Fyzikála - Vypracované otázky

-Chemické reakcie sa obvykle vykonávajú pri konšt. tlaku a teplote.

-Ak je T∆S malá hodnota v porovnaní s ∆H,bude ∆H záporná,ak je záporná ∆G(spontánny proces). Ak je T∆S veľká hodnota, ∆G môže byť záporná a proces spontánny,aj keď je ∆H kladná.

-Gibbsova funkcia pri konštantnej teplote,alebo tlaku:

-Pri konšt. teplote: SdT =0
alebo

-Pri konšt. tlaku: VdP=0
alebo

-Izotermická zmena voľnej energie medzi stavmi 1 a 2,pri konšt. teplote:

-Kde ∆G je zmena voľnej energie ideálneho plynu podstupujúceho izotermickú vratnú,alebo nevratnú zmenu.

-Chemický potenciál a fugacita:-Pri izotermickom procese obmedzený na objemovú prácu: dG=VdP
-V je vždy kladná hodnota a Gibbsova energia sa mení úmerne zmenám tlaku.
-Pre čisté pevné látky,alebo kvapaliny je objem málo závislý na tlaku (blíži sa ku konštante):

-Plyny majú veľmi silnú závislosť na tlaku:

-Molárna Gibbsova energia,alebo aj chemický potenciál: a pre ideálny plyn:

-Kde µ° je integračná konštanta a závisí len na teplote a povahe plynu. Predstavuje chemický potenciál 1mol látky v referenčnom stave.
-Keď sa skutočný plyn nechová ideálne,zavádza sa ako náhrada tlaku,pojem fugacita(f),rovnako ako je zavedená aktivita v neideálnych roztokoch,ako náhrada koncentrácie.




6. Termodynamika: otevřené systémy, chemický potenciál a otevřené systémy, rovnováha v heterogenním systému

-Otvorené systémy:-Počet zložiek systému je najmenší počet nezávisle premenných chemických látok,ktoré musia byť uvedené pri kvantitatívnom opise fáz.
-V otvorenom systéme sa musí počítať s výmenou hmoty medzi fázami. Akékoľvek extenzívne vlastnosti ako objem a voľná energia sa stávajú funkciou teploty,tlaku a počtu molov rôznych zložiek.

-Chemický potenciál a otvorené systémy:-Nekonečne malá reverzibilná zmena Gibbsovej energie pre otvorený systém s dvoma zložkami (binárne systémy):

-Pri konštantnej teplote,tlaku a množstve ďaších zložiek,je chemický potenciál zložky i rovný zmene voľnej energie spôsobenej nekonečne malou zmenou v počte molov ni.

-Pri konštantnej teplote a tlaku:

-Pre systém konštantného zloženia: N = n1 + n2 + …
-Chemický potenciál ako každé iné parciálne molárne množstvo je intenzívna vlastnosť. Je nezávislá na počte zložiek systému.
-Pre uzavretý systém v rovnováhe,konšt. teplote a tlaku je zmena voľnej energie nulová.



-Rovnováha v heterogénnom systéme:-Keď sú 2 fázy v rovnováhe pri konštantnej teplote a tlaku,príslušná zmena voľnej energie oboch fáz musí byť rovnaká,pretože voľná energia celého systému je nulová.

-Zníženie množstva látky vo vode je presne rovné zvýšeniu v organickej fáze.

-Chemický potenciál zložky je totožný vo všetkých fázach heterogénneho systému,keď sú fáze v rovnováhe pri danej teplote a tlaku.


-Keď 2 fáze nie sú v rovnováhe pri konštantnej teplote a tlaku,celková voľná energia systému má tendenciu klesať a látka prechádza z fáze s vyšším chem. potenciálom do fáze s nižším chem. potenciálom,až dokým nie sú potenciály rovnaké.



7. Clausius–Clapeyronova rovnice, aktivita, aktivitní koeficienty

-Clausius-Clapeyronova rovnica: -V prípade,že sa mení tlak a teplota dvojfázového systému jednej zložky,v rovnovážnom stave,o malú hodnotu,molárne zmeny voľnej energie sú rovnaké.

-Behom fázovej zmeny,sú zmeny voľnej energie 1mol kvapalnej pary dané rovnicou:
------>------>

-Pri konštantnom tlaku je teplo absorbované v reverzibilnom deji(rovnovážny stav) rovné molárnemu výparnému teplu. Tzv. Clapeyronova rovnica:
---------->

-Para sa bude chovať ako podobne ako ideálny plyn,pokiaľ je teplota dostatočne ďaleko od krotického bodu. Tzv. Clausius-Clapeyronova rovnica:

alebo
-Tieto dve rovnice sú dôležité pri štúdiu rôznych fázových prechodov a pri odvodzovaní rovníc niektorých koligatívnych vlastností.


-Aktivita,aktívne koeficienty:-V prípade,že môžeme považovať chovanie pary nad roztokom za ideálne,chem. potenciál rozpúšťadla pri rovnováhe pary nad roztokom je:

-Raoultov zákon pre rozpúšťadlo:
------->

-Referenčný stav pre µ° je rovný chem. potenciálu µ1 čistého rozpúšťadla (t.j. X1=1)
-Pre neideálne roztoky je rovnica modifikovaná zavedením “efektívnej koncentrácie”,alebo aktivity rozpúšťadla,ktorá nahradí molárny zlomok:
a

-γ(gama) je označovaný ako aktívny koeficient.

-Pre rozpustenú látku a molárny zlomok platí vzťah:

-Pre rozpustenú látku a molárnu koncentráciu:





8. Standardní volná energie a rovnovážná konstanta, Van't Hoffova rovnice

-Štandardná voľná energia a rovnovážna konštanta:-Mnohé z farmaceuticky významných dejov,ako napr. komplexácia,väzba na bielkoviny,disociácia slabého elektrolytu alebo distribúcia liečiva pre 2 nemiešateľné fázy,sú systémy v rovnováhe a môžu byt popísané z hľadiska zmeny Gibbsovej energie.
-Uzavretý systém pri konštantnom tlaku a teplote,ako je napr. chemická reakcia:

-G je stavová funkcia a jej zmena sa dá vyjadriť ako:



- Algebraický súčet výrazov týkajúcich sa µ° predstavuje zmenu celkovej štandardnej energie reakcie:
alebo

-Súčin aktivít sa nazýva reakčný koeficient (Q) :
------------->

-Podmienkou rovnováhy je:
alebo

-Kde Q je nahradené rovnovážnou konštantou K. Je to veľmi dôležitý výraz,vzťahujúci zmenu štandardnej voľnej energie reakcie ∆G0 k rovnovážnej konštante K.
-Rovnovážna konštanta môže byť tiež vyjadrená ako pomer čiastočných tlakov ,alebo fugacít. Alebo ako pomer rôznych vyjadrení koncentrácie používaných pri roztokoch. (molárny zlomok,molarita,molalita)


-Van`t Hoffova rovnica:- Vplyv teploty na rovnovážne konštanty sa získa z rovnice:

-A jej derivovaním v závislosti na teplote:

-Van`t Hoffova rovnica,kde ∆H0 je štandardná entalpia reakcie:

-Môže byť integrovaná za predpokladu,že ∆H0 je konštantná v celom teplotnom rozsahu.

-Rozpustnosť pevnej látky v ideálnom roztoku je špeciálny typ rovnováhy.




9. Rozpustnost: typy roztoků a příklad lékové formy, nasycený, nenasycený a přesycený roztok, na čem závisí rozpustnost, polární, nepolární a semipolární rozpouštědla
-Typy roztokov:- Vznik roztoku závisí na vzájomnej rozpustnosti látky a rozpúšťadla a na ich chemických a fyzikálnych vlastnostiach. Poznáme 9 typov roztokov.