Рабочая программа дисциплина «аналитическая химия и физико-химические методы анализа» Специальность: 280202. 65 «Инженерная защита окружающей среды»

скачать ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА» ФГОУВПО «РГУТиС» ОБЩЕУНИВЕРСИТЕТСКАЯ КАФЕДРА Кафедра «Естественнонаучные дисциплины» УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе, д.э.н., профессор ________________________Новикова Н.Г. «_____»_______________________20 __г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Дисциплина «АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА » Специальность: 280202.65 «Инженерная защита окружающей среды» Москва 2009г. Рабочая программа составлена на основании примерной программы дисциплины «Аналитическая химия» При разработке программы в основу положен Государственный образовательный стандарт по специальности 280202.65 «Инженерная защита окружающей среды» Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры «Естественнонаучные дисциплины» Протокол № ________ «____»____________20 г. Зав. кафедрой ______________________________/ д.т.н., проф. Е.А. Лукашев/ Рабочая программа рекомендована Научно-методической секцией Общеуниверситетской кафедры Протокол № ________ «____»_______________200_г. Председатель Научно-методической секции Рабочая программа одобрена Учебно-методическим советом ФГОУВПО «РГУТиС» Протокол № ________ «____»_______________200_г. Ученый секретарь Научно-методического совета Юрчикова Е.В. к.и.н, доцент ^ Рабочую программу разработали: Преподаватели кафедры «Естественнонаучные дисциплины» _____________________________________ / д.х.н., проф. Ханчич О.А. / _______________________________________ /доц. Вершинина Л.И./ ^ 1.Цели и задачи дисциплины. Изучение дисциплины "Аналитическая химия и физико-химические методы анализа" является составной частью общеобразовательной подготовки студентов специальности 280202.65 "Инженерная защита окружающей среды" по фундаментальным наукам естественного цикла. Знание основ аналитической химии необходимо для формирования научного мировоззрения и плодотворной деятельности технологов для скорейшего и эффективного использования достижений науки и конкурентоспособной деятельности в условиях рыночной экономики. В соответствии с требованиями типовых программ настоящая программа по аналитической химии и физико-химическим методам анализа рассчитана на получение студентами знаний по аналитической химии и освоению современных методик анализа. Изучение теоретических вопросов программы дополнено выполнением лабораторных работ, развивающих у студентов необходимые навыки работы в химической лаборатории. На самостоятельную работу выносится проработка и углубление основных положений программы с привлечением основной, дополнительной литературы и обязательным решением задач. В результате теоретического изучения дисциплины, студент должен узнать: а) теоретические основы химических и физико-химических методов анализа; б) методы определения химического состава веществ, их концентрирования, разделения и идентификации; в) области применения различных инструментальных методов и их метрологические характеристики; В результате практического изучения дисциплины студент должен: а) овладеть приемами работы в лаборатории химического профиля, приобрести навыки обращения с важнейшими веществами; б) научиться решать задачи и проводить расчеты с применением ко­личественных законов химии; в) освоить важнейшие методики качественного и количественного анализа, а также современных методов физико-химического анализа; г) уметь обоснованно выбрать метод анализа для решения конкретной задачи и обработать результаты анализа с использованием методов математической статистики. ^ 2. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. 2.1. Распределение рабочего времени по семестрам, видам занятий и контроля Виды занятий и контроля Дневная форма обучения Заочная форма обучения Всего часов 144 144 Лекции 34 6 Лабораторные работы 34 6 Консультации по курсу Всего аудиторных занятий 68 12 Самостоятельная работа студента 76 132 Контрольная работа - 5 Зачет - 5 Экзамен 4 6 ^ 2.2. Тематический план № п/п Наименование темы Количество часов Дневная форма Лекции Лабораторные работы Самостоятельная работа 1 Предмет и задачи аналитической химии. Качественный анализ. 2 4 3 2 Теоретические основы методов химического анализа растворов. Кислотно-основные (протолитические) равновесия. 4 - 6 3 Равновесие в системе раствор-осадок. Реакции комплексообразования. 2 - 4 4 Методы количественного анализа. Гравиметрический анализ. 4 4 6 5 Титриметрический анализ. Методы кислотно-основного титрования. 2 4 2 6 Кривые кислотно-основного титрования. Кислотно-основные индикаторы. 2 4 7 Методы окисления-восстановления в титриметрическом анализе. Кривые окислительно-восстановительного титрования. 4 -- 4 8 Перманганатометрия, иодометрия. Характеристика и особенности методов. 2 4 4 9 Методы осаждения, их классификация. 2 2 4 10 Комплексонометрическое титрование 2 2 4 11. Математические методы обработки результатов наблюдений. 2 - 6 12. Классические оптические методы анализа: фотоколориметрия и спектрофотоколориметрия, нефелометрия, поляриметрия и рефрактометрия. 6 6 8 13 Современные оптические методы. Методы атомной спектроскопии. 4 -- 3 14. Методы оптической молекулярной спектроскопии. 4 -- 3 15. Основы электохимических методов анализа. Электролиз. Кулонометрия, амперометрия. 2 2 3 16. Кондуктометрический метод. Потенциометрия. Вольтамперометрия. 2 2 3 17. Термический анализ и хромотография. 2 4 3 18. Дифракционные методы анализа 2 -- 3 19. Другие методы физико-химического анализа. 4 -- 3 ^ 3. Содержание дисциплины. 3.1. Основное содержание учебной дисциплины № п/п Наименование темы Содержание темы 1. Понятие об аналитической химии и химическом анализе Предмет и задачи аналитической химии. ^ Элементный, молекулярный, фазовый анализ. Методы разделения и концентрирования веществ. Основные характеристики сравнительной оценки методов анализа. Качественный анализ 2. Теоретические основы методов химического анализа растворов Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева и их значение в аналитической химии. Зависимость химико-аналитических свойств ионов в связи с положением элементов в периодической системе.. Кислотно-основные (протолитические) равновесия. Буферные системы. Расчет концентраций ионов водорода и рН. Комплексные соединения в аналитической хиии. Гидролиз солей, его использование в анализе. 3. Равновесие в системе раствор-осадок. Теоретические основы осаждения малорастворимых соединений. Произведение растворимости и его использование в практике химического анализа.. Факторы, влияющие на растворимость осадков: солевой эффект, присутствие одноименных ионов. Использование осаждения для разделения и обнаружения различных соединений. 4. ^ Гравиметрический метод анализа. Сущность гравиметрического метода анализа. Сущность анализа. Осаждаемая и гравиметрическая форма, требования к ним. Кристаллические и аморфные осадки, условия их образования. Этапы гравиметрического анализа. Аналитический фактор пересчета. Расчеты в гравиметрическом анализе. 5. ^ Титриметрический анализ. Сущность титриметрического анализа. Способы титрования. Классификация методов анализа. Стандартизация растворов титрантов. Точка эквивалентности, способы фиксирования ее. Способы выражения концентраций растворов. Расчеты в титриметрическом анализе. 6. ^ Кислотно-основное титрование. Характеристика методов кислотно-основного титрования. Рабочие растворы. Кислотно-основные индикаторы. Кривые титрования сильных и слабых кислот и оснований. Кислотно-основное титрование в химическом контроле технологических процессов. 7. ^ Методы окисления-восстановления в титриметрическом анализе. Перманганатометрия, иодометрия. Классификация редоксиметрических методов. Влияние различных факторов на реакции окисления-восстановления. Направление окислительно-восстановительных реакций. Скорость окислительно-восстановительных реакций и ее зависимость от концентрации вещества, температуры реакции среды..Кривые окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия и иодометрия как методы окисления-восстановления. Приготовление и хранение растворов иода, перманганата и тиосульфата. Примеры определения веществ перманганатометрическим и иодометрическим методами. 8. ^ Осадительное титрование Характеристика методов осаждения: аргентометрия, роданометрия. Влияние различных факторов на характер кривых титрования. Адсорбционные индикаторы и механизм их действия. Типовые задачи и расчеты в методах осаждения. 9. ^ Комплексонометрическое титрование Сущность метода. Титрующие реагенты в комплексонометрии. Комлексы ионов металлов с комплексонами: состав, структура, устойчивость. Металлохромные индикаторы. Определение содержания катионов комплексонометрически. Определение общей жесткости воды. 10. Математические методы обработки результатов наблюдений. Градуировка и ее роль в процессе анализа. Точность результатов анализа: воспроизводимость и правильность. Рациональные правила вычисления и статическая обработка экспериментальных данных. 11. ^ Физико-химические методы анализа. Классические оптические методы анализа: фотоколориметрия и спектрофотоколориметрия, нефелометрия, поляриметрия и рефрактометрия. Спектральные области. Поглощение излучения. Ультрафиолетовая и видимая области. Оптическая активность веществ и поляризация. Светопропускание в скрещенных и параллельных поляроидах. Основные принципы абсорбционных методов спектрального анализа и их применение для качественного и количественного определения веществ. 12. Современные оптические методы. Взаимодействие излучения с веществом. Методы атомной спектроскопии. Атомно-абсорбционная спектроскопия: поглощение света света свободными атомами. Атомные и молекулярные спектры. Зависимость интенсивности спектральных линий элемента от концентрации этого элемента. Атомно-эмиссинная спектроскопия: самый популярный многоэлементный метод анализа. Рентгеновская и электронная спектроскопия. 13. Методы оптической молекулярной спектроскопии. Теоретические основы методов: Волновые числа и длины волн. Частота и энергия. Источники излучения. Лазеры. Приборы и техника выполнения анализа.Взаимно дополняющие методы анализа:инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния света.УФ-видимая спектроскопя: возбуждение валентных электронов. Флуоресцентная спектроскопия. 14. Основы электохимических методов анализа. Электролиз. Кулонометрия. Амперометрия. Классификация кулонометрических методов.Применение закона Фарадея в анализе. Кулонометрическое и амперометрическое титрование. Аппаратура и техника выполнения кулонометрического и амперометрического анализа. 15. Кондуктометрический метод. Потенциометрия. Вольтамперометрия. Теоретические основы кондуктометрического метода анализа. Изменение электропроводимости в процессе титрования. Влияние различных факторов на электропроводность. Типы реакций, используемые при кондуктометрическом титровании. Вольтамперометрия: обработка зависимостей силы тока от потенциала. 16. Термический анализ и хромотография. Сущность методов термического анализа. Аппаратура и техника выполнения анлиза. ^ Теоретические основы хроматографии. Классификация хроматографических методов. Сорбенты, носители, растворители, применяемые в различных методах хроматографии. Качественный и количественный анализ хроматограмм. 17. Дифракционные методы анализа Физические методы анализа молекулярной и надмолекулярной структуры вещества. Методы, основанные на явлениях рассеяния. Их физические принципы. Рентгеноструктурный анализ. Упругое и неупругое рассеяние света. Поляризационная оптическая дифрактометрия. Количественные оптические методы аналитического контроля. 18. Другие методы физико-химического анализа. Спектроскопия электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) и ядерного магнитного резонанса (ЭПР). Масс-спектрометрия: идентификация молекулы по ее осколкам. Радиометрические методы анализа. Кинетические методы анализа. ^ 3.2. Перечень лабораторных работ № п/п Наименование темы занятий Цель занятий Время проведения занятий (час) 1. Техника безопасности в химической лаборатории Знакомство с правилами работы в химической лаборатории, с техникой лабораторных работ, лабораторным оборудованием. 1 3 Качественный анализ раствора двух солей Ознакомление с комбинированным использованием методов качественного анализа. 3 4 Определение содержания железа Гравиметрическое определение содержания железа в соли Мора 4 5 Кислотно-основное титрование Приготовление рабочего раствора соляной кислоты и раствора тетрабората натрия. Титриметрическое определение содержания щелочи 2 6 Определение NaOH и Na2CO3 Титриметрическон определение NaOH и Na2CO3 при их совместном присутствии. Определение карбонатной жесткости воды. 2 7 Окислительно-восстановительное титрование Пермаганатометрия. Приготовление рабочего раствора перманганата калия и стандартного раствора оксалата. Определение содержания железа в соли Мора методом перманганатометрии. 4 8 Иодометрия Приготовление рабочего раствора тиосульфата натрия и стандартного раствора бихромата калия. Иодометрическое определение содержания меди в сульфате меди. 4 9 Комплексонометрическое титрование Приготовление и стандартизация раствора ЭДТА. Определение общей жесткости воды. 2 10 Анализ по светопоглощению: фотоколориметрия На основе теоретических сведений об основных законах абсорбционной спектроскопии по экспериментальным данным определить концентрацию исследуемых ионов. 2 12 Анализ по рефрактометрии, парахору и вискозиметрии На основе теоретических сведений по явлениям рефракции света, парахору и вискозиметрии по экспериментальным данным определить концентрацию исследуемого вещества в растворе 6 13 Спектрофотометрический метод определения концентрации солей . На основе теоретических сведений по определению оптической плотности фотоэлектрическим методом определить концентрацию исследуемого вещества в растворе 4 ^ 4. Контроль знаний и практических навыков, полученных в результате изучения курса. 4.1.Во время проведения лабораторных занятий студенты разбирают теоретический материал, используя тесты и выполняя самостоятельные работы. Кроме того предусмотрено выполнение контрольных работ в течение семестра: аудиторных –3; домашних – 3. ^ 4.2. Проведение зачета: не предусмотрен 4.3. Проведение экзамена Примерный перечень вопросов к экзамену по аналитической химии и физико-химическим методам анализа: Предмет и задачи аналитической химии. Классификация методов. Методы разделения и концентрирования веществ. Отбор проб. Аналитическая классификация катионов и анионов. Ее связь с периодическим законом Д.И.Менделеева. Типы реакций, применяемых в качественном анализе. Специфичность и чувствительность аналитических реакций. Закон действия масс и его значение для аналитической химии. Константы равновесия химико-аналитических реакций. Направление аналитических реакций. Растворимость веществ. Способы выражения и расчета концентраций в аналитической химии. Электролитическая диссоциация. Состояние ионов в растворах Слабые электролиты и характеристики их диссоциации. Сильные электролиты. Коэффициент активности и ионная сила раствора. Ионное произведение воды и водородный показатель. Вычисление рН в растворах. Равновесие в растворах комплексных соединений. Константа нестойкости. Амфотерность гидроксидов и ее роль в аналитической химии. Оценка рН в растворах амфотерных гидроксидов. Гидролиз солей и его роль в химическом анализе. Оценка рН растворов солей. Буферные системы и их значение в анализе. Буферная емкость растворов Закон действующих масс и гетерогенные процессы. Произведение растворимости. Влияние различных ионов на растворимость электролитов. Солевой эффект. Образование и растворение осадков и их использование в аналитической химии. Титриметрические методы анализа на основе реакций кислотно-основного (протолитического) взаимодействия. . Кислотно-основные индикаторы Эквиваленты веществ в о/в реакциях. Влияние различных факторов на эквиваленты и скорость о/в реакций Окислительно-восстановительные пары и потенциалы. Уравнение Нернста. Изменение ред-окс потенциалов в о/в реакциях. Направление и константа равновесия о/в реакций. Титриметрические методы на основе реакций окислительно-восстановительного взаимодействия. Кривые о/в титрования. Индикаторы о/в титрования. Перманганатометрия и иодометрия, их использование в контроле производства и охраны окружающей среды. Сущность титрования методами осаждения. Аргентометрия. Комплексообразование и его роль в качественном и количественном анализе. Сущность методов комплексонометрического титрования. Определение общей жесткости воды комплексонометрическим методом. Сущность и разновидности гравиметрического анализа. Вычисления в весовом анализе. Общая характеристика электрохимических методов анализа. Электрогравиметрический метод анализа (электролиз). Вольтамперометрия. Кондуктометрическое титрование. Электропроводность удельная и эквивалентная. Кривые титрования. Потенциометрическое титрование. Общая характеристика оптических методов анализа. Показатель преломления света. Рефрактометрия. Атомные и молекулярные спектры. Спектральные области. Волновые числа и длины волн. Атомно-абсорбционная и эмиссионная спектроскопия. Молекулярная оптическая спектроскопия. Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния света. Оптические методы анализа: колориметрия, нефелометрия. Спектроскопия видимого и УФ-излучения. Спектофотоколориметрический и колориметрический анализы. Нефелометрический метод анализа. Аналитические методы, основанные на явлениях рассеяния. Оптическая активность веществ и поляризация света. Поляриметрический метод анализа. Анализ по светопоглощению-фотоколориметрия. Сущность полярографических методов анализа. Полярографические кривые. ^ 4.4. Курсовая работа Не предусмотрена 4.5. Контрольная работа Выполняют студенты заочного отделения 4.6. Реферат Не предусмотрен Вопросы, выносимые на самостоятельную работу Студенты выполняют контрольные задания по следующим темам: Растворимость веществ. Способы выражения концентраций растворов. Кислотно-основное равновесие. Расчет рН и рОН в растворах. Буферные системы Произведение растворимости. Дробное осаждение. Раановесие в растворах комплексных соединений, константы устойчивости и нестойкости. Кислотно- основное титрование. Кривые титрования. Окислительно-восстановительное титрование. Расчет результатов анализа. Титрование по методу осаждения. Комлексонометрия. Гравиметрический анализ. Условия образования и растворения осадков. 5.ЛИТЕРАТУРА 5.1. Основная 1. Харитонов Ю.А. Аналитическая химия. Книги 1,2; М . Высшая школа, 2003. 2. Васильев В.П. Аналитическая химия. Сборник вопросов, упражнений и задач. М., Дрофа. 2003. 3. Васильев В.П. Курс аналитической химии. М. Химия. 1989. 5.2. Дополнительная 1..Воскресенский А.Г. Сборник задач и упражнений по аналитической химии. М. Просвещение. 1985. М. Просвещение. 1985. 2. Физико-химические методы анализа. Практическое руководство. (Под редакцией Алесковского В.Б. ) Л. Химия. 1988. 3. Коренман Я.И. Практикум по аналитической химии, книги 1-3, М.: Колосс. 2005. 4. .Вершинина Л.И. Аналитическая химия. Учебное пособие . ГАСБУ. М. 1998. 5. Отто М. Современные методы аналитической химии. Том 1. Пер. с немецкого под ред. А.В.Гармаша. М.: Техносфера. 2003. 5.3.Справочная 1. Лурье М.Ю. Справочник по аналитической химии. М. Химия. 1989. 2. Рабинович В.А., Хавин В.Я. Краткий химический справочник. Л. Химия. 1991. 5.4. Электронные и интернет ресурсы. http://www. himik.ru Учебно- демонстрационные средства 1. Таблица химических элементов Д.И. Менделеева. 2. Таблица стандартных электродных потенциалов. 3. Таблица растворимости солей и оснований. 4. Классификация катионов по кислотно-щелочному методу. 5. Константы нестойкости некоторых комплексных ионов. 6. ПР некоторых труднорастворимых в воде соединений. Скачать 242,81 Kb. оставить комментарий Дата 30.09.2011 Размер 242,81 Kb. Тип Рабочая программа, Образовательные материалы