Заняття №3 Тема: Термічний аналіз. Фазові перетворення в одно- і дво компонентних системах. Розподіл речовини між двома рідинами. Екстракція. Побудова діаграми стану бінарної системи.

Актуальність:Побудова фазових діаграм використовується у фармацевтичному аналізі для ідентифікації та визначення ступеня чистоти лікарських речовин. Термодинамічна теорія фазових рівноваг, яка ґрунтується на дослідних даних дозволяє оптимізувати умови одержання різних речовин, у тому числі лікарських засобів.

Закон розподілу третьої речовини між двома розчинниками, що не змішуються, лежить в основі процесів екстракції, які широко використовують у фармації для добування біологічно активних речовин із природної сировини, очистки антибіотиків та інших лікарських речовин, для аналітичних цілей, для ізолювання лікарських речовин та отрут при проведенні хіміко-токсикологічних досліджень.

Навчальні цілі:

Знати:

• основні поняття та визначення термодинаміки фазової рівноваги;

• правило фаз Гіббса;

• рівняння Клаузіуса-Клапейрона та його застосування;

• діаграми стану однокомпонентних систем: води, йоду, сірки;

• принципи побудови діаграм стану двокомпонентних систем;

• загальну характеристику діаграм стану двокомпонентних систем: з простою евтектикою; із компонентів необмежено розчинних у рідкому стані; із компонентів, що утворюють хімічні сполуки в твердому стані; компоненти яких утворюють тверді розчини;

• закон розподілу Нернста та його вивід;

• фізичний зміст коефіцієнта розподілу;

• рівняння Шилова-Лєпінь, поняття про ступінь асоціації;

• суть процесу екстракції.

Вміти:

• використовувати правило фаз Гіббса для аналізу діаграм стану одно- та двокомпонентних систем;

• використовуючи рівняння Клаузіуса-Клапейрона визначити теплові ефекти фазових процесів (випаровування, сублімація);

• використовуючи діаграми стану визначати склад сумішей, сумісність компонентів, проводити раціональний підбір складу супозиторіїв;

• проводити термічний аналіз двокомпонентних систем та будувати діаграми їх стану;

• проводити розрахунки матеріального балансу багатоступеневої екстракції.

Завдання для самостійної позааудиторної роботи

І. Засвоїти основний матеріал навчальної програми

1. Термодинаміка фазової рівноваги. Основні поняття та визначення. Правило фаз Гіббса. Вивід та аналіз рівняння, що ілюструє правило фаз Гіббса.

2. Фазові перетворення в однокомпонентних системах. Плавлення. Випаровування. Сублімація. Теплота фазових переходів. Рівняння Клаузіуса-Клайперона. Вивід та аналіз рівняння Клаузіуса-Клайперона.

3. Діаграми стану одно-, двокомпонентних систем. Побудова діаграм стану двокомпонентних систем та їх аналіз.

4. Поняття про фізико-хімічний аналіз. Термічний аналіз. Практичні аспекти застосування основ термодинаміки фазових рівноваг у фармації.

5. Розподіл речовини між двома розчинниками, які не змішуються. Закон розподілу Нернста, його вивід та математичний аналіз. Фізичний зміст коефіцієнту розподілу.

6. Вплив дисоціації та асоціації на розподіл речовини між двома взаємно нерозчинними рідинами. Рівняння Шилова-Лєпінь. Лінійна форма рівняння Шилова-Лєпінь. Розрахунок коефіцієнта розподілу та ступеня асоціації.

7. Екстракція. Суть процесу екстракції. Рівняння одно- та багатоступеневої екстракції. Способи підвищення ефективності та інтенсифікації процесу екстракції.