5. Правила округления чисел

Округлением числа называют уменьшение количества цифр в числе путем отбрасывания одной или нескольких последних цифр.

Можно пользоваться следующими правилами округления:

1) Если первая отброшенная цифра меньше 5, то последнюю из сохраняемых цифр оставляют без изменения.

2) Если первая отброшенная цифра равна 5 или больше 5, то последнюю сохраняемую увеличивают на единицу.

3) При округлении до целых чисел отброшенные цифры заменяют нулями.

4) Как правило, округленные целые числа записывают как произведение двух сомножителей, один из которых представляет число 10ⁿ.

Например, числа 264213, 264000 можно представить как 2,64 · 10⁵.

Термодинамика – это единственная физическая теория, относительно которой я уверен, что она никогда не будет опровергнута.

А. Эйнштейн

З А Н Я Т И Е № 2

Т Е М А: ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Основные закономерности, изучаемые термодинамикой, позволяют количественно характеризовать течение химических реакций и физико-химических процессов с позиций возможности, направления и пределов их самопроизвольного протекания. Термодинамическое описание химического равновесия позволяет регулировать выход лекарственных веществ в реакциях химического синтеза. На основе термодинамических закономерностей можно моделировать различные процессы при температурах, отличающихся от температуры тела человека. Химическая термодинамика позволяет определить параметры, условия и особенности таких технологических процессов, как нагревание, испарение, охлаждение, сушка, перегонка и ректификация, конденсация, кристаллизация, выпаривание, экстракция и многих других.

Знание основ термодинамики необходимо для изучения последующих разделов физической химии, а также является базовой дисциплиной при изучении коллоидной химии – науки о дисперсных системах и поверхностных явлениях. С позиций термодинамики рассматриваются такие явления как фазовые переходы, возникновение электродного потенциала, адсорбция, смачивание, коагуляция коллоидов, транспорт лекарственных веществ и механизм лекарственного действия.

II. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Изучить предмет, задачи, методы и возможности химической термодинамики.

2. Усвоить основные понятия термодинамики.

3. Уяснить сущность основных законов термодинамики для различных термодинамических процессов и их применение.

4. Научиться оценивать возможность, направление и предел протекания химической реакции с позиций химической термодинамики.

5. Научиться производить расчеты основных термодинамических параметров.

III. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Основные понятия химической термодинамики.

2. Нулевое начало (нулевой закон) термодинамики.

3. Первое начало (первый закон) термодинамики.

4. Термохимия. Закон Гесса.

5. Формулировки второго начала термодинамики.

6. Энтропия.

7. Цикл Карно.

8. Общее соотношение для первого и второго начал термодинамики.

9. Изменение энтропии в различных процессах в закрытой системе.

10. Третье начало термодинамики.

11. Характеристические функции. Термодинамические потенциалы. Энергия Гельмгольца (свободная энергия). Энергия Гиббса (свободная энтальпия).

12. Термодинамические условия самопроизвольного протекания процесса и достижения состояния равновесия.

13. Химический потенциал. Фугитивность и активность. Стандартное состояние вещества.

14. Уравнения Гиббса-Гельмгольца.

15. Формулировки второго начала термодинамики.

16. Понятие о химическом равновесии.

17. Термодинамические условия химического равновесия.

18. Закон действующих масс и его термодинамическое обоснование.

19. Связь между константами химического равновесия, выраженными различными способами.

20. Условная константа равновесия.

21. Уравнение изотермы химической реакции (изотермы Вант - Гоффа).

22. Зависимость константы химического равновесия от температуры. Изобара и изохора Вант - Гоффа.

23. Интегрирование уравнения изобары (изохоры) Вант - Гоффа.

24. Особенности гетерогенных химических равновесий.

25. Способы расчета химических равновесий.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная литература:

1. Физическая и коллоидная химия: учеб. для студентов, обучающихся по специальности 060108 (040500) – Фармация /под ред. А.П.Беляева.-М.:ГЭОТАР-Медиа,2008-2010.-701 с.: ил. Гриф УМО

2. Харитонов, Ю.А. Физическая химия: учеб. для студентов учреждений высш. проф. образования, обучающихся по специальности 060108.65 "Фармация" дисциплины "Физическая и коллоидная химия"/Ю.А.Харитонов .-М. :ГЭОТАР-Медиа,2009.-254 с. Гриф ММА

Дополнительная литература:

3. Евстратова, К.И. Физическая и коллоидная химия: К.И.Евстратова, Н.А.Кунина, Е.Е.Малахова. – М. : Высш. Шк., 1990. – 487 с. Гриф МЗ СССР

4. Мушкамбаров, Н.Н. Физическая и коллоидная химия: для студ. медиц. вузов/Н.Н. Мушкамбаров.-М.:ГЭОТАР-МЕД, 2001.-384 с.:ил.-(ХХI век). Гриф МЗ РФ

5. Красовский, И.В. Физическая и коллоидная хмия: учеб. для фарм. спец. вузов/ И.В.Красовский, Е.И.Вайль, В.Д.Безуглый. – Киев: Вища шк., 1983. – 352 с: ил. Гриф МО СССР

Электронное информационное обеспечение и интернет-ресурсы:

6. Справочные величины к изучению физической химии [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пособие для студентов биотехнологического и фармацевтического факультетов /ГОУ ВПО "Курск. гос. мед. ун-т", каф. общ. химии.-Курск: КГМУ,2010.-1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

7. Электронная библиотека медицинского вуза «Консультант студента»: Физическая химия : учебник / Ю.Я. Харитонов - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 608 с. ил.: http://www.studmedlib.ru/books/ISBN9785970409589.html?SSr=37013304321365f24239507pharm-ksmu

V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Приведите пример термодинамической системы. Назовите признаки открытой, закрытой и изолированной системы.

2. Назовите, какие из перечисленных свойств: температура, концентрация, внутренняя энергия, энтропия, химический потенциал, изобарный потенциал (энергия Гиббса) относятся:

а) к экстенсивным параметрам,

б) к интенсивным параметрам

Ответ обосновать.

3. Перечислите факторы, влияющие на запас внутренней энергии системы.

4. Как внутренняя энергия индивидуального вещества зависит от температуры?

5. Напишите формулу, показывающую, в каком соотношении находятся энтальпия и внутренняя энергия системы?

6. Что общего и чем отличаются между собой понятия теплота и работа?

7. Увеличивается или уменьшается внутренняя энергия (энтальпия) системы при:

а) поглощении системой теплоты;

б) выделении системой теплоты;

в) совершении работы над системой;

г) совершении системой работы?

8. Изменению какой термодинамической функции равняется тепловой эффект необратимого процесса, протекающего при постоянной температуре и постоянном:

а) давлении;

б) объеме?

9. Напишите математическое выражение первого закона термодинамики для бесконечно малого и конечного изменения состояния системы.

10. Если 2 моль гелия нагреть на 1^О в закрытом сосуде объемом 1м³, то чему будет равна работа этого процесса?

11. Что называют стандартной теплотой образования хлорида аммония?

12. Что называют стандартной теплотой сгорания уксусной кислоты?

13. Напишите формулу, показывающую в каком соотношении находятся величины Н и U для химической реакции. В каких случаях можно пренебречь разницей между H и U ?

14. Приведите формулировку закона Гесса.

15. В изолированной системе протекает реакция сгорания этилового спирта с образованием воды и диоксида углерода. Изменяются ли внутренняя энергия и энтальпия системы?

16. Напишите формулы для расчета теплового эффекта химической реакции:

а) по теплотам образования исходных веществ и продуктов реакции;

б) по теплотам сгорания исходных веществ и продуктов реакции.

17. Как зависит тепловой эффект химической реакции от температуры и чем определяется характер этой зависимости?

18. Напишите уравнения зависимости теплового эффекта химической реакции от температуры при постоянном давлении (объеме):

а) в дифференциальной форме;

б) в интегральной форме, если теплоемкость в указанном интервале температур постоянна.

19. Изменение теплоемкости в ходе реакции в некотором интервале температур меньше нуля. Как изменяется тепловой эффект этой реакции при повышении температуры в данном интервале? Почему?

20. Напишите математическое выражение второго закона термодинамики для бесконечно малого изменения состояния в обратимом и необратимом процессах, протекающих в неизолированной системе.

21. Дайте определение энтропии, исходя из соотношения

22. Напишите математическое соотношение между изменением энтропии и теплотой необратимого процесса, протекающего в неизолированной системе.

23. Как изменяется энтропия в изолированной системе при самопроизвольном течении процесса?

24. В каком соотношении находятся молярные энтропии трех агрегатных состояний одного вещества: газа, жидкости и твердого тела?

25. В изолированной системе самопроизвольно протекает химическая реакция с образованием некоторого количества конечного продукта. Как изменяется энтропия системы?

26. Как изменяется энтропия:

а) при кристаллизации 1 моль жидкой воды;

б) при плавлении 1 моль льда;

в) при нагревании 1 моль воды от 20 ^ОС до 50 ^ОС.

27. Приведите уравнение для расчета изменения энтропии 1 моль бензола при нагревании его от 0 ^ОС до 20 ^ОС. Температура плавления бензола 5,5 ^ОС.

28. Как изменяется энтропия изолированной системы, в которой обратимо кристаллизуется вещество?

29. Дайте определение:

а) абсолютной энтропии;

б) стандартной энтропии.

30. Приведите уравнение Больцмана, устанавливающее связь между энтропией и термодинамической вероятностью состояния системы.

31. Приведите толкование понятия "связанная энтропия" (TS). 12. Как изменяется связанная энергия системы TS при:

а) нагревании газа;

б) при конденсации водяного пара в жидкость?

Ответ обосновать.

32. К какому значению стремится энтропия правильно образованного кристалла при приближении температуры к абсолютному нулю.

33. Приведите математическое выражение, отражающее соотношение между:

а) энергией Гиббса и энергией Гельмгольца;

б) энергией Гиббса и энтальпией системы;

в) энергией Гельмгольца и внутренней энергией.

34. Какой термодинамический потенциал следует выбрать в качестве критерия протекания самопроизвольного процесса при условии постоянства:

а) температуры и давления;

б) температуры и объема.

35. Перечислите условия, выполнение которых служит критерием термодинамического равновесия в системе:

а) изолированной;

б) находящейся при P = const и T = const;

в) находящейся при V = const и T = const.

36. Какой знак будет иметь величина  G для процесса перехода жидкого бензола при 273 К в твердое состояние при той же температуре? Температура плавления бензола равна 278,5 К. Какое состояние бензола - жидкое или твердое - является более устойчивым при 273 К?

37. Для реакции Н₂ + Cl₂ 2HCl изменение энергии Гиббса при 248 К равно - 190,5 кДж. Может ли эта реакция протекать самопроизвольно? Ответ обосновать.

38. При работе гальванического элемента Даниэля-Якоби протекает химическая реакция: Zn + CuCl₂  ZnCl₂ + Cu Как изменяется величина G этой реакции?

39. Какие условия необходимо соблюдать, чтобы максимальная работа в системе совершалась за счет убыли энергии Гиббса?

40. В каком соотношении находятся полезная работа, совершенная системой над окружающей средой, и изменение энергии Гельмгольца, если процесс протекает:

а) обратимо;

б) необратимо.

41. Как изменяется энергия Гельмгольца при изотермическом сжатии газа в идеальном состоянии?

42. Напишите уравнение, связывающее изменение энергии Гиббса, температурный коэффициент изменения энергии Гиббса и тепловой эффект процесса при постоянном давлении.

43. Назовите три этапа в расчете изменения изобарного потенциала химической реакции, протекающей в стандартных условиях, если известны значения стандартных теплот образования и стандартных энтропий участников химической реакции.

44. Дайте определение понятию "стандартная энергия Гиббса образования".

45. Приведите уравнение для расчета изменения энергии Гиббса химической реакции по значениям стандартных энергий Гиббса образования всех участников этой реакции.

46. Что такое равновесное состояние вещества? В чем особенности термодинамического равновесия?

47. Константа равновесия. Какие факторы влияют на константу термодинамического равновесия?

48. Возможны ли процессы химических превращений в состоянии термодинамического равновесия?

49. Приведите уравнение, связывающее константы термодинамического и концентрационного равновесия.

50. Приведите выражения законов термодинамики для равновесного состояния системы.

51. Какое уравнение позволяет связать изменение энергии Гиббса с константой равновесия?

52. Чему будет равен химический потенциал в состоянии термодинамического равновесия при Т и р = const?

53. Запишите уравнения изобары и изохоры в дифференциальной и интегральной форме.

54. Что такое температурный коэффициент константы химического равновесия

55. Нарисуйте график зависимости константы химического равновесия химической реакции от температуры.

56. Приведите зависимость логарифма константы равновесия реакции от температуры. Что обозначает тангенс угла наклона на этом графике и отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат?

57. В чем состит принцип смещения равновесия Ле Шателье-Брауна.

VI. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА САМОПОДГОТОВКУ

1. Заполните таблицу, вписав в нее формулы для расчета работы при различных процессах:

Процесс	Работа
Расширение против постоянного внешнего давления p
Изотермическое обратимое расширение
Адиабатическое обратимое расширение
Изохорный процесс

2. Заполните таблицу, вписав в нее уравнения, связывающие величины, представленные в соответствующих строках и столбцах:

	Q	F	G
U
H

3. Знак изобарно-изотермического потенциала позволяет судить о том, может ли данная реакция идти самопроизвольно, а его величина указывает , на какую глубину должна пройти реакция, чтобы система достигла равновесия. Какая из представленных в таблице реакций будет ближе всего к равновесию в момент смешения эквимолярных количеств всех веществ, участвующих в реакции, а какая дальше всего? Все вещества газообразные, температура и давление – постоянны.

№	Уравнение реакции	G, кДж/моль
1	SO2 + 1/2O2  SO3	- 69,920
2	2HCl  H2 + Cl2	190,500
3	CO + H2O (пар)  CO2 +H2	-28,889
4	2H2 + O2  2H2O	-457,617

VII. ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ, НАВЫКОВ И УМЕНИЙ, КОТОРЫМИ СТУДЕНТЫ ДОЛЖНЫ ОВЛАДЕТЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ

Знать

• основы термодинамики, термохимию;

• значения термодинамических потенциалов (энергий Гиббса и Гельмгольца);

• следствия из закона Гесса;

• правила расчета температурного коэффициента;

• химическое равновесие, способы расчета констант равновесия

Уметь

• рассчитывать термодинамические функции состояния системы, тепловые эффекты химических процессов;

• рассчитывать константы равновесия, равновесные концентрации продуктов и исходных веществ

Овладеть навыками

• интерпретации рассчитанных значений термодинамических функций с целью прогнозирования возможности осуществления и направления протекания химических процессов.

З А Н Я Т И Е №3

ТЕМА: Кинетика реакций. Катализ. Ферментативный катализ. ФАРМАКОКИНЕТИКА.

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Знание закономерностей, которым подчиняется скорость химических реакций, позволяет контролировать и направлять течение химических процессов во времени, находить срок годности лекарственных форм и сокращать время для его установления. Практически важным для медицины является фармакокинетика, исследующая кинетику всасывания, распределения, метаболизма и экскреции лекарственных веществ и ядов в сопоставлении с соответствующими фармакологическим, терапевтическим или токсическим эффектами у человека. Иными словами, это раздел химической кинетики, изучающий судьбу лекарств и ядов в живых организмах. Методы изучения фармакокинетических процессов лежат в основе терапевтического мониторинга, сущность которого заключается в рациональном, управляемом, контролируемом и безопасном назначении лекарственных средств конкретному больному по индивидуальной схеме. Использование терапевтического мониторинга в фармакотерапии даёт возможность существенно увеличить её эффективность и безопасность, сократить сроки лечения.

II. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Изучить предмет, задачи, основные понятия и законы химической кинетики.

2. Познакомиться с особенностями протекания во времени различных реакций.

3. Уяснить сущность каталитических процессов.

4. Научиться определять порядок реакции, вид кинетического уравнения, срок годности лекарственной формы, проводить простейшие фармакокинетические расчеты.

III. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ:

1. Основные понятия.

2. Формальная химическая кинетика реакций: кинетически необратимые реакции первого, второго, третьего, дробного, нулевого порядка.

3. Методы определения порядка реакции (интегральные, дифференциальные).

4. Формальная кинетика некоторых сложных реакций: обратимые, параллельные, последовательные, сопряженные реакции.

5. Правило Вант – Гоффа.

6. Уравнение Аррениуса.

7. Определение энергии активации и предэкспоненциального множителя уравнения Аррениуса.

8. Связь между коэффициентом Вант – Гоффа и энергии активации.

9. Теория активных столкновений. Гипотеза Аррениуса о существовании активных молекул. Теория активных бинарных соударений. Принцип стационарных (квазистационарных) состояний.

10. Теория переходного состояния. Основные положения и допущения теории. Основное уравнение теории. Термодинамическая (квазитермодинамическая) форма основного уравнения теории.

11. Особенности кинетики реакций в растворах.

12. Кинетика фотохимических реакций.

13. Общие особенности радиационно–химических реакций.

14. Особенности кинетики цепных реакций.

15. Основные стадии гетерогенных процессов.

16. Основные особенности каталитических реакций.

17. Гомогенный катализ. Гомогеннокаталитические реакции с участием одного и двух исходных веществ. Кислотно-основной катализ в растворах. Понятие о металлокомплексном катализе.

18. Гетерогенный катализ. Основные понятия. Кинетические особенности гетерогенно каталитических реакций.

19. Теории гетерогенного катализа (мультиплетная теория А.А. Баландина, теория активных ансамблей Н.И. Кобозева, электронная теория). Современные тенденции развития теорий гетерогенного катализа.

20. Ферментативный катализ. Сущность ферментативного катализа, кинетика ферментативных реакций.

21. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Уравнение Лайнуивера-Берка.

22. Ингибирование ферментативных процессов.

23. Основные задачи фармакокинетики.

24. Понятие фармакокинетического компартмента. Основы фармакокинетического моделирования.

25. Основные фармакокинетические параметры. Константа скорости выведения лекарственного препарата из организма, ее нахождение. Клиренс.

26. Период полупревращения лекарственного вещества, его нахождение.

27. Кажущийся объем распределения, его нахождение. Значение для различных случаев распределения лекарственных веществ.

28. Использование уравнений 1-го и 2-го порядка для определения доз лекарственных веществ и ритма назначения.

29. Факторы, определяющие индивидуальные особенности фармакокинетики.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

Основная литература:

1. Физическая и коллоидная химия: учеб. для студентов, обучающихся по специальности 060108 (040500) – Фармация /под ред. А.П.Беляева.-М.:ГЭОТАР-Медиа,2008-2010.-701 с.: ил. Гриф УМО

2. Харитонов, Ю.А. Физическая химия: учеб. для студентов учреждений высш. проф. образования, обучающихся по специальности 060108.65 "Фармация" дисциплины "Физическая и коллоидная химия"/Ю.А.Харитонов .-М. :ГЭОТАР-Медиа,2009.-254 с. Гриф ММА

Дополнительная литература:

3. Евстратова, К.И. Физическая и коллоидная химия: К.И.Евстратова, Н.А.Кунина, Е.Е.Малахова. – М. : Высш. Шк., 1990. – 487 с. Гриф МЗ СССР

4. Мушкамбаров, Н.Н. Физическая и коллоидная химия: для студ. медиц. вузов/Н.Н. Мушкамбаров.-М.:ГЭОТАР-МЕД, 2001.-384 с.:ил.-(ХХI век). Гриф МЗ РФ

5. Красовский, И.В. Физическая и коллоидная хмия: учеб. для фарм. спец. вузов/ И.В.Красовский, Е.И.Вайль, В.Д.Безуглый. – Киев: Вища шк., 1983. – 352 с: ил. Гриф МО СССР

6. Полторак О. M., Чухрай E. С, Физико-химические основы ферментативного катализа, M., 1971

7. Березин И.В., Мартинек К, Основы ферментативного катализа, M., 1977

8. Соловьев В.H., Фирсов А.А., Филов В. А., Фармакокинетика, М., 1980

9. Лакин К. M., Крылов Ю. Ф., Биотрансформация лекарственных веществ M., 1981

10. Холодов Л.E., Яковлев В.П., Клиническая фармакокинетика. M., 1985.

Электронное информационное обеспечение и интернет-ресурсы:

11. Электронная библиотека медицинского вуза «Консультант студента»: Физическая химия : учебник / Ю.Я. Харитонов - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 608 с. ил.: http://www.studmedlib.ru/books/ISBN9785970409589.html?SSr=37013304321365f24239507pharm-ksmu

V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

1. Приведите определение понятия “скорость химической реакции”.

2. Запишите аналитическое выражение для расчета:а) средней скорости химической реакции, б) мгновенной скорости химической реакции.

3. Приведите графическую зависимость: а) изменения концентрации исходных веществ во времени; б) изменения концентрации конечных продуктов во времени.

4. Используя графическую зависимость изменения концентрации исходных веществ во времени, проиллюстрируйте:нахождение средней и мгновенной скорости реакции.

5. На графике С = f(t) представлены две кривые, описывающие изменение концентрации реагирующих веществ во времени. Скорость какой реакции (I ил II) больше и почему?

С

t

6. Разложение закиси азота при высоких температурах протекает по уравнению: . Вопросы: а) в каком случае начальная скорость разложения закиси азота будет выше: при С₀ = 1,5 моль/дм³ или С₀ = 3,2 моль/дм³? Почему? б) при одной и той же начальной концентрации при t₁ = 900⁰С или при t₂ = 1200⁰С. Почему?

7. Разложение закиси азота протекает по уравнению . Константа скорости данной реакции равна 0,0005 при температуре 900⁰С. Начальная концентрация закиси азота равна 3,2 моль/дм³. Определите скорость реакции при указанной температуре в начальный момент времени.

8. Реакция между веществами А и В протекает по уравнению: А + 2В →С. Концентрация вещества А = 1,5 моль/ моль/дм³, а вещества В = 3 моль/дм³. Константа скорости реакции = 0,4. Вычислите скорость химической реакции при указанной температуре в начальный момент времени.

9. Дайте определение понятия «константа скорости химической реакции».

10. Назовите два фактора, влияющие на величину константы скорости химической реакции.

11. Дайте определение понятий «молекулярность», «порядок» реакции.

12. Приведите классификацию химических реакций по молекулярности.

13. По какому признаку выделяют реакции:а) одномолекулярные, б) двумолекулярные, тримолекулярные.

14. Почему молекулярность реакции обычно не бывает больше трех.

15. По какому признаку выделяют псевдомолекулярные реакции?

16. Приведите пример реакций: а) одномолекулярной, б) двумолекуляной, в) тримолекулярной, г) псевдомолекулярной.

17. Приведите классификацию химических реакций по порядку.

18. Какими свойствами обладают реакции: а) I-го порядка, б) II-го порядка, в) III-го порядка, г) дробного порядка, д) нулевого порядка.

19. Назовите три основные условия, выполнение которых необходимо для осуществления акта химического взаимодействия.

20. Приведите пример реакций I и II порядков.

21. Приведите размерность для константы скорости реакции I порядка.

22. Приведите способ графического определения константы скорости химической реакции.

23. Приведите уравнение для расчета константы скорости химической реакции I порядка по результатам поляриметрических измерений при изучении реакции инверсии тростникового сахара.

24. Приведите уравнение для расчета константы скорости химической реакции I порядка по величинам концентрации реагирующих веществ.

25. Назовите основные свойства реакций I и II порядков.

26. Дайте определение понятия “период полупревращения”.

27. Приведите уравнение для расчета периода полупревращения для реакций I и II порядков.

28. Назовите четыре способа определения порядка реакции.

29. Во сколько раз при прочих условиях равных условиях возрастает скорость реакции при повышении температуры на 100⁰С. Температурный коэффициент равен 3.

30. С какой целью используется в фармации метод «ускоренного старения» лекарственных веществ. Почему разложение лекарственного вещества по этому методу определяется при повышенной температуре:

31. Приведите уравнение для расчета скорости разложения препарата при температуре t₁ t₂.

32. Сформулируйте принципиальную зависимость, лежащую в основе метода “ускоренного старения”.

33. Чему равно значение температурного коэффициента Вант-Гоффа, используемого в аптечной практике для оценки времени хранения препаратов на аптечном складе.

34. Приведите уравнение для расчета числа активных молекул в системе, обозначив входящие в него величины.

35. Приведите понятие энергетического барьера реакции.

36. Приведите уравнение Аррениуса, обозначив входящие в него величины.

38. Приведите графический вид уравнения Аррениуса, показав нахождение констант.

39. Приведите графический способ определения энергии активации.

40. По графику зависимости концентрации конечных продуктов реакции во времени для двух температур Т₁ и Т₂ указать соотношение между ними:

С

Т₁

Т₂

Чем отличаются реакции 1 и 2, представленные на графике:

ln

1

1/Т

41. Для реакции А энергия активации равна 133,8 кДж/моль, а для реакции В – 185,6 кДж/моль при температуре 300⁰С. Скорость какой реакции выше?

Чем отличаются реакции, представленные на графике:

ln K

2

1

1/Т

42. Приведите определение катализа.

43. Перечислите основные типы катализа. Приведите примеры.

44. Приведите определение микрогетерогенного катализа.

45. Приведите схему, поясняющую механизм гомогенного катализа.

46. Чем объяснить увеличение скорости реакции при гомогенном катализе?

47. Перечислите основные факторы, оказывающие влияние на каталитическую активность катализатора.

48. Перечислите основные теории, объясняющие механизм гетерогенного катализа. Сформулируйте основные положения этих теорий.

49. Перечислите основные свойства катализаторов.

50. Перечислите основные положения теории Баландина.

51. Перечислите пять стадий гетерогенного катализа.

52. Показать графически изменение энергии по ходу реакции под влиянием катализатора и в его отсутствие.

53. Перечислите основные свойства ферментов как биологических катализаторов.

54. В чем заключаются особенности ферментативного катализа.

55. Проведите линеаризацию уравнения Михаэлиса-Ментен.

56. Перечислите основные задачи фармакокинетики.

57. Перечислите факторы, влияющие на скорость выведения и накопления лекарств в организме.

58. Назовите составные части фармакокинетических процессов.

59. Приведите основные фармакокинетические параметры, типичные виды зависимости: концентрация - время.

60. Какие данные необходимы для построения фармакокинетической модели и нахождения фармакокинетических параметров?

61. Дайте определение понятиям:

а) начальный объем распределения лекарственного вещества.

б) кажущийся объем распределения лекарственного вещества.

в) период полувыведения лекарственного вещества из организма

г) клиренс лекарственного вещества из организма.

62. Какие процессы оказывают влияние на фармакокинетику лекарственных веществ в организме.

63. Реакциям какого порядка уподобляется процесс превращения большинства лекарств в организме?

64. В каком случае превращение вещества в организме описывается:

а) по одночастевой модели,

б) по двучастевой модели.

65. Раскройте понятия – терапевтическая и токсическая концентрации, терапевтический коридор или коридор безопасности.

66. В чем состоит сущность терапевтического мониторинга.

VI. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ НА САМОПОДГОТОВКУ:

1. При хранении таблеток анальгина установлено, что константа скорости разложения при 20⁰С составляет 1,510^-9с^-1. Определите срок хранения таблеток (время разложения 10% вещества) при 20⁰С.

2. Во сколько раз возрастает скорость разложения лекарственного препарата при повышении температуры от 25⁰С до 100⁰С, если энергия активации равна 12561 дж/моль?

3. В сосуде имеется 0,025 г радона. Период полураспада его равен 3,82 дня. Какое количество радона останется через 7,64 дня.

4. Анализом установлено, что концентрация парацетамола равна 80 мкг/мл в плазме крови. Через какое время эта концентрация опустится до терапевтической (5 мкг/мл), если период полувыведения парацетамола составляет 2 часа?

5. Рассчитайте время необходимое для выведения из организма на 99,99% принятой дозы ядовитого вещества – стрихнина ,если на основании анализа кинетики выведения, установлено, что период полувыведения составляет 5 часов.

VII. ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ, НАВЫКОВ И УМЕНИЙ, КОТОРЫМИ СТУДЕНТЫ ДОЛЖНЫ ОВЛАДЕТЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ:

Студент должен знать:

основные понятия кинетики и катализа;

влияние факторов на фармакокинетику и процессы деструкции лекарственных веществ;

основные понятия, механизм, виды катализа, роль промоторов, ингибиторов.

Студент должен уметь:

решать задачи на определение срока годности, периода полупревращения лекарственных веществ, основных фармакокинетических параметров.

Студент должен владеть навыками:

изменения скорости реакции в нужном направлении, определения порядка реакции, вида кинетического уравнения с целью управления реакцией во времени

“Теория растворов есть

первый пример и образец для основания

истинной физической химии”.

М.В. Ломоносов

З А Н Я Т И Е №4

ТЕМА: Теории растворов. Протолитические равновесия в водных растворах слабых электролитов. Буферные системы. Свойства разбавленных растворов.

I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Большинство биологически и технологически важных процессов протекают в водных растворах, поэтому изучение теории образования растворов и их свойств занимает важное место в подготовке специалиста, работающего в области медицины.

Одной из важнейших констант жидкостей и тканей человека является величина pH. Так, pH артериальной крови 7,37 – 7,44 и изменение этой величины на несколько десятых долей не совместимы с жизнью. Чрезвычайно важно при этом, что pH в различных органах и тканях различен и это является необходимым для нормальной жизнедеятельности. Так, например, рН желудочного сока 0,9 – 1,5, а тканевой жидкости 7,1 – 7,2, спинномозговой жидкости 7,5, а желчи 8,5. Постоянство рН обеспечивает протекание ферментативных реакций – каждый фермент обладает присущим ему оптимумом рН. В зависимости от значения рН устанавливаются вполне определенные физико-химические свойства белковых и коллоидных структур (протоплазмы клеток, мембран, митохондрий и т.п.), такие как, набухаемость и связанная с ней проницаемость. Значение рН среды может определять всасывание лекарственных препаратов, его распределение и действие в организме. Основным механизмом поддержания рН является функционирование буферных систем организма. Буферные растворы находят также широкое использование для создания и поддержания определенного значения рН при выполнении многих физико-химических методов анализа и проведении различных химических реакций.

Целый ряд свойств разбавленных растворов определяется количеством частиц (независимо от их природы – молекулы, ионы, межмолекулярные ассоциаты) раствороенного вещества в единице объема. Такие свойства называют коллигативными. С учетом этих свойств, определяющих в частности величину осмотического давления, готовят растворы многих лекарственных препаратов, проводя их изотонирование. Действие многих лекарств само по себе связано с повышением или понижением осмотического давления. Определяя повышение температуры кипения или понижения температуры замерзания раствора по отношению к чистому растворителю, осмотическое давление раствора, можно установить молекулярную массу растворенного вещества, степень и константу диссоциации электролита, частичную (осмотическую) концентрацию вещества в растворе.

II. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Составить представление о современном пониманиии процессов, протекающих в растворах электролитов и неэлектролитов.

2. Усвоить химические основы механизма коррекции рН жидкостей организма человека буферными растворами. Научиться моделировать буферные растворы.

3. Усвоить основные законы для растворов неэлектролитов – закон Рауля, закон Вант-Гоффа и его следствия, сущность явлений криоскопии, эбулиоскопии, осмоса.

III. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Теория электролитической диссоциации Аррениуса.

2. Закон разбавления Оствальда.

3. Теории Бренстеда-Лоури, Измайлова, Льюиса.

4. Теория Дебая-Хюккеля.

5. Современные представления о растворах электролитов.

6. Ионное произведение воды. Зависимость ионного произведения воды от температуры, его значение при 25 ^ОС.

7. Нейтральная, кислая, щелочная реакция среды.

8. Водородный показатель (рН). Его значение для нейтральной, кислой или щелочной среды при 25 ^ОС.

9. Гидроксильный показатель, показатель ионного произведения воды. Взаимосвязь между рН, рОН и рК_В.

10. Общая, активная и потенциальная кислотность (основность) в растворах слабых электролитов, их измерение.

11. Буферные растворы: определение понятия.

12. Состав буферных растворов.

13. Механизм буферного действия при добавлении к буферному раствору небольших количеств сильной кислоты, щелочи или при разведении.

14. Уравнение для расчета рН буферных растворов (уравнение Гендерсона-Гассельбаха), образованных слабой кислотой и солью этой кислоты и сильного основания или слабым основанием и солью этого основания и сильной кислот. Вывод уравнения.

15. Факторы, влияющие на величину рН буферных растворов.

16. Использование уравнения Гендерсона-Гассельбаха для: а) объяснения механизма действия буферных растворов при разведении; б) выделения факторов, от которых зависит рН буфера; в) расчета рН буфера, рК слабого электролита, входящего в его состав, соотношения концентраций компонентов (или объемов компонентов), необходимого для приготовления буфера с заданным значением рН.

17. Зона буферного действия - качественная и количественная характеристика. Интервал соотношения концентрацией буферных растворов, определяемых зоной буферного действия.

18. Буферная емкость - качественная и количественная характеристика.

19. Зависимость величины буферной емкости от: а) концентрации буферного раствора; б) соотношения концентраций компонентов буферного раствора; в) природы буфера.

20. Буферные кривые, их анализ.

21. Способы приготовления буферных растворов.

22. Практическое использование буферных растворов.

23. Значение буферных систем для биологии, медицины.

24. Свойства разбавленных растворов: понижение температуры плавления (замерзания), повышение температуры кипения, осмос - основа криометрического (криоскопического), эбулиометрического и осмометрического методов исследования.

25. Криометрия: явление, лежащее в основе метода; закономерность, описывающая это явление. Уравнение, устанавливающее зависимость между понижением температуры плавления разбавленного раствора по сравнению с температурой плавления растворителя, навесками растворителя и растворенного вещества, молярной массой растворенного вещества, криоскопической постоянной растворителя для растворов неэлектролитов и электролитов.

26. Криометрическое определение: а) молярной массы растворенного вещества; б) изотонического коэффициента, степени и константы диссоциации растворенного вещества, осмотического коэффициента; в) осмотической концентрации и осмотического давления раствора. Принцип методов.

27. Разновидности криометрического метода анализа: а) метод Раста: особенность, преимущество, ограничения и недостаток метода; б) метод Бекмана: особенность, преимущество, ограничения и недостаток метода.

28. Эбулиометрия: явление, лежащее в основе метода; закономерность, описывающая явление.

29. Осмометрия: явление, лежащее в основе метода; закономерность, описывающая это явление.

30. Определение молярной массы вещества эбулиометрически и осмометрически. Принцип методов. Ограничения в использовании методов.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

Основная литература: