КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙИ КАТАЛИЗ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ.

ТЕРМОХИМИЯ

1. Основные понятия термодинамики. Системы: изолированные, закрытые и открытые. Внутренняя энергия системы. Работа. Теплота. Состояние системы. Функция состояния. Процессы: изобарные, изохорные, изотермические, адиабатические.

2. Первое начало термодинамики. Математическое выражение первого начала. Энтальпия. Изохорные и изобарные теплоты процесса.

3. Термохимия и её задачи. Термохимические уравнения. Закон Гесса и его применение. Стандартные теплоты образования и сгорания. Вычисление теплоты реакции по стандартным теплотам образования и сгорания. Теплоты нейтрализации, растворения и гидратации. Примеры расчетов.

4. Зависимость теплоты процесса от температуры. Уравнение Кирхгофа.

5. Второе начало термодинамики. Статистический характер второго начала термодинамики. Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы. Самопроизвольные процессы.

6. Энтропия - функция состояния системы. Изменение энтропии при изотермических процессах и изменении температуры. Связь энтропии с вероятностью состояния системы. Формула Больцмана. Изменение энтропии в изолированных системах.

7. Третье начало термодинамики. Абсолютная энтропия. Стандартная энтропия. Энтропия как критерий равновесия и самопроизвольного протекания процессов в изолированных системах и её расчет.

8. Расчет и изменения энтропии в изолированных системах.

9. Энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал) и энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал). Изменение энергии Гельмгольца и энергии Гиббса в самопроизвольных процессах. Химический потенциал.

 

ТЕРМОДИНАМИКА ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ

1. Константа химического равновесия и способы ее выражения. Уравнение изотермы химической реакции. Термодинамический вывод закона действующих масс для химического равновесия. Расчет константы химического равновесия с помощью таблиц термодинамических величин.

2. Константа химического равновесия и принцип Ле-Шателье-Брауна. Уравнение изобары и изохоры химической реакции. Следствия, вытекающие из этих уравнений.

ТЕРМОДИНАМИКА ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ

1. Термодинамика фазовых равновесий. Гомогенные и гетерогенные системы. Фаза. Составляющие вещества и компоненты (примеры). Фазовые превращения и равновесия. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Связь с принципом Ле-Шателье-Брауна.

2. Фазовые равновесия. Число компонентов и число степеней свободы системы. Правило фаз Гиббса. Прогнозирование фазовых переходов при изменении условий. Диаграмма состояния однокомпонентных систем (вода, сера).

3. Фазовые равновесия. Понятие о физико-химическом анализе. Термический анализ. Получение диаграммы состояния (плавления) бинарной системы на основе кривых охлаждений.

4. Фазовые равновесия. Закон Рауля. Реальные растворы. Диаграмма состояния: «состав – давление пара», «состав – температура кипения». Азеотропы. Второй закон Коновалова.

5. Фазовые равновесия. Закон Рауля. Идеальные растворы. Диаграмма состояния: «состав – давление», «состав – температура кипения». Первый закон Коновалова.

6. Растворимость жидкостей в жидкостях. Ограниченная растворимость жидкостей. Верхняя и нижняя критические температуры растворения.

7. Давление и состав пара над смесью взаимно нерастворимых жидкостей. Дробная и непрерывная перегонка. Перегонка с водяным паром.

8. Трехкомпонентные системы. Закон Нернста, распределения веществ между двумя несмешивающимися жидкостями. Коэффициент распределения. Принципы получения настоек, отваров. Экстракция.

ТЕРМОДИНАМИКА РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ И РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

1. Свойства разбавленных растворов: относительное понижение давления пара, понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения. Криоскопическая и эбуллиоскопическая константы и методы определения молярных масс.

2. Осмотические свойства растворов неэлектролитов и электролитов. Изотонический коэффициент. Осмотический метод определения молярных масс.

3. Ионное произведение воды. Водородный показатель, как мера активной реакции среды. Шкала КО активности среды. Роль реакции среды в химических и биохимических реакциях. Примеры.

4. Теория растворов сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Понятие об ионной атмосфере. Активность ионов и ее связь с концентрацией. Коэффициент активности. Ионная сила раствора.

5. Буферные системы и растворы. Состав и механизм действия. Расчет рН буферных растворов. Ацетатный и фосфатный буферные растворы. Буферная ёмкость и факторы, определяющие её.

6. Состав и механизм действия водородкарбонатного, аммиачного и фосфатного буферных растворов. Расчет рН буферных растворов. Буферная ёмкость. Значение буферных систем для химии и биологии.

 

ЭЛЕКТРОХИМИЯ

1. Проводники второго рода. Удельная электропроводность, ее изменение с разведением растворов для слабых и сильных электролитов. Электропроводность неводных растворов.

2. Молярная (эквивалентная) электропроводность, ее изменение с разведением растворов. Скорость движения и подвижность ионов. Зависимость их от различных факторов. Подвижность и гидратация (сольватация) ионов. Закон Кольрауша.

3. Электропроводность растворов электролитов. Кондуктометрическое титрование слабой и сильной кислот, их смеси. Примеры кривых кондуктометрического титрования.

4. Электродные потенциалы. Механизм возникновения. Уравнение Нернста. Электрохимический потенциал. Стандартные электродные потенциалы.

5. Классификация электродов (I-го и II-го рода). Стандартный водородный электрод. Измерение электродных потенциалов. Хлорсеребряный электрод.

6. Окислительно-восстановительные потенциалы. Механизм возникновения. Окислительно-восстановительные электроды.

7. Ионоселективный электроды, стеклянный электрод. Применение в биологии, медицине, фармации.

8. Потенциометрический метод измерения рН. Потенциометрическое титрование. Потенциометрическое определение стандартной энергии Гиббса химической реакции и константы химического равновесия.

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙИ КАТАЛИЗ

1. Предмет химической кинетики. Реакции простые и сложные: параллельные, последовательные, конкурирующие, сопряженные и обратимые. Гомогенные и гетерогенные. Примеры.

2. Цепные реакции. Примеры. Отдельные стадии цепной реакции. Неразветвленные и разветвленные цепные реакции. Фотохимические реакции. Закон химической эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход реакции.

3. Скорость гомогенных химических реакций и методы ее измерения. Зависимость скорости реакции от различных факторов. Закон действующих масс для скорости реакции (примеры).

4. Молекулярность и порядок реакции (примеры). Причины несовпадения порядка и молекулярности (примеры). Методы определения порядка реакции. Скорость и константа скорости химической реакции. Уравнения кинетики и период полупревращения реакций нулевого, первого и второго порядков.

5. Представление о теории переходного состояния. Теория активных соударений. Энергия активации. Определение энергии активации Связь между энергией активации и скоростью реакции. Уравнение Аррениуса. Ускоренные методы определения сроков годности лекарственных веществ.

6. Зависимость скорости реакции от температуры Температурный коэффициент скорости реакции. Уравнение Аррениуса. Энергия активации (график).

7. Гетерогенные реакции (примеры). Скорость гетерогенных реакций и факторы, ее определяющие. Кинетическая и диффузионная области гетерогенных процессов. Примеры реакций, представляющие интерес для фармации.

8. Каталитические процессы. Положительный и отрицательный катализ. Энергия активации каталитических реакций (график). Гомогенный катализ (примеры). Механизм действия катализаторов.

9. Кислотно-основный и ферментативный катализ. Торможение химических реакций. Ингибиторы.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

1. Поверхностные явления. Термодинамика и особенности поверхностного слоя. Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение. Методы определения поверхнстного натяжения. Зависимость поверхностного натяжения от температуры.

2. Поверхностно-активные, поверхностно неактивные и поверхностно-инактивные вещества (определение и примеры). Изотерма поверхностного натяжения.

3. Поверхностно-активные вещества (примеры), особенность их строения. Поверхностная активность, зависимость поверхностной активности от концентрации ПАВ (уравнение Шишковского) и длины гомологического ряда (правило Дюкло-Траубе).

4. Сорбция. Адсорбция. Виды адсорбции, адсорбент и адсорбтив. Абсорбция, хемосорбция и капиллярная конденсация. Адсорбция газов твердыми телами. Факторы, влияющие на величину адсорбции газов. Уравнение изотермы адсорбции Фрейндлиха.

5. Адсорбция растворенных веществ твердыми телами. Зависимость величины адсорбции от различных факторов. Положительная и отрицательная адсорбция. Уравнение Фрейндлиха и Ленгмюра.

6. Адсорбция на границе раздела жидкость - газ, жидкость - жидкость. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса, его анализ.

7. Адсорбция на границе раздела раствор - твердое тело. Измерение адсорбции на неподвижных границах раздела. Полимолекулярная адсорбция. Явление смачивания. Краевой угол. Коэффициент гидрофильности. Гидрофильные и гидрофобные поверхности.

8. Адсорбция электролитов: эквивалентная, избирательная. Правило Панета-Фаянса. Ионообменная адсорбция. Иониты.

9. Хроматография, сущность метода. Классификация хроматографических методов по технике выполнения и по механизму процесса. Разделение ионов Fe³⁺ и Cu²⁺ методом бумажной хроматографии (на примере лабораторной работы). Применение хроматографии в фармации.

ДИСПЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

1. Коллоидная химия. Основные понятия: дисперсные системы, дисперсная фаза, дисперсионная среда. Степень дисперсности. Классификация дисперсных систем по степени дисперсности, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды и по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной среды.

2. Методы получения лиофобных коллоидов.Условия, необходимые для получения лиофобных коллоидов.

3. Методы очистки коллоидных растворов (фильтрация, диализ, электродиализ, ультрафильтрация).

4. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем: броуновское движение (уравнение Эйнштейна), диффузия, осмотическое давление, седиментационная устойчивость и седиментационное равновесие. Центрифуга и ее применение для исследования коллоидных систем.

5. Оптические свойства дисперсных систем. Рассеяние и поглощение света. Конус Фарадея-Тиндаля. Уравнение Рэлея. Ультрамикроскопия и электронная микроскопия коллоидных систем.

6. Электрокинетические свойства коллоидных систем: электрофорез и электроосмос, потенциал оседания и протекания. Уравнение Гельмгольца-Смолуховского. Электрофоретическая подвижность. Электрофоретические методы исследования в фармации. Практическое применение электроосмоса.

7. Механизм возникновения электрического заряда коллоидных частиц. Строение двойного электрического слоя. Строение мицеллы. Электротермодинамический и электрокинетический потенциалы.

8. Факторы устойчивости лиофобных коллоидов. Кинетическая и агрегативная устойчивость, факторы, их определяющие. Коагуляция и факторы, ее вызывающие.

9. Коагуляция золей электролитами. Правило Шульце-Гарди. Кинетика коагуляция. Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролитов (скрытая, медленная и быстрая коагуляция). Порог коагуляции, его определение.

10. Теории коагуляции: адсорбционная (Фрейндлиха), Ландау-Дерягина-Фервея-Овербека (ДЛФО). Правило Шульце-Гарди. Порог коагуляции, его определение.

11. Заряд и электрокинетический потенциал коллоидной частицы. Влияние электролитов на электрокинетический (ДЗЕТА) потенциал. Явление перезарядки коллоидных частиц и чередование зон коагуляции.

12. Коагуляция золей смесями электролитов (аддитивность, антагонизм и синергизм ионов). Коллоидная защита. Пептизация.

13. Аэрозоли и их свойства. Получение, молекулярно-кинетические свойства. Агрегативная устойчивость и факторы её определяющие. Разрушение. Применение в фармации. Порошки и их свойства. Получение, гранулирование и распыляемость порошков. Применение в фармации.

14. Суспензии и их свойства. Получение и устойчивость. Пены. Пасты. Применение в фармации.

15. Эмульсии и их свойства. Получение. Типы эмульсий. Эмульгаторы и механизмы их действия. Устойчивость эмульсий. Факторы устойчивости эмульсий. Применение в фармации.

16. Коллоидные ПАВ: растворы мыл, детергентов, таннидов, красителей. Мицеллобразование в растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллобразования (ККМ) и ее определение. Солюбилизация, ее значение в фармации. Мицелярные коллоидные системы в фармации.