Joomla Templates and Joomla Extensions by JoomlaVision.Com

Chemia fizyczna

Nazwa przedmiotu – Chemia fizyczna

Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot – Katedra i Zakład Farmacji Fizycznej i Farmakokinetyki

Kod przedmiotu – WFa. FAR – 02003
Typ przedmiotu – Obowiązkowy
Poziom przedmiotu – Grupa treści podstawowych
Rok studiów, semestr – II rok, III-IV semestr
Liczba punktów ECTS przypisana przedmiotowi – 9
Metody nauczania  –   wykłady – 30 godz.
                                       seminaria – 15 godz.
                                       ćwiczenia laboratoryjne i rachunkowe – 75 godz.
Język wykładowy – polski

Imię i nazwisko wykładowcy, osoby egzaminującej – Franciszek Główka, prof. dr hab


Wymagania wstępne – chemia ogólna, fizyka, matematyka

Cele przedmiotu:

Zaznajomienie studentów z podstawami współczesnej chemii fizycznej. Poznanie metod wyznaczania wielkości fizykochemicznych. Nabycie umiejętności rozumienia i opisu ilościowego przemian fizycznych, reakcji chemicznych oraz posługiwania się danymi fizykochemicznymi w celu przygotowania do studiowania przedmiotów zawodowych: chemii leków, farmacji stosowanej, farmakologii, toksykologii, farmacji klinicznej, technologii chemicznej środków leczniczych.

 

Warunki zaliczenia przedmiotu

Treści merytoryczne przedmiotu

Wykłady - 30 godzin

Podstawy termodynamiki chemicznej: Układy termodynamiczne. Pojęcie pracy i ciepła. Procesy odwracalne i nieodwracalne. Pojęcie funkcji stanu. Pierwsza zasada termodynamiki. Pojemność cieplna i ciepła molowe. Pojemność cieplna układu w stałej objętości i w stałym ciśnieniu. Zależność entalpii reakcji od temperatury. Prawo Kirchhoffa. Termochemia. Liczba postępu reakcji. Ciepło reakcji w stałej objętości i w stałym ciśnieniu. Entalpie przemian fizycznych i chemicznych. Prawo Hessa. Procesy samorzutne. II zasada termodynamiki. Produkcja entropii w reakcji chemicznej. Powinowactwo chemiczne. Potencjał chemiczny. Entalpia swobodna i energia swobodna. Właściwości entalpii swobodnej. Równanie Gibbsa-Helmholtza. Standardowa entalpia swobodna reakcji. Wpływ temperatury na zmiany entropii. III zasada termodynamiki.

Kinetyka chemiczna. Pojęcie szybkości, rzędowości, cząsteczkowości reakcji chemicznej. Wyznaczanie rzędowości reakcji. Reakcje zerowego, pierwszego i drugiego rzędu, autokatalityczna reakcja II rzędu. Stała szybkości reakcji. Czas półtrwania leku t0,5 oraz czas trwałości leku t0,1. Wpływ temperatury na szybkość reakcji, równanie Arrheniusa, energia aktywacji. Kinetyka reakcji enzymatycznych wg modelu Michaelisa-Menten.

Podstawy farmakokinetyki. Pojęcie kompartymentu. Stała szybkości eliminacji, biologiczny okres półtrwania. Wyznaczanie równań farmakokinetycznych do opisu zmian stężenia leku we krwi czy ilości w moczu po podaniu jednorazowej dawki dożylnej i doustnej w modelu jednokompartmentowym. Równanie Batemana

Metody fizyczne badania substancji leczniczych. Podstawy spektroskopii molekularnej. Mechanika kwantowa. Dualizm falowo – korpuskularny, równanie Schrödingera. Energia cząsteczek. Zasada Heisenberga nieoznaczoności energii.

Absorpcja światła, równanie Lamberta-Bera. Elektryczne właściwości cząsteczek, moment dipolowy a aktywność biologiczna, polaryzowalność, równanie Clausiusa-Mossotiego, refrakcja, dyspersja skręcalności optycznej, dwójłomność kołowa, dichroizm kołowy. Jądrowy rezonans magnetyczny.

poniedziałek godz. 8.00 - 9.30 s. Hoyera

Seminaria - 15 godzin

Chemia fizyczna dla studentów II roku – kierunek farmacja


wtorek godz. 8.00 - 8.45 grupa III
godz. 8.55 - 9.40 grupa VI
czwartek godz. 8.00 - 8.45 grupa V
godz. 9.00 - 9.45 grupa II
piątek godz. 9.00 - 9.45 grupa IV
godz. 9.55 - 10.40 grupa I

Tematyka i zagadnienia realizowane na zajęciach seminaryjnych z chemii fizycznej dla studentów II roku WF

 

1.Gazy doskonałe i rzeczywiste - dr K. Kosicka
Cechy stanu gazowego. Różnice między gazem doskonałym i rzeczywistym. Prawa gazowe. Równanie stanu gazu doskonałego. Gęstość i masa molowa gazu doskonałego. Kinetyczna teoria gazów. Równanie van der Waalsa
2.Ciecze i ciała stałe - dr D. Danielak
 Ciśnienie wewnętrzne i napięcie powierzchniowe. Metody wyznaczania napięcia powierzchniowego. Zależność napięcia powierzchniowego od temperatury. Substancje powierzchniowo czynne. Parachora. Lepkość cieczy. Budowa ciała stałego. Wiązanie krystaliczne. Właściwości ciał krystalicznych.
3.Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych - dr M. Romański
Podstawowe pojęcia. Reguła faz Gibbsa. Diagramy fazowe dla wody i ditlenku węgla. Parowanie cieczy i skraplanie gazów jako przykłady przemian fazowych w układach jednoskładnikowych. Izoterma dla wody i ditlenku węgla. Wyprowadzenie równania Clausiusa-Clapeyrona.
4.Równowagi fazowe w układach dwuskładnikowych - dr M. Romański
Rodzaje układów dwuskładnikowych w chemii. Definicja roztworu. Ciśnienie całkowite gazów w roztworze gazowym. Prawo Daltona. Proces mieszania gazów jako proces samorzutny. Wyprowadzić wzory na D Smiesz i DGmiesz. Roztwory gazu w cieczy. Prawo Henry’ego. Wpływ temperatury na rozpuszczalność gazu w cieczy. Równanie Clausiusa-Clapeyrona.
5.Ciecze mieszające się nieograniczenie - dr M. Karaźniewicz-Łada
Prężność pary nad roztworem dwóch cieczy o nieograniczonej mieszalności. Prawo Raoulta i prawo Henry’ego dla roztworu dwóch cieczy. Odstępstwa od prawa Raoulta. Skład pary nad roztworem dwóch cieczy. Mieszaniny azeotropowe. Temperatura wrzenia roztworu dwóch cieczy mieszających się  nieograniczenie. Destylacja.
6.Ciecze mieszające się ograniczenie i niemieszające się - dr M. Resztak
Wpływ temperatury na rozpuszczalność cieczy mieszających się ograniczenie. Dolna i górna krytyczna temperatura rozpuszczalności. Prężność pary i temperatura wrzenia cieczy o ograniczonej mieszalności. Ciecze niemieszające się. Destylacja z parą wodną
7. Roztwory ciał stałych w cieczach - dr M. Karaźniewicz Łada
Prężność pary nad roztworem ciał stałych. Podwyższenie temperatury wrzenia i obniżenie temperatury krzepnięcia roztworu. Osmoza. Wpływ rozpuszczalnika i temperatury na rozpuszczalność ciał stałych. Szybkość rozpuszczania ciał stałych. Rozpuszczalność słabo rozpuszczalnych elektrolitów. Wpływ pH na rozpuszczalność słabych elektrolitów.
8.  Równowagi w roztworach elektrolitów - prof. dr hab. F. Główka
Dysocjacja i stopień dysocjacji. Definicje kwasów i zasad. Dysocjacja słabych kwasów i zasad. Stała dysocjacji i wykładnik stałej dysocjacji. Stałe dysocjacji sprzężonego kwasu i zasady. Dysocjacja wody, stała rozpuszczalności Ks. Wykładnik jonów wodorowych (pH). Wpływ pH na stopień dysocjacji słabych kwasów i słabych zasad. pH w stanie równowagi kwasowo-zasadowej. Roztwory buforowe. Równanie Hendersona-Hasselbalcha. Pojemność buforowa. Układy buforowe żywego organizmu. Wpływ pH na rozpuszczalność leków. Wpływ pH na proces przenikania leków przez błony ustrojowe.
9. Elektrochemia układów równowagowych. Ogniwa elektrochemiczne - prof. dr hab. F. Główka
Reakcje połówkowe. Rodzaje ogniw. Procesy elektrodowe – konwencja zapisu. Reakcje zachodzące w ogniwach. Napięcie ogniwa. Związek pomiędzy entalpią swobodną reakcji Dr G a napięciem ogniwa w warunkach bezprądowych E (SEM). Równanie Nernsta. Ogniwa w stanie równowagi.
10. Elektrochemia. Potencjały standardowe - prof. dr hab. F. Główka - link
Wyrażanie standardowego napięcia ogniwa za pomocą potencjałów standardowych pól ogniw. Pomiar potencjałów standardowych. Zastosowanie pomiarów napięcia ogniwa w warunkach bezprądowych, (E): wyznaczanie stałej równowagi K, stałej rozpuszczalności KS , pomiar pH. Korozja elektrochemiczna.
11. Układy koloidalne ( I )- własności mechaniczne, optyczne i elektryczne - prof. dr hab. F. Główka
Definicja układów koloidalnych. Klasyfikacja układów koloidalnych. Ruchy Browna. Dyfuzja. Pierwsze prawo Ficka. Współczynnik dyfuzji D. Ciśnienie osmotyczne. Współczynnik izotoniczny van’t Hoffa. Lepkość układów koloidalnych. Właściwości optyczne. Własności elektryczne. Równowaga Donnana.
12. Układy koloidalne ( II )- koagulacja układów koloidalnych, sedymentacja układów koloidalnych, żele, emulsje - dr A. Czyrski
Czynniki wpływające na szybkość koagulacji. Liczba złota. Emulsje. Liczba HLB. Szybkość rozkładu emulsji. Prawo Stokesa. Emulgatory i solubilizatory. Wyprowadzenie wzoru na masę molową polimerów z pomiarów współczynnika sedymentacji Svedberga.
13. Właściwości polimerów - dr A.Czyrski
Masa cząsteczkowa, polidyspersyjność - metody wyznaczania. Równanie Marka-Houwinka. Właściwości termiczne (Tg, Tm). Kąt zwilżania. Biomateriały polimerowe i ich zastosowanie w farmacji i medycynie.
14. Elektroliza, konduktometria - dr M. Resztak
Ruchliwość jonów. Liczby przenoszenia. Przewodnictwo właściwe i równoważnikowe elektrolitów. Zależność przewodnictwa od stężenia i ruchliwości jonów. Elektroliza.
Prawo Faradaya. Zastosowanie elektrolizy. Konduktometria, konduktancja i konduktywność. Pomiar i zastosowanie konduktometrii.
15. Zjawiska adsorpcji ( izotermy adsorpcji ) - dr K. Kosicka
Adsorpcja fizyczna i chemiczna. Izotermy: Freundlicha, Langmuira, BET. Zjawisko histerezy. Zastosowanie zjawiska adsorpcji.
Seminaria odbywają się w Sali seminaryjnej Katedry Farmacji Fizycznej i Farmakokinetyki

Piśmiennictwo:

1.Atkins P. Paula J. Elements of Physical Chemistry, 2005
2.Atkins P. W. Podstawy chemii fizycznej. WNPWN, Warszawa 1999
3.Danek A. Chemia fizyczna. PZWL, Warszawa 1982
4.Hermann T. W. Chemia Fizyczna. WL PZWL, Warszawa 2007
5.Pigoń K., Ruziewicz Z. Chemia fizyczna. T. 1. 2. PWN, Warszawa 1986
6.Uchman G., Hermann T. W. Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej dla studentów farmacji i analityki medycznej. Wyd. Uczeln. AMiKM , Poznań 2002.

Tematyka i zagadnienia

Ćwiczenia rachunkowe - 15 godzin

Obejmują termodynamikę oraz zagadnienia seminaryjne.

TEMATYKA ĆWICZEŃ RACHUNKOWYCH Z CHEMII FIZYCZNEJ DLA STUDENTÓW
II ROKU WF W IV SEMESTRZE W ROKU AKADEMICKIM 2013/2014

1*.Właściwości gazów                                        
2.Właściwości cieczy                                                         
3.Pierwsza zasada termodynamiki                                                                          
4.Druga zasada termodynamiki                                                        
5.Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych                   
6.Równowagi fazowe w układach jedno- i wielofazowych, dwu- i wieloskładnikowych                                                               
7.Równowagi w fazie gazowej                        
8.Właściwości roztworów                
9.Równowagi jonowe                                
10.Koloidy i zjawiska powierzchniowe                             
11.Elektrochemia, przewodnictwo i liczby przenoszenia              
12.Ogniwa galwaniczne                                      
13.Sprawdzian pisemny. Symulacja procesów farmakokinetycznych                                   
14.Poprawa sprawdzianu pisemnego

* Liczba porządkowa oznacza kolejny tydzień zajęć w semestrze

Piśmiennictwo:
1.Atkins P. Paula J. Elements of Physical Chemistry, 2005
2.Atkins P. W. Podstawy chemii fizycznej. WN PWN, Warszawa 1999
3.Danek  A. Chemia fizyczna. PZWL, Warszawa 1982
4.Hermann T. W. Chemia Fizyczna. WL PZWL, Warszawa 2007
5.Pigoń K., Ruziewicz Z. Chemia fizyczna. T.1 i 2. PWN, Warszawa 1986
6.Uchman G., Hermann T. W. Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej dla studentów farmacji i analityki medycznej. Wyd. Uczeln. AMiKM, Poznań 2002

Tematyka ćwiczeń rachunkowych


Treści zadań rachunkowych -    Seminarium nr 1

                                                       Seminarium nr 2

                                                       Seminarium nr 3

                                                         Seminarium nr 4

                                                        Seminarium nr 5

                                                        Seminarium nr 6

                                                        Seminarium nr 7

                                                        Seminarium nr 8

                                                        Seminarium nr 9

                                                        Seminarium nr 10

                                                        Seminarium nr 11

                                                        Seminarium nr 12

                                                        

Ćwiczenia laboratoryjne - 60 godzin Uwaga: szczegółowy podział na grupy w dziale "Aktualności"

Katedra Farmacji Fizycznej i Farmakokinetyki Uniwersytetu Medycznego im. K. Marcinkowskiego
I Warunki bezpiecznej pracy w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych

1.Do ćwiczeń mogą przystąpić studenci przeszkoleni pod względem BHP i poinstruowani przez prowadzącego zajęcia o występujących zagrożeniach. Poinstruowany student potwierdza ten fakt podpisem złożonym na pierwszych zajęciach.
2.Ćwiczenia należy wykonywać zgodnie z opisem zawartym w skrypcie i pod opieką asystenta.
3.Aparaturę pomiarową i urządzenia elektryczne można włączyć po sprawdzeniu jej przez asystenta.
4.Odmierzanie objętości płynów dopuszczalne jest tylko za pomocą pipet automatycznych, zwykłych z pompką lub cylindrów miarowych.
5.W trakcie ćwiczeń obowiązuje strój ochronny – długi i schludny fartuch laboratoryjny
6.Podczas wykonywania ćwiczeń nie wolno spożywać posiłków.
7.Na terenie Katedry obowiązuje zakaz palenia tytoniu.
8.Szczególną ostrożność należy zachować podczas pracy z substancjami leczniczymi
- ipronal (ćw .7),  z wirówką oraz sprzętem elektrycznym.
9.Po wykonaniu ćwiczenia należy uporządkować stanowisko pracy, umyć sprzęt szklany i wstawić do suszarki.
10.Student, który wskutek niedbalstwa i nieostrożnej pracy zniszczy sprzęt szklany względnie inne urządzenia jest zobowiązany do naprawy szkody.
11.Wszelkie usterki i nieprzewidziane sytuacje w trakcie zajęć należy zgłaszać niezwłocznie prowadzącemu te zajęcia asystentowi.

Regulamin

TEMATYKA ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z CHEMII FIZYCZNEJ DLA STUDENTÓW II ROKU WF W IV SEMESTRZE W ROKU AKADEMICKIM 2013/2014

Ćwiczenia odbywają się w sali ćwiczeń Katedry Farmacji Fizycznej i Farmakokinetyki.

 

Nr

ćwicz. wg skryptu 

 

Temat ćwiczenia

13+14

Układy rozproszone

Wyznaczanie ruchliwości i masy molowej frakcji białka metodą elektroforezy

żelowej oraz ładunku koloidu metodą elektroforezy swobodnej - sprawdź opis

1

Termodynamika chemiczna

Wyznaczanie zmiany entalpii parowania lotnej cieczy

2

Równowagi fazowe

Wyznaczanie temperatury krytycznej mieszalności dla układu fenol – woda

3

Wyznaczanie masy molowej i współczynnika izotonicznego van’t Hoffa metodą pomiaru ciśnienia osmotycznego

4

Pomiar współczynnika podziału olej-woda dla kwasu benzoesowego

5+6

Elementy elektrochemii

Wyznaczanie pKa kwasu acetylosalicylowego metodą miareczkowania potencjometrycznego oraz wyznaczanie iloczynu rozpuszczalności trudno rozpuszczalnej soli wapnia.

                                                            opis ćwiczenia

 

7

Kinetyka reakcji chemicznych

Wyznaczanie stałej szybkości oraz parametrów termodynamicznych reakcji hydrolizy kwasu acetylosalicylowego.

                                                            opis ćwiczenia

8

Podstawy farmakokinetyki

Wyznaczanie stałej szybkości eliminacji i biologicznego okresu półtrwania salicylanów tworzących się z kwasu acetylosalicylowego

12

Elementy mechaniki kwantowej

Zastosowanie modelowania molekularnego do oceny właściwości fizykochemicznych substancji leczniczych

 opis ćwiczenia

15+16

Układy dyspersyjne

Otrzymywanie i rozpoznawanie rodzajów emulsji

Wyznaczanie punktu izoelektrycznego żelatyny

Wyznaczanie masy molowej polimeru metodą wizkozymetryczną - opis ćwiczenia

17

Zjawiska powierzchniowe

Wyznaczanie krytycznego stężenia micelarnego Tweenu 20 metodą tensjometryczną

18

Adsorpcja paracetamolu na węglu aktywnym - sprawdź opis


Podsumowanie ćwiczeń laboratoryjnych


Odrabianie ćwiczeń laboratoryjnych


Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych

Tematyka ćwiczeń laboratoryjnych

 

Metody oceny. W III semestrze student jest zobowiązany zaliczyć sprawdziany pisemne obejmujące termodynamikę, kinetykę z farmakokinetyką oraz zagadnienia seminaryjne. W czasie seminarium wiedza studenta jest też oceniana. Zaliczenie sprawdzianów jest warunkiem dopuszczenia do ćwiczeń laboratoryjnych w IV semestrze. Studenci są oceniani na każdych ćwiczeniach z obowiązującego materiału, praktycznego wykonania ćwiczenia oraz sposobu przedstawiania wyników w formie protokołu. Ćwiczenia rachunkowe studenci są zobowiązani zaliczyć w formie sprawdzianu pisemnego.

Przedmiot kończy się egzaminem w formie pisemnej testu/pytania otwarte lub formie ustnej i obejmuje materiał wykładowy, seminaryjny oraz ćwiczeniowy.

Spis zalecanych lektur:

  1. Atkins P.W. Podstawy chemii fizycznej. WN PWN, Warszawa 2009
  2. Watkins P.W. Chemia fizyczna. WN PWN, Warszawa 2007
  3. Atkins P. De Paula J.: Atkins’ Physical Chemistry. Oxford 2006, 8 edition
  4. Danek A. Chemia fizyczna. PZWL, Warszawa 1982
  5. Hermann T.W. Chemia Fizyczna. WL PZWL, Warszawa 2007
  6. Uchman G., Hermann T.W. Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej dla studentów farmacji i analityki medycznej. Wyd. Uczeln. AMiKM, Poznań 2002
  7. A.G. Whittaker, A.R. Mount, M.R. Heal – Chemia Fizyczna, PWN Warszawa 2003