Fizička hemija sa instrumentalnim metodama

Šifra

140301

Naziv predmeta

Fizička hemija sa instrumentalnim metodama

Nastavnik

Prof.dr Katarina Rajković

Status predmeta

obavezni

Godina

II

Semestar

3

Uslov

Nema

Matičnost predmeta

Naučna oblast

Prirodne nauke

Naučno polje

Hemijske nauke

Uža naučna oblast

Fizička hemija, nauka o polimerima, elektrohemija

Opis predmeta

Cilj

Cilj izučavanja fizičke hemije u okviru studija farmacije jeste sticanje znanja koja će omogućiti studentu da razume fundamentalne farmaceutske procese: ciljanu sintezu lijekova, fizičko-hemijske deskriptore lijekova od značaja za njihovo dejstvo – rastvorljivost, particiona konstanta, lipofilna supstituciona konstanta, Hametova konstanta, Taftov sterni parameta, molarna refrakcija i dr., procese transporta lijekova u organizmu, stabilnost farmaceutskih formulacija lijekova i sl.

Ishodi učenja na nivou predmeta

Studenti će steći znanja o termodinamičkim funkcijama stanja sistema, spontanosti toka procesa i faktora koji na to utiču, transportnim fenomenima u otvorenim i zatvorenim sistemima, osobinama rastvora i njihovim koligativnim osobinama, osobinama rastvora elijektrolita, elijektrohemiji membrana, brzini procesa, kinetici enzimskih reakcija kao i međumolijekulskim interakcijama. Studenti će steći vještine mjerenja osnovnih fizičko-hemijskih osobina – gustine, viskoznosti, molijekulske mase, provodljivosti, indeksa prelamanja, molarnog apsorpcionog koeficijenta. Takođe će naučiti da pravilno predstavljaju i tumače rezultate fizičko-hemijskih eksperimenata.

Sadržaj predmeta-teorijska nastava

  1. Sistemi, Podjela sistema, parametri stanja, funkcije stanja. Fazni dijagrami. Procesi u sistemima – reverzibilni i ireverzibilni. Ulazni i izlazni parametri. Signal i šum. Filtriranje signala.
  2. Energija. Prenos energije. Prvi zakon termodinamike. Entalpija. Toplota hemijske reakcije – termohemija. Spontani procesi. Drugi zakon termodinamike. Treći zakon termodinamike.
  3. Gibsova energija sistema i hemijski potencijal supstance. Gibsova reakciona izoterma. Otvoreni sistemi. Kuplovani procesi.
  4. Termodinamika metaboličkih procesa. Transportni fenomeni u organizmu. Fikovi zakoni difuzije.
  5. Rastvori. Termodinamičke funkcije obrazovanja rastvora. Rastvorljivost. Faktori koji utiču na rastvorljivost lijekova. Fazni dijagram vode. Koligativne osobine rastvora. Osmoza. Osmolarnost i toničnost. Rastvori slabih elijektrolita. Ravnoteže u rastvorima slabih elijektrolita. Rastvori jakih elijektrolita.
  6. pH-metrija. Karl-Fišerova titracija. Provodljivost rastvora jakih elijektrolita. Jonska ravnoteža u organizmu.
  7. Višefazni sistemi. Ravnoteže u dvo- i trofaznim sistemima. Raspodjela supstance u dve faze. Particioni koeficijent. Dijagrami stanja. Oblast stabilnosti faza. Hemijske reakcije u heterogenim sistemima.
  8. Uspostavljanje električnog potencijala na granici dve faze. Nernstova jednačina. Standardni potencijal, elijektrohemijski niz, potenciometrijska mjerenja, selektivne elektrode. Jonski komplijeksi i jon-selektivne elektrode. Elektroliza. Kulonometrija.
  9. Brzina hemijske reakcije. Red i molijekularnost reakcije. Mehanizam odigravanja hemijske reakcije – teorija prelaznog stanja. Brzina enzimskih reakcija.
  10. Vezivanje liganda za supstrat. Ravnotežno i neravnotežno vezivanje. Konstanta vezivanja. Faktori koji utiču na stabilnost komplijeksa ligand – substrat.
  11. Međumolekulske interakcije – van der Valsove, disperzione i hidrofobne. Molekulski deskriptori. Veza dejstva lijeka i molekulskih deskriptora.
  12. Princip i podjela instrumentalnih metoda.  Spektroskopske metode. Elektromagnetno zračenje. Instrumentalne metode zasnovane na rotaciji i refleksiji svjetlosti.
  13. Apsorpcija i emisija zračenja. Lambert-Berov zakon. Atomska apsorpciona, emisiona i molijekulska spektrometrija (UV-VIS, IR spektrometrija, fluorimetrija).
  14. Instrumentalne metode zasnovane na rasipanju svjetlosti (turbidimetrija i nefelometrija). Elektrohemijske metode.
  15. Instrumentalne metode razdvajanja: Gasna i Tečna hromatografija (principi, podjela, faktori razdvajanja, instrumenti i primjena). Elijektroforeza (princip, podjela i instrumenti). Potenciometrija i potenciometrijska titracija.

Sadržaj predmeta-praktična nastava

  1. Mjerenje gustine tečnosti piknometrom.
  2. Mjerenje viskoznosti Ostvaldovim viskozimetrom.
  3. Mjerenje toplote sagorevanja kalorimetarskom bombom.
  4. Mjerenje osmotskog pritiska rastvora neelijektrolita osmometrom.
  5. Određivanje molijekulske mase sniženjem tačke mržnjenja.
  6. Provjera Debaj – Hikel – Onsagerove jednačine mjerenjem provodljivosti rastvora jakog elijektrolita.
  7. Određivanje promjene entalpije i entropije elijektrohemijske reakcije u galvanskom spregu mjerenjem temperaturske zavisnosti elijektromotorne sile sprega.
  8. Mjerenje brzine reakcije inverzije saharoze.
  9. Fazni dijagram „tačka ključanja – sastav“ binarne homogene tečne smeše.
  10. Spektrofotometrijsko određivanje sastava i stabilnosti komplijeksnog jedinjenja
  11. Polarimetrija, refraktometrija, nefelometrija i turbidimetrija.
  12. Potenciometrijske titracije i pH-metrija.
  13. Karl-Fišerova titracija.
  14. Odabrane separacione metode (gasna i tečna hromatografija).
  15. Elektroforeza.

Metode izvođenja nastave

Interaktivna predavanja, laboratorijske vježbe, izrada i odbrana seminarskog rada, radionice, diskusije.

Oprema za izvođenje nastave predmeta

Kolorimetar; uređaj za HPLC; spektrofotometar; pribor za tankoslojnu hromatografiju; aparatura po Soxhlet-u; konduktometar.

Literatura-obavezna

  1. Poša M.: Fizička hemija.-  Novi Sad: Univerzitet u Novom Sadu-Medicinski fakultet, 2016.
  2. Medenica M.,  Malešev D.: Instrumentalne metode analize.- Beograd: Univerzitet u Beogradu -Farmaceutski fakultet, 2018.

Literatura-preporučena

  1. Malešev D.: Odabrana poglavlja fizičke hemije.- Beograd: Grafopan, 2008.
  2. Medenica M.,  Malešev D.: Eksperimentalna fizička hemija.- Beograd Univerzitet u Beogradu -Farmaceutski fakultet, 2002.

Metrika predmeta

ECTS

Nastavne aktivnosti

Samostalni rad studenta (SRS)

Ukupno časova

Predavanja

Vježbe

Drugi oblici nastave (DON)

8

45

30

15

150

240

Vrednovanje rada studenta

Predispitne obaveze

Završni ispit

Ukupno

Predavanja

Vježbe

Kolokvijum

Drugi oblici nastave (DON)

Pismeni

Usmeni

100

6

9

30

5

30

20