2. Зміст програми

2.1. Фізична хімія.

Предмет фізичної хімії. Теоретичні та експериментальні методи фізичної хімії. М. В. Ломоносов і М. М. Бекетов – засновники фізичної хімії. Основні етапи розвитку фізичної хімії. Фізична хімія та фармація. Значення фізичної хімії для науки та виробництва.

Основні положення хімічної термодинаміки. Предмет хімічної термо­ди­наміки. Основні поняття термодинаміки: система, процес, термодинамічні змінні. Інтенсивні та екстенсивні властивості систем.

Внутрішня енергія, робота, теплота. Функції процесу та функції стану системи. Перший закон термодинаміки.

Термохімія. Закон Гесса. Калориметрія. Теплота утворення, згоряння, розчинення, нейтралізації. Стандартний стан речовини. Розрахунок теплових ефектів реакцій за допомогою таблиць стандартних теплот утворення та згоряння. Теплові ефекти в біохімічних реакціях.

Залежність теплового ефекту процесу від температури. Рівняння Кирхгофа в диференціальній і інтегральній формах. Практичне використання законів термохімії при складанні теплового балансу в хімічних і фармацевтичних виробництвах.

Оборотні та необоротні процеси. Другий закон термодинаміки і його математичне відображення. Ентропія, її фізичний зміст. Зміна ентропії як критерій напрямку самодовільних процесів в ізольованих системах. Розрахунок зміни ентропії в різних процесах. Ентропія та імовірність стану системи. Статистичний характер другого закону термодинаміки.

Третій закон термодинаміки. Абсолютне значення ентропії.

Термодинамічні потенціали (внутрішня енергія, ентальпія, енергія Гіббса, енергія Гельмгольца). Критерії рівноваги та напрямку процесів у хімічних і біохімічних системах. Рівняння Гіббса-Гельмгольца, його практичне застосування.

Термодинаміка хімічної рівноваги. Відкриті системи. Хімічний потен­ціал.

Виведення закону діючих мас на основі рівності швидкостей прямої та зворотної реакцій. Різні способи вираження константи хімічної рівноваги. Рівняння ізотерми хімічної реакції Вант-Гоффа, його виведення і аналіз. Рівняння ізохори та ізобари хімічної реакції. Константа хімічної рівноваги та принцип Лє-Шател’є. Розрахунок константи рівноваги за допомогою таблиць стандартних термодинамічних величин. Використання закономірностей гомогенної рівноваги для збільшення виходу продуктів у хімічному та фармацевтичному виробництвах. Рівновага в гетерогенних реакціях.

Термодинаміка фазових рівноваг і розчинів. Поняття про фазу, компо­нент, термодинамічний ступінь вільності. Правило фаз Гіббса.

Діаграма стану однокомпонентної системи. Рівняння Клаузиуса-Клапейрона, його застосування для технологічних розрахунків.

Фазові діаграми двокомпонентних систем: з простою евтектикою, з хімічною сполукою та утворенням твердого розчину.

Фізико-хімічний аналіз (М. С. Курнаков). Термічний аналіз, його застосування у фармацевтичній практиці.

Поняття про розчин. Способи вираження концентрації розчинів. Значення розчинів для життєдіяльності рослинних і тваринних організмів. Поняття про парціальні молярні величини. Хімічний потенціал компонента розчину. Рівняння Гіббса-Дюгема. Ідеальні та реальні розчини. Закон Рауля. Відхилення від закону Рауля в реальних розчинах. Активність компонента та способи її визначення. Узагальнене рівняння Рауля.

Зміна температур замерзання та кипіння рідин внаслідок утворення розчинів. Кріоскопія та ебуліоскопія. Осмос. Осмотичний тиск. Осмометрія. Ізотонічний коефіцієнт, його застосування при виготовленні рідких лікарських форм.

Рівновага пар - рідина. Закони Коновалова. Азеотропні суміші. Фракційна перегонка. Побудова та принцип дії ректифікаційної колони. Застосування ректифікації в хімічному й фармацевтичному виробництвах.

Перегонка з водяною парою. Принцип одержання ароматних вод. Перегонка під вакуумом. Молекулярна перегонка.

Рівновага рідина - рідина у двокомпонентних системах. Взаємна розчинність рідин. Критична температура розчинення. Аналіз діаграм взаємної розчинності рідин.

Рівновага в потрійних системах. Розподіл речовини між двома розчинниками, що не змішуються. Закон розподілу Нернста. Рівняння Шилова-Лепінь. Екстракція, її значення для фармації.

Електрохімія. Електролітична дисоціація. Теорія Арреніуса. Закон розведення Оствальда. Теорія розчинів сильних електролітів Дебая та Гюккеля. Поняття про іонну атмосферу. Активність іонів і їх зв'язок з концентрацією. Іонна сила розчину. Термодинамічна константа дисоціації. Практичне значення теорії розчинів електролітів для хімії та фармації. Вода як слабкий електроліт. Водневий показник як міра кислотності середовища. Колориметричні методи визначення рН. Буферні розчини та механізм їхньої дії. Буферна ємність і залежність її від різних факторів. Застосування буферних систем у хімії, фармації й біології.

Електрична провідність розчинів електролітів. Вимір опору провідників другого роду. Питома та молярна провідності, їхня залежність від різних факторів.

Молярна електрична провідність при нескінченному розведенні, закон Кольрауша. Пряма кондуктометрія. Кондуктометричне визначення константи дисоціації слабкого електроліту, розчинності важкорозчинних солей. Електрична провідність неводних розчинів. Кондуктометричне титрування і його значення для фармацевтичного аналізу.

Електрорушійна сила та електродні потенціали. Механізм виникнення електродного потенціалу. Рівняння Нернста.

Оборотні електроди першого та другого роду. Стандартні електродні потенціали. Ряд напруг. Водневий електрод. Каломельний і хлорсрібний електроди. Окислювально-відновні електроди та потенціали. Рівняння Нернста- Петерса. Іоноселективні електроди. Скляний електрод. Оборотні й необоротні гальванічні елементи. Електрохімічні ланцюги з переносом і без переносу. Концентраційні ланцюги.

Дифузійний потенціал. Окислювально-відновні ланцюги. Вимір ЕРС гальванічного елемента. Потенціометричний метод виміру рН. Потенціометричне титрування. Роль вітчизняних вчених (М. О. Ізмайлов, О. П. Крешков та ін.) у розвитку теорії неводного титрування. Потенціометричне визначення активності та коефіцієнта активності. Потенціометричне визначення константи рівноваги і стандартної енергії Гіббса.

Електроліз і електродні процеси. Анодне окислювання та катодне відновлення. Електросинтез і його застосування в хіміко-фармацевтичній промисловості.

Кинетика хімічних реакцій і каталіз. Хімічна кінетика і її значення для фармацевтичної науки та практики. Швидкість реакції та методи її визначення. Залежність швидкості реакції від різних факторів. Молекулярність і порядок реакції. Рівняння кінетики реакцій першого, другого та нульового порядку. Методи визначення порядку реакції.

Складні реакції (паралельні, послідовні, оборотні, сполучені).

Залежність константи швидкості реакції від температури. Правило Вант-Гоффа.

Теорія активних зіткнень. Енергія активації. Рівняння Арреніуса. Використання правила Вант-Гоффа й рівняння Арреніуса для прискореного визначення строків придатності ліків. Зв'язок між швидкістю реакції та енергією активації. Стеричний фактор.

Поняття про теорії перехідного стану.

Кінетика реакцій у розчинах. Вплив розчинника на швидкість реакції.

Ланцюгові реакції (М.М. Семенов). Окремі стадії ланцюгових реакцій. Прості та розгалуджені ланцюгові реакції.

Фотохімічні реакції, закони фотохімії. Квантовий вихід реакції.

Каталіз. Роль вітчизняних вчених у розвитку вчення про каталіз. Гомогенний каталіз, його механізм. Енергія активації каталітичних реакцій. Кислотно-основний каталіз. Гетерогенний каталіз. Ферментативний каталіз. Мультиплетна теорія гетерогенного каталізу (А. А. Баландін). Теорія активних ансамблів (Н.І Кобозев). Інгібітори. Застосування каталізаторів у фармацевтичній промисловості.

Фізикохімія поверхневих явищ. Поверхневі явища та їхнє значення для фармації. Вільна поверхнева енергія та поверхневий натяг. Поверхнево-активні та поверхнево-неактивні речовини. Ізотерма поверхневого натягу. Рівняння Шишковського. Поверхнева активність та її визначення. Правило Дюкло-Траубе. Явище змочування. Рівняння Юнга. Коефіцієнт гідрофільності. Інверсія змочування. Практичне значення явища змочування. Адгезія та когезія. Сорбціонні процеси та їхня класифікація. Адсорбція на межі розподілу рідина - газ, рідина - рідина. Правило вирівнювання полярностей (П. А. Ребіндер). Рівняння Гіббса. Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра. Рівняння ізотерми адсорбції Ленгмюра, його виведення і аналіз. Орієнтація молекул у поверхневому шарі. Визначення площі, що займає молекула ПАР в насиченому адсорбційному шарі. Теорії полімолекулярної адсорбції (БЕТ, Поляні). Капілярна конденсація. Поняття про рекуперацію, її застосування в технології. Адсорбція на межі розподілу тверде тіло - газ, тверде тіло - рідина. Вимірювання величини адсорбції на цих межах розподілу. Емпіричне рівняння адсорбції Фрейндлиха.

Еквівалентна та виборча адсорбція сильних електролітів. Правило Панета-Фаянса. Іонообмінна адсорбція. Іоніти.

Хроматографія (М. С. Цвет). Застосування хроматографії для одержання, аналізу, очищення лікарських речовин.