Реферат: Модуль Поверхневі явища. Дисперсні системи. Високомолекулярні речовини та їх розчини Донецьк 2011

Міністерство охорони здоров'я України

Донецький національний медичний університет ім. М. Горького

Кафедра фармацевтичної та токсикологічної хімії


Методичні вказівки


для студентів 3 курсу фармацевтичного факультету

із самостійної підготовки до практичних занять з фізколоїдної хімії


Модуль 2. Поверхневі явища. Дисперсні системи. Високомолекулярні речовини та їх розчини


Донецьк - 2011

УДК 543 (075.5)


Автори:

асс. Лебедкова О.С., асс. Стрельцова Н.Ю., асс. Корнєва Л.О.

За редакцією зав. кафедрою фармацевтичної та токсикологічної хімії, доктора хімічних наук Матвієнко А.Г.


Дані методичні вказівки призначені для самостійної підготовки до практичних занять з фізичної та колоїдної хімії студентів 3 курсу фармацевтичного факультету. Кожна тема строго конкретизує навчальну інформацію. Наводяться цільові завдання, в процесі рішення яких можна перевірити якість засвоєння матеріалу.

Фізична та колоїдна хімія є фундаментальною дисципліною для майбутніх провізорів, ця дисципліна є базою таких професійно-орієнтованих дисциплін, як аптечна технологія ліків, промислова технологія ліків, фармацевтична хімія, токсикологічна хімія. Це підкреслюють методичні розробки з усіх розділів фізичної та колоїдної хімії, вказуючи на тісний взаємозв'язок базових та професійно-орієнтованих предметів, що вивчаються фармацевтами.


Рецензенти:

Доцент кафедри соціальної медицини та

організації охорони здоров'я ДонНМУ,

к.м.н., методист НМК Бутєва Л.В.


Доцент кафедри медицинської та

фармацевтичної хімії, к.б.н. Сидун М.С.


Методичні вказівки затверджені на засіданні Вченої Ради ДонНМУ ім М. Горького (протокол № від 2011 р.)

Модуль 2.

Поверхневі явища. Дисперсні системи. Високомолекулярні речовини та їх розчини.


Цілі модуля:

Уміти:

Оцінювати адсорбцію на будь-яких межах розділу фаз.

Визначати питому поверхню твердого адсорбенту.

Готувати стабільні колоїдні системи (золі, емульсії, суспензії тощо) і визначати ступінь стабільності колоїдних систем.

Визначати електрокінетичний потенціал золю та знак заряду колоїдних частинок.

Визначати критичну концентрацію міцелоутворення (ККМ) колоїдних поверхнево-активних речовин (ПАР).

Визначати ступінь набрякання та константу швидкості набрякання полімерів.

Визначати молекулярну масу полімеру віскозіметричним методом.

Розраховувати параметри адсорбції.

Будувати структуру міцели.

Розраховувати параметри ВМС.


Тематичний план занять до Модуля 2.

Модуль 2. Поверхневі явища. Дисперсні системи. Високомолекулярні речовини та їх розчини

Змістовий модуль 3. ^ Поверхневі явища. Адсорбція.

16

Поверхневі явища. Когезія. Адгезія. Змочування. Адсорбція. Ізотерми адсорбції.

3 год.

17

Адсорбція на межі розчин-газ, тверде тіло-розчин.

Визначення питомої поверхні твердого адсорбенту.

3 год.

18

Колоквіум по темі: «Поверхневі явища. Адсорбція»

3 год.

Змістовий модуль 4. ^ Колоїдні дисперсні системи

19

Характеристика дисперсних систем. Методи їх одержання та очистки.

3 год.

20

Молекулярно-кінетичні та оптичні властивості дисперсних систем. Броунівський рух, дифузія, осмотичний тиск, розсіяння світлу.

3 год.

21

Електричні властивості дисперсних систем. Електрокінетичний потенціал.

3 год.

22

Стійкість та коагуляція дисперсних систем. Поріг коагуляції, коагуляцій на здатність, константа швидкості коагуляції.

3 год.

23

Коагуляція та стабілізація золів. Вивчення коагуляції та стабілізації гідрозолей.

3 год.

24

Окремі класи дисперсних систем. Колоїдні поверхнево-активних речовин. Дослідження міцелоутворення в розчинах ПАР.

3 год.

25

Окремі класи дисперсних систем. Суспензії, емульсії та їх властивості. Добування емульсій та вивчення їх властивостей.

3 год.

26

Колоквіум по темі: «Колоїдні дисперсні системи»

3 год.

Змістовий модуль 5. ^ Високомолекулярні сполуки

27

Характеристика та властивості високомолекулярних сполук (ВМС). Середня молекулярна маса ВМС.

3 год.

28

Властивості розчинів ВМС. Набухання ВМС.

3 год.

29

Колоквіум по темі: «Високомолекулярні сполуки»

3 год.

30

Підсумковий модульний контроль № 2.

3 год.



Заняття 16. ^ Поверхневі явища. Когезія. Адгезія. Змочування. Адсорбція. Ізотерми адсорбції.

Актуальність теми

Поверхневими називають явища, які спостерігаються на поверхні поділу фаз гетерогенних систем. Їх можна поділити на дві групи. До першої групи відносяться явища, пов’язані зі зміною форми поверхні поділу (змочування, адгезія). До другої групи – явища, пов’язані зі зміною складу поверхневого шару (адсорбція).

Різноманітні явища, які виникають на межі поділу фаз – змочування, адгезія, адсорбція та інші мають велике значення для фармації. Їх вивчення необхідно для розуміння технології виробництва, очищування, вибору умов зберігання лікарських речовин та лікарської сировини, для вивчення життєво необхідних біохімічних реакцій, в тому числі явищ, які виникають в живих організмах при введенні ліків. Наприклад, на процес перетравлювання жирів впливають солі жовчних кислот, які мають дуже низьке поверхневе натягнення, та є дуже добрими емульгаторами жирів. Жири в вигляді емульсій легко засвоюються.

^ Цілі навчання

Загальна мета:

ВМІТИ трактувати особливості будови та складу поверхневого шару, адсорбцію на межі поділу фаз, будову молекул поверхнево-активних речовин.

Конкретні цілі:

ВМІТИ:

Трактувати різноманітність поверхневих явищ.

Трактувати абсорбційні явища, адсорбцію на межі поділу тверде тіло – газ.

Інтерпретувати рівняння, характерні для поверхневих явищ та зв'язок між ними.

Інтерпретувати вплив ПАР на лікарські засоби та їх використання в фармації.

Розраховувати параметри адсорбції (питому площу поверхні, кількість речовини, що адсорбується, тощо).


Зміст навчання

Теоретичні питання:

Поверхневі явища та їх значення у фармації. Змочування. Адгезія. Когезія.

Поверхнева енергія та поверхневий натяг.

Сорбційні процеси та їх класифікація.

Адсорбція на межі поділу тверде тіло - газ.

Поверхнево-активні і поверхнево-інактивні речовини.

Ізотерма поверхневого натягу розчинів поверхнево-активних речовин (ПАР).

Емпіричне рівняння адсорбції Фрейндліха, його практичне застосування у фармації.

Поверхнева активність, її визначення. Правило Дюкло-Траубе.

Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра. Рівняння ізотерми адсорбції Ленгмюра, його виведення і аналіз.

Будова мономолекулярного шару. Визначення розмірів молекули ПАР.

Теорія полімолекулярної адсорбції (БЕТ, Поляні).

Хроматографічний метод аналізу.

Використання адсорбції та ПАР в фармації.



Граф логічної структури теми «Поверхневі явища. Адсорбція. Ізотерми адсорбції»





Джерела інформації

Основна література:

Фізична і колоїдна хімія / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. – Харьків: вид-во УукФА „Прапор”, 1999. –с. 220-246.

Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, л.к. Осипенко, Л.Д. Грицан; Под ред. В.И. Кабачного.- Харьков: изд-во НФаУ, 2005. – с. 202-209; 231-233.

Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. – Харьків: вид-во НФАУ „Золоті сторінки”, 2001. – с. 124-126.

Лекції з фізичної та колоїдної хімії.

Додаткова література:

Физическая и коллоидная химия / М.И. Равич-Щербо, В.В.Новиков.; Под ред. М.И.Равич-Щербо.- Москва: изд-во «Высшая школа», 1964.- с. 178-186.

Физическая и коллоидная химия / М.И. Равич-Щербо, В.В.Новиков.; Под ред. М.И.Равич-Щербо.- Москва: изд-во «Высшая школа», 1975.- с. 153-168.

Биофизическая химия / Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я. Цыганенко; Под ред. Л.П. Садовничая.- Киев: изд-во „Высшая школа”, 1986. – с.166-183.


Орієнтовна основа дії

Алгоритм рішення задач з фізичної хімії:

Вивчити уважно умови завдання: визначити, з якими величинами доведеться проводити обчислення, позначти їх буквами, встановити одиниці їх вимірювання, числові значення, визначити, яку величину потрібно знайти. Записати дані задачі у вигляді коротких умов.

Якщо в умовах завдання йде мова про взаємодію речовин, записати рівняння реакції (реакцій) і зрівняти його (їх) коефіцієнтами.

З'ясувати кількісні співвідношення між даними задачі і величиною, що знаходиться. Для цього розділити свої дії на етапи, почавши з питання задачі, з'ясування закономірності, за допомогою якої можна визначити невідому величину на останньому етапі обчислень.

Якщо у вихідних даних не вистачає будь-яких величин, подумати, як їх можна обчислити, тобто визначити попередні етапи розрахунку. Цих етапів може бути декілька.

Визначити послідовність всіх етапів вирішення задачі, записати необхідні формули розрахунків.

Підставити відповідні числові значення величин, перевірити їх розмірності і провести обчислення.


^ Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

Порошки, які містять екстракт красавки та активоване вугілля, мають знижену терапевтичну активність. Яке поверхневе явище впливає на знижену активність?

А. Адсорбція

В. Десорбція

С. Адгезія

D. Когезія

Е. Розтікання

Тест 2

В медичній практиці активоване вугілля призначають при різноманітних отруєннях. Для поглинання надлишку газів в травному тракті він є основним адсорбентом. Як називають процес хімічної взаємодії між молекулами адсорбату та активними центрами адсорбенту?

А. Адсорбція

В. Сольватація

С. Десорбція

D. Возгонка

Е. Хемосорбція

Тест 3

Перед студентами-фармацевтами була поставлена задача розрахувати адсорбцію на твердих адсорбентах виходячи з експериментальних даних. Яке рівняння може бути використано для кількісної характеристики адсорбції на межі поділу “тверде тіло- газ”?

А. Релея

В. Фрейндлиха

С. Гиббса

D. Шишковського

Е. Гельмгольца-Смолуховського

Тест 4

В якості основ для приготування свічок та мазєй, стабілізації емульсій та в якості солюблізаторів використували ПАР, ураховуючи коефіцієнт Траубе. Цей коефіцієнт дорівнює:

А. 1-2

В. 2-3

С. 0-1

D. 3-3,5

Е. 4-4,5

Тест 5

В фармацевтичній лабораторії проводилися дослідження питомої поверхні силікагелю при низькотемпературній адсорбції різноманітних газів. Яка теорія адсорбції допускає утворення полімолекулярних шарів?

А. Теорія Ленгмюра

В. Теорія Арреніуса

С. Теорія БЕТ

D. Теорія Гіббса

Е. Теорія Ребіндера

Тест 6

Провізор-аналітик вибирає адсорбент для проведення адсорбції ПАВ. Який адсорбент найкраще адсорбує ПАВ з водних розчинів?

А. Целюлоза

В. Кварц

С. Бентоніт

D. Активоване вугілля

Е. Силікагель

Тест 7

Поверхнева активність біологічних розчинів нижча, ніж води, тому гідрофобні речовини будуть накопичуватися у стінок судин, тим самим полегшуючи проникливість скрізь мембрану. Таким чином буде утворюватися поверхневий натяг, на який впливає довжина вуглеводневого радикалу. Яким правилом буде описуватися ця залежність?

А. Вант-Гоффа

В. Дюкло-Траубе

С. Антонова

D. Шульце-Гарді

Е. Ребиндера

Тест 8

Площа поверхні 1 г активного вугілля становить 1000м2. Яка кількість аміаку (в м3) може адсорбуватися на поверхні 45 г активного вугілля при 298 К і 1,01∙105 Па? Діаметр молекули аміаку дорівнює 3∙10-10. Приймають, що молекули торкаються одна до одної в площині так, що центри чотирьох сусідніх сфер розміщуються в кутах квадрату.

А. 0,0203 м3

B. 0,011 м3

C. 1,0440 м3

D. 2,055 м3

E. 0,0111 м3

Еталони відповідей до рішення цільових навчальних завдань:

Тест 1-А,Тест 3- В, Тест 6- А,

Тест 8 - A

Дано:

S = 1000м2

m пов= 45 г

Т= 298 К

р=1,01∙105 Па

d = 3∙10-10

Розв’язання:

За задачею молекули торкаються одна до одної в площині так, що центри чотирьох сусідніх сфер розміщуються в кутах квадрату.

1) 4 молекули займають площу (2d)2= 4 d2

кількість молекул в 1 квадраті = площа поверхні

діаметр молекули

х= 4∙1000/ 4∙(3·10-10)2= 4000/ 4∙9·10-20 = 0,11·1023 молекул

V =?

2) На поверхні 1 г вугілля адсорбується 0,11·1023 молекул, тоді 45 г сілікагелю будуть адсорбувати 45∙0,11·1023= 5∙1023

3) На поверхні 45 г вугілля адсорбується 5∙1023 молекул або 5∙1023/ 6,02∙1023= 0,83 моль

ρV = nRT V= nRT/ρ



Відповідь: На поверхні асорбується 0,0203 м3.


^ Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленність студентів до заняття шляхом усного опитування, або тестування. Далі студенти студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. Рішення ситуаційних задач оформлюється в робочому журналі. Далі проводиться поточний контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.
Заняття 17. ^ Адсорбція на межі розчин-газ, тверде тіло-розчин. Визначення питомої поверхні твердого адсорбенту


Актуальність теми

Адсорбція – процес самодовільної зміни концентрації компонента у поверхневому шарі, порівняно з об’ємом фази. У житті велике значення має таке явище, як адсорбція. При різноманітних отруєннях хворий звертається до лікаря, який часто прописує використання адсорбентів, таких як активоване вугілля, ентеросгель. Явище сорбції використовують в синтезі лікарських препаратів, під час приготування ліків в аптеках. В технологічній карті приготування лікарських засобів є стадія очищення від домішок. Для очищення лікарських засобів використовують адсорбенти. Але потрібно вірно та ефективно підібрати адсорбент. Тому важливо знати закономірності адсорбції на межі поділу фаз.


^ Цілі навчання


Загальна мета:

ВМІТИ трактувати адсорбцію на межі поділу фаз.

Конкретні цілі:

ВМІТИ:

Трактувати адсобцію на межі розчин-газ.

Трактувати асдорбцію на межі тверде тіло- розчин

Інтерпретувати використання різних видів адсорбентів на межі поділу фаз.

Визначати адсорбцію ПАР, розрахувати питому поверхню адсорбенту.



Зміст навчання


Теоретичні питання:


Адсорбція на межі розчин-газ. Адсорбційні плівки.

Правило Дюкло-Траубе.

Адсорбція на межі тверде тіло – розчин. Молекулярна адсорбція із розчинів.

Адсорбція електролітів. Класифікація іонів (за походженням, за складом, за знаком заряду обмінюваних іонів).

Іонообмінна рівновага. Використання іонообмінників в фармації.

Використання процесів адсорбції в фармації.



Граф логічної структури теми “Адсорбція на межі розчин-газ, тверде тіло-розчин”




Джерела інформації

Основна література:

Фізична і колоїдна хімія / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. – Харьків: вид-во УукФА „Прапор”, 1999. –с. 246-257.

Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, л.к. Осипенко, Л.Д. Грицан; Под ред. В.И. Кабачного.- Харьков: изд-во НФаУ, 2005. – с. 209-231.

Физическая и коллоидная химия. Руководство к лабораторным работам / В.И. Кабачный, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др.; Под ред. В.И. Кабачного. – Харьков: изд-во НФАУ, 2005. – с. 104-115.

Лекції з фізичної та колоїдної хімії.

Додаткова література:

Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. – Харьків: вид-во НФАУ „Золоті сторінки”, 2001. – с. 124-136.

Физическая и коллоидная химия / М.И. Равич-Щербо, В.В.Новиков.; Под ред. М.И.Равич-Щербо.- Москва: изд-во «Высшая школа», 1964.- с. 170-194.

Физическая и коллоидная химия / М.И. Равич-Щербо, В.В.Новиков.; Под ред. М.И.Равич-Щербо.- Москва: изд-во «Высшая школа», 1975.- с. 153-168.

Биофизическая химия / Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я. Цыганенко; Под ред. Л.П. Садовничая.- Киев: изд-во „Высшая школа”, 1986. – с.166-183.


Орієнтовна основа дії

Алгоритм виконання лабораторної роботи №1

«Визначення питомої поверхні твердого адсорбенту»

1. Виміряти показник заломлення дистильованої води (n0) та вихідного розчину ПАР(n1). Середнє арифметичне значення n0і n1 записати до таблиці.

2. К розчину ПАР додати 8 г очищеного активованого вугілля та залишити на 1 годину, періодично помішуючи.

3. Через 1 годину адсорбент відокремити фільтруванням. Виміряти показник заломлення фільтрату (n2). Середнє арифметичне значення записати до таблиці.

4. Розрахувати параметри адсорбції за відповідними формулами.

5. Результати роботи оформити в журналі.


^ Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

В якості основ для приготування свічок та лініментів, стабілізації емульсій та в якості солюблізаторів використувують ПАР, ураховуючи коефіцієнт Траубе. Цей коефіцієнт дорівнює:

А. 1-2

В. 2-3

С. 0-1

D. 3-3,5

Е. 4-4,5

Тест 2

Поверхнева активність біологічних розчинів нижча, ніж води, тому гідрофобні речовини будуть накопичуватися у стінок судин, тим самим полегшуючи проникливість крізь мембрану. Таким чином буде утворюватися поверхневий натяг, на який впливає довжина вуглеводневого радикалу. Яким правилом буде описуватися ця залежність?

А. Вант-Гоффа

В. Дюкло-Траубе

С. Антонова

D. Шульце-Гарді

Е. Ребиндера

Тест 3

В адсорбційній терапії використовують величину граничної адсорбції ПАР на межі розчин –газ. Який фактор впливає на цю величину?

А. Площа функціонвльної групи ПАР

В. Довжина вуглеводневого радикалу

C. Ізотонічний коефіцієнт

D. Ступінь дисоціації

E. Концентрація

Тест 4

В виготовленні деяких лікарських засобів використовують адсорбцію іонів із розчину на твердому тілі іонообмінними смолами. Яке правило при цьому використовується?

A.Правило Вант-Гоффа

B.Правило Дюкло-Траубе

C.Правило Шульца-Гарді

D.Правило Ребиндера

E.Правило Паннета Фаянсу

Тест 5

Якщо багато молекул в розчині, то вони розподіляються упорядковано, одна поряд з одною, а їх гідрофільні частини виступають над водною поверхнею, утворюючи «Частокіл Ленгмюра». Дайте визначення цьому поняттю.

A. Це - насичений моношар ПАР на межі поділу рідина–тверда поверхня

B. Це - насичений моношар ПАР на межі поділу тверда поверхня –газ

C. Це - подвійний електричний шар

D. Це - насичений моношар ПАР на межі поділу рідина–газ

E. Це - шар йонів на протилежно зарядженій поверхні

Тест 6

Обчисліть площу S0, що припадає на молекулу стеаринової кислоти С17Н35СООН в насиченому моношарі на поверхні поділу вода-повітря, якщо відомо, що 0,1·10-6 кг стеаринової кислоти покриває поверхню води площею 5·10-2м.

А. S0= 24∙10-20 м2

B. S0= 30∙10-20 м2

C. S0= 11∙10-20 м2

D. S0= 1∙10-20 м2

E. S0= 100∙10-20 м2

Еталони відповідей до цільових навчальних завдань:

Тест1-Д, Тест 5- Д,

Тест 6 - A

Дано:

S = 5·10-2м

m = 0,1·10-6 кг

Розв’язання:

1. Молекулярна маса С17Н35СООН = 284 моль/ літр

2. Знаходимо гранічну адсорбцію С17Н35СООН


А∞=

0,1∙10-3

=7∙10-6

г

= моль∙м2

284∙5∙10-2

г∙моль-1∙м2

3. Знаходимо S0. S0=

1




А∞∙Na









S0=

1

= 24∙10-20

1

= м2

7∙10-6∙6,02∙1023

моль∙м-2∙моль-1


S0=?



Відповідь: S0= 24∙10-20 м2


^ Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленість студентів до заняття шляхом тестування, або усного опитування, проводиться інструктаж з техніки безпеки з хімічними реактивами. Далі студенти знайомляться з методиками експериментальної роботи. Черговим пропонується організувати робоче місце для групи. Студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. По закінченні роботи студенти записують свої спостереження, проводять необхідні розрахунки. Далі проводиться підсумковий контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.
Заняття 18. ^ Колоквіум з теми: «Поверхневі явища. Адсорбція»

Актуальність теми

Поверхневі явища мають місце при виготовленні лікарських форм. Розуміння закономірностей цих явищ важливі для розуміння процесів, що протікають під час виготовлення ліків, їх фармакокінетики та фармакодинаміки. Адсорбенти використовуються як лікарські препарати. Адсорбція — метод очищення в синтезі лікарських субстанцій.


^ Цілі навчання

Загальна мета: вміти продемонструвати знання-уміння за темою.

Конректні цілі:

ВМІТИ:

Інтерпретувати теоретичний матеріал за темою.

Розрахувати параметри досліджуваних явищ з теми.


Теоретичні питання для самопідготовки:

Поверхневі явища та їх значення у фармації.

Поверхнева енергія і поверхневий натяг.

Змочування. Адгезія. Когезія. Їх значення у фармації.

Сорбційні процеси та їх класифікація.

Адсорбція: основні поняття та визначення. Адсорбція на межі поділу тверде тіло - газ.

Поверхнево-активні і поверхнево-інактивні речовини.

Ізотерма поверхневого натягу розчинів поверхнево-активних речовин (ПАР).

Емпіричне рівняння адсорбції Фрейндліха, його практичне застосування у фармації.

Поверхнева активність, її визначення. Правило Дюкло-Траубе.

Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра. Рівняння ізотерми адсорбції Ленгмюра, його виведення і аналіз.

Будова мономолекулярного шару. Визначення розмірів молекули ПАР.

Теорія полімолекулярної адсорбції (БЕТ, Поляні).

Хроматографічний метод аналізу. Використання в фармації.

Використання адсорбції та ПАР в фармації.

Адсорбція на межі розчин-газ. Адсорбційні плівки. Правило Дюкло-Траубе.

Адсорбція на межі тверде тіло – розчин. Молекулярна адсорбція із розчинів. Адсорбція електролітів. Класифікація іонів (за походженням, за складом, за знаком заряду обмінюваних іонів).

Іонообмінна рівновага. Використання в фармації.


Джерела інформації

Основна література:

Фізична і колоїдна хімія / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. – Харьків: вид-во УукФА „Прапор”, 1999.

Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, л.к. Осипенко, Л.Д. Грицан; Под ред. В.И. Кабачного.- Харьков: изд-во НФаУ, 2005.

Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. – Харьків: вид-во НФАУ „Золоті сторінки”, 2001.

Лекції з фізичної та колоїдної хімії.

Додаткова література:

Физическая и коллоидная химия / М.И. Равич-Щербо, В.В.Новиков.; Под ред. М.И.Равич-Щербо.- Москва: изд-во «Высшая школа», 1964.

Физическая и коллоидная химия / М.И. Равич-Щербо, В.В.Новиков.; Под ред. М.И.Равич-Щербо.- Москва: изд-во «Высшая школа», 1975.

Биофизическая химия / Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я. Цыганенко; Под ред. Л.П. Садовничая.- Киев: изд-во „Высшая школа”, 1986.


Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

Кожний студент повинен виконати тестову роботу (20-30 тестів). Після того, як студент віддає тести викладачеві, він отримує 3 завдання, які охоплюють матеріал попередніх тем. Завдання передбачають вміння інтерпретувати матеріал за темою та проводити розрахунки параметрів адсорбції, адгезії, когезії, поверхневого натягу, тощо. Студенти працюють самостійно. Відповіді оформлюються на бланках. Потім викладач перевіряє роботи, аналізує помилки, підводить підсумки заняття.
Заняття 19. ^ Характеристика дисперсних систем. Методи їх одержання та очистки


Актуальність теми

Дисперсні системи - це гетерогенні системи, які мають високий ступінь дисперсності. Біологічні рідини організму (кров, молоко, тощо) є дисперсними системами. Деякі лікарські форми є дисперсними системами. Від ступеню дисперсності лікарських речовин в лікарській формі залежить їх дія та тривалість бажаного ефекту. Знання методів отримання, стабілізації та знищення дисперсних систем важливе для провізора-фармацевта.


^ Цілі навчання

Загальна мета:

ВМІТИ: трактувати методи одержання та очищення дисперсних систем.

Конкретні цілі:

ВМІТИ:

Трактувати характеристики дисперсних систем.

Трактувати методи одержання та очистки дисперсних систем.

Інтерпретувати застосування дисперсних систем у фармації.

Одержувати дисперсні системи та вивчати їх властивості.



Зміст навчання


Теоретичні питання:


Визначення дисперсної системи. Характеристика дисперсних систем.

Класифікація дисперсних систем. Класифікація за дисперсністю. Класифікація за агрегатним станом. Класифікація за структурою. Класифікація за міжфазною взаємодією.

Одержання дисперсних систем. Диспергаційні методи. Конденсаційні методи. Фізична конденсація. Хімічна конденсація

Очищення дисперсних систем. Діаліз. Електрофорез. Електроосмос.

Застосування дисперсних систем у виготовленні лікарських засобів.



Граф логічної структури теми

“Характеристика дисперсних систем, методи їх одержання та очищення”




Джерела інформації

Основна література:

Фізична і колоїдна хімія / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. – Харьків: вид-во УкрФА „Прапор”, 1999. –с. 262-269.

Физическая и коллоидная химия/ В.И. Кабачный, л.к. Осипенко, Л.Д. Грицан; Под ред. В.И. Кабачного.- Харьков: изд-во НФаУ, 2005. – с. 241-248.

Физическая и коллоидная химия. Руководство к лабораторным работам / В.И. Кабачный, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан и др.; Под ред. В.И. Кабачного. – Харьков: изд-во НФАУ, 2005. – с. 128-135 (ЛР № 7.1).

Лекції з фізичної та колоїдної хімії.

Додаткова література:

Фізична та колоїдна хімія. Збірник задач / В.І. Кабачний, Л.К. Осипенко, Л.Д. Грицан та ін.; Під ред. В.І.Кабачного. – Харьків: вид-во НФАУ „Золоті сторінки”, 2001. – с. 136-157.Биофизическая химия / Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я. Цыганенко; Под ред. Л.П. Садовничей.- Киев: изд-во „Высшая школа”, 1986. – с.187-192.

Физическая и коллоидная химия / М.И. Равич-Щербо, В.В.Новиков.; Под ред. М.И.Равич-Щербо.- Москва: изд-во «Высшая школа», 1975.- с. 132-144.



Орієнтовна основа дії

Алгоритм виконання лабораторної роботи № 2

“Одержання дисперсних систем та вивчення їх властивостей”

1. Виконати дослід № 1. Одержання колоїдного розчину крохмалю диспергаційним методом. Взяти три невеликі порції крохмалю ( по 0,2 г). Першу порцію крохмалю залишають без змін і переносять її в колбу № 1. Другу порцію крохмалю розтирають з невеликою кількістю таніну і переносять її в колбу № 2. Третю порцію крохмалю розтирають і переносять в колбу № 3. В усі колби додають по 25 мл холодної дистильованої води та перемішують. До фільтрату додають 1 краплю розчину йоду та порівнюють інтенсивність забарвлення. Спостереження та висновки записують до лабораторного журналу.

2. Виконати дослід № 2. Одержання гідрозолю каніфолі методом фізичної конденсації (метод заміни розчинника). До пробірки наливають 10 мл дистильованої води. При перемішуванні додають 10 крапель 1% розчину каніфолі в етиловому спирті. Спостереження та висновки записують до лабораторного журналу.

3. Виконати дослід № 3. Одержання колоїдних розчинів методом хімічної конденсації.

А. Одержання золю гідроксиду заліза за реакцією гідролізу.

В термостійку колбу за допомогою циліндру наливають 25 мл дистильованої води та нагрівають до кипіння. Не знімаючи з елктропліти, додають по краплям 10 мл 2% розчину хлоріду заліза (ІІІ). Після декількох хвилин кипіння записують спостереження та висновки до лабораторного журналу.

Б. Одержання золю берлинської блакиті за реакцією подвійного обміну.

До 20 мл 0,1 % розчину К4[Fe(CN)6] додають при перемішуванні 6 крапель 2% розчину FeCl3. Спостереження та висновки записують до лабораторного журналу. До 20 мл 2% розчину FeCl3 додають при перемішуванні 6 крапель 0,1 % розчину К4[Fe(CN)6]. Спостереження та висновки записують до лабораторного журналу.

4. Виконати дослід № 4. Одержання колоїдних розчинів методом пептизації (хімічного диспергування).

А. Адсорбційна пептизація.

До пробірки наливають 5 мл 2% розчину FeCl3. До розчину хлориду заліза додають 1 мл насиченого розчину К4[Fe(CN)6]. Осад, який утворився, відфільтровують, промивають дистильованою водою та обробляють осад на фільтрі 3 мл 0,01 М розчина оксалатної кислоти. Спостереження та висновки записують до лабораторного журналу.

Б. Пептизація при відмиванні осаду від електролітів.

До пробірки додають 5 мл 2% розчину FeCl3. До розчину хлориду заліза додають 5 крапель насиченого розчину К4[Fe(CN)6]. Пасту, що утворюється, розмішують та розбавляють великою кількістю води. Спостереження та висновки записують до лабораторного журналу.

5. Виконати дослід № 6. Визначення знаку заряду колоїдних частинок дисперсних систем методом капілярного аналізу.

Вирізають довгі вузькі стрічки фільтрувального паперу. З досліду № 3 треба взяти по 10 мл забарвлених золей гідроксиду заліза та берлинської блакиті і наливають їх в стаканчики. До стаканчиків опускають стрічки фільтрувального паперу (фільтрувальний папір не повинен торкатися стінок стакану). Через 20 хвилин вимірюють висоту підйому води та колоїдних частинок золів.

6. Дані записують до таблиці в лабораторному журналі. Оформлюють висновки.


^ Набір завдань для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

На біодоступність порошку лікарської речовини впливає ступінь подрібненості речовини. Що є мірою подрібненості речовини?

А. Дисперсність системи

В. Концентрація речовини

С. Об'єм частинок

D. Маса частинок

Е. Щільність розчину

Тест 2

Кров містить зважені в плазмі еритроцити, розмір яких має порядок 10-5 м. До якого типу дисперсних систем відноситься кров?

А. Гомогенна

В. Грубодисперсна

С. Мікрогетерогенна

D. Колоїдно-дисперсна

Е. Гетерогенна

Тест 3

Деякі лікарські препарати є колоїдними розчинами. В яких межах знаходиться розмір частинок цих розчинів?

А. 10-7-10-4м

В. < 10-4м

С. < 10-9м

D. 10-9-10-4 м

Е. 10-9-10-7м

Тест 4

Гідрозолі сірки, холестерину, каніфолі отримують, додаючи спиртові розчини цих речовин до води. Який метод при цьому використовується?

А. Хімічна конденсація

В. Заміна розчинника

С. Конденсація з пари

D. Механічне диспергування

Е. Хімічна конденсація

Тест 5

Для очищення колоїдних розчинів деяких лікарських засобів від домішок використовують процес самодовільного виділення з розчину низькомолекулярних домішок шляхом проникання їх через напівпроникну мембрану. Як називається цей процес?

А. Фільтрація

В. Ультрафільтрація

С. Седиментація

D. Діаліз

Е. Електродіаліз

Тест 6

Важливою фізико-хімічною характеристикою порошку є його питома поверхня. Від неї залежить стабільність при зберіганні, здатність до пресування і швидкість розчинення порошку. Як відрізняються питомі поверхні порошків левоміцетину, що випускаються трьома заводами, якщо дисперсності частинок дорівнюють 0,0461; 0,0476; 0,0565 мкм-1 (форма частинок сферична, густина 1, 52 г/см3).

А. 0,036 мкм-1

B. 0,036 м-1

C. 0,54 мкм-1

D. 0,074 мкм-1

E. 0,036 cм-1

Еталони відповідей до цільових навчальних завдань:

Тест 1 – А, Тест 3 – Е, Тест 6 –A


Дано:

D 1 = 0,0461 мкм-1=0,0461∙10-6м-1

D2 = 0,0476 мкм-1= 0,0476 ∙10-6м-1

D3 = 0,0565 мкм-1=0,0565∙10-6м-1

ρ = 1,52 г/см 3= 1,52∙103 кг/м3

Форма частинок сферична

Розв’язання:

1. Знаходимо питому поверхню за рівнянням

S пит =

6

а∙ ρ

де а- діаметр частинок,

ρ – густина

2. Діаметр частинок знаходимо за рівнянням



S уд 1 - ?

S уд 2 - ?

S уд 3 - ?

3. Отже, питома поверхня частинок дорівнює

Sпит =

6

=

6 D




ρ / D

ρ







S пит1

=

6∙0,0461∙10-6 м-1

=

0,2766∙10-6

=

182 м2/кг







1,52∙103 кг/м3

1,52∙103







S пит2

=

6∙0,0476∙10-6 м-1

=

0,2856∙10-6

=

188 м2/кг




1,52∙103 кг/м3

1,52∙103




Sпит3

=

6∙0,0565∙10-6 м-1

=

0,339∙10-6

=

223 м2/кг




1,52∙103 кг/м3

1,52∙103

Відповідь: питома поверхня частинок левоміцетіну, що випускається першим заводом, дорівнює 182 м2/кг, другим заводом - 188 м2/кг, третім заводом - 223 м2/кг.


^ Короткі методичні вказівки до роботи на практичному занятті

На початку заняття перевіряється підготовленність студентів до заняття шляхом тестування, або усного опитування, проводиться інструктаж з техніки безпеки з хімічними реактивами. Далі студенти студенти працюють самостійно у відповідності до ООД, викладених у методичних вказівках. По закінченні роботи студенти записують свої спостереження, рівняння відповідних хімічних реакцій, проводять необхідні розрахунки. Рішення ситуаційних задач оформлюється в робочому журналі. Далі проводиться поточний контроль за темою (набори тестів). Потім розглядаються результати самостійної роботи, аналізуються помилки, підводяться підсумки заняття.
Заняття 20. ^ Молекулярно-кінетичні та оптичні властивості дисперсних систем. Броунівський рух, дифузія, осмотичний тиск, розсіяння світла

Актуальність теми

До молекулярно-кінетичних властивостей дисперсних систем відносяться броунівський рух, дифузія, осмос, седиментація. До оптичних властивостей відносяться: світлорозсіювання, поглинання світла, оптичні методи дослідження дисперсних систем. Рідкі, тверді, м’які, гелеподібні ліки також є дисперсними системами. Всі вони виготовляються на фармацевтичних заводах, фабриках. Ці лікарські засоби проходять контроль якості. Коли в них є домішки, то змінюється поверхневий натяг, відбувається седиментація компонентів ліків. А це, в свою чергу, зменшує ефективність дії та термін придатності ліків. Щоб уникнути небажаних явищ, необхідно знати молекулярно-кінетичні властивості даних систем. Оптичні властивості дисперсних систем використовують для контроля вмісту домішок.


^ Цілі навчання

Загальна мета:

ВМІТИ трактувати молекулярно-кінетичні та оптичні властивості дисперсних систем.

Конкретні цілі:

ВМІТИ:

Трактувати молекулярно-кінетичні властивості дисперсних систем.

Трактувати оптичні властивості дисперсних систем.

Інпретувати механізм броунівського руху, дифузії, осмотичного тиску та розсіяння світла.

Трактувати використання молекулярно-кінектичних та оптичних властивостей дисперсних систем в виготовленні лікарських форм та в фармації.

Розраховувати параметри молекулярно-кінетичних та оптичних властивостей дисперсних систем.


Зміст навчання

Теоретичні питання:

Молекулярно-кінетичні властивості дисперсних систем.

Броунівський рух. Дифузія. Осмотичний тиск.

Седиментація. Седиментаційно - дифузна рівновага. Седиментаційний аналіз.

Оптичні властивості дисперсних систем. Розсіяння світла.

Оптичні методи дослідження дисперс