淺談藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)相平衡一章的教學(xué)體會(huì)

摘要：本文總結(jié)了在藥學(xué)專業(yè)本科教學(xué)中，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，物理化學(xué)相平衡一章的課堂教學(xué)的方法與體會(huì)，使抽象的理論與藥學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性與教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：藥學(xué)專業(yè)；相平衡；教學(xué)

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）46-0104-02

物理化學(xué)是基礎(chǔ)化學(xué)中的一門重要學(xué)科，是藥學(xué)類專業(yè)的學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，是充分培養(yǎng)抽象思維能力的課程。在藥學(xué)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。是生物化學(xué)、藥劑學(xué)、藥物動(dòng)力學(xué)等后續(xù)課程的理論與研究方法的基礎(chǔ)，是連接基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁。具有扎實(shí)的物理化學(xué)素養(yǎng)和較好的理論基礎(chǔ)的學(xué)生，適應(yīng)能力強(qiáng)，“后勁”足。他們?nèi)菀子|類旁通、自學(xué)深造，能較快適應(yīng)工作，開辟藥學(xué)領(lǐng)域新的研究陣地。相平衡一章要求學(xué)生掌握相、組分?jǐn)?shù)和自由度的概念；相律的物理意義及其在相圖中的應(yīng)用。主要內(nèi)容有單組分、二組分、三組分相圖；杠桿規(guī)則及在相圖中的應(yīng)用；克氏方程在單組分相平衡中的應(yīng)用。筆者就藥學(xué)專業(yè)物理化學(xué)課程中相平衡一章的教學(xué)，談一下體會(huì)。

一、結(jié)合藥學(xué)生產(chǎn)及研究實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

單組分相圖一節(jié)中，主要內(nèi)容是水的相圖和二氧化碳的相圖。1，2]在水的相圖中，講解三個(gè)區(qū)域、三條線、一個(gè)點(diǎn)的水的狀態(tài)與溫度、壓力間相互關(guān)系之后，根據(jù)在藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，講述水在低溫低壓條件下升華的特性，在不破壞藥物有效成分的前提下，結(jié)合制藥企業(yè)的冷凍干燥設(shè)備、工藝等具體細(xì)節(jié)得到超微粉針劑的過程理解冷凍干燥技術(shù)，并且對藥物劑型有一個(gè)初步認(rèn)識。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題講解應(yīng)用的習(xí)題，使學(xué)生體會(huì)并理解單組分相圖在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。在講解二氧化碳的相圖時(shí)，重點(diǎn)是超臨界萃取技術(shù)。它是利用了物質(zhì)在臨界點(diǎn)附近的奇異性，利用二氧化碳無毒、不殘留的性質(zhì)，代替水或有機(jī)溶劑作為萃取介質(zhì)，將在高溫下才能萃取的物質(zhì)經(jīng)降低壓力常溫下萃取出來，是一種把萃取與分離兩個(gè)過程合為一體的新型的、環(huán)保綠色的提取分離方法。對于那些熱不穩(wěn)定或易被破壞活性成分的藥物，采用這種高新技術(shù)的方法提取優(yōu)于傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取的方法。二氧化碳超臨界流體對有機(jī)物溶解能力強(qiáng)、選擇性好、在接近室溫下操作等優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合后期藥學(xué)專業(yè)課“天然藥物化學(xué)”中有關(guān)中草藥有效成分的分離與精制的內(nèi)容來講解，如在天然物中有很多揮發(fā)油成分，利用溶劑提取法，既破壞有效成分，又污染環(huán)境，可以舉實(shí)例講解，使物理化學(xué)中臨界狀態(tài)、兩相平衡的知識在藥學(xué)研究中得到具體應(yīng)用。二組分相圖中，主要內(nèi)容是雙液系統(tǒng)和低共熔混合物的相圖。雙液系統(tǒng)的相圖結(jié)合蒸餾、精餾原理；低共熔混合物的相圖結(jié)合藥物的配伍及防凍制劑、改良劑型增進(jìn)藥效及利用熔點(diǎn)下降檢查樣品純度等方面的應(yīng)用舉例，使學(xué)生對生硬的理論有了親切感，明確理論學(xué)習(xí)和專業(yè)實(shí)踐的關(guān)系。為今后專業(yè)課的學(xué)習(xí)和將來的工作打下較好的基礎(chǔ)。在三組分相圖的一節(jié)中，鹽水系統(tǒng)和部分互溶三液系統(tǒng)是講解的重點(diǎn)內(nèi)容，結(jié)合重結(jié)晶法分離、精制無機(jī)鹽的例子，了解鹽水系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。結(jié)合萃取原理分析部分互溶三液系統(tǒng)相圖的應(yīng)用。

二、結(jié)合藥學(xué)領(lǐng)域的研究與發(fā)展，開拓學(xué)生的視野

物理化學(xué)中的很多內(nèi)容應(yīng)用于新型制劑等的研究中。教師應(yīng)了解藥學(xué)研究的前沿與發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)本學(xué)科的內(nèi)容，結(jié)合本科生的畢業(yè)論文、研究生的研究課題，擴(kuò)大學(xué)生的專業(yè)視野，理論聯(lián)系實(shí)際，使學(xué)生的學(xué)習(xí)有目的性。在新劑型研究中，如脂質(zhì)體的研究、微囊化技術(shù)、微乳劑的制備等都利用相圖的研究。例如微乳劑的制備中，結(jié)合相圖的繪制可以直觀地表現(xiàn)出水乳區(qū)的大小及各組分的比例，對配方的優(yōu)化具有指導(dǎo)意義等。學(xué)生對這些藥學(xué)專業(yè)術(shù)語感到新鮮，也很感興趣。例如像脂質(zhì)體、緩釋、控釋制劑等后期將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容雖然不能作詳細(xì)的講解，但是在基礎(chǔ)課中點(diǎn)到為止這不僅能使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識，也能增強(qiáng)對本專業(yè)的自豪感，更是為后續(xù)課程及將來的藥學(xué)實(shí)踐埋下伏筆。

三、重點(diǎn)剖析難點(diǎn)，公式化變形象化

在相平衡一章中，學(xué)生普遍感到難的是計(jì)算題，主要是克氏方程的應(yīng)用及杠桿規(guī)則的運(yùn)用。對單組分兩相平衡中的克勞休斯——克拉柏龍方程的應(yīng)用感到棘手，單從公式去理解比較難懂。在講課過程中，可以將公式同水的相圖相結(jié)合，即相圖中的三條線就是克勞休斯——克拉柏龍方程的解析圖。只是液氣、固氣、固液平衡線的相變熱的數(shù)值不同，斜率有正、有負(fù)而已。

■=■此式為克拉柏龍方程，表明單組分兩相平衡時(shí)，平衡壓力隨溫度的變化率。結(jié)合不同的相平衡，得到三個(gè)不同的表達(dá)式，即克勞休斯-克拉柏龍方程：

OA線：液氣平衡■=■？搖？搖？搖？搖？搖ΔvapH■>0斜率為正

OB線：固氣平衡■=■？搖？搖？搖？搖？搖ΔsubH■>0斜率為正斜率為正

OC線：固液平衡衡■=■？搖？搖？搖？搖？搖ΔfusH■>0 ΔfusV■<0 斜率為負(fù)

點(diǎn)O是三條線的交點(diǎn)為三相點(diǎn)，三相點(diǎn)的坐標(biāo)也是三個(gè)方程的共同的解。理解了公式的意義并結(jié)合例題講解公式的應(yīng)用，使學(xué)生對計(jì)算不再感到很難。其他單組分相圖與水的相圖很相似，只是OC線的斜率可能為正。計(jì)算的另一類問題是杠桿規(guī)則應(yīng)用的問題。在所有的相圖分析中，杠桿規(guī)則都是適用的。在教學(xué)過程中，我們的重點(diǎn)應(yīng)放在如何運(yùn)用上。結(jié)合練習(xí)題的解答，舉例說明效果比較好。

四、多種教學(xué)手段相結(jié)合

物理化學(xué)的內(nèi)容抽象、枯燥，應(yīng)在課件的制作、板書的設(shè)計(jì)上下工夫，使學(xué)生不感到乏味。在相平衡中，不要把復(fù)雜的相圖一次性全盤搬出，讓學(xué)生感覺眼花繚亂，不知道如何去解讀復(fù)雜的相圖。在教學(xué)中讓相圖中的點(diǎn)和線相繼出現(xiàn)，讓學(xué)生跟隨老師的思路去分析相圖。分析完一條平衡線后再點(diǎn)擊出現(xiàn)另一條平衡線。使學(xué)生對一些抽象的問題加深理解。在多媒體教學(xué)的同時(shí)，要輔以板書，調(diào)動(dòng)學(xué)生去積極思考。尤其在計(jì)算、習(xí)題的解答中，板書的效果會(huì)更好。同時(shí)在教學(xué)中和學(xué)生互動(dòng)、共同探討。如利用實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容乙醇—苯二組分相圖的繪制，掌握液相組成、氣相組成與沸點(diǎn)的關(guān)系，同時(shí)了解氣相組成與液相組成的測定方法；通過苯—水—乙醇的一對部分互溶三液系統(tǒng)相圖的繪制，了解相變點(diǎn)的意義及組成的計(jì)算方法，為脂質(zhì)體、微乳劑等新劑型的研究提示方法。

總之，根據(jù)相平衡這一章所涉及到的不同系統(tǒng)、以及所對應(yīng)的不同條件下的相律的表達(dá)，并結(jié)合在藥學(xué)專業(yè)應(yīng)用的舉例，使學(xué)生理解理論與實(shí)際相結(jié)合的現(xiàn)實(shí)意義，教學(xué)中更多地偏重于物理化學(xué)中的理論與藥學(xué)實(shí)踐的聯(lián)系，使學(xué)生了解所學(xué)的內(nèi)容將來在專業(yè)實(shí)踐中有什么應(yīng)用。使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，既要掌握扎實(shí)的化學(xué)理論的基礎(chǔ)，又要培養(yǎng)在藥學(xué)專業(yè)實(shí)踐中如何應(yīng)用基礎(chǔ)知識的理念，讓學(xué)生改變物理化學(xué)是非常難學(xué)的一門課程，都是抽象的、枯燥的理論，與專業(yè)實(shí)踐聯(lián)系不上的觀點(diǎn)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)的能動(dòng)性。提高課堂的教學(xué)效果，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李三鳴.物理化學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2011.

[2]傅獻(xiàn)彩.物理化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.