Фізична та колоїдна хімія
Спеціальність: Промислова фармація
Код дисципліни: 7.226.02.O.017
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Фізична, аналітична та загальна хімія
Лектор:
Доцент, д.х.н. Собечко Ірина Борисівна
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
- навички використання інформаційних та комунікаційних технологій;
- здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями;
- здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел;
- уміння працювати, як індивідуально так і в команді.
фахові компетентності:
- здатність використовувати базові знання з математики та фізики в обсязі, необхідному для засвоєння загально-інженерних та професійно-орієнтованих дисциплін.
Результати навчання: • Вміти коректно використовувати у професійній діяльності термінологію на основі понятть фізичної та колоїдної хімії
• Вміти розраховувати термодинамічні властивості речовин (ентальпію утворення, теплоємність, ентропію, ізобарний потенціал) за довідниковими даними.
• Вміти розраховувати термодинамічні параметри хімічної реакції ( зміну ентальпії, теплоємності, ентропії, ізобарного потенціалу) за заданих умов.
• Передбачати напрям протікання хімічної реакції за заданих умов, можливий стан рівноваги та вихід рівноважних продуктів.
• Вміти розраховувати термодинамічні параметри розчинів та передбачати їх зміну при зміні умов процесу.
• Вміти знаходити молекулярну масу невідомих речовини за їх колігативними властивостями в розчині.
• Вміти аналізувати фазові діаграми двокомпонентних систем і використовувати їх для процесів перегонки, ректифікації, екстракції, тощо.
• Вміти застосовувати термодинамічний метод до процесів, що протікають на межі розділу фаз
• Вміти працювати зі спеціальним обладнанням та вимірювальною технікою, визначати експериментально поверхневий натяг індивідуальних речовин та розчинів різними методами, розраховувати ізотерми адсорбції та опрацьовувати їх
• Встановлювати фракційний склад дисперсної системи методом седиментаційного аналізу
• Вміти отримувати дисперсні системи та знати, як очистити їх від домішок
• Вміти застосовувати математичні рівняння для опису адсорбційних процесів, визначати їх константи графічно та аналітично, розраховувати характеристики адсорбентів
• Вміти будувати міцели, вибирати коагулятори
• Оволодіти методами розрахунку кінетичних параметрів процесу коагуляції
• Знання сучасних досягнень, інноваційних технологій в галузі фізичної та колоїдної хімії
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни: вища математика (частина І), загальна та неорганічна хімія, органічна хімія
Супутні і наступні навчальні дисципліни: фізика, хімічні методи аналізу складу речовин, фармакокінетика
Короткий зміст навчальної програми: Хімічна термодинаміка: 1-й закони термодинаміки, термохімія, 2-й і 3-й закони термодинаміки, термодинамічні потенціали. Хімічна рівновага.
Термодинаміка розчинів. Термодинаміка фазової рівноваги в однокомпонентних, двокомпонентних та трикомпонентних системах.
Кінетика гомогенних та гетерогенних хімічних реакцій. Залежність швидкості реакцій від температури. Фотохімічні реакції. Каталіз.
Колоїдний стан речовини. Класифікація дисперсних систем та їх властивості. Поверхневі явища, адсорбція. Седиментаційна та агрегаційна стійкість дисперсних систем. Коагуляція. Дисперсні системи в фармації та фармацевтичних виробництвах.
Опис: ВСТУП. Хімічна термодинаміка. Основні поняття хімічної термодинаміки. Енергія. Внутрішня енергія, теплота, робота. Перший закон термодинаміки. Теплоємність. Застосування першого закону термодинаміки до деяких процесів. Термохімія. Закон Гесса. Теоретичні методи розрахунку ентальпій утворення речовин. Залежність теплового ефекту реакції від температури.
Другий закон термодинаміки. Ентропія. Ентропія як критерій спрямованості процесів. Ентропія і ймовірність. Третій закон термодинаміки. Термодинамічні потенціали. Внутрішня енергія, як критерій спрямованості процесів. Ентальпія, як критерій направленості процесів. Ізохорно-ізотермічний та ізобарно-ізотермічний потенціали.
Хімічна рівновага. Закон діючих мас. Властивості константи рівноваги і способи її вираження. Розрахунок складу рівноважної суміші. Хімічна рівновага в гетерогенних реакціях. Залежність константи рівноваги від температури. Залежність константи рівноваги від тиску.
Правило фаз Гіббса. Однокомпонентні системи. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса та його аналіз. Діаграми стану. Поліморфні перетворення.
Термодинаміка розчинів. Основні поняття про розчини. Розчинність речовин. Тиск насиченої пари над розчином. Колігативні властивості розчинів. Осмос. Особливості розчинів електролітів.
Рівновага рідина-пара в двокомпонентних системах. Склад парової фази над розчином. Закони Коновалова. Діаграми склад-тиск пари. Діаграми склад-температура кипіння. Перегонка та ректифікація
Обмежена розчинність в двокомпонентних рідких системах. Обмежена розчинність в потрійних рідких системах. Закон розподілу Нернста. Рівновага кристали-розплав в двокомпонентній системі. Діаграми плавкості. Термічний аналіз. Системи з необмеженою розчинністю у твердому та рідкому стані. Системи з повною нерозчинністю у твердому стані. Системи з обмеженою розчинністю у твердому стані. Системи, в яких утворюються хімічні сполуки.
Основний закон хімічної кінетики. Класифікація реакцій за молекулярністю. Класифікація реакцій за порядком. Реакції першого, другого, третього та нульового порядку. Методи визначення швидкості реакції та її порядку. Залежність швидкості реакції від температури.
Особливості реакцій з нетермічним характером активації. Фотохімічні реакції. Ланцюгові реакції. Кінетичні особливості гетерогенних реакцій. Каталіз.
Класифікація дисперсних систем: за розмірами частинок; за агрегатним станом дисперсної фази та дисперсійного середовища; за характером взаємодії дисперсного середовища і дисперсної фази; за структурою; за фазовою відмінністю. Методи отримання дисперсних систем. Диспергаційні методи отримання колоїдних систем: механічне диспергування; електричне диспергування; ультразвукове диспергування; пептизація. Агрегаційні методи отримання колоїдних систем: заміна розчинника; конденсація пари; кристалізація розчину; хімічний метод. Очистка дисперсних систем: діаліз; електродіаліз; ультрафільтрація; зворотній осмос.
Фізичні, коолігативні, оптичні та молекулярно-кінетичні властивості дисперсних систем. Седиментаційна стійкість дисперсних систем. Седиментаційний аналіз.
Поверхневі явища. Адсорбція на поверхні водний розчин-повітря. Змочування. Адгезія та когезія.
Адсорбція газів на твердій поверхні. Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра. Теорія полімолекулярної теорії адсорбції Поляні та БЕТ
Адсорбція на межі тверде тіло-рідина. Молекулярна, іонна та іонообмінна адсорбція. Електричні властивості та явища дисперсних систем. Будова міцели.
Коагуляція і стабілізація дисперсних систем. Теорія стійкості і коагуляції дисперсних систем ДЛФО (Дерягіна-Ландау-Фервея-Овербека). Кінетика коагуляції. Колоїдний захист емульсії
Методи та критерії оцінювання: Основними методами діагностики знань є: поточний (ПК) і семестровий контроль (СК), який здійснюється з навчального матеріалу, обсяг якого визначений робочою програмою дисципліни за семестр.
Поточний контроль здійснюється під час лекцій і лабораторних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та умінь студента. ПК проводиться у формі: письмового експрес-контролю (індивідуальні завдання) та захисту лабораторних робіт.
Семестровий контроль проводиться у формі екзамену (ЕК). Екзамен – це форма СК результатів навчання студента з навчальної дисципліни за семестр
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль: виконання та захист лабораторних робіт (40 балів).
Екзаменаційний контроль: письмова компонента (55 балів) та усна компонента (5 балів)
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Білий О.В. Фізична хімія. – Київ: ЦУГ, 2002. – 364 с
2. Гомонай В.І. Фізична та колоїдна хімія: Підручник. – Ужгород: ВАТ «Патент», 2006. – 496 с
3. Мороз А.С., Ковальова А.Г. Фізична та колоїдна хімія - Львів: “Світ”, 1994. – 247 с.
4. Раєвський Ю.А., Ван-Чин-Сян Ю.А., Дібрівний В.М. Фізична хімія, частина 1. Навч. Посібник. – Львів: Видавництво НУ «Львівська політехніка», 2010, 120 с.
5. Раєвський Ю.А., Ван-Чин-Сян Ю.А., Дібрівний В.М., Мельник Г.В.Фізична хімія, частина 2. Навч. Посібник. – Львів: Видавництво НУ «Львівська політехніка», 2010. 135 с.
6. Яцимирський В.К. Фізична хімія. – К.; Ірпінь: ВТФ «Перун», 2007. – 512 с.
7. Сергеєв В.В., Герасимчук С.І., Собечко І.Б., Дібрівний В.М., Мельник Г.В. Термодинамічні властивості речовин: методичні вказівки для самостійної роботи студентів спеціальності 161 "Хімічна технологія та інженерія". Видавництво Львівської політехніки, 2019. – 68 с.
Інформаційні ресурси
1. http://www.nbuv.gov.ua/ ? Національна бібліотека України ім.В.І. Вернадського.
2. http://www.nplu.kiev.ua/ ? Національна парламентська бібліотека України.
3. https://webbook.nist.gov/chemistry/
4. https://vns.lpnu.ua/enrol/index.php?id=12384 – Віртуальне навчальне середовище Національного університету «Львівська політехніка»
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).