Тема 5. Правило фаз Гіббса. Діаграми стану одно- та двохкомпонентних систем. Термічний аналіз.

Поняття про фазу, компонент, термодинамічні ступені свободи та хімічний потенціал. Правило фаз Гіббса. Діаграма стану для системи з одного компонента. Рівняння Клаузіуса-Клапейрона. Фазові діаграми систем з двох компонентів. Фізико-хімічний аналіз (М.С. Курнаков). Термічний аналіз, його застосування у фармацевтичній практиці.

Більшість технологічних процесів у фармації відбувається в різнофазових системах. Яка кількість фаз міститься в евтектиці двохкомпонентної системи?

*3;

2;

5;

4;

1.

В евтектичній точці двокомпонентної системи з простою евтектикою в рівновазі знаходяться фази:

* 2 твердих і розплав евтиктичного складу

2 рідких і 1 тверда

3 твердих фази

1 тверда, 1 рідка і 1 газоподібна

1 рідка і 1 тверда

В процесах плавлення, випарування та сублімації можуть утворюватись однокомпонентні двофазні системи. Рівняння Клапейрона-Клаусиуса змальовує процеси фазових перетворень однокомпонентних двофазних систем і виражається математичним співвідношенням

*dp/dt = (ΔH/RT2)p

PV=nRT

Qp=Qv + p ΔV

Cp=dH/dT

ΔF=ΔU-TΔS

В стоматологічній практиці використовуються рідкі лікарські форми, що містять камфору і хлоралгідрат. Які фази знаходяться в рівновазі в евтектичній точці?

*розплав евтектичного складу, кристали хлоралгідрату, кристали камфори

розплав евтектичного складу

кристали камфори і хлоралгідрату

розплав евтектичного складу і кристалічна камфора

розплав евтектичного складу і кристалічний хлоралгідрат

Вивчення діаграм плавкості подвійних сумішей твердих речовин сприяє створенню лікарських препаратів із заданими фізичними властивостями. Точка діаграми, яка відповідає найнижчій температурі затвердіння суміші, зветься:

*Евтектичною

рівноважною

кристалізації

плавлення

конденсації

Визначити число незалежних компонентів в системі? яка застосовується в технології фармацевтичних препаратів як розрихлювач: NH4HCO3(T) > NH3(Г) + CO2(Г) + H2O(P).

*3;

1;

2;

4;

5.

Визначте число ступенів свободи у системі салол - камфора, якщо з розплаву одночасно виділяються кристали обох компонентів.

* 0

1

2

3

- 1

Використання теорії хімічної рівноваги дозволяє значно інтенсифікувати хіміко-фармацевтичне виробництво. Зокрема, напрямок і межі довільного переходу даного компонента з однієї фази в іншу при випаровуванні і розчиненні визначаються величиною частинної похідної термодинамічного потенціалу по числу молів i-го компоненту при сталих кількостях інших компонентів, яка називається:

*Хімічним потенціалом

Ентальпією

Стандартною вільною енергією

Константою рівноваги

Ізобарно-ізотермічним потенціалом

Вкажіть число ступенів свободи перетинання лінії ліквідусу з віссю ординат діаграми стану двокомпонентної системи:

С = 2

C = -1

С = 3

C = 1

*С = 0

Вкажіть який вигляд приймає рівняння правила Гібса для двохкомпонентної системи в евтектичній точці:

*С=К-Ф+1; К=2,Ф=3,С=0

С=К-Ф+2; К=2,Ф=3,С=1

С=К-Ф; К=2,Ф=3,С=-1

С+Ф=К; К=2,Ф=1,С=1

С=Ф-К+1; К=2,Ф=2,С=1

Вода у потрійній точці на діаграмі стану є системою:

*Інваріантною

Моноваріантною

Біваріантною

Триваріантною

Чотирьохваріантною

Вчення про рівновагу гетерогенних систем увійшло в прикладні науки: металургія, хімічна технологія, фармація. Визначте число ступеней свободи в системі свинець-срібло, якщо із розплаву Pb-Ag одночасно виділяються кристали свинцю и срібла

* 0

1

2

3

нічого із вищеперахованого

Для аналізу складу рівноважного розплаву бінарної суміші за допомогою діаграми плавкості застосовують правило, згідно якого відношення мас рівноважних фаз зворотне до відношення відрізків, що відтинаються на ізотермі ординатою загального складу системи. Це правило відоме як:

*Правило важеля

Правило ле Шательє

Правило фаз

Правило Шульце-Гарді

Правило Дюкло-Траубе

Для конденсованої бінарної системи число ступенів свободи визначається рівнянням:

*С=3-Ф;

С=1-Ф;

С=2-Ф;

С=Ф

С=4-Ф?

Для однокомпонентної системи максимальне число фаз, які можуть знаходяться у рівновазі рівне:

*3

2

1

0

4

До якого виду можна віднести дану систему , якщо у пробірці нагрівати вапняк:

*гетерогенна, трифазна;

гомогенна, двофазна;

гомогенна, однофазна;

гетерогенна, двофазна;

гетерогенна, чотрифазна?

До якого виду систем можна віднести фізіологічний розчин NaCl:

*гомогенна, однофазна, двокомпонентна;

гетерогенна, двокомпонентна, трифазна;

гомогенна, однофазна, трикомпонентна;

гомогенна, однофазна, однокомпонентна;

гетерогенна, двофазна, трикомпонентна?

Добре відомий йодний настій, який зберігають у щільнозакритих флаконах, є водно-спиртовим розчином йоду І2 і КІ. Скільки компонентів, фаз і ступенів вільності має ця система:

*К=4; Ф=2;С=4;

К=4; Ф=3;С=4;

К=3; Ф=2;С=2;

К=2; Ф=3;С=4;

К=4; Ф=1;С=3?

За діаграмами плавлення передбачають та усувають хімічну несумісність багатокомпонентних лікарських препаратів. Якщо в процесі плавлення утворюються нові хімічні сполуки, що не розкладаються під час плавлення, а діаграми плавлення мають гострий максимум, таке плавлення називають:

*Конгруентним

Інконгруентним

Евтектичним

Вакуумним

Індукційним

Залежно від фазового стану середовища реакції бувають гомогенні і гетерогенні. Із наведених реакцій виберіть гетерогенну:

*C(т)+ O2(г) = CO2(г)

H2(г) + Cl2(г) = 2HCl(г)

H+(p) + OH-(p) = H2O(p)

Ag+ + Cl- = AgCl

1/2 N2 + 1/2O2 = NO

Застосування у фармацевтичному аналізі діаграм стану обмежено розчинних рідин дозволяє встановити:

*Критичну температуру розчинення.

Температуру кипіння компонентів.

Температуру кипіння компонентів.

Температуру перегонки суміші.

Температуру розшарування компонентів.

Згідно правила фаз Гіббса, максимально можливе число фаз в двокомпонентних системах дорівнює:

*4

3

2

1

0

Знайти число фаз і число ступенів свободи в системі плюмбум– вісмут, якщо з розплаву Pb-Bi будуть випадати кристали вісмуту

* 2,1

2,0

1,0

3,0

Індивідуальна речовина в однокомпонентній системі не може утворювати рівноважну систему, яка б складалася більше ніж із :

*трьох фаз;

двох фаз

однієї фази;

пяти фаз;

чотирьох фаз?

Конденсованою системою називають систему, в якій:

*Відсутня газоподібна фаза

Відсутня тверда фаза

Відсутня рідка фаза

Компоненти знаходяться в рідкому стані

Є більше двох компонентів

Крива охолодження двокомпонентної системи з простою евтектикою має дві затримки. Число ступенів свободи на них визначається рівняннями:

*С=2-2+1 С=2-3+1.

С=2-1+1 С=2-1-1

С=2-2+1 С=2-2+1

С=2-3+2 С=2-3+1.

С=2-1+2 С=2-3+1.

Лінію на діаграмі стану, вище якої не може існувати тверда фаза, називають …

Солідус

Евтетика

Медіана

*Ліквідус

Конода

Лінію на діаграмі стану, нижче якої може існувати тільки тверда фаза, називають:

*Солідус

Ліквідус

Конода

Евтетика

Медіана

На діаграмах плавкості суміші двох речовин А і В вище лінії ліквідуса система являє собою:

*Ненасичений розплав А і В

Розплав А і В та кристали А

Розплав А і В та кристали В

Кристали А

Кристали В

На діаграмі плавкості двокомпонентної системи з простою евтектикою вище лінії ліквідусу:

*Обидва компонента перебувають у рідкому стані

Обидва компонента перебувають у твердому стані

Обидва компонента перебувають у газоподібному стані

Кожен компонент перебуває частково в різних агрегатних станах

Один з компонентів перебуває в рідкому стані, другий - у твердому стані

Обчислення температури фазових перетворень при різних тисках має важливе практичне значення для сучасного фармацевтичного виробництва і здійснюється відповідно до:

*Рівняння Клапейрона-Клаузіуса

Правила Трутона

Правила фаз Гіббса

Рівняння Менделєєва-Клапейрона

Законів Коновалова

Одним з важливих етапів у вивченні фізико-хімічних властивостей води є аналіз її діаграми стану Які фази знаходяться у рівновазі у потрійній точці на діаграмі стану води?

*Рідка вода, лід, пара води

Лід, пара води

Лід

Рідка вода, лід

Рідка вода, пара води

При виробництвїсупозиторїїв використовують дїаграми плавкостї. Правило фаз Гіббса для конденсованої системи записують так:

*С = К – Ф + 1

С = К – Ф + 2

С = Ф – К + 1

С = Ф – К + 2

С = К – Ф + n

Скільки незалежних компонентів К, та яку кількість фаз Ф і ступенів вільності С має система, для якої рівноважна реакція розкладу СаСО3 в закритому апараті: СаСО3 → СаО + СО2.

* К = 2, Ф = 3, С = 1

К = 1, Ф = 2, С = 2

К = 2, Ф = 1, С = 3

К = 1, Ф = 1, С = 1

К = 2, Ф = 2, С = 2

Скільки фаз має рівноважна система, шо застосовується у технології фармацевтичного виробництва, як розрихлювач? NH4HCO3(T) ------> NH3(Г) + CO2(Г) + H2O(P).

*3;

1;

4;

5;

2.

Супозиторії з саламаси (40\%) та метилстеарату (60\%) мають евтектичну температуру 320С. Яка кількість фаз існує в точці евтектики даної системи?

*3

2

1

4

5

Термічний аналіз – широко використовується у фармації Вкажіть кількість точок на діаграмі плавкості фенол – n-толуїдин, компоненти якої утворюють одну хімічну сполуку, у яких число ступенів свободи дорівнює нулю.

*5

0

1

2

3

Термічний аналіз використовують у фармацевтичному виробництві та аналізі. Вкажіть кількість точок на діаграмі плавкості (ізоморфних речовин) NaBr—KBr, в яких система інваріантна.

*2

0

1

3

4

Термічний аналіз це різновид фізико-хімічного аналізу, який вивчає залежність:

*Температури кристалізації бінарних систем від їх складу.

Температури кипіння компонентів системи.

Температури кристалізації компонентів системи.

Температури кипіння сумішей систем від їх складу.

Температури кипіння азеотропних сумішей.

Термічний аналіз широко застосовують у фармації. Вкажіть кількість точок на діаграмі плавкості салол – камфора, компоненти якої утворюють просту евтектику, у яких система інваріантна:

2

*0

4

3

1

Термодинамічний метод дослідження є одним із ефективних засобів вивчення обміну речовин та енергії, що відбуваються у живому організмі. Функція, що характерізує енергетичний стан речовин в багатокомпонентній системі є

* хімічний потенціал

об’єм

тиск

молярна теплоємкість

температура

Точка максимуму на діаграмі плавкості, коли речовини утворюють стійку сполуку, зветься:

*Сінгулярною

Евтектичною

Рівноважною

Максимальною

Критичною

У потрійній точці на діаграмі стану води:

С=1

С=2

Ф=3; С=1

*C=0

Ф=3; П=1

Фізико-хімічні процеси супроводжуються виділенням або поглинанням теплоти. До ендотермічних відносяться процеси

* кристалізації води

сублімація йоду

плавлення фенолу

випарування води

гідратація іонів

Характерною особливістю діаграм стану систем з необмеженою розчинністю в рідкому та твердому станах є:

*Відсутність евтектики

Наявність евтектики

Наявність евтектичної температури

Відсутність лінії ліквідуса

Відсутність лінії солідуса

Чи залежить число ступенів свободи рівноважної гетерогенної системи від числа компонентів системи?

* Залежить

Не залежить

Залежить у конденсованих системах

Залежить у рідких двокомпонентних системах

Залежить у біохімічних системах

Число ступенів свободи в точці перетину лінії ліквідуса з віссю ординат на діаграмі плавкості двокомпонентної системи дорівнює:

*0

2

3

4

1

Число ступенів свободи для води у потрійній точці рівне:

*0

1

2

3

4

Чому рівне число компонентів в точці перетину лінії ліквідуса з віссю ординат на діаграмі плавкості?

*1

3

2

0

4

Чому рівне число ступенів свободи в точці перетину лінії ліквідуса з віссю ординат на діаграмі плавкості двокомпонентної системи з простою евтектикою:

*0

2

3

4

1

Як відомо, сірка, яка широко застосовується в фармації, може перебувати в чотирьох фазах: ромбічна – моноклинна – рідина – пара. Чи можлива рівновага чотирьох фаз сірки, виходячи із розрахунку числа ступенів свободи за правилом Гіббса?

*неможлива, бо С = -1

можлива, бо С = 0

можлива, бо С =1

можлива, бо С =2

можлива, бо С =3

Яка кількість ступенів свободи у рівноважній системі, що застосовують в фармацевтичних процесах як розрихлювач: CH4HCO3 (T) = NH3 (Г) + CO2 (Г) + H2O(P).

*2;

3;

1;

4;

5.

Яке число фаз і число ступенів свободи у системі плюмбум-вісмут, якщо з розплаву Pb-Ві випадають кристали вісмуту?

*2,1

3,1

1,0

3,0

2,0

Яким буде число ступенів свободи у системі салол - камфора, якщо з розплаву одночасно виділяються кристали обох компонентів?

* 0

1

2

3

- 1

Які фази перебувають у рівновазі у потрійній точці на діаграмі стану води?

*Рідка вода, лід, пара

лід, пара

рідка вода, лід

рідка вода, пара

пара