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.

Sylabus předmětu

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

  • Určení relativní molekulové hmotnosti Rastovou metodou
  • Určení binodální křivky v ternární soustavě s jedním párem omezeně mísitelných kapalin
  • 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 a formálního oxidačně-redukčního potenciálu
  • Stanovení kritické micelární koncentrace
  • 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
  • rychlost reakce
  • poločas reakce
  • Arrheniova rovnice
  • Clausiova-Clapeyronova rovnice
  • rovnovážná konstanta
  • van’t Hoffova reakční izobara
  • van’t Hoffova reakční izoterma
  • termodynamická schůdnost reakce
  • rozdělovací koeficient
  • základní termodynamické veličin

Literatura

  • Kubíček V.: Výpočty z fyzikální chemie, Praha, Karolinum 2010
  • Kubíček V.: Praktická cvičení z fyzikální chemie, Praha, Karolinum 2010
  • Lázníčková A., Kubíček V.: Základy fyzikální chemie, vybrané kapitoly pro posluchače farmaceutické fakulty, I. vydání. Karolinum, 2008

© 2017 Univerzita Karlova, Farmaceutická fakulta v Hradci Králové | O webu a cookies | Kentico CMS