Fyzikální chemie 

Předmět fyzikální chemie vybavuje studenty základními teoretickými základy oboru a umožňuje jim získat znalosti principů fyzikálně-chemických měřicích metodik. Tento přípravný předmět poskytuje studentům základní znalosti pro výuku dalších navazujících disciplín obecně přírodovědného základu i disciplín čistě farmaceutických. Osnovy předmětu byly vytvořeny po pečlivé úvaze a rozboru obsahu výuky všech oborů přednášených na Farmaceutické fakultě tak, aby optimálně připravily studenty pro jejich další vzdělávání.

Úvod

• Náplň fyzikální chemie a její vztah k farmaceutickým disciplinám.

Mezimolekulové síly a stavy hmoty

• Vazebné a nevazebné interakce,
• krystalografie, rentgenová difrakce, polymorfie, izomorfie
• izotropie, anizotropie, kapalné krystaly.

Fyzikální vlastnosti látek, fotochemie

• Polarita látek, dipólový moment, relativní permitivita,
• absorpce elektromagnetického záření, Lambertův-Beerův zákon,
• atomová spektra absorpční a emisní,
• absorpce světla molekulami v UV, VIS a IČ oblasti elektromagnetického záření,
• nukleární magnetická rezonance,
• hmotnostní spektrometrie,
• emisní molekulová spektra (Ramanův jev, fluorescence a fosforescence),
• fotochemické reakce.

Termodynamika

• I.věta termodynamiky, vnitřní energie a enthalpie,
• termochemie, reakční tepla a jejich závislost na teplotě, termochemické zákony,
• II. věta termodynamická, vratné a nevratné děje, entropie, Helmholtzova a Gibbsova energie, chemický potenciál, pojem absolutní entropie.

Chemické rovnováhy

• Rovnovážná konstanta, rovnovážný stupeň konverze a jeho ovlivnění reakčními podmínkami, le Chatelierův princip
• standardní změna Gibbsovy energie při reakci, závislost rovnovážné konstanty na teplotě.

Fázové rovnováhy

• Gibssův zákon fází, typy soustav,
• jednosložkové rovnováhy, Clapeyronova a Clausiova-Clapeyronova rovnice,
• dvousložkové soustavy, Henryho zákon, omezeně mísitelné kapaliny,
• rozpustnost tuhých látek, soustava tuhá látka - rozpouštědlo, taveniny,
• Raoultův zákon a jeho využití, kryoskopie a ebulioskopie, osmotický tlak
• třísložkové soustavy, Nernstův rozdělovací zákon, extrakce,
• trojúhelníkový diagram, soustava tří kapalin,
• jevy na fázovém rozhraní, principy chromatografických metod,
• základní metodiky termické analýzy.

Reakční kinetika

• Rychlost reakce, molekularita a řád reakce, reakční mechanismus,
• jednoduché jednosměrné reakce, reakce 0., I. a II. řádu, rychlostní konstanta, poločas reakce,
• vliv teploty a dalších faktorů na reakční rychlost,
• kinetika simultánních reakcí,
• katalýza.

Elektrochemie

• Rovnováhy v roztocích elektrolytů, charakteristika elektrolytů, stupeň disociace,
• Arrheniova teorie,
• aktivita, aktivitní koeficient, iontová síla, Debye-Hückelův limitní vztah,
• disociace vody, pH, teorie kyselin a zásad,
• disociace slabých kyselin a zásad, výpočet jejich pH, Ostwaldův zřeiovací zákon,
• pufry, mechanismus působení, Hendersonova-Hasselbalchova rovnice, kapacita pufrů,
• hydrolýza solí, hydrolytická konstanta a výpočet pH solí,
• amfotení elektrolyty, izoelektrický bod,
• acidobazické indikátory,
• rozpustnost sraženin, součin rozpustnosti,
• transportní děje v roztocích elektrolytů, vodivost elektrolytů, Kohlrauschův zákon, Arrheniův vztah,
• potenciál elektrody v roztoku vlastních iontů, oxidačne-redukční potenciál, typy elektrod,
• galvanické články a měření EMN, kapalinový potenciál,
• elektrolýza, Faradayovy zákony, polarizace, princip klasické polarografie a příbuzné moderní elektrochemické metody.

Koloidní systémy

• Lyofilní, lyofobní a asociační koloidy,
• optické, kinetické a elektrické vlastnosti koloidů,
• suspenze, mezifázové vlastnosti, tvorba suspenzí, sedimentace,
• emulze, typy emulzí, teorie jejich tvorby a stabilita,
• kapalné povrchy, povrchové a mezipovrchové napětí,
• adsorpce v kapalném mezifází, povrchově aktivní látky, systém hydrofilně-lipofilní,
• elektrická dvojvrstva, Nernstův a zeta potenciál, vliv elektrolytů.

Praktická cvičení

• Určená relativní molekulové hmotnosti Rastovou metodou
• Určení fázového diagramu soustavy fenol-voda
• Určení rozdělovacího koeficientu látky
• Určení t - x křivky binárních směsí kapalin Sivolobovovou metodou
• Studium kinetiky rozkladu acetylsalicylové kyseliny (kinetika I. řádu)
• Studium kinetiky rozkladu octanu etylnatého v alkalickém prostředí (kinetika II. řádu)
• Stanovení disociační konstanty slabé kyseliny potenciometricky
• Stanovení disociační konstanty slabé kyseliny nebo baze konduktometricky
• Měření elektrodového potenciálu
• Měření formálního oxidačně-redukčního potenciálu
• Měření polarografických vln
• Určení disociační konstanty acidobazického indikátoru spektrofotometricky

Semináře a výpočty modelových příkladů

• koncentrace roztoků
• pH slabých a středně silných kyselin a zásad
• pH pufrů
• disociace látek v závislosti na pH
• elektrodový potenciál
• oxidačně-redukční potenciál
• osmotický tlak
• kryoskopie a ebulioskopie
• rychlost reakce
• poločas reakce
• Arrheniova rovnice
• Clausiova-Clapeyronova rovnice
• rovnovážná konstanta
• van’t Hoffova reakční izobara
• van’t Hoffova reakční izoterma
• rozdělovací koeficient
• základní termodynamické veličiny

• Brdička R., Kalousek M., Schütz A.: Úvod do fyzikální chemie, Praha, SNTL l993
• Kubíček V.: Výpočty z fyzikální chemie, Praha, Karolinum 1999
• Kubíček V.: Praktická cvičení z fyzikální chemie, Praha, Karolinum 1999
• Lázníčková A., Ďoubal S., Gasparič J., Dittrich M.: Fyzikální chemie pro posluchače farmacie II. díl, II. vydání, Karolinum 2000
• Lázníčková A., Kubíček V.: Základy fyzikální chemie, vybrané kapitoly pro posluchače farmaceutické fakulty, I. vydání. Karolinum, 2001
• Gasparič J.: Vybrané kapitoly z fyzikální chemie pro posluchače farmacie, I. vydání, Karolinum, 1993