Шпаргалка по дисциплине "Физическая химия"

Коэффициент пропорциональности называют константой скорости. Очевидно, для реакции aA + bB, то есть для a молей вещества А и bмолей вещества В ЗДМ формально запишется в виде

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов. Это определение относится к гомогенным реакциям. Если реакция геторогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях), то в уравнениие ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты, а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k. Константа скорости k численно равна скорости, если концентрации реагентов постоянны и равны единице.

Закон действующих масс безусловно выполняется только для элементарных химических реакций, протекающих в одну стадию. В других случаях фактическая и вычисленная по закону действующих масс скорости совпадают редко.

Краткая характеристика проводников первого  и второго рода. Удельная эквивалентная, молярная электропроводимость. Электропроводимость  неводных растворов электролитов. Скорость движения и подвижность ионов.

По характеру и природе  электропроводности все проводники электрического тока подразделяются на проводники первого и второго  рода.  Характерной особенностью проводников первого рода, к которым  относятся металлы, сплавы, уголь  и некоторые другие вещества, является наличие в них свободных электронов, представляющих собой отрицательно заряженные частицы с массой, равной 1/1840 массы атома водорода. Электрический  ток в проводнике первого рода рассматривается как поток электронов, перемещающихся в электрической  цепи от отрицательного полюса положительному. К проводникам второго рода относятся соли и щелочи в кристаллическом, растворенном или расплавленном состоянии, также растворы кислот и оснований в воде и в некоторых других растворителях.                                                                                                                                                                                                 Удельной электропроводностью раствора называется электропроводность слоя раствора длиной 1 см, заключенного между электродами площадью 1 см² и имеющего сопротивление 1 Ом. Удельная электропроводность обычно имеет размерность Ом^-1*см^-1или См*см^-1 (Сименс на сантиметр)  
В общем случае удельную электропроводность раствора можно рассчитать:  
κ = l / R*S где κ (греческая буква каппа) – удельная электропроводность раствора, R – сопротивление раствора,  
l – длина слоя раствора, S– площадь электрода.  
Удельная электропроводность - величина обратная удельному сопротивлению раствора:  
κ = 1/ρ  
ρ– удельное сопротивление.  
(в некоторых учебниках удельная электропроводность обозначается буквой ӕ или греческой буквой хи, χ)  
Эквивалентной электропроводностью называется электропроводность такого объема раствора, в котором содержится 1 г-экв растворенного вещества, при условии что электроды находятся на расстоянии 1 см друг от друга. Она выражается в  Ом^-1*см²*г-экв^-1.  
 
λ =κ/Сн = κ*V  
 
где V = 1/Cн –разбавление раствора, то есть объем в котором содержится 1 г-экв. растворенного  
вещества, Сн – эквивалентная концентрация раствора.

В большинстве случаев удельная и эквивалентная электропроводности связаны между собой с учетом переводного коэффициента:  
λ =κ*10³/Сн  
10³ вводится для соблюдения размерностей, так как концентрация раствора обычно выражается в моль-экв/дм³  а электропроводности имеют в размерностях см (1 дм³ = 10³ см³). Если электропроводности имеют в размерностях м, соответственно получим:  
λ =κ*10^-3/Сн  
В разбавленных растворах сильных электролитов выполняется эмпирический закон Кольрауша (закон квадратного корня)  
λ = λ⁰ – А*√С  
где С – концентрация раствора, А – постоянная ячейки, λ⁰ - молярная электропроводность при бесконечном разбавлении.  
Для растворов слабых электролитов используется уравнение Аррениуса: Степень диссоциации слабого электролита равна отношению эквивалентной электропроводности к эквивалентной электропроводности при бесконечном разбавлении.  
α = λ/λ₀  
Эквивалентная электропроводность раствора при бесконечном разбавлении раствора равна сумме предельных подвижностей ионов (закон Кольрауша о независимой миграции ионов):  
 
λ₀ = λ_0 An(-) + λ_0kat(+) 

При изучении электрической проводимости растворов целесообразно пользоваться молярной электрической проводимостью  Λ, которая равна электрической проводимости объема раствора электролита, содержащего 1 г/моль растворенного вещества и находящегося между двумя параллельными электродами, расположенными на расстоянии одного метра друг от друга. Для слабых электролитов изменение молярной электрической проводимости от концентрации раствора связано в основном со степенью диссоциации и для сильных электролитов - с межионным взаимодействием. 
Удельная и молярная электрические проводимости связаны между собой соотношением: 
 
Λ = xV_м = x/c_м                             (5) 
 
где V_м — число кубометров раствора, содержащего 1 г/моль электролита; С_м — концентрация электролита, выраженная в моль/м³          В отличие от водных растворов, большинство неводных электролитов относится к слабым электролитам, реже - к электролитам ср. силы (см. Электролиты). Электропроводность неводных электролитов  обычно на 1-2 порядка ниже электропроводности водных растворов. Хорошей электропроводностью, как правило, обладают электролиты неводные на основе полярных мол. жидкостей с высокой диэлектрич. проницаемостью, малой вязкостью и хорошей сольватирующей способностью.                                                           В растворах электролитов электричество переносится двумя сортами ионов: катионами и анионами. В электрическом поле катионы и анионы движутся в противоположных направлениях: катионы к отрицательно заряженному электроду (катоду), а анионы к положительно заряженному электроду (аноду). В слоях электролита, прилегающих к электродам , при прохождении электрического тока через происходит изменение концентрации электролита, что связано с различной скоростью движения катионов и анионов. Изменения концентрации электролита в при электродных слоях обратно пропорционально скорости движения ионов ( правило Гитторфа): 
= , (7.54) 
 
где   - убыль электролита в анодном и катодном пространствах; ω₊ и ω_- - скорость движения катионов и анионов соответственно.

Термохимические условия химического равновесия в гетерогенных и гомогенных системах. Константа химического равновесия и способы ее выражения. Термодинамическое обоснование закона действующих масс гомогенного и гетерогенного химического равновесия.

Все химические реакции в той или  иной мере обратимы, т.е. не идут до конца, до полного превращения исходных веществ в продукты. В реакционной смеси всегда происходит как прямая, так и обратная реакции. По мере расходования исходных веществ скорость прямой реакции снижается, по мере накопления продуктов возрастает скорость обратной реакции. Когда эти скорости сравниваются, устанавливается динамическое равновесие: не происходит ни накопления, ни расходования исходных веществ и продуктов. Суммарная скорость прямой и обратной реакций будет равна нулю. Такое состояние системы называется состоянием химического равновесия.

С термодинамической точки зрения состояние равновесия характеризуется  равенством нулю изменения энергии  Гиббса реакции ∆G = 0. При этом подразумевается, что энергия Гиббса является функцией не только температуры и давления, но и количеств всех веществ, входящих в систему.

Рассмотрим  обратимую реакцию общего вида

Экспериментальные исследования показывают, что в состоянии  равновесия выполняется следующее  соотношение:

(квадратные  скобки означают концентрацию). Приведенное  соотношение представляет собой  математическое выражение закона  действующих масс, или закона  химического равновесия, согласно  которому в состоянии химического  равновесия при определенной  температуре произведение концентраций  продуктов реакции в степенях, показатели которых равны соответствующим  коэффициентам в стехиометрическом  уравнении реакции, деленное на  аналогичное произведение концентраций  реагентов в соответствующих  степенях, представляет собой постоянную  величину. Эта постоянная Кс называется  константой равновесия. Выражение  константы равновесия через концентрации  продуктов и реагентов характерно  для реакций в растворах. Отметим,  что правая часть выражения  для константы равновесия содержит  только концентрации растворенных  веществ. Она не должна включать  никаких членов, относящихся к  участвующим в реакции чистым  твердым веществам, чистым жидкостям,  растворителям, так как эти  члены постоянны.                     Для реакций с участием газов  константа равновесия выражается  через парциальные давления газов,  а не через их концентрации. В этом случае константу равновесия  обозначают символом Кр.               Концентрацию газа можно выразить через его давление при помощи уравнения состояния идеального газа pV=nRT

Аэрозоли, порошки, эмульсии, суспензии, пены. Основные характеристики,  применение в фармации.

Аэрозо́ль — дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой среде (дисперсионной среде), обычно в воздухе, мелких частиц (дисперсной фазы). Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах (свободнодисперсных аэрозолях), либо о пыли (грубодисперсной аэрозоли).  Аэрозоли образуются при механическом измельчении и распылении твёрдых тел или жидкостей: при дроблении, истирании,взрывах, горении, распылении в пульверизаторах. Особенностями аэрозолей являются малая вязкость газовой дисперсионной среды и большой пробег молекул газа по сравнению с размером частиц. Поэтому несмотря на сравнительно большой размер частиц в аэрозолях происходит интенсивноеброуновское движение. Фармацевтические аэрозоли - это аэрозольные препараты, содержащие терапевтически активные компоненты для местного применения.

ПОРОШКИ, двухфазные системы, представляющие собой твердые частицы дисперсной фазы, распределенные в воздухе или др. газовой среде. Традиционно к порошкам относят большинство сыпучих материалов, однако в узком смысле термин "порошки" применяют к высокодисперсным системам с размером частиц, меньшим нек-рого критич. значения, при к-ром сила межчастичного взаимод. становится соизмеримой с их весом. Наиб. распространение имеют порошки с размером частиц от 1 до 100 мкм. Уд. межфазная пов-сть таких порошков меняется в широких пределах - от неск. м²/г (аэросил, сажа) до долей м²/г (мелкие пески). Высокодисперсные порошки с частицами размером < 1 мкм, взвешенными в газовой фазе и участвующими вброуновском движении, образуют аэрозоли (пыли, дымы).

Эму́льсия (новолат. emulsio; от лат. emulgeo — дою, выдаиваю) — дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде). Эмульсии могут быть образованы двумя любыми несмешивающимися жидкостями; в большинстве случаев одной из фаз эмульсий является вода, а другой - вещество, состоящее из слабополярных молекул (например, жидкиеуглеводороды, жиры). Например, молоко — одна из первых изученных эмульсий: в нём капли молочного жира распределены в водной среде. Применение эмульсий. ... Медицина (производство лекарственных и косметических средств)

Суспе́нзия (лат. suspensio, буквально — подвешивание, от лат. suspendo — подвешиваю) — смесь веществ, где твёрдое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном (неосевшем) состоянии^[1][2]. Суспензия — это грубодисперсная система с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой. Обычно частицы дисперсной фазы настолько велики (более 10 мкм), что оседают под действием силы тяжести (седиментируют). Суспензии, в которых седиментация идёт очень медленно из-за малой разницы в плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды, иногда называют взвесями. В концентрированных суспензиях легко возникают дисперсные структуры.  В медицине чаще используют суспензии, где дисперсионной средой является вода, либо водные вытяжки лекарственных растений, жирные масла или глицерин, а дисперсная фаза, это порошкообразные вещества различного происхождения.

Пе́на — дисперсная система с газовой дисперсной фазой и жидкой или твёрдойдисперсионной средой.

Пены по своей природе близки к концентрированным эмульсиям, но дисперсной фазой в них является газ, а не жидкость. Пены получают из растворов поверхностно-активных веществ. Для повышения их устойчивости в растворы ПАВ добавляютвысокомолекулярные вещества, повышающие вязкость растворов. В качестве характеристик пены используется комплекс свойств, всесторонне характеризующих пену.  Пенообразующая способность раствора — количество пены, выражаемое её объёмом (см³) или высотой столба (м), которое образуется из заданного постоянного объема пенообразующего раствора при соблюдении некоторых стандартных условий пенообразования в течение постоянного времени.  Кратность пены, которая представляет собой отношение объёма пены к объёму раствора, пошедшего на её образование. Стабильность (устойчивость) пены — её способность сохранять общий объем, дисперсность и препятствовать вытеканию жидкости (синерезису). Часто в качестве меры стабильности используют время существования («жизни») выделенного элемента пены (отдельного пузырька или пленки) или определённого объёма пены. Дисперсность пены, которая может быть охарактеризована средним размером пузырьков, распределением их по размерам или поверхностью раздела «раствор-газ» в единице объёма пены.

Хромотография. Cущьность метода. Механизмы. Виды. Применение в фармации.

ХРОМАТОГРАФИЯ - это метод разделения, анализа и физ.-хим. исследования в-в. Обычно основана на распределении исследуемого в-ва между двумя фазами - неподвижной и подвижной (элюент). 
Неподвижная фаза гл. обр. представляет собой сорбент с развитой пов-стью, а подвижная - поток газа (пара, флюида -в-во в сверхкритич. состоянии) или жидкости. Поток подвижной фазы фильтруется через слой сорбента или перемещается вдоль слоя сорбента. 
 
Принцип хроматографии, разработанный в 1903 г. русским ученым М. С. Цветом, основан на способности пигментов (или любых других окрашенных и неокрашенных веществ) специфически адсорбироваться на адсорбенте, заключенном в колонке. 
 
В результате происходит разделение анализируемых веществ и их концентрирование в строго определенном слое адсорбента. Затем через колонку пропускают подходящие элюенты, которые ослабляют силы адсорбции и выносят с током раствора индивидуальные вещества. Последние последовательно собирают в коллекторе фракций (принцип сорбции-десорбции). 
 
Основные виды хроматографии 
В зависимости от агрегатного состояния подвижной фазы различают газовую, флюидную (или сверхкритич. хроматографию с флюидом в качестве элюента; см. Капиллярная хроматография)и жидкостную хроматографию. В качестве неподвижной фазы используют твердые (или твердообразные) тела и жидкости. В соответствии с агрегатным состоянием подвижной и неподвижной фаз различают следующие виды хроматографии:  
1) газо-твердофазную хроматографию, или газоадсорбционную хроматографию; 2) газо-жидкостную хроматографию (газо-жидко-твердофазную);  
3) жидко-твердофазную хроматографию;  
4) жидко-жидкофазную хроматографию;  
5) флюидно-твердофазную хроматографию;  
6) флюидно-жидко-твердофазную хроматографию. 
 
Строго говоря, газо-жидкостная хроматография пока не реализована, на практике используют только газо-жидко-твердо-фазную хроматографию (см. Газовая хроматография). Жидко-жидкофазная хроматография реализована, однако преим. используют жидко-жидко-твердо-фазную хроматографию (неподвижной фазой служит твердый носитель с нанесенной на его пов-сть жидкостью; см. Жидкостная хроматография). 
 
По механизму разделения в-в различают: