Скачать 0.7 Mb.
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мурманский государственный педагогический университет» (МГПУ) УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ЕН.Ф.04. ГСЭ.Ф.6 ХИМИЯ: АНАЛИТИЧЕСКАЯ Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) 050102.00 Биология с дополнительной специальностью География 050102 Биология Утверждено на заседании кафедры биологии и химии естественно-географического факультета (протокол № 13 от 02 апреля 2008 г.) Зав. кафедрой ___________ М.Н. Харламова РАЗДЕЛ 1. Программа учебной дисциплины. 1.1 Автор программы: Сагайдачная В.В., старший преподаватель кафедры экологии ЕГФ МГПУ. 1.2 Рецензенты: Луппова Е.Н., кандидат биол. наук, доцент кафедры биологии и химии ЕГФ МГПУ. Лештаев А.А., кандидат биол. наук, доцент кафедры географии и экологии ЕГФ МГПУ. 1.3 Пояснительная записка Предметом аналитической химии является теория и практика методов анализа. Анализ является прекрасным наглядным инструментом при изучении гомогенного и гетерогенного равновесия, гидролиза, амфотерности, окислительно-восстановительных процессов в водных растворах при различных средах и явлений комплексообразования. Цель курса: ознакомление студентов с основами химической идентификации: теорией методов качественного и количественного анализа веществ и природных материалов. Задачи курса «Аналитическая химия» заключаются в следующем: а) дать учащимся представления о теоретических принципах и методах анализа веществ, их возможностях и применении; б) сообщить определенный комплекс знаний по основным методам качественного и количественного химического анализа и научить делать расчеты по результатам анализа; в) привить навыки проведения химических анализов. В курсе аналитической химии студенты-биологи учатся проводить анализ смесей веществ, выбирать наиболее целесообразное направление анализа в соответствии с поставленной задачей, творчески осмысливать получаемые результаты. В данном курсе речь идёт об элементном анализе. В соответствии с задачами аналитической химии курс разделен на качественный и количественный анализ. Теоретический курс качественного анализа основан на теоретических законах общей химии и знании химии элементов, изученных в первом и втором семестрах. Курс лекций включает в себя теорию растворов электролитов с основными понятиями теории сильных электролитов и активности, теорию кислот и оснований Лоури-Бренстеда, расчёты рН в различных равновесных системах в водных растворах, растворимости и произведений растворимости (активности), а также основные правила и приёмы кислотно-щелочного метода анализа катионов. Анализ анионов даётся по дробному методу без деления на группы. Выполняя качественный анализ, студенты- экологи глубже понимают и усваивают процессы, которые протекают при выполнении той или иной аналитической операции. Таким образом, анализ является прекрасным наглядным инструментом при изучении гомогенного и гетерогенного равновесия, гидролиза, амфотерности, окислительно-восстановительных процессов в водных растворах при различных средах и явлений комплексообразования, явлений которые протекают в окружающей среде, организме, технологических процессах. Теоретический курс количественного анализа включает гравиметрию, теорию и практику объёмных методов анализа с использованием химических методов анализа титрования: кислотно-щелочного, окислительно-восстановительного, осадительного, комплексометрического. В курсе рассматриваются методы прямого и обратного титрования и расчёты результатов определения. Кратко рассматривается теория индикаторов и методы физико-химического анализа. Программа составлена в соответствии с требованиями к минимуму подготовки выпускника вуза по специальности - «Биология», определяемой государственным стандартом высшего профессионального образования. При разработке данной программы были использованы: Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по специальности «Биология»; методические разработки Е.С.Меня, А.А. Лештаева, сборники задач и тематических заданий по различным разделам курса (см. список литературы по разделам). На развитие исследовательских навыков, химического мышления, направлены практические и лабораторные занятия. В результате изучения курса аналитической химии студенты должны знать:
студенты должны уметь:
Требования ГОС к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы
1.5 Объем дисциплины и виды учебной работы:
1.6 Содержание дисциплины. 1.6.1 Разделы дисциплины и виды занятий (в часах). Примерное распределение учебного времени:
1.6.2 Содержание разделов дисциплины. Тема 1. Предмет и задачи аналитической химии. Анализ и синтез. Предмет и задачи аналитической химии. Связь аналитической химии с другими науками и её значение для контроля окружающей среды. Качественный и количественный анализ. Методы анализа: химические, физические, физико-химические. Аналитические проблемы: снижение пределов обнаружения, повышение точности, экспрессность анализа, локальность и анализ без разрушения, микро- и ультрамикроанализ. Основные типы реакций и процессов в химическом анализе: кислотно-основные, окислительно-восстановительные комплексообразования, осаждения-растворения, сорбции и экстракции. Задачи и выбор метода обнаружения и идентификация атомов, ионов, молекул и веществ. Тема 2. Основы качественного химического анализа. Основы качественного анализа. Методы качественного анализа. Макро-, микро- и полумикрометоды. Капельный анализ. Мокрые и сухие методы анализа. Методы, основанные на нагревании, сплавлении и прокаливании веществ. Основные методы разделения и концентрирования: экстракция, осаждение, хроматография. Микрокристаллоскопические методы. Тема 3. Аналитические реакции. Понятие об аналитических реакциях и реактивах. Техника выполнения анализа Общие и частные аналитические реакции. Реакции обнаружения и разделения ионов. Специфичность и чувствительность аналитических реакций при обнаружении отдельных элементов. Объекты окружающей среды: воздух, природные и сточные воды почвы, донные отложения; цели и особенности их анализа. Органические и полимерные вещества. Особенность их анализа. Контроль за выбросами органических производств и нефтеперерабатывающих предприятий (фенолы, нефтяные углеводороды). Тема 4. Химическое равновесие в гомогенных системах. Теория растворов в аналитической химии. Равновесие в гомогенных средах. Сильные и слабые электролиты. Гидролиз солей. Амфотерность. Комплексообразование в водных растворах. Протолитические равновесия в растворах. Степень и константа гидролиза. Расчет рН гидролизуемых солей. Протолитическая теория кислот и оснований. Константы кислотности и основности. Тема 5. Теория сильных электролитов. Основные положения теории сильных электролитов. Общая (аналитическая) и активная концентрация, ионная сила и коэффициент активности ионов. Термодинамическая, концентрационная и условная константа равновесия, их показатели (рК). Ионизация воды. Водородный и гидроксидный показатели. Шкала рН как мера кислотности среды. Расчет рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований. Буферные растворы и механизм их действия. Тема 6. Окислительно-восстановительные реакции. Окислительно-восстановительные процессы в аналитической химии. Уравнение Нернста. Влияние рН, комплексообразования и осаждения на величину окислительно-восстановительного потенциала. Направление, последовательность протекания и константа равновесия окислительно-восстановительных реакций. Важнейшие окислители и восстановители, применяемые в химическом анализе. Тема 7. Качественный анализ катионов и анионов. Качественный анализ - дробный и систематический, чувствительность и специфичность реакций. Понятие об аналитическом сигнале как основе анализа. Метрологическая характеристика методов анализа. Сравнительная характеристика методов. Качественный систематический анализ катионов по кислотно-щелочному методу, его преимущества и недостатки. Классификация катионов по группам Качественный анализ катионов. Аналитическая классификация катионов при кислотно-основном методе анализа. Кислотно-основная схема проведения анализа смеси катионов, групповые реактивы. Специфические реакции. Качественный анализ анионов. Аналитическая классификация анионов. Аналитические реакции анионов I и II аналитической группы. Специфические реакции. Тема 8. Гетерогенные системы. Произведение растворимости. Гетерогенные равновесия в аналитической химии. Произведение растворимости. Вычисления растворимости. Условия образования осадков. Влияние на полноту осаждения одноименного иона, кислотности (рН) среды, постороннего электролита («солевой эффект». Применение процессов осаждения и растворения в анализе. Комплексные соединения и их аналитические свойства. Равновесия в растворах комплексных соединений, константы устойчивости (образования) и нестойкости. Применение комплексообразования для разделения, маскировки и обнаружения ионов. Влияние комплексообразования на растворимость осадков. Основы весового анализа (гравиметрия). Техника работы в гравиметрическом анализе. Расчеты в гравиметрическом анализе. Тема 9. Основы объёмного анализа. Основы объёмного анализа. Понятие о титровании и титре. Связь между титром и нормальностью. Титриметрические методы анализа: кислотно-основной, окислительно-восстановительный, комплексонометрический. Расчёты в титриметрическом анализе. Тема 10. Кислотно-щелочное титрование Общая характеристика метода кислотно-основного титрования. Индикаторы и их использование в титровании. Расчёты рН в точке эквивалентности и выбор индикатора. Тема 11. Редоксметрия Окислительно-восстановительные методы объёмного анализа: иодометрия и перманганатометрия. Определение металлов, нитратов, сульфитов редокс-методами. Тема 12. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Электрохимические методы анализа. Потенциометрия. Электроды сравнения и индикаторные, их характеристика. Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование. Полярография. Теоретические основы метода. Амперометрическое титрование с одним индикаторным электродом. Область применения метода, преимущества и недостатки. Кулонометрия. Теоретические основы метода, законы Фарадея. Кулонометри-ческое титрование. Спектральные методы анализа. Классификация спектральных методов. Абсорбционная молекулярная спектроскопия. Основы фотометрического качественного и количественного анализа. Хроматографические методы анализа. Классификация по механизму сорбции. Основные виды хроматографии - в тонком слое, бумажная, осадочная, ионнообменная и газовая. 1.6.3 Темы для самостоятельного изучения
1.7 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины. 1.7.1 Тематика и планы практических занятий. Практическое занятие №1 (2 часа) Тема: Качественный анализ. План:
Вопросы для обсуждения:
Задания для самостоятельной работы:
Смеси типа:
Литература:
Практическое занятие № 2 (2ч.) Тема: Сильные и слабые электролиты. План:
Вопросы для коллективного обсуждения 1.Понятия константы и степени диссоциации. 2. Расчет константы и степени диссоциации. 3. Особенности гидролиза солей по катиону. 4. Особенности гидролиза солей по аниону. 5. Условия необратимости гидролиза. 6. Расчет степени и константы гидролиза. 7. Расчет растворимости и произведения растворимости для малорастворимых соединений. Расчетные задачи: 8. Вычислите степень диссоциации хлорида натрия в 0,1 М растворе. 9. Вычислите степень гидролиза карбоната натрия в 0,2 М растворе. 10. Какова молярность 20%-ой азотной кислоты? (ρ = 1,115 г/мл). 11.Вычислите pH 0,3 м раствора гидрокарбоната натрия. 12. Определить константу диссоциации кислоты, если в 0,1 М растворе степень ее диссоциации 25%. |
Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Автор программы: Меньшакова Мария Юрьевна, к б н., доцент кафедры биологии и химии мгпу | Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Автор программы: доктор биологических наук, профессор кафедры биологии и химии мгпу н. В. Василевская | ||
Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Автор программы: Н. В. Василевская – доктор биологических наук, профессор кафедры биологии и химии мгпу | Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Автор программы: Н. В. Василевская, доктор биологических наук, профессор кафедры биологии и химии мгпу | ||
Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Автор программы: Н. В. Василевская – доктор биологических наук, профессор кафедры биологии и химии мгпу | Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Сергеева А. А., кандидат педагогических наук, доцент кафедры психологии Мурманского государственного педагогического университета... | ||
Учебно-методический комплекс дисциплины Английская драма от Шекспира до Шеридана (дисциплина по выбору студента): Учебно-методический комплекс дисциплины. Ооп 050300. 62... | Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Журавлева Т. Н., начальник учебно-методического центра по го и чс мурманской области | ||
Учебно-методический комплекс дисциплины од. 02 Основы теории изучаемого языка Стилистика Учебно-методический комплекс по предмету «Стилистика» подготовлен кандидатом филологических наук, доцентом кафедры английского языка... | Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | ||
Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | ||
Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Рецензенты: д б н., профессор кафедры биологии и химии Н. В. Василевская, к б н., зав | Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Авторы программы: ассистент кафедры биологии и химии Александрова Е. Ю., к с. Х н. Ласкин П. В | ||
Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины Левитес Д. Г., д п н., профессор, заведующий кафедрой педагогического проектирования и образовательных технологий | Учебно-методический комплекс дисциплины Рецензенты: Короткова Т. А., кандидат педагогических наук, доцент кафедры Кимктяиж мгпу |