, красители. Мицеллообразованние в растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования, методы её определения. Солюбилизация и её значение в фармации.
Высокомолекулярные соединения и их растворы. Классификация и методы получения ВМС.
Полимерные неэлектролиты и полиэлектролиты, полиамфолиты. Изоэлектрическая точка полиамфолитов и методы её определения.
Набухание и растворение ВМС. Механизм набухания. Термодинамика набухания и растворения ВМС. Влияние различных факторов на степень набухания. Лиотропные ряды.
Факторы устойчивости ВМС. Застудневание. Влияние различных факторов на скорость застудневания.
Факторы устойчивости ВМС. Высаливание, пороги высаливания. Лиотропные ряды ионов. Зависимость порогов высаливания полиамфолитов от РН среды. Коацервация, биологическое значение. Микрокапсулирование.
Осмотические свойства растворов ВМС. Осмотическое давление растворов полимерных неэлектролитов. Уравнение Галлера. Определение молярной массы полимерных неэлектролитов.
Полиэлектролиты. Осмотическое давление растворов полиэлектролитов. Мембранное равновесие Доннана.
Вязкость растворов ВМС. Аномальность вязкости растворов ВМС. Методы измерения вязкости растворов ВМС.
Вязкость растворов ВМС. Удельная, приведённая и характеристическая вязкости. Уравнение Штáудингера и его модификация

Примерные темы рефератов.

Принцип энергетического сопряжения биохимических реакций. Термодинамика биохимических процессов в равновесных и стационарных состояниях. Понятие о гомеостазе
Третий закон термодинамики. Следствия из теоремы Нернста и Планка. Условия применимости теоремы Нернста.
Диаграмма состояния диоксида углерода и серы.
Физико-химические основы перегонки. Ректификация.
Перегонка с водяным паром.
Термодинамические свойства ионов. Термодинамика ионной сольватации
Потенциометрические определения в медицине и фармации.
Амперометрическое титрование. Полярография.
Окислительно-восстановительное потенциометрическое титрование. Неводное титрование.
Физико-химические основы водно-электролитного баланса в организме. Электрическая проводимость биологических объектов в норме и при патологии.
Протолитический гомеостаз.
Роль окислительно-восстановительных реакций в жизнедеятельности организмов
Отличительные особенности энзимов как биокатализаторов. Специфичность ферментов
Ферментативный катализ и кислотно-основной гомеостаз организма.
Использование ферментных препаратов в медико-биологической практике
Сопряженность и автокатализ — как основа автоколебательного режима биохимической кинетики.
Гликолиз и биохимия сердечной мышцы с позиций автоколебательных биохимических процессов.
Возможности и перспективы моделирования фармакинетических процессов.
Когезия и адгезия - как основа технологического процесса приготовления лекарственных форм.
Явление адгезии на примере физического и химического взаимодействия между поверхностными макромолекулами
Процессы прилипания, сцепления и смачивания в биосистемах и их значение.
Методы определения размеров коллоидных частиц, основанные на их реологических свойствах. Реологические свойства крови.
Аэрозоли (туман, дым, пыль) - как свободно-дисперсные микрогетерогенные системы. Использование их в медицине. Отрицательное воздействие аэрозолей на организм человека.
Порошки. Свойства, физико-химические основы их получения, гранулирование как процесс изготовления лекарственных форм.
Пены. Пенообразователи. Пенные аэрозоли и противовоспалительные пенные препараты.
Мицеллообразование в растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования. (ККМ).
Процессы солюбилизации, сущность и значение.
Специфичность структуры и форм, гибкость макромолекул.
Фазовые состояния высокомолекулярных соединений.
Набухание высокомолекулярных соединений и факторы устойчивости растворов биополимеров.
Набухание ВМС и факторы устойчивости растворов биополимеров.
Гели, студни и полуколлоиды. Явление синерезиса.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) Основная литература:

1. Беляев А.П., В.И. Кучук, К.И. Евстратова, Н.А. Купина, под ред. А.П. Беляева Физическая и коллоидная химия. – М.: ГЭОТАР, 2010 – электронный вариант в ЭБС «Консультант студента»

б) Дополнительная литература:

Мушкамбаров Н.Н. Физическая и коллоидная химия. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001.
Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. – М.: Высшая школа, 1990.
Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. М.: Химия, 1995.
Евстратова К.И. Практикум по физической и коллоидной химии – М., 1990
Стромберг А.Г. Физическая химия – М., Высшая школа, 1999
Кондратьева Т.С. Технология лекарственных форм – М., Медицина, 1991