Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры естественнонаучного образования протокол №10 «27»

Скачать 1.04 Mb.

Название	Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры естественнонаучного образования протокол №10 «27»
страница	3/7
Дата публикации	02.08.2015
Размер	1.04 Mb.
Тип	Учебно-методический комплекс

100-bal.ru > Химия > Учебно-методический комплекс

1 2 3 4 5 6 7

Форма проведения занятия: «Круглый стол» — метод активного обучения, одна из организационных форм познавательной деятельности, позволяющая закрепить полученные ранее знания, восполнить недостающую информацию, сформировать умения решать проблемы, укрепить позиции, научить культуре ведения дискуссии. Характерной чертой «круглого стола» является сочетание тематической дискуссии с групповой консультацией. Наряду с активным обменом знаниями, полученными ранее и дополненными при подготовке к занятию, у магистрантов вырабатываются профессиональные умения излагать мысли, аргументировать свои соображения, обосновывать предлагаемые решения и отстаивать свои убеждения. При этом происходит закрепление информации, полученной при самостоятельной работе с дополнительным материалом, а также выявление проблем и вопросов для обсуждения. Правильно организованная дискуссия проходит три стадии : ориентация, оценка и консолидация.На первой стадии магистранты адаптируются к проблеме , т.е. в это время вырабатывается определенная установка на решение поставленной проблемы. При этом перед организатором дискуссии (один из магистрантов,имеющий опыт работы учителем) ставятся следующие задачи:

1. Сформулировать проблему и цели дискуссии. В конкретном случае главной целью является возможность практического использования оптических методов анализа.

Создать необходимую мотивацию, т.е. изложить проблему, показать ее значимость, выявить в ней нерешенные и противоречивые вопросы, определить ожидаемый результат (решение).

2. Установить регламент дискуссии, а точнее, регламент выступлений.

3. Сформулировать правила ведения дискуссии, основное из которых -- выступить должен каждый.

Вторая стадия -- стадия оценки -- обычно предполагает ситуацию сопоставления, конфронтации и даже конфликта идей, который в случае, неумелого руководства дискуссией может перерасти в конфликт личностей. На этой стадии перед организатором «круглого стола» ставятся следующие задачи:

1. Начать обмен мнениями, что предполагает предоставление слова конкретным участникам.

2.Поддерживать высокий уровень активности всех участников. Не допускать чрезмерной активности одних за счет других, соблюдать регламент, останавливать затянувшиеся монологи, подключать к разговору всех присутствующих магистрантов .

3. Оперативно проводить анализ высказанных идей, мнений, позиций, предложений перед тем, как переходить к следующему витку дискуссии.

Третья стадия -- стадия консолидации -- предполагает выработку определенных единых или компромиссных мнений, позиций, решений. На этом этапе осуществляется контролирующая функция занятия

При проведении «круглого стола» студенты воспринимают не только высказанные идеи, новую информацию, мнения, но и носителей этих идей имнений, и прежде всего преподавателя.

Проблемные вопросы

1. Хроматографический анализ.

2. Теоретические основы хроматографии.

3. Классификация хроматографических методов.

Основная литература

1. http://znanium.com Жебентяев А.И. Аналитическая химия. Хроматографические методы анализа: Учебное пособие. - М.: НИЦ Инфра-М; Мн.: Нов. знание, 2013.

2. Глубоков, Ю.М. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 1 / Ю.М. Глубоков, А.А. Ищенко, В.А. Головачева. — М.: Академия. – 2010. - 352 с.

Дополнительная литература

1. Астафьева, Л.С. Экологическая химия : учебник для сред. проф. образования / Л.С. Астафьева — М.: Академия, 2006 .— 224c.

2. Ложниченко, О.В. Экологическая химия : учеб. пособие для вузов по спец. "Биоэкология" и смежным спец. / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова, В.Ф. Зайцев. — М.: Академия, 2008 — 272c.

Тема 4. Электрохимические методы анализа (2 часа)

Цель: сформировать представление о электрохимических методах анализа, характеристике и практическом применении.

План:

1. Электрохимические методы анализа.

2. Теоретические основы потенциометрического анализа.

3. Метод кондуктометрии, теоретические основы

4. Метод полярографии, теоретические основы

5. Электрофоретический метод, теоретические основы

Содержание лекции

Метод потенциометрии с использованием методов активного обучения проводится в форме лекции с элементами дискуссии и с демонстрацией слайдов)

1.Теоретические основы потенциометрического анализа. Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование.

Понятие об электроде, электродном потенциале и причинах его возникновения. Факторы, влияющие на величину электродного потенциала. Уравнение Нернста. Зависимость электродного потенциала от концентрации раствора. Гальванический элемент. Принципиальная конструкция гальванического элемента, его электродвижущая Индикаторные электроды, электроды сравнения. Техника потенциометрического титрования. Применение потенциометрического титрования: титрование протолитов, титрование методом осаждения, комплексонометрическое титрование, редоксметрическое титрование. Потенциометрическое определение рН (рН-метрия). Стеклянный электрод. Ионоселективные электроды. Применение ЭВМ для расчета кривых потенциометрического титрования.

Метод кондуктометрии

Понятие об электропроводности растворов. Проводники второго рода. Удельная и эквивалентная электропроводности. Их зависимость от природы электролита и растворителя, от концентрации и температуры. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении, подвижность ионов. Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование. Применение метода в анализе качества пищевых продуктов.

Метод полярографии

Теоретические основы метода. Диффузионный ток. Уравнение Ильковича. Миграционный и остаточный токи. Полярографические максимумы. Электроды в полярографии. Методы полярографического анализа. Полярографическая волна, потенциал полуволны, диффузионный ток. Потенциал полуволны – основа качественного полярографического анализа. Зависимость диффузионного тока от природы иона, концентрации раствора, температуры, величины потенциала, подаваемого на электроды. Зависимость диффузионного тока от концентрации – основа количественного анализа. Особенности полярографической установки. Достоинства и недостатки метода

Значение полярографии для анализа органических соединений. Новые направления в развитии полярографии: полярография с анодным растворением, осциллографическая полярография, полярография на переменном токе и др.

Электрофоретический метод

Дисперсные системы, их отличие от истинных растворов. Электрические свойства дисперсных систем, строение мицеллы. Электрокинетический потенциал, факторы, влияющие на его величину. Электрокинетический потенциал и устойчивость дисперсных систем. Проблемные вопросы

1 Электрохимические методы анализа.

2. Теоретические основы потенциометрического анализа.

3. Метод кондуктометрии.

4. Метод полярографии.

5. Электрофоретический метод.

Основная литература

1. Харитонов, Ю.Я. Примеры и задачи по аналитической химии. Учебное пособие. / Ю.Я. Харитонов – М.: Медиа. – 2007. - 304 с.

2. Глубоков, Ю.М. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 1 / Ю.М. Глубоков, А.А. Ищенко, В.А. Головачева. — М.: Академия. – 2010. - 352 с.

3. Алов, Н.В. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 2 / Н.В. Алов, И.А. Василенко, А.А. Ищенко. — М.: Академия. – 2010. - 416 с.

Дополнительная литература

1. Астафьева, Л.С. Экологическая химия : учебник для сред. проф. образования / Л.С. Астафьева — М.: Академия, 2006 .— 224c.

2. Ложниченко, О.В. Экологическая химия : учеб. пособие для вузов по спец. "Биоэкология" и смежным спец. / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова, В.Ф. Зайцев. — М.: Академия, 2008 — 272c.

3. Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия. Книга 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Учебник для вузов / Ю.Я. Харитонов. - М.: Высшая школа, 2004. - 559с.

Тема 5. Статистическая обработка результатов анализа (2 часа)

Цель: сформировать представление о статистической обработке результатов количественного анализа.

План:

1. Классификация ошибок количественного анализа .

1.1.Систематическая ошибка.

1.2. Случайные ошибки.

2. Некоторые понятия математической статистики варианта

2.1. Генеральная совокупность

2.2. Выборка (выборочная совокупность)

Содержание лекции

Источник ошибок количественного анализа. Правильность и воспроизводимость результатов количественного анализа. Классификация ошибок количественного анализа (систематическая ошибка, случайные ошибки). Систематическая ошибка (относительная величина систематической ошибки). Источники систематических ошибок (методические, инструментальные, индивидуальные). Оценка правильности результатов количественного анализа (использование стандартных образцов, анализ объекта другими методами, метод добавок или метод удвоения). Случайные ошибки. Некоторые понятия математической статистики и их использование в количественном анализе. Случайная величина, варианта, генеральная совокупность, выборка (выборочная совокупность), распределение Стьюдента. Статистическая обработка и представление результатов количественного анализа.

Форма проведения занятия: информационная лекция, которая сопровождается проблемными вопросами и слайд-презентациями, позволяющими проиллюстрировать теоретический материал.
Для активизации познавательной деятельности перед лекцией в течение 15- 20 минут рекомендуется провести работу в парах сменного состава для рассмотрения вопроса «Классификация ошибок количественного анализа »: систематическая ошибка, случайные ошибки, методические, инструментальные, индивидуальные источники систематических ошибок.

Работа магистрантов строится по следующиму алгоритму:

1. Получив карточку, прочитайте теоретический вопрос и найдите на него ответ.

Магистрант подробно изучает теорию вопроса, при этом использует материал лекции, учебника, дополнительной литературы и т. д.

2. Рассказажите партнеру теоретический материал своей карточки.

После подготовки партнерами теории, один из них становится учителем и объясняет другому теоретический вопрос своей карточки. «Ученик» выслушав рассказ «учителя» задает ему вопросы по этому материалу.

3. Выслушайте теоретический материал карточки партнера.

Ответив на вопросы «ученика», партнеры меняются ролями и выполняется совместная работа по изучению карточки партнера.

4. Поставьте партнеру оценку его работы .

5. Обменяйтесь карточками, найдите нового партнера и образуйте новуюпару. Работа новой пары строится по этому же алгоритму.
Проблемные вопросы

1. Статистический анализ.

2. Система ошибок.

Основная литература

1. Харитонов, Ю.Я. Примеры и задачи по аналитической химии. Учебное пособие. / Ю.Я. Харитонов – М.: Медиа. – 2007. - 304 с.

2. Глубоков, Ю.М. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 1 / Ю.М. Глубоков, А.А. Ищенко, В.А. Головачева. — М.: Академия. – 2010. - 352 с.

3. Алов, Н.В. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 2 / Н.В. Алов, И.А. Василенко, А.А. Ищенко. — М.: Академия. – 2010. - 416 с.

Дополнительная литература

1. Астафьева, Л.С. Экологическая химия : учебник для сред. проф. образования / Л.С. Астафьева — М.: Академия, 2006 .— 224c.

2. Ложниченко, О.В. Экологическая химия : учеб. пособие для вузов по спец. "Биоэкология" и смежным спец. / О.В. Ложниченко, И.В. Волкова, В.Ф. Зайцев. — М.: Академия, 2008 — 272c.

3. Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия. Книга 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Учебник для вузов / Ю.Я. Харитонов. - М.: Высшая школа, 2004. - 559с.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

Филиал ДВФУ в г. Уссурийске
МАТЕРИАЛЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

по дисциплине «Физико-химические методы анализа»

050100.68 – «Педагогическое образование»

Магистерская программа – «Химическое образование»

г. Уссурийск

2012
Материалы для практических занятий, 1 семестр (26 часов)

Занятие № 1-3 (6 часов)

Эмиссионный спектральный анализ

Цель: познакомиться с расшифровкой спектров излучения и расчетами в эмиссионном спектральном анализе.

Вопросы:

1.Теоретические основы метода.

2. Происхождение атомно-эмиссионных спектров.

3. Расшифровка спектров излучения.

4.Расчеты в эмиссионном спектральном анализе.

Эмиссионный спектральный анализ - это метод определения химического состава по его спектру, испускаемому возбужденными атомами и молекулами. Атомы и молекулы могут возбуждаться пламенем горелки, электрической дугой или искрой.

Излучение, полученное таким образом, разлагается в спектр призмой или дифракционной решеткой спектрального прибора и регистрируется фотографической пластинкой или фотоэлектрическим устройством.

Спектр - упорядоченное по длинам волн излучение. Оптический спектр охватывает ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области.

Для определения состава анализируемой пробы по характерным линиям применяют качественный анализ, основанный на изучении спектров испускания. Для качественного спектрального анализа используют самые чувствительные линии с малым потенциалами ионизации, так называемые последние линии. Это те линии, которые при уменьшении содержания определяемого элемента в пробе исчезают в последнюю очередь.

Для расшифровки спектров применяют таблицы спектральных линий и атласы.

В основе количественного спектрального анализа лежит зависимость между интенсивностью линий каждого элемента и концентрацией этого элемента в пробе:

I=a∙C^b или lgI = lga+b∙lgC,

где: I—интенсивность спектральной линии;

C—концентрация элементов;

a и b—постоянные, зависящие от скорости поступления данного элемента из пробы в облако разряда, условий возбуждения и самопоглощения спектральных линий.

При малых концентраций b=1 (т.е. I пропорционально С) при больших—b=1/2 (т.е. пропорционально

).

Почернение на фотопластинке, вызванное спектральной линией, выражается формулой

где i₀—интенсивность света, входящего в спектральную линию (или интенсивность света, проходящего через фон пластинки);

i—интенсивность света, выходящего из спектральной линии на фотопленке;

n n₀—соответствующие показатели гальванометра, связанного с фотоэлементом.

Преобразование почернение:

Относительная интенсивность данной спектральной линии по отношению к интенсивности линии сравнения в данном спектре:

где

-- коэффициент контрастности фотопленки;

Н—количество освещения-экспозиция, равная произведению освещенности на время;

S-S_CT=γ∙b∙lgC+α.

Для определения концентрации элемента в анализируемом веществе применяют метод калибровочной кривой, метод трех эталонов или метод фотометрического интерполирования (с оптическим клином или со ступенчатым ослабителем).

Пример решения типовой задачи

Пример 1.Вычислите длину волны резонансной линии атома натрия, если энергия возбуждения резонансного уровня, 2,1эв.

Решение: длина волны λ (в А⁰) равна

где ΔЕ—разность энергий основного и возбужденного состояния, эВ;

h—постоянная Планка;

С—скорость света (в вакууме).

Активные формы проведения занятий:

-работа в парах сменного состава при рассмотрении вопроса «Теоретические основы метода».

Рассматриваются вопросы: понятие оптический спектр, качественный спектральный анализ, основы количественного спектрального анализа, расшифровка спектров, методы определения концентрации элемента в анализируемом веществе.

Работа магистрантов строится по следующиму алгоритму:

1. Получив карточку, прочитайте теоретический вопрос и найдите на него ответ.

Магистрант подробно изучает теорию вопроса, при этом использует материал лекции, учебника, дополнительной литературы и т. д.

2. Рассказажите партнеру теоретический материал своей карточки.

После подготовки партнерами теории, один из них становится учителем и объясняет другому теоретический вопрос своей карточки. «Ученик» выслушав рассказ «учителя» задает ему вопросы по этому материалу.

3. Выслушайте теоретический материал карточки партнера.

Ответив на вопросы «ученика», партнеры меняются ролями и выполняется совместная работа по изучению карточки партнера.

4. Поставьте партнеру оценку его работы .

5. Обменяйтесь карточками, найдите нового партнера и образуйте новую пару. Работа новой пары строится по этому же алгоритму.
- работа в малых группах при решении расчетных задач и расшифровки спектров излучения.

Проблемные вопросы

Что такое эмиссионный спектральный анализ
Суть данного анализа.

Основная литература

1. Харитонов, Ю.Я. Примеры и задачи по аналитической химии. Учебное пособие. / Ю.Я. Харитонов – М.: Медиа. – 2007. - 304 с.

2. Глубоков, Ю.М. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 1 / Ю.М. Глубоков, А.А. Ищенко, В.А. Головачева. — М.: Академия. – 2010. - 352 с.

3. Алов, Н.В. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 2 / Н.В. Алов, И.А. Василенко, А.А. Ищенко. — М.: Академия. – 2010. - 416 с.

http://lib.uspi.ru Кислинский К.В., Шишлова Т.М. Методические указания к выполнению лабораторных работ по оптическим методам анализа. — Уссурийск : УОП ПГСХА, 2010. — 37 c.

Дополнительная литература

Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия. Книга 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Учебник для вузов / Ю.Я. Харитонов. - М.: Высшая школа, 2004. - 559с.

Занятие № 4-5 Люминесценция

Цель: оценить качество продуктов питания методом люминесценции.

Вопросы:

1.Теоретические основы метода

2. Классификация методов.

3.Принцип работы люминоскопа «Филин»

4.Подготовка проб к анализу и оценка качества продуктов питания.

Содержание занятия

Основными характеристиками флюоресценции являются величина квантового и энергетического выхода, а также спектр флюоресценции, который также является характеристикой вещества.

Интенсивность флюоресценции зависит от концентрации вещества и связана с квантовым и энергетическим выходами, длинной волны возбуждающей реакции, температурой раствора, присутствием в растворе посторонних веществ, величиной рН раствора, природой растворителя. При изменении этих факторов может происходить как усиление флюоресценции, так и ее ослабление или гашение.

В качественном флуоресцентном анализе используются специальные характеристики веществ. Максимум спектра соответствует цвету флюоресцирующего излучения. В простейшем случае качественное определение природы вещества может быть проведено по цвету флюоресцирующего излучения.

Для количественного люминесцентного анализа используют значение выхода люминесценции или связанной с ним интенсивности люминесценции

где: i—интенсивность люминесценции;

i₀—интенсивность падающего света;

K—константа;

C—концентрация определяемого компонента в пробе (в растворе);

d—толщина слоя пробы (раствора).

Интенсивность люминесценции обычно измеряют в условных единицах, например показателях фотоэлемента или фотоумножителя.

Флюоресцентные методы количественного анализа делятся на прямые и косвенные. Люминесценцию используют для анализа следов металлов, органических (ароматических) соединений, витаминов Д, В₁; флюоресцентные индикаторы применяются при титровании в мутных или темно-окрашенных средах. Процесс титрования ведут в темноте, освещая титруемый раствор, куда добавлен индикатор, светом люминесцентной лампы.

На практическом занятии, используя ФЭК или КФК, провести качественное определение природы вещества (витамины группы В) по цвету флюоресцирующего излучения.

Активные формы проведения занятия

1. «Мозговой штурм». На проведение «мозгового штурма» выделяется 10 минут. При рассмотрении свойств жидких кристаллов студентам дается задание: что такое жидкий кристалл? В течение 5 минут студенты на листе записывают варианты ответов. Возможные ответы обучающихся: жидкость со свойствами кристалла; жидкость с упорядоченными молекулами; жидкость с длинными молекулами; кристалл, обладающий свойствами жидкости; вещество, которое сохраняет анизотропию физических свойств, присущую твёрдым кристаллам, и текучесть, характерную для жидкостей и др.По окончании «штурма» все предложенные идеи (решения) подвергаются анализу, в котором участвует вся группа. Обучающимся сообщается правильный ответ: жидкий кристалл – устойчивое агрегатное состояние, при котором вещество сохраняет анизотропию физических свойств, присущую твёрдым кристаллам, и текучесть, характерную для жидкостей.

2. Выполнение учебно-исследовательской работы «Анализ качества мяса, рыбы, растительных масел и соков методом люминесценции» с использованием люминоскопа «Филин», работа в малых группах.

Для выполнения работы используются методические указания. Шишлова Т. М. Методические указания к выполнению лабораторных работ по оптическим методам анализа / Т.М.Шишлова. – Уссурийск: Изд-во ПГСХА, 2010. - 37с.

Проблемные вопросы

Основными характеристиками флюоресценции.
спектр флюоресценции
Флюоресцентные методы количественного анализа

Основная литература

1. Глубоков, Ю.М. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 1 / Ю.М. Глубоков, А.А. Ищенко, В.А. Головачева. — М.: Академия. – 2010. - 352 с.

2. Алов, Н.В. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования. В 2-х томах. Том 2 / Н.В. Алов, И.А. Василенко, А.А. Ищенко. — М.: Академия. – 2010. - 416 с.
http://lib.uspi.ru Кислинский К.В., Шишлова Т.М. Методические указания к выполнению лабораторных работ по оптическим методам анализа. — Уссурийск : УОП ПГСХА, 2010. — 37 c.

Дополнительная литература

Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия. Книга 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Учебник для вузов / Ю.Я. Харитонов. - М.: Высшая школа, 2004. - 559с.

Занятие № 6-9 ( 8 часов)

«Молекулярно- абсорбционный и атомно-абсорбционный(ААС) спектральный анализ»

Цель: освоить выполнение исследований на спектрофотометре UNICO 1200 и UVmini-1240

Вопросы:

1.Теоретические основы метода.

2. Классификация методов.

3.Принцип работы спектрофотометра UNICO 1200 и UVmini-1240.

4.Построение калибровачного графика для определения концентрации Fe, Cu, Cr в воде.

5. Определения концентрации Fe, Cu, Cr в воде на спектрофотометре UNICO 1200.

Содержание занятия

Атомно-абсорбционный анализ основан на поглощении световой энергии атомами анализируемых веществ. Обязательным условием является атомизация, а затем возбуждение. Теоретические основы метода, принцип работы прибора для ААС рассмотреть теоретически (реферат, презентация), молекулярно- абсорбционный анализ изучить на примере приборов спектрофотометр UNICO 1200 и UVmini-1240
Блок схема спектрофотометра

Все оптические приборы ряда спектрофотометров имеют следующую блок схему

1 – Источник света 2 – Монохроматор 3 – Кюветное отделение 4 – Детектор 5 - Дисплей