Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра химии

УТВЕРЖДЕНО на заседании кафедры Протокол №____от « »__________2013 г Заведующий кафедрой _______________ ___________Н.С. Иванова__________

Методические рекомендации для студентов

к лабораторному занятию

Модуль №6 «Термодинамика поверхностных явлений»

учебной дисциплины «Физическая и коллоидная химия»

для специальности 060301 «Фармация»

курс ____II___семестр _III___

Составитель: к.х.н., доцент Задорожная А.Н.

Рецензент: ст.преподаватель Усова М.Г.

Владивосток, 2013

1. Тема: Изотерма поверхностного натяжения и адсорбции ПАВ.

2. Мотивация изучения темы. Адсорбция играет важную роль в жизнедеятельности человека, являясь предварительной стадией многих процессов, обеспечивающих обмен веществ. Поэтому знание закономерностей адсорбционных явлений будет использовано студентами при изучении:

- биологической химии: строение биологических мембран, анализ метаболитов и т.д.;

- физиологии с основами анатомии: эмульгирование жиров, строение биологических мембран и т.д.;

- фармацевтической химии: изучение основных требований к лекарственным формам и показателей их качества;

- фармацевтической технологии: изучение принципов и способов изготовления лекарственных форм и способов их доставки, определение оптимальных условий производства лекарственных форм при разработке технологического процесса.

1. Цели занятия.

3.1 Общая цель: изучение темы направлено на формирование компетенций по ФГОС специальности ПК-4.

3.2. Конкретные цели и задачи.

После изучения темы студент должен:

«Знать» - свойства и особенности поверхностно-активных веществ, возможности использования поверхностных явлений для приготовления лекарственных форм.

«Уметь» - рассчитывать термодинамические функции состояния системы, определять тепловые эффекты химических процессов.

«Владеть» - навыками интерпретации рассчитанных значений термодинамических функций с целью прогнозирования возможности осуществления и направление протекания химических процессов.

4. Вопросы, изученные на предшествующих дисциплинах и необходимые для освоения темы.

1. Энергетика химических реакций (кафедра химии).

2. Поверхностные явления (кафедра химии).

3. Поверхностное натяжение жидкостей. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), применение ПАВ в фармации (кафедра физики и математики).

5. Задания для самостоятельной подготовки к лабораторному занятию:

5.1. Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний.

1. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение.

2. Поверхностная активность ПАВ и ПИАВ.

3. Изотерма поверхностного натяжения, уравнение Шишковского.

4. Правило Дюкло-Траубе.

5. Адсорбция на границе раздела жидкость-газ, жидкость-жидкость.

6. Изотерма адсорбции. Уравнения Гиббса, Лэнгмюра и его анализ.

7. Значение поверхностных явлений в биологии и медицине.

5.2. Задания для СРС во внеучебное время.

Задача № 1.

Определите свободную энергию поверхности (G_S) капель «тумана» из диэтилового эфира, используемого для наркоза, массой 8 г при 298 К, если

σ _(эфира) = 17 · 10^-3 Дж/м² , а плотность эфира 0,72 г/ см³ . Дисперсность частиц эфира (Д) составляет 30 мкм^-1 .

Задача № 2.

Сравните поверхностную активность (q) метилпропанола и метилбутанола в водных растворах.

С, моль/л	σ , мДж/ м2.
	метилпропанол (I)	метилбутанол (II)
0,125	52,8	47,6
0,25	44,1	23,7

σ(Н₂О) = 72,75 мДж/ м² . Выполняется ли правило Дюкло – Траубе?

Задача № 3.

Определите поверхностный избыток (кмоль/м²) и знак его для 20% - ного раствора NaOH при 20⁰ С, зная, что поверхностное натяжение раствора щёлочи равно 85,8 · 10^-3 Дж/м² , а поверхностное натяжение воды - 72,75 · 10^-3 Дж/м² . Плотность раствора щелочи 1,219 г/см³ .

Задача №4.

Предельная адсорбция валериановой кислоты равна 4·10^-6 моль/м². Рассчитайте коэффициенты уравнения Шишковского, если известно, что раствор валериановой кислоты концентрации 4 ммоль/дм³ при 293К снижает поверхностное натяжение на 2 мДж/м².

5.3. Задания для самоконтроля подготовки к лабораторному занятию.

Вариант теста № 1.

Поверхностная активность пентанола будет больше поверхностной активности этанола в растворах одинаковой концентрации в :

а) 34,33 раза

б) 9,75 раза

в) 3,25 раза.

Вариант теста № 2.

Особенности строения ПАВ, обуславливающие их высокую адсорбционную способность:

а) наличие полярной группы;

б) наличие неполярного радикала;

в) дифильная природа.

Вариант теста № 3.

Толщина насыщенного адсорбционного слоя для пропанола и пентанола:

а) меньше для пропанола;

б) одинакова;

в) меньше для пентанола.

Вариант теста № 4.

Прочность поверхностной плёнки мочи при наличии в ней желчных кислот:

а) возрастает;

б) уменьшается;

в) остаётся без изменений.

Вариант теста № 5.

Уравнение, описывающее адсорбцию на жидких сорбентах:

а) Фрейндлиха, ;

б) Гиббса, Г;

в) БЭТ, .

Вариант теста № 6.

Площадь, занимаемая одной молекулой изомасляной кислоты на поверхности раздела водный раствор – воздух при Г_∞ = 5,42∙10^-9 кмоль/м² равна:

а) 3,065 нм²;

б) 0,307 нм²;

в) 3,263∙10^-18 м².

6. Этапы проведения лабораторного занятия.

№	Название этапа	Цель этапа	Время, мин
	I. Вводная часть занятия		10
1.	Организация занятия	Проверка присутствующих, их внешнего вида, наличия рабочих тетрадей и лекций	5
2.	Определение темы, мотивации, целей, задач занятия	Формирование мотивации данного занятия, значимости его в подготовке провизора	5
	II. Основная часть занятия		160
3.	Контроль исходных знаний, умений и навыков	Выявление исходного уровня знаний, умений и навыков, обеспечение единого уровня	10
4.	Общие и индивидуальные задания для СРС в учебное время	Дифференцированное ориентирование студентов к предстоящей работе	10
5.	Демонстрация методики	Ознакомление с ООД к самостоятельной работе	10
6.	Управляемая СРС в учебное время	Выполнение эксперимента. Овладение профессиональ-ными компетенциями ПК-4	90
7.	Реализация планируемой формы занятия	Контроль результатов обучения и оценка с помощью дескрипторов	30
8.	Итоговый контроль	Закрепление приобретённых ЗУН, выявление ошибок и их корректировка	10
	III. Заключительная часть занятия		10
9	Подведение итогов занятия	Оценка деятельности студентов, определение достижения цели занятия	5
10.	Общие и индивидуальные задания на СРС во внеучебное время	Указание по самоподготовке студентов к следующему занятию «Изучение адсорбции уксусной кислоты на угле»	5