КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ОБЩЕЙ И БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ЗАДАНИЯ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ

К ЗАНЯТИЯМ ПО ОСНОВАМ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

КУРСК - 2012 г.

УДК. 541.1 ББК

Печатается по разрешению редакционно-издательского совета КГМУ

Задания для студентов фармацевтического факультета на самостоятельную подготовку к занятиям по физической химии //Оксененко О.И., Лушов К.А. - Курск: КГМУ, 2012. – 68с.

Настоящее пособие составлено по термодинамике, кинетике и равновесию в растворах. Включает перечень вопросов для усвоения материала, указана литература для самостоятельного изучения, подробно описаны лабораторные работы, даны типовые задачи и показаны примеры их решения.

Учебное пособие составлено в соответствии с единой методической системой, принятой в КГМУ, и с программой по основам физической химии для студентов фармацевтического факультета.

Составители: к.х.н., доцент О.И. Оксененко, к.х.н., доцент Лушов К.А..

Рецензент:

ISBN 5-7487-0692-Х ББК 24.5

 О.И. Оксененко, К.А. Лушов, 2012

”Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях…”

М.В. Ломоносов, 1752 г.

ТЕМА №1

МЕСТО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ В ПОДГОТОВКЕ ФАРМАЦЕВТА. ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА НА КАФЕДРЕ. ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ. СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

I. МОТИВАЦИЯ ЦЕЛИ:

Приведенной цитате нашего великого соотечественника М.В. Ломоносова, основоположника многих наук, в том числе и физической химии, два с половиной столетия, но ее содержание справедливо и сегодня и определяет предмет физической химии.

Физическая химия является базовой дисциплиной, усвоение которой в значительной степени определяет становление высококвалифицированного специалиста в области фармации. Она способствует формированию научного мышления у студентов, создает теоретическую основу для изучения коллоидной химии, биохимии, технологии лекарств, микробиологических процессов, а также физико-химических методов исследования и анализа биологически активных соединений.

При изучении теоретической части физической и коллоидной химии необходимо анализировать большой по объему и разнообразный по содержанию графический материал. Выполнение и оформление лабораторных работ на практических занятиях также предусматривает построение многих графиков, без которых, как правило, невозможно достижение конечной цели работы. Кроме того, одним из самостоятельных разделов дисциплины является физико-химический анализ, который основывается на изучении свойств систем по геометрическому облику диаграмм состояния и графиков.

Наряду с общеизвестными принципами построения таблиц и графиков анализ графического материала в физической химии имеет свои особенности. Поэтому для последующего изучения предмета необходимо знать правила и способы графической обработки экспериментального материала, а также методы его статистической обработки.

II. ЦЕЛЬ САМОПОДГОТОВКИ:

1. Получить первоначальное представление о структуре предмета, задачах и методах физической химии.

2. Усвоить общие принципы построения таблиц и графиков.

3. Овладеть способами расчета погрешностей эксперимента.

III. ИСХОДНЫЙ УРОВЕНЬ ЗНАНИЙ: Для усвоения данной темы студент должен знать:

1. Основные представления предмета общей химии.

2. Понятия: “аргумент”, “функция”, “система координат”.

3. Обозначение осей координат.

4. Графическую интерпретацию математических уравнений типа: y = ax, y = a + bx, y = ax^b, y = ae^x.

IV. ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ:

1. Предмет и задачи физической химии

2. Методы физической химии.

3. Связь физической химии с другими науками. Значение физической химии для других химических дисциплин.

4. История развития физической химии.

5. Экспериментальные физико-химические методы исследования, их особенности.

6. Правила работы в лаборатории.

7. Таблицы и графики: их назначение и правила построения.

8. Ошибки измерений и статистическая обработка опытных данных.

V. ЛИТЕРАТУРА:

1. А.П. Беляева и др. Физическая и коллоидная химия. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008, с. 14-20.

2. К.И. Евстратова, Н.А.Купина, Е.Е.Малахова Физическая и коллоидная химия. - М., 1990, с. 4-11.

3. В.А.Киреев Краткий курс физической химии .- М., 1978, с. 13-24.

4. К.С. Краснов Физическая химия. - М., Высшая школа, 2001, с. 6-8.

5. Е.В. Бугреева, К.И. Евстратова, Н.А. Купина и др. Практикум по физической и коллоидной химии. - М., Высшая школа, 1990, с. 4-10.

6. Лекционный материал.

7. Рекомендации по способам обработки экспериментального материала (см. приложение к занятию).

VI.ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ:

Задание 1.

При определении при 25⁰С степени диссоциации масляной кислоты в растворах различной концентрации было установлено, что эквивалентная электрическая проводимость раствора ( ) с концентрацией (С) 0,015 моль/л равна 12,48 Ом ^-1 моль^-1 см²; с концентрацией 0,02 моль/л - 10,53 Ом ^–1 моль^-1 см²; а с концентрацией 0,01 моль/л - 15,2 Ом ^-1 моль^-1 см². Эквивалентная электрическая проводимость раствора масляной кислоты при бесконечном разведении (  ) равна 390,1 Ом ^-1 моль^-1 см².

1. Пользуясь формулой , рассчитайте степень диссоциации масляной кислоты в растворах разных концентраций.

2. Все величины, рассмотренные в задании, представьте в виде таблицы.

3. Сделайте вывод о зависимости степени диссоциации масляной кислоты от ее концентрации в растворе.

Задание 2.

При определении методом Ребиндера при 200 С поверхностного натяжения растворов изоамилового спирта различной концентрации было установлено, что для раствора с концентрацией (С) 0,04 моль/л пузырек воздуха через капилляр проскакивает при разнице в уровнях жидкости в коленах манометра (h) 37 мм, для раствора с концентрацией 0,06 моль/л - при 34 мм, а для воды - при 49 мм. Поверхностное натяжение для воды ( ) равно 72,75·10^-3 Н/м.

1. Пользуясь формулой , рассчитайте поверхностное натяжение растворов изоамилового спирта разных концентраций.

2. Все величины, рассмотренные в задании, представьте в виде таблицы.

3. Сделайте вывод о зависимости поверхностного натяжения концентрации изоамилового спирта в растворе.

Задание 3.

Построить график зависимости показателя преломления водных растворов глицерина от состава по следующим данным:

w, %	0	20	40	60	80	100
n	1,333	1,359	1,378	1,410	1,427	1,455

Определить по графику, используя прием интерполяции, состав водного раствора глицерина, если показатель преломления этого раствора n_х = 1,384.

Задание 4.

Построить график зависимости поверхностного натяжения водных растворов изоамилового спирта от концентрации спирта в растворе по следующим данным:

С, моль/л	, Н/м
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10	66,9 62,2 59,1 56,4 54,6 52,3 48,9 47,6 45,8 44,4

= 72,8 10^-3 Н/м.

Сделать вывод о характере изменения поверхностного натяжения водных растворов изоамилового спирта от его концентрации в растворе.

Задание для самостоятельной работы по теме: "способы обработки экспериментального материала".

Конечная цель задания:

1. Научиться при построении графиков выбирать масштаб при откладывании по осям координат заданных величин с учетом требований, предъявляемых к выбору масштаба.

2. Научиться проводить линию графика по экспериментальным точкам, нанесенным на поле графика.

3. Научиться анализировать характер графической зависимости и пользоваться приемом интерполяции.

Задание 1.

Построить график зависимости удельного сопротивления (r) растворов вещества А от концентрации (С) (табл. 1).

1. Охарактеризовать изменение удельного сопротивления раствора при изменении концентрации электролита А в растворе.

2. Определить удельное сопротивление раствора А с концентрацией С = 0,03 кмоль/м³.

Таблица 1.

№ п/п	С, кмоль			r, Ом м
		—--- м3	1		2	3	4	5	6	7	8	9
			HCl		HJ	HNO3	HJO3	NaBrO3	KCNS	KBrO3	CH3COONa	CH3COOK
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.		0,1 0,05 0,02 0,01 0,005 0,002 0,001	0,256 0,501 1,230 2,43 4,82 11,9 23,7		0,254 0,500 1,220 2,430 4,820 12,10 23,80	0,261 0,514 1,245 2,470 4,900 12,10 24,2	0,360 0,645 1,455 2,78 5,310 13,20 26,0	1,17 2,21 5,24 10,20 21,0 48,60 95,20	0,832 1,60 3,81 7,46 14,50 36,0 71,4	0,982 1,780 4,240 8,250 16,3 40,0 79,2	1,37 2,60 6,18 12,0 23,4 57,0 113,0	1,035 1,970 4,730 9,220 18,20 44,5 87,6

Задание 2.

Построить график зависимости эквивалентной электропроводности (l) растворов вещества А от разведения (V)(табл. 2).

1. Охарактеризовать изменение эквивалентной электропроводности раствора при изменении величины разведения раствора вещества А.

2. Определить эквивалентную электропроводность раствора А с разведением V = 300 м³/кмоль.

Таблица 2.

№ п/п	V,	l, Ом-1 кмоль-1 м2
	м3 —	10	11	12	13	14	15	16	17	18
	кмоль	HCl	HJ	HNO3	HJO3	NaBrO3	KCNS	KBrO3	CH3COONa	CH3COOK
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	10 20 50 100 200 500 1000	39,06 39,92 40,65 41,15 41,49 42,02 42,19	39,34 40,00 40,98 41,15 41,49 41,84 42,02	38,3 38,9 40,16 40,49 40,82 41,32 41,32	27,78 31,01 34,36 35,97 37,66 37,88 38,46	8,55 9,05 9,54 9,80 9,98 10,29 10,50	12,02 12,50 13,12 13,40 13,79 13,89 14.01	10,18 11,24 11,79 12,12 12,27 12,50 12,63	7,30 7,69 8,09 8,33 8,54 8,77 8,84	9,66 10,15 10,57 10,85 10,99 11,24 11,42

VII. ПЛАН РАБОТЫ НА ПРЕДСТОЯЩЕМ ЗАНЯТИИ:

1. Знакомство с правилами работы в химической лаборатории. Инструктаж по технике безопасности.

2. Тестовый контроль знаний по смежным темам курсов общей химии, физики и математики.

3. Изучение основных задач и методов физической химии. Ознакомление с особенностями проведения практических занятий по изучаемой дисциплине и подготовки к ним.

4. Изучение способов обработки экспериментального материала.

5. Выполнение индивидуальных заданий по построению графиков с последующим анализом выполненной работы.

Приложение

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СПОСОБАМ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО

МАТЕРИАЛА.

Выполнение лабораторных работ по физической и коллоидной химии направлено на решение различных задач, в том числе:

- проверку и практическое обоснование некоторых теоретических положений;

- выяснение особенностей в поведении и свойствах систем, их природы на основе определения зависимости между параметрами, характеризующими системы.;

- приобретение навыка в практическом измерении величин, характеризующих системы.;

- усвоение теоретических основ физико-химических методов исследования;

- приобретение умения определять искомые в методе величины на основе непосредственно измеренных в опыте величин и использования соответствующих уравнений и графиков.