Тема 2. Хімічна кінетика та рівновага. Каталіз

Конкретні цілі

1. Хімічна кінетика та її значення для фармацевтичної науки і практики. Швидкість реакції та методи її визначення. Залежність швидкості реакції від різноманітних факторів. Молекулярність і порядок реакції. Рівняння кінетики реакції першого, другого та нульового порядку. Складні реакції (паралельні, послідовні, оборотні, спряжені). Ланцюгові реакції. Фотохімічні реакції. Методи визначення порядку реакції.

2. Залежність константи реакції від температури. Правило Вант-Гоффа. Теорія активних співударів. Енергія активації. Рівняння Арреніуса. Використання правіла Вант-Гоффа та рівняння Арреніуса для прискореного визначення термінів придатності ліків. Зв'язок між швидкістю реакції та енергією активації.

3. Виведення закону діяння мас на основі рівності швидкостей прямої та зворотної реакції. Різні способи вираження константи хімічної рівноваги. Рівняння, ізотерми хімічної реакції Вант-Гоффа і його аналіз. Залежність константи рівноваги від температури. Рівняння ізохори та ізобари хімічної реакції. Константа хімічної рівноваги і принцип Ле-Шательє. Використання закономірностей гомогенної рівноваги для збільшення виходу про­дуктів у хімічному та фармацевтичному виробництвах.

4. Каталіз. Гомогенний каталіз, його механізм. Енергія активації каталітичних реакцій. Кислотно-основний каталіз.

 

Джерела інформації:

1. Физическая и коллоидная химия / Под ред. В.И.Кабачного, - Харьков: Изд-во НФаУ, 2005, с. 39-47, с. 174-200.

2. Физическая и коллоидная химия: Учебн. Для фарм. Вузов и факультетов / Под ред. К.И.Евстратовой.- М.: Высш. шк., 1990, с. 50-54, с. 260-290.

 

Тестові завдання до теми 2 « Хімічна кінетика та рівновага. Каталіз»

 

1. В основі визначення терміну придатності лікарських речовин методом "прискореного старіння" лежить вивчення залежності:

 

A. Швидкості реакції від реагуючих речовин

B. Швидкості реакції від температури

C. Швидкості реакції від тиску в газоподібній суміші

D. Швидкості реакції від природи реагуючих речовин

E. Швидкості реакції від наявності каталізатора

 

2. Зміною яких параметрів можна збільшити швидкість реакції

 

A. Зміною температури

B. Зміною концентрації реагуючих речовин

C. Зміною рН розчину

D. Застосуванням каталізатора

E. Усі відповіді вірні

 

3. Усі самодовільні процеси розчинення, дифузії в організмі відбуваються при збільшенні ентропії, вказати, в яких з приведених реакцій ентропія не змінюється:

 

A. 2SO_2(г)+O_2(г) = 2SO_3(г)

B. 2NO_(г)+O_2(г) = 2NO_2(г)

C. NH₄NO_3(г) = N₂O_(г)+2H₂O_(г)

D. NH₄NO_2(г) = N_2(г)+2H₂O_(г)

E. H_2(г)+F_2(г) = 2HF_(г)

 

4. Теорія хімічної рівноваги дозволяє прогнозувати шляхи максимального виходу синтезованих речовин. Визначте, в якій реакції збільшиться вихід продукту при збільшенні тиску.

 

A. N_2(г)+O_2(г) = 2NO_2(г)

B. 2SO_{3 (г)}= 2SO_2(г) + O_2(г)

C. 2NO_(г) +O_2(г) = 2NO_2(г)

D. N₂O_4(г) = 2NO_2(г)

E. H_2(г)+I_2(г) = 2HI_(г)

 

5. Температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 2. В скільки разів зміниться швидкість цієї реакції при зміні температури на 400 С

 

A. У 4 рази

B. У 8 разів

C. У 16 разів

D. У 32 рази

E. У 24 рази

 

6. Фармацевтичний синтез вимагає вивчення кінетики складних реакцій. Якщо продукт першої стадії є початковою речовиною другої стадії, то така реакція має назву

 

A. Другого порядку

B. Зворотна

C. Зв'язана

D. Послідовна

E. Паралельна

 

7. Швидкість хімічної реакції не залежить від концентрації реагуючих речовин. Який порядок цієї реакції.

 

A. Нульовий

B. Перший

C. Другий

D. Третій

E. Дробовий

 

8. Вкажіть порядок і молекулярність реакції гідролізу сахарози

С₁₂Н₂₂О₁₂+Н₂О = С₆Н₁₂О₆(фруктоза)+С₆Н₁₂О₆ (глюкоза):

 

A. Мономолекулярна другого порядку

B. Мономолекулярна, першого порядку

C. Бімолекулярна, другого порядку

D. Бімолекулярна, псевдопершого порядку

E. Бімолекулярна третього порядку

 

9. Термін придатності лікарських препаратів визначається за правилом Вант-Гоффа про температурну залежність швидкості реакції. Це рівняння має вигляд:

 

A. =

B.

C. x = k c^a c^b

D. x =

E. x = k c²

 

 

10. У якому напрямку зміститься рівновага у системі Hb+O₂↔HbO₂, якщо парціальний тиск кисню збільшується?

 

A. У напрямку прямої реакції

B. Рівновага не зміститься

C. У напрямку оборотної реакції

D. У напрямку збільшення тиску

E. Нічого з переліченого

 

Ситуаційні завдання до теми 2 «Хімічна кінетика та рівновага. Каталіз»

Завдання 1.

За законом діючих мас напишіть вираз для швидкості прямої та зворотної реакцій, а також рівняння для розрахунку константи рівноваги

а)

б)

в)

г)

Визначить

1) як необхідно змінити температуру та тиск у системах а і б, щоб рівновага зрушилась у бік утворення продуктів реакції;

2) укажіть напрямок зсуву рівноваги в системах в і г при підвищенні температури та тиску.

 

Завдання 2.

Термін зберігання аміксину *IC при 25 ⁰С складає 4 роки. Який термін зберігання аміксину *IC буде при температурі 35 ⁰С?

ТЕМА 3. РОЗЧИНИ

Конкретні цілі

1. Сильні електроліти. Міжіонна взаємодія у розчинах сильних електролітів. Теорія Дебая-Гюккеля. Іонна сила розчину електроліту. Коефіцієнт активності електроліту.

2. Буферні розчини, їх класифікація. Рівняння Гендерсона-Гассельбаха. Механизм буферної дії. Буферна ємність. Значення буферних розчинів для фармації.

3. Ідеальні та реальні розчини. Закон Рауля. Відхилення від закону Рауля в реальних розчинах. Ізотонічний коефіцієнт.

4. Зміна температурми замерзання та кипіння рідин при утворенні розчинів. Кріоскопія і ебуліоскопія.

5. Осмос. Осмотичний тиск. Осмолярність. Осмометрія.

6. Рівновага пара-рідина. Закони Коновалова. Азеотропні суміші. Фракційна перегонка. Застосування ректифікації у хімічному і фармацевтичному виробництві. Перегонка з водяною парою.

7. Розподіл речовини між двома не змішуваними розчинниками. Закон розподілу Нернста. Рівняння Шилова-Лепинь. Екстракція, її значення для фарації.

 

Джерела інформації:

1. Физическая и коллоидная химия / Под ред. В.И.Кабачного, - Харьков: Изд-во НФаУ, 2005, с. 72-109.

2. Физическая и коллоидная химия: Учебн. Для фарм. Вузов и факультетов / Под ред. К.И.Евстратовой.- М.: Высш. шк., 1990, с. 68-109, с.120-132.

 

Тестові завдання до теми 3 «Розчини»:

1. Часто при виготовленні екстемпоральної рецептури суміш твердих інгредієнтів розпливається в густу в'язку масу, або ж плавиться і перетворюється на рідину, що знижує терапевтичну активність як фізична несумісність. Це викликано утворенням:

 

A. Твердого розчину

B. Механічної суміші

C. Евтектичної суміші

D. Рідкого розчину

E. Газоподібного розчину

 

2. При виготовленні супозиторіїв (медичних свічок) підбір суміші жирових речовин, які плавляться при температурі тіла людини(32-37⁰С) і не розм'якшуються при температурі нижче 32⁰С, проводять за допомогою вивчення:

 

A. Діаграм "тиск насиченої пари - склад"

B. Діаграм плавкості

C. Діаграм стану "тиск - температура"

D. Фазових діаграм

E. Нічого з перерахованого

 

3.У фармацевтичній практиці широко використовується ізотонічний розчин натрію хлориду. Яку масу натрію хлориду необхідно взяти для приготування 100 грамів ізотонічного розчину?

 

A. 8,5

B. 0,85

C. 4,5

D. 0,45

E. 5,0

 

4. Розрахувати рН розчину, у якому [Н⁺] = 1,0·10^-8 моль/л

 

A.14

B. 8

C. 6

D.4

E. 1

 

5. Другий закон Коновалова застосовується до нероздільно киплячих розчинів, які мають екстремальні точки на діаграмах стану і називаються:

 

A. Необмежено розчинними рідинами

B. Ідеальними розчинами

C. Азеотропними сумішами

D. Обмежено розчинними сумішами

E. Взаємно нерозчинними рідинами

 

6. Молярна концентрація розчину 0,1М, який з розчинів характеризується найбільшим осмотичним тиском?

 

A. Фенол

B. Хлорид літію

C. Хлорид калію

D. Хлорид кальцію

E. Етанол

 

7. Порушення водно-електролітного балансу у біосередовищах призводить до надлишку або недостатньої кількості води або електролітів. Дефіцит рідини зі збільшенням осмотичного тиску плазми характеризується як

 

A. Ізотонічна гіпергідратація

B. Ізотонічна дегідратація

C. Гіпертонічна дегідратація

D. Гіпотонічна дегідратація

E. Зменшення концентрації іонів в плазмі

 

8. Дібазол характеризується спазмолітичною і гипотонизивною дією. Для розрахунку об'єму хлороформу, потрібного для екстракції дибазола з водного розчину, необхідно знати:

 

A. Коефіцієнт дифузії

B. Температуру кипіння хлороформу

C. Температуру плавлення дибазола

D. Коефіцієнт розподілу

E. Ебуліоскопічну постійну води

 

9. Екстракція - найбільш поширений метод виділення речовини з системи. Яким розчинником краще екстрагувати йод з водного розчину, якщо коефіцієнти розподілу змінюється в ряду:

K(CS₂) >K(C₆H₆) >K(циклогексан)>K(C₆H₁₄) >K(C₆H₁₃OH)

 

A. Циклогексан

B. C₆H₁₄

C. CS₂

D. C₆H₁₂

E. C₆H₁₃OH

 

10. Максимальною величиною іонної сили при однаковій молярній концентрації характеризується розчин:

 

A. Кальцію хлорид

B. Калію хлорид

C. Калію йодид

D. Натрію йодид

E. Натрію фтори

 

Cитуаційні завдання до теми 3 «Розчини»:

Завдання 1.

Визначити осмотичний тиск 0,9 % розчину натрію хлориду, якій є ізотонічним плазмі крові при 0⁰С. Густина розчину 1,005 г/м.

 

Завдання 2.

Однією із необхідних умов гомеостазу живого організму є оптимальна концентрація іонів водню (рН), яку здатні підтримувати буферні розчини. Обгрунтуйте механізм дії та виведіть рівняння для розрахунку рН:

а) гемоглобінового;

б) оксигемоглобінового;

в) білкового;

г) фосфатного буферних розчинів.

ТЕМА 4. ЕЛЕКТРОХІМІЯ

Конкретні цілі

1. Електропровідність розчинів електролітів. Питома електрична провідність. Молярна електрична провідність, її залежність від розбавлення розчину електроліту. Молярна електрична провідність. Закон Кольрауша.

2. Механізм виникнення електродного потенціалу. Рівняння Нернста. Класифікація електродів: електроди першого та другого родів, газові, окисно-відновні, йонселективні (ПСЕ).

3. Оборотні та необоротні гальванічні елементи. Кола без переносу і з переносом. Концентраційні кола. Дифузійний потенціал.

4. Термодинамічні характеристики реакцій, що відбуваються в гальванічних елементах. Електроди порівняння та індикаторні електроди, що застосовують у різних видах потенціометричного титрування.

 

Джерела інформації:

1. Физическая и коллоидная химия / Под ред. В.И.Кабачного, - Харьков: Изд-во НФаУ, 2005, с. 110-139.

2. Физическая и коллоидная химия: Учебн. Для фарм. Вузов и факультетов / Под ред. К.И.Евстратовой.- М.: Высш. шк., 1990, с. 139-143, с. 160-175.

 

Тестові завдання до теми 4 «Електрохімія»:

1. Використовуючи значення стандартних окислювально-відновних потенціалів напівреакцій відновлення, визначте найсильніший окисник

 

A. Cl₂+2e=2Cl^- φ⁰=1,36B

B. HClO+H⁺+2e=Cl^- +H₂O φ⁰=1,49B

C. ClO^-+H₂O+2e=Cl^- +2OH- φ⁰=0,94B

D. ClO₃^- +H⁺+6e=Cl^- +3H₂O φ⁰=1,45B

E. ClO₄+8H⁺+8e=Cl^- +4H₂O φ⁰=1,38B

 

2. Метод потенціометричного визначення рН, як найбільш універсальний, занесено в державну фармакопею. За допомогою якої з пар електродів визначають рН?

 

A. Цинковий - хлорсрібний

B. Мідний - каломельний

C. Мідний - водневий

D. Скляний - нас. каломельний

E. Кисневий - хінгідронний

 

3. Каломельний електрод внесено в ДФ України, як допоміжний електрод для виміру рН. До якого типу електроду відноситься каломельний електрод?

 

A. Газовий

B. Першого роду

C. Другого роду

D. Окислювально-відновний

E. Ионселективный

 

4. Стандатний водневий електрод - це платинова пластина, занурена в розчин кислоти при температурі 298 К і р = 1.013(105 Па з активністю іонів Н₃О⁺):

A. 1 моль/л

B. 0,5 моль/л

C. 0,1 моль/л

D. 0,2 моль/л

E. 2,0 моль/л

 

5. Мембранний потенціал, що виникає між внутрішньою і зовнішньою сторонами клітинної мембрани, знаходиться в незбудженому стані, називається

 

A. Відновний потенціал

B. Потенціал спокою

C. Потенціал дії

D. Потенціал ушкодження

E. Стандартний потенціал

 

6. Амплітуда коливання (деполяризація і реполяризація) мембранного потенціалу, що виникає при збудженні клітини носить назву

 

A. Стандартний потенціал

B. Водневий потенціал

C. Окислювально-відновний потенціал

D. Потенціал Донану

E. Потенціал дії

 

7. Рівновага, що встановлюється в системі розчинів, розділених мембраною, непроникною хоч би для одного виду іонів, присутніх в системі (у клітинах роль таких непроникаючих іонів виконують іони білків), називається

 

А. Мембранна рівновага Донану

В. Дифузійна рівновага

С. Седиментаційна рівновага

Д. Седиментаційно-дифузійна рівновага

Е. Динамічна рівновага

 

8. Потенціал, що виникає на межі розділу двох розчинів, що містять один і той же електроліт різної концентрації, або двох розчинів різних електролітів внаслідок відмінності рухливості їх катіонів і аніонів, називається

 

A. Контактний потенціал

B. Редокс-потенціал

C. Стандартний відновний потенціал

D. Дифузійний потенціал

E. Стандартний окислювальний потенціал

 

9. Вкажіть редокс-пару, до якої І₂/2І^- є відновником. Е⁰ (І₂/2І^-) = 0, 54 В.

 

A. Cl₂ → 2 Cl^- (E⁰=1,36B)

B. SO₄^2- →S⁰ (E⁰=0,45B)

C. Sn²⁺ → Sn⁴⁺ (E⁰=0,15B)

D. 2S₂O₃^2- → S₄O₆^2- (E⁰=0,09B)

E. 2H⁺ → H₂ (E⁰=0,00B)

Ситуаційні завдання до теми 4 «Електрохімія»:

Завдання 1.

Виходячи зі значень стандартних електродних потенціалів напівелементів

а)

б)

в)

складіть повне іонне рівняння ОВР і розрахуйте зміну вільної енергії Гиббса в реакції та вкажіть, чи можливо здійснити її в гальванічному елементі.

 

Завдання 2.

Запищіть схему, розрахуйте стандартну ЕРС та максимальну роботу гальванічних елементів, складених із напівелементів

а)

 

б)

 

в)

 

КОЛОЇДНА ХІМІЯ