Introduction to the subject
- A content of physical chemistry and its relation to pharmaceutical disciplines.
Intermolecular forces and states of matter
Physico-chemical properties of substances, photochemistry
-
Polarity of substances, dipole moment, relative permitivity,
-
absorption of electromagnetic radiation, Lamber-Beer´s law,
-
atomic absorption and emission spectra
-
light absorption by molecules in UV, VIS and IR region,
-
molecular emission spectra (Raman phenomenon, fluorescence and phosphorescence)
- photochemical reactions.
Thermodynamics
-
1st law of thermodynamics, internal energy and enthalpy, standard state, thermochemistry, reaction heats, thermochemical laws, standard heats of formation and combustion, dependence of the reaction heat on temperature
-
2nd law of thermodynamics, reversible and irreversible processes, entropy, Helmholtz and Gibbs energies, chemical potential, conception of absolute entropy
- 3rd law of thermodynamics.
Chemical equilibrium
Phase equilibrium
-
Gibbs phase rule, types of systems
-
one component equilibrium, Clapeyron and Clausius-Clapeyron equations
-
two component systems, Henry´s law, sparingly miscible liquids
-
solubility of solid substances, system solid substance - solvent, melts
-
Raoult´s law and its application, cryoscopy and ebullioscopy, osmotic pressure
-
three component systems, Nernst distribution law, extraction
-
ternary diagram, system of three liquids
-
interfacial phenomena, principles of chromatography
- basic methodology of thermal analysis.
Reaction kinetics
-
reaction rate, molecularity, mechanisms and order of a reaction,
-
simplex reactions, reactions of 0th, 1st, 2nd and n-th order of reaction, rate constant, reaction half-life, determination of an order of reaction
-
effect of temperature and other factors on reaction rate
-
kinetics of simultaneous reactions
- heterogeneous reaction, catalysis
- theories of the rate constant
Electrochemistry
-
equilibria electrolyte solutions, characteristics of electrolytes, degree of dissociation
-
Arrhenius classical theory
-
activity, activity coefficient, ionic strength, Debye-Hückel equations for activity coefficients
-
dissociation of water, pH in aqueous and non-aqueous media, theories of acids and bases
-
dissociation of weak acids and bases, calculation of their pH, Ostwald´s law
-
buffers, mechanism of their action, Henderson-Hasselbalch equations, buffer capacity
-
hydrolysis of salts, hydrolytic constant and calculation of pH of salt solutions
-
amphoteric electrolytes, isoelectric point
-
acid-base indicators
-
solubility of precipitates, solubility product
-
transport processes electrolyte solutions, conductivity of electrolytes, Kohlrausch law, Arrhenius relation,
-
electrode potential metal/metal-ion system, oxidation-reduction potential, types of electrodes,
-
galvanic cells, measurement of EMV, junction potential, physiologic potential
- electrolysis, Faraday´s laws, polarization, principle of classical polarography and related voltametric methods.
Colloidal systems
-
Classification of dispersed systems
-
lyophilic, lyophobic and associating colloids
-
optical, kinetic and electrical properties of colloids
-
suspensions, liquid surfaces, surface and interface tension, sedimentation
-
emulsions, types of emulsions, surface and interfacial tension,
-
adsorption at liquid interfaces, surface-active substances, hydrophile-lipophile balance,
- electric double layer, Nernst and zeta potential, influence of electrolytes.
Practical training
- Determination of the relative molecular weight by Rast method
- Determination of the phase diagram in a ternary system containing a single pair of sparingly miscible liquids
- Determination of the distribution coefficient of a substance between two immiscible liquids
- Kinetic measurement of the acetylsalicylic acid decomposition (1st order kinetics)
- Kinetic measurement of the basic decomposition of ethyl acetate (2nd order kinetics)
- Potentiometric determination of the dissociation constant of a weak acid
- Conductimetric determination of the dissociation constant of a weak acid or a weak base
- Measurement of electrode potentials
- Determination of the critical micellar concentration
- Spectrophotometric determination of the dissociation constant of an acid-base indicator
Seminars, solution of model problems
- Concentration of solutions
- pH of strong and weak acids and bases, pH of buffers, pH dependence of dissociation of substances
- electrode potential, oxidation-reduction potential
- osmotic pressure
- reaction rate, half-life of reaction, Arrhenius equation
- Clausius-Clapeyron equation, equilibrium constant, van’t Hoff´s reaction isobar, van’t Hoff´s reaction isotherm
- thermodynamic feasibility of a reaction
- distribution coefficient
- basic thermodynamic quantities
Last update: Pavlíková Přecechtělová Jana, Mgr., Ph.D. (18.02.2024)
Úvod do předmětu
- Náplň Fyzikální chemie a její vztah k chemickým, biologickým a farmaceutickým disciplínám.
Mezimolekulové síly a stavy hmoty
-
vazebné a nevazebné interakce
-
krystalografie, rentgenová difrakce,
- izotropie, anizotropie, polymorfie, izomorfie, 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
-
emisní molekulová spektra (Ramanův jev, fluorescence a fosforescence)
- fotochemické reakce.
Termodynamika
-
1. věta termodynamiky, pojem vnitřní energie a enthalpie, standartní stav, definice termochemických parametrů, termochemické zákony, závislost reakčního tepla na teplotě
-
2. věta termodynamiky, pojem entropie, vratné a nevratné děje, Gibbsova a Helmholtzova funkce, spojené formulace 1. a 2. věty, chemický potenciál, obecná podmínka rovnováhy
- 3. věta termodynamiky.
Chemické rovnováhy
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., 1. 2. a n-tého řádu, rychlostní konstanta, poločas reakce, stanovení řádu reakce
-
vliv teploty a dalších faktorů na reakční rychlost
-
kinetika simultánních reakcí
- heterogenní reakce, katalýza
- teorie chemické kinetiky.
Elektrochemie
-
Rovnováhy v roztocích elektrolytů, charakteristika elektrolytů, stupeň disociace
-
Arrheniova teorie
-
specifická a molární vodivost elektrolytů
-
aktivita, aktivitní koeficient, iontová síla, Debye-Hückelův limitní vztah
-
disociace vody, pojem pH ve vodných a nevodných prostředích, teorie kyselin a zásad
-
disociace slabých kyselin a zásad, výpočet jejich pH, Ostwaldův zřeďovací zákon
-
tlumivé roztoky (pufry), mechanismus působení, Hendersonova-Hasselbalchova rovnice, kapacita pufrů
-
hydrolýza solí, hydrolytická konstanta a výpočet pH solí
-
amfoterní 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, fyziologický potenciál
- elektrolýza, Faradayovy zákony, polarizace, princip polarografie a příbuzné moderní elektrochemické metody.
Koloidní systémy
-
rozdělení a charakterizace koloidních systémů
-
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
-
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 báze 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 veličiny
Last update: Pavlíková Přecechtělová Jana, Mgr., Ph.D. (18.02.2024)
|