microbik.ru
1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента образовательных программ и стандартов
профессионального образования

 

Л.С. Гребнев

18 декабря 2000 г.

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

ДПП.03 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

 

Рекомендуется Министерством образования Российской Федерации
для направления подготовки

540100 ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Дисциплина

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Направление: 540100 Естественнонаучное образование

Профиль: 540101 Химия

Курс: 3

Форма обучения: очная

Семестр: 5, 6

Количество часов на дисциплину: 250

Количество аудиторных часов на дисциплину: 180

Цель дисциплины: формирование базовых знаний о способах и приемах химического анализа, методах определения состава и строения вещества, а также умений и навыков аналитика-исследователя.

Задачи дисциплины:

  1. обеспечить знание теоретических основ аналитической химии, соответствующих химических и физико-химических методов анализа, областей их применения и рационального использования;

  2. сформировать необходимый комплекс знаний для определения стратегии анализа, а также практические навыки и умения по определению состава и строения индивидуальных соединений и сложных многокомпонентных систем;

  3. обеспечить овладение общей методологией аналитической химии и конкретными приемами анализа природных веществ, технических материалов, процессов и окружающей среды.

Принципы отбора содержания и организации учебного материала


Содержательное наполнение предлагаемой программы обусловлено обобщающим и систематизирующим характером дисциплины и включением ее в систему естественнонаучных дисциплин. Содержание дисциплины распределяется между лекционной и лабораторной ее частями на основе принципа дополнительности, практические занятия не дублируют лекции. В лекционном курсе главное место отводится общетеоретическим темам химических дисциплин и изучению принципов и методов химического анализа.

Содержание программы подразумевает необходимость оптимизации учебного процесса в плане отбора материала занятий, а также методики их организации и контроля учебной работы. Обязательным и полноценным видом учебно-познавательной деятельности студентов служит внеаудиторная (самостоятельная) работа.

Текущий контроль качества усвоения материала


Проверка качества усвоения знаний проводится в устной и письменной форме. Учет знаний, умений и навыков по лабораторному практикуму ведется на каждом занятии в виде опросов, выполнения отдельных качественных реакций и пробных экспериментальных задач. В течение семестра выполняются несколько экспериментальных контрольных работ по определению состава веществ и их смесей. По теоретическим разделам планируется проведение контрольных работ, выполнение индивидуальных заданий по решению задач, коллоквиумы.

Проведение разных по форме и объему письменных и экспериментальных контрольных работ позволяют студенту:

  1. представить уровень собственных знаний по предмету;

  2. увидеть свои сильные и слабые стороны, чтобы учесть их при подготовке к экзамену;

  3. проверить приобретенные умения и навыки в использовании химических и физико-химических методов анализа состава многокомпонентных систем;

  4. отработать основные виды письменных заданий, решений задач - аналогов экзаменационных вопросов.

Такой контроль дает преподавателю основание объективной оценки знаний студента при допуске к экзамену.

Итоговая аттестация


Дисциплина завершается экзаменом, на котором проверяются:

  1. уровень усвоения базовых знаний и основных понятий аналитической химии;

  2. владение общей методологией аналитической химии и конкретными приемами анализа природных веществ, технических материалов, процессов и окружающей среды;

  3. уровень сформированности умений и навыков аналитика-исследователя.

Основное содержание

Общие вопросы

Предмет аналитической химии. Основные этапы развития аналитической химии. Значение аналитической химии и её роль в развитии естествознания, техники, агропромышленного комплекса, защите окружающей среды. Задачи современной аналитической химии. Основные требования к аналитическим методам: высокая точность, низкий предел обнаружения, избирательность, экспрессивность, автоматизация. Виды анализа: элементный, функциональный, структурный, изотопный, молекулярный, фазовый. Методы анализа: химические, физико-химические и физические. Классификация химических методов анализа. Макро-, микро-, ультрамикроанализ. Современное состояние аналитической химии и перспективы.
Качественный анализ

Химическое равновесие. Закон действующих масс в приложении к аналитической химии. Кинетический и термодинамический подход. Сильные и слабые электролиты. Основные положения теории сильных электролитов Дебая - Хюккеля. Активность и коэффициент активности. Ионная сила в растворе. Предельное и расширенное уравнения Дебая - Хюккеля. Определение коэффициентов активности. Расчёт концентраций и активностей ионов. Общая и равновесная концентрация ионов. Термодинамические, концентрационные и условные константы равновесия и связь между ними. Зависимость константы равновесия от температуры. Скорость реакций в химическом анализе. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Примеры ускорения и замедления реакций и процессов, используемых в химическом анализе.

Основные типы химических реакций, используемых в аналитической химии. Кислотно-основное равновесие. Современные представления о кислотах и основаниях. Теории кислот и оснований. Протолитическая теория Бренстеда-Лоури. Равновесия в системах кислота-сопряженное основание-растворитель. Константа кислотности и основности. Кислотные и основные свойства растворителей. Константа автопротолиза. Сила кислот и оснований. Нивелирующий и дифференцирующий эффекты растворителей. Кислотно-основное равновесие в многокомпонентных системах. Буферные растворы и их свойства. Буферная емкость. Расчет pH растворов заряженных и незаряженных кислот и оснований, многоосновных кислот и оснований, смеси кислот и оснований.

Комплексообразование. Основные понятия. Типы и свойства комплексных соединений, используемых в аналитической химии. Классификация комплексных соединений. Равновесие в растворах координационных соединений. Скорость реакций комплексообразования. Количественные характеристики комплексных соединений, константы устойчивости, Функция образования, функция закомплексованности, степень образования комплекса. Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексных соединений. Теоретические основы взаимодействия органических реагентов с неорганическими ионами. Влияние природы функциональных групп, их расположения, стехиометрии молекул реагента на селективность его взаимодействия с неорганическими ионами. Основные типы соединений, образуемых с участием органических реагентов. Хелаты, внутрикомплексные соединения. Некоторые аналитически важные свойства комплексов. Факторы, влияющие на устойчивость комплексов. Использование в химическом анализе комплексных соединений и органических реагентов.

Окислительно-восстановительное равновесие. Уравнения окислительно-восстановительных реакций. Оценка окислительно-восстановительной способности. Уравнение Нернста. Стандартный и формальный потенциалы. Константы равновесия окислительно-восстановительных реакций. Влияние различных факторов на силу окислителя и восстановителя. Влияние ионной силы и температуры на протекание реакций окисления-восстановления. Направление реакций окисления-восстановления. Равновесие в системе осадок-раствор. Равновесие между осадком и раствором. Произведение растворимости. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость. Константы равновесия: термодинамическая, концентрационная, условная. Осаждение. Механизмы и кинетика образования осадков. Влияние природы и количества осадителя, солевого фона, рН и комплексующих реагентов на полноту осаждения. Дробное осаждение. Условие перевода одного малорастворимого соединения в другое.

Методы маскирования, разделения и концентрирования. Маскирование. Основные методы разделения и концентрирования. Количественные характеристики разделения и концентрирования. Константы распределения. Коэффициент распределения. Экстракция. Основные законы и количественные характеристики. Скорость экстракции. Классификация экстракционных процессов. Практическое использование экстракции. Разделение и концентрирование элементов методом экстракции. Сорбция. Механизмы сорбции. Активированные угли, ионообменники и хелатообразующие сорбенты на органической матрице. Кремнеземы и другие неорганические сорбенты
Количественный анализ

Предмет и методы количественного анализа. Предмет количественного анализа. Значение и роль количественного анализа в решении основных химических и экологических проблем. Основные разделы количественного анализа. Гравиметрический, титриметрический и газовый анализ. Современные физические и физико-химические методы анализа.

Метрологические основы химического анализа. Современные метрологические понятия и представления, измерения, методы и средства измерений. Выбор метода анализа. Правильность и статистическая обработка результатов анализа. Классификация погрешностей анализа. Систематические и случайные погрешности. Воспроизводимость, чувствительность, предел обнаружения. Закон нормального распределения случайных ошибок. Среднее значение, дисперсия, стандартное отклонение. Оценка правильности. Доверительный интервал.

Гравиметрический анализ. Сущность гравиметрического анализа. Условия получения осадков. Загрязнение осадков. Типы загрязнений. Осаждаемая и гравиметрическая формы. Требования к ним. Погрешность в гравиметрии. Расчёты в методе гравиметрии.

Титриметрические методы. Классификация методов. Виды титриметрических определений. Способы выражения концентрации в титриметрии. Стандарты. Фиксаналы. Виды кривых титрования. Факторы, влияющие на их характер в различных методах. Способы определения конечной точки титрования в различных методах. Индикаторы.

Методы титрований: кислотно-основной, окислительно-восстановительный, комплексонометрический. Погрешности в титриметрических методах определения. Измерительная посуда и ее поверка. Расчёты в методах окислительно-восстановительного и кислотно-основного титрований.

Физико-химические методы количественного анализа.

Фотометрия. Сущность метода. Основной закон светопоглощения. Отклонения от него. Поглощение комплексов d-элементов. Фотоэлектроколориметры, спектрофотометры. Методы фотоколориметрии. Примеры определений. Погрешности фотоколориметрии.

Поляриметрия. Оптическая активность вещества. Плоскость поляризации и ее вращение. Поляриметр и работа на нем.

Рефрактометрия. Сущность метода, область применения.

Хроматография. Теоретические основы метода. Ионнообменные, молекулярные, осадочные, газожидкостные и распределительные хроматограммы в количественном анализе.

Электрохимические методы. Электрогравиметрический анализ. Теоретические основы метода. Область применения. Кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование. Потенциометрия. Прямая потенциометрия. Ионометрия. рН-метрия. Примеры практического применения ионометрии. Потенциометрическое титрование. рН-метрическое титрование. Кулонометрический метод анализа.

Специальные физико-химические методы. Понятие о спектральном, радиометрическом и люминесцентном методах анализа. Масс-спектрометрический анализ.

Организация самостоятельной работы


Значительная доля материала переносится на самостоятельную работу, включающую:

  1. изучение ряда тем с использованием рекомендованных литературных источников, составление конспектов-рефератов, проверку усвоения материала на практических занятиях;

  2. выполнение в течение семестра индивидуальных заданий по основным темам курса, обеспечивающее систематичность промежуточной аттестации студентов;

  3. подготовку к коллоквиумам и контрольным работам.

Основные понятия


 

автопротолиз

активность

акцептор

анализ химический

ауксохромные группы

буферные растворы

воспроизводимость

дентантность

доверительный интервал

избирательность

ионообменники

ионы лиата, лиония

комплексные соединения

константы ассоциации:

  1. кислотности

  2. основности

константы равновесия:

  1. реальная

  2. термодинамическая

  3. условная

концентрация:

  1. массовая

  2. объемная

  3. нормальная

коэффициент активности

лиганды

маскирующие вещества

молярная масса эквивалента

пара сопряженная кислотно-основная

погрешность:

  1. абсолютная

  2. относительная

  3. случайная

подготовка к анализу

потенциал стандартный

проба анализируемая

произведение растворимости

промах

равновесие

растворители:

  1. амфипротные

  2. протофильные

  3. апротонные

специфичность

теория протолитическая

уравнение атериального баланса

уравнение Дебая-Хюккеля

уравнение Нернста

уравнение электронейтральности

фаза:

  1. неподвижная

  2. подвижная

фильтрация

хроматография

хромофорные группы

чувствительность

эквивалент

экстракция

Рекомендуемая литература

а) основная литература

  1. Васильев В.П. Аналитическая химия. Т.1, 2. - М., 1989.

  2. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия Т. 1, 2. - М., 1990.

  3. Основы аналитической химии . /Под ред Золотова Ю.А. - М., 1999.

  4. Пономарев В.Д. Аналитическая химия. Ч.1, 2. - М., 1982.
б) дополнительная литература

  1. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. - М., 1973.

  2. Алексеев В.Н. Количественный анализ. - М., 1972.

  3. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т.1-3. - М., 1977.

  4. Лайтинен Г.А., Харрис В.Е. Химический анализ. - М., 1979.

  5. Скуг Д., Уэст Ж. Основы аналитической химии. Т1, 2. - М., 1979.

  6. Юинг Д. Инструментальные методы химического анализа. - М., 1978.

  7. Бончев П.Р. Введение в аналитическую химию. – Л., 1978.

  8. Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа. - М., 1997.

  9. Фритц Дж., Шенк Г. Количественный анализ. - М., 1978.

  10. Шарло Г. Методы аналитической химии. Ч. 1, 2. - М., 1961.

  11. Янсон Э.Ю. Теоретические основы аналитической химии. – М., 1987.

  12. Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа. – М., 1974.

  13. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М., 1985.

  14. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. – М. 1991.

  15. Сабадвари Ф., Робинсон А. История аналитической химии. – М., 1984.

  16. Деффель К. Статистика в аналитической химии. - М., 1994.

  17. Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического анализа. - Л., 1984.

Авторы-составители примерной программы дисциплины "Аналитическая химия": Тихомирова И.Ю., канд. хим. наук, доцент; Рутковский Ю.И., канд. хим. наук, доцент.

Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 540100 Естественнонаучное образование.

Программа обсуждена и одобрена на заседании учебно-методического совета по направлению 540100 Естественнонаучное образование Учебно-методического объединения по направлениям педагогического образования на базе РГПУ им. А.И. Герцена (протокол № 14 от 13 ноября 2000 г.).

Председатель совета УМО
по направлениям педагогического образования
на базе РГПУ им. А.И. Герцена Г.А. Бордовский

Председатель УМС
по направлению
540100 Естественнонаучное образование В.П. Соломин