Учебник соответствует программе по физической и коллоидной химии для фармацевтических вузов и фармацевтических факультетов медицинских высших учебных заведений. Изложены основы термодинамики, теория растворов, фазовые равновесия, электрохимия, химическая кинетика, гомогенный и гетерогенный катализ, основы молекулярной спектроскопии, физикохимия, поверхностных явлений, свойства коллоидных систем, аэрозоли и порошки, суспензии и эмульсии, поверхностно-активные и высокомолеулярные вещества. Показано значение физической и коллоидной химии для фармации.
Список сокращений
Предисловие
Введение
§1.Предмет и значение физической и коллоидной химии
§2.Основные разделы физической и коллоидной химии и их значение для фармации Раздел: 1Термодинамика
ГЛАВА 1.Нулевой и первый закон термодинамики. Термохимия
§1.1.Термодинамическая система и окружающая среда
§1.2.Состояние системы. Термодинамические величины.Экстенсивные и интенсивные свойства
§1.3.Термодинамические процессы, самопроизвольные и несамопроизвольные, равновесные и неравновесные
§1.4.Внутренняя энергия
§1.5.Энтальпия
§1.6.Теплота и работа
§1.7.Нулевой закон термодинамики. Тепловое равновесие
§1.8.Первый закон термодинамики
§1.9.Применение первого закона термодинамики для изобарного и изохорного процесса §1.10.Тепловые эффекты. Стандартное состояние. Закон Гесса
§1.11.Применение закона Гесса к расчету тепловых эффектов
§1.12.Методы расчета теплового эффекта химических реакций с использованием стандартных теплот образования и сгорания
§1.13. Теплоемкость
§1.14.Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа
ГЛАВА 2.Энтропия. Закон возрастания энтропии. Третий закон термодинамики. Термодинамические потенциалы
§2.1.Энтропия
§2.2.Закон возрастания энтропии (второй закон термодинамики)
§2.3.Третий закон термодинамики
§2.4.Расчет изменений энтропии
§2.5.Фундаментальное уравнение для закрытых систем
§2.6.Термодинамические потенциалы
§2.7.Термодинамические потенциалы и работа
§2.8.Энтропия как мера связанной энергии
§2.9.Термодинамические потенциалы и их частные производные
§2.10.Химический потенциал. Уравнение Гиббса-Дюгема
§2.11.Зависимость изобарного потенциала от температуры. Уравнение Гиббса-Гельмгольца
§2.12.Химический потенциал идеального газа
§2.13.Фугитивность и активность
ГЛАВА 3.Растворы неэлектролитов
§3.1.Общая характеристика растворов
§3.2.Способы выражения концентрации растворов
§3.3.Термодинамика идеальных газовых смесей
§3.4.Идеальные растворы. Давление пара идеального раствора. Закон Рауля
§3.5.Термодинамика идеальных растворов
§3.6.Давление пара неидеальных растворов. Закон Генри
§3.7.Активность. Коэффициент активности
ГЛАВА 4.Термодинамика химического равновесия
§4.1.Условие химического равновесия
§4.2.Закон действующих масс. Константа равновесия
§4.3.Равновесие простых газовых реакций
§4.4.Равновесие реакций в растворах
§4.5.Уравнение изотермы химической реакции
§4.6.Стандартный потенциал образования
§4.7.Влияние внешних условий на равновесие
§4.8.Уравнение изобары и изохоры
§4.9.Расчет теоретического выхода продукта реакции
Раздел: 2Фазовые равновесия
ГЛАВА 5.Равновесие фаз. Однокомпонентные системы
§5.1.Условия равновесия фаз
§5.2.Правило фаз Гиббса
§5.3.Фазовые переходы. Сосуществование фаз
§5.4.Уравнение Клапейрона
§5.5.Уравнение Клаузиуса-Клапейрона
§5.6.Диаграмма состояния
§5.7.Диаграмма состояния воды
ГЛАВА 6.Бинарные системы. Коллигативные свойства
§6.1.Осмос и осмотическое давление. Закон ВантГоффа
§6.2.Понижение температуры замерзания
§6.3.Повышение температуры кипения раствора твердого нелетучего вещества в жидкости §6.4.Определение молярной массы растворенного вещества криоскопическим, эбулиоскопическим и осмотическим методом
ГЛАВА 7.Бинарные системы. Фазовые равновесия. Многокомпонентные системы §7.1.Общие положения
§7.2.Значение фазовых диаграмм для фармации
§7.3.Анализ диаграмм состояния
§7.4.Равновесия кристалл - жидкий раствор. Классификация
§7.5.Диаграмма состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и взаимной нерастворимостью в твердом состоянии
§7.6.Феноменологическое описание процесса кристаллизации системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и взаимной нерастворимостью в твердом состоянии
§7.7.Диаграмма состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и ограниченной растворимостью в твердом состоянии
§7.8.Феноменологическое описание процесса кристаллизации
§7.9.Диаграмма состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии. В твердом состоянии ее компоненты образуют химические соединения, плавящиеся конгруэнтно
§7.10.Диаграмма состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях
§7.11.Равновесие жидкость-жидкость. Ограниченно растворимые жидкости
§7.12.Равновесие жидкость-пар. Взаимно растворимые жидкости
§7.13.Равновесие жидкость-пар. Взаимно несмешивающиеся жидкости
ГЛАВА 8.Многокомпонентные системы. Закон распределения
§8.1.Закон распределения
§8.2.Диаграмма состояния трехкомпонентных систем
§8.3.Диаграмма состояния трехкомпонентной жидкой смеси
ГЛАВА 9.Методы анализа и разделения
§9.1.Термический анализ
§9.2.Дифференциальный термический анализ
§9.3.Методы очистки веществ
§9.4.Разделение неограниченно растворимых жидкостей методом простой перегонки
§9.5.Разделение неограниченно растворимых жидкостей методом фракционной перегонки. Ректификация
§9.6.Методы разделения азеотропных смесей
§9.7.Экстракция
§9.8.Экстракция типа твердое тело-жидкость
Раздел: 3 Электрохимия
ГЛАВА 10.Растворы электролитов и ионные равновесия. Слабые электролиты §10.1.Растворы электролитов
§10.2.Равновесие электролитической диссоциации в растворе
§10.3.Кислотноосновное равновесие
§10.4.Термодинамическая константа диссоциации. Активность. Коэффициент активности. Ионная сила раствора
§10.5.Гидролиз. Расчет рН гидролизованных растворов
§10.6.Буферные растворы. Расчет рН буферных растворов
ГЛАВА 11.Сильные электролиты. Растворы электролитов и ионные равновесия §11.1.Причины электролитической диссоциации
§11.2.Активности электролитов
§11.3.Особенности свойств сильных электролитов. Теория Дебая-Хюккеля
§11.4.Основные понятия теории ассоциации
§11.5.Понятие сольватации ионов
ГЛАВА 12.Равновесные электродные процессы
§12.1.Общие положения
1§12.2.Феноменология возникновения электродного потенциала
§12.3.Электродные потенциалы
§12.4.Гальванические элементы. Электродвижущая сила (э.д.с.). Измерение э.д.с. §12.5.Диффузионный потенциал
§12.6.Способы обозначений для гальванических элементов
§12.7.Термодинамика гальванического элемента. Уравнение Нернста
§12.8.Основное уравнение потенциала электрода
§12.9.Экспериментальное определение электродных потенциалов. Стандартный водородный электрод
§12.10.Обратимые и необратимые электроды. Классификация обратимых электродов §12.11.Потенциометрическое определение физикохимических величин
§12.12.Потенциометрия
ГЛАВА 13.Неравновесные электродные процессы. Электролиз. Полярография. Амперометрическое титрование
§13.1.Неравновесные электродные процессы
§13.2.Электролиз
§13.3.Законы Фарадея. Электрохимические эквиваленты. Выход вещества по току
§13.4.Скорость электрохимических процессов
§13.5.Потенциал разложения и перенапряжение
§13.6.Электродная поляризация
§13.7.Полярография
§13.8.Амперометрическое титрование
§13.9.Электрохимическая коррозия металлов
ГЛАВА 14.Электрическая проводимость растворов
§14.1.Движение ионов в электрическом поле. Удельная электрическая и молярная (эквивалентная) проводимость растворов электролитов. Закон Кольрауша
§14.2.Влияние разбавления на удельную проводимость растворов электролитов §14.3.Числа переноса
§14.4.Измерение электрической проводимости растворов электролитов §14.5.Кондуктометрия
§14.6.Кондуктометрическое титрование
Раздел: 4 Введение в спектроскопию
ГЛАВА 15.Элементы квантовой химии
§15.1.Основные понятия квантовой механики
§15.2.Квантовомеханическое объяснение строения атома
§15.3.Атомные уровни энергии
§15.4.Связь строения атома с периодической системой Д.И. Менделеева
§15.5.Энергия ионизации атомов и сродство к электрону
§15.6.Химическая связь и ее параметры
§15.7.Межмолекулярные взаимодействия. Силы Вандер Ваальса. Водородная связь §15.8.Электронные термы молекулы
ГЛАВА 16.Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом §16.1.Электромагнитное излучение
§16.2.Атомная спектроскопия
§16.3.Фотометрия
§16.4.Инфракрасная спектроскопия
§16.5.Спектроскопия комбинационного рассеяния
§16.6.Радиоспектроскопия. ЭПР и ЯМР
§16.7.Дипольный момент
§16.8.Диэлектрическая проницаемость
§16.9.Поляризация
§16.10.Явление преломления света. Показатель преломления
§16.11.Молярная рефракция
§16.12.Магнитные свойства вещества
§16.13.Оптическая активность веществ и поляризация света
§16.14.Поляриметрия
Раздел: 5 Химическая кинетика и катализ
ГЛАВА 17.Кинетика химических реакций
§17.1.Скорость реакции
§17.2.Кинетическое уравнение
§17.3.Кинетика реакций в статических условиях
§17.4.Методы определения порядка химических реакций
§17.5.Сложные реакции
§17.6.Цепные реакции
§17.7.Фотохимические реакции
§17.8.Принцип детального равновесия
§17.9.Кинетика гетерогенных процессов
§17.10.Влияние температуры на скорость реакции
§17.11.Молекулярная кинетика. Теория активных столкновений
§17.12.Молекулярная кинетика. Теория активированного комплекса
§17.13.Влияние растворителя на кинетику химической реакции
§17.14.Влияние ионной силы на скорость реакции
ГЛАВА 18.Катализ
§18.1.Общие положения и закономерности катализа
§18.2.Гомогенный катализ
§18.3.Кислотный и основной катализ
§18.4.Гомогеннокаталитические реакции, катализируемые комплексными соединениями §18.5.Ферментативный катализ
§18.6.Гетерогенный катализ
Раздел: 6 Поверхностные явления
ГЛАВА 19.Термодинамика поверхностных явлений
§19.1.Поверхностная энергия Гиббса. Поверхностное натяжение
§19.2.Факторы, влияющие на поверхностное натяжение
§19.3.Поверхностноактивные и поверхностно инактивные вещества
§19.4.Уравнение адсорбции Гиббса
§19.5.Смачивание. Инверсия смачивания. Растекание. Поверхностные пленки §19.6.Когезия. Адгезия. Флотация
§19.7.Методы определения поверхностного натяжения
ГЛАВА 20.Адсорбция
§20.1.Сорбция. Виды адсорбции
§20.2.Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе
§20.3.Адсорбция на границе раздела жидкость-газ. Анализ изотермы адсорбции Ленгмюра. Определение размеров молекул ПАВ
§20.4.Адсорбция на твердой поверхности. Теории адсорбции
§20.5.Закономерности адсорбции на твердых адсорбентах. Особенности адсорбции на пористых адсорбентах
§20.6.Адсорбция электролитов. Образование двойного электрического слоя (ДЭС). Ионный обмен
ГЛАВА 21.Хроматография
§21.1.Сущность и классификация хроматографии
§21.2.Основные хроматографические параметры
§21.3.Теоретические основы хроматографии
§21.4.Анализ и методы расчета хроматограмм
§21.5.Плоскостная, ионообменная и гельхроматография
Раздел: 7 Коллоидное состояние вещества. Дисперсные системы
ГЛАВА 22.Природа и классификация дисперсных систем
§22.1.Историческое развитие науки о коллоидах
§22.2.Классификация по размеру частиц (дисперсности)
§22.3.Классификация по агрегатному состоянию фаз
§22.4.Классификация по отсутствию или наличию взаимодействия между частицами дисперсной фазы
§22.5.Классификация по степени взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой
§22.6.Растворы высокомолекулярных соединений
ГЛАВА 23.Молекулярнокинетические свойства коллоидных систем
§23.1.Броуновское движение
§23.2.Диффузия
§23.3.Осмотическое давление
§23.4.Седиментация в дисперсных системах и седиментационный анализ
ГЛАВА 24.Оптические свойства дисперсных систем
§24.1.Особенности оптических свойств дисперсных систем
§24.2.Рассеяние света
§24.3.Поглощение света
§24.4.Оптическая анизотропия
§24.5.Оптические методы анализа дисперсности
ГЛАВА 25.Электрический заряд коллоидных частиц. Электрокинетические явления
§25.1.Теории строения двойного электрического слоя. Потенциалы ДЭС
§25.2.Влияние электролитов на строение двойного электрического слоя
§25.3.Строение коллоидных частиц лиофобных золей
§25.4.Электрокинетические явления
§25.5.Разделение методом электрофореза
ГЛАВА 26.Методы получения и очистки коллоидных растворов
§26.1.Конденсационные методы получения коллоидных систем
§26.2.Получение коллоидных систем методами диспергирования
§26.3.Методы очистки коллоидных растворов
§26.4.Некоторые свойства мембран для диализа и ультрафильтрации
ГЛАВА 27.Устойчивость и коагуляция коллоидных систем
§27.1.Лиофильные и лиофобные дисперсные системы. Виды устойчивости
§27.2.Агрегация и устойчивость гидрофобных золей
§27.3.Факторы устойчивости дисперсных систем
§27.4.Теории устойчивости и коагуляции
§27.5.Скорость коагуляции
§27.6.Закономерности коагуляции гидрофобных золей под действием электролитов §27.7.Коллоидная защита. Флокуляция
ГЛАВА 28.Классы микрогетерогенных систем
§28.1.Аэрозоли и порошки
§28.2.Суспензии
§28.3.Эмульсии
§28.4.Пены
ГЛАВА 29.Поверхностноактивные вещества. Коллоидные системы, образованные ПАВ
§29.1.Классификация и общая характеристика ПАВ
§29.2.Гидрофильнолипофильный баланс ПАВ. Число ГЛБ
§29.3.Мицеллярные растворы ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). Солюбилизация
§29.4.Применение ПАВ в фармации
Раздел: 8Высокомолекулярные вещества и их растворы
ГЛАВА 30.Получение и свойства ВМС
§30.1.Классификация ВМС. Структура, форма и гибкость макромолекул
§30.2.Фазовые состояния ВМС
§30.3.Взаимодействие ВМС с растворителем. Набухание
§30.4.Свойства растворов ВМС
§30.5.Полиэлектролиты
§30.6.Осмотическое давление растворов ВМС (молекулярных коллоидов). Мембранное равновесие Доннана
§30.7.Гели и студни
Раздел: 9Реологические методы исследования дисперсных систем
ГЛАВА 31.Структурномеханические свойства и реологический метод исследования дисперсных систем
§31.1.Реологические свойства коллоидных систем. Ньютоновские жидкости §31.2.Аномалия вязкости. Неньютоновкие жидкости и структурированные системы
§31.3.Методы определения вязкости
§31.4.Вязкость растворов ВМС
§31.5.Определение молекулярной массы ВМСвискозиметрическим методом