Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины

Скачать 0.7 Mb.

Название	Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины
страница	1/7
Дата публикации	09.12.2014
Размер	0.7 Mb.
Тип	Учебно-методический комплекс

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

1 2 3 4 5 6 7

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:

теоретические основы аналитической химии;
принципы и методы химического качественного анализа (дробный и систематический);
принципы и методы химического количественного анализа (гравиметрия и титриметрия );
теоретические основы физико-химических (инструментальных) методов анализа, их применение для определения качественного и количественного состава анализируемых объектов;
основные приемы и правила работы в аналитической лаборатории (технику капельного анализа, взвешивания на аналитических весах, основные приемы гравиметрии и титрования);

студенты должны уметь:

применять полученные знания для анализа веществ;

правильно выбирать метод анализа в соответствии с поставленной аналитической задачей и заданной точностью определения;
рассчитывать количества компонентов растворов заданной концентрации и готовить растворы определенной концентрации;
проводить качественные реакции на ионы, пользуясь кислотно-основной классификацией;
уметь проводить расчеты рН среды, произведения растворимости, окислительно-восстановительного потенциала;
пользоваться основными методами разделения и концентрирования в аналитической химии;
владеть техникой и осуществлять различные гравиметрические и титриметрические определения;
работать с приборами - аналитическими весами, рН-метрами, иономерами;
проводить простой учебно-исследовательский эксперимент на основе овладения приемами техники работ в лаборатории, выполнять расчеты, оформлять результаты, формулировать выводы.
самостоятельно работать с учебной, справочной и методической литературой по органической химии.

Извлечение из ГОС ВПО:

Требования ГОС к обязательному минимуму
содержания основной образовательной программы

Индекс	Дисциплина и ее основные разделы	Всего часов
ЕН.Ф.04	Химия: Химические системы, реакционная способность веществ, их идентификация.	84

1.5 Объем дисциплины и виды учебной работы:

№ п/п	Шифр и наименование специальнос-ти	Курс	Семестр	Виды учебной работы в часах						Вид итогового контроля (форма отчетнос-ти)
№ п/п	Шифр и наименование специальнос-ти	Курс	Семестр	Трудо-ёмкость	Всего ауд.	ЛК	ПР/СМ	ЛБ	Сам. раб.	Вид итогового контроля (форма отчетнос-ти)
1.	050102 – «Биология»	2	III	84	60	30	10	20	24	зачет
2.	050102.00 – «Биология-География»	2	III	84	60	30	10	20	24	зачет

1.6 Содержание дисциплины.

1.6.1 Разделы дисциплины и виды занятий (в часах). Примерное распределение учебного времени:

п/п		Наименование раздела, темы	Количество часов
п/п		Наименование раздела, темы	Всего ауд.	ЛК	ПР/СМ	ЛБ	Сам. раб.
1.	Предмет и задачи аналитической химии		2	2	-	-	1
2.	Основы качественного анализа		4	2	-	4	2
3.	Аналитические реакции		6	2	-	4	2
4.	Химическое равновесие в гомогенных системах.		4	4	-	-	2
5.	Теория сильных электролитов		4	2	2	-	3
6.	Окислительно-восстановительные реакции		8	2	2	4	2
7.	Качественный анализ катионов и анионов.		8	2	-	6	4
8.	Гетерогенные системы, ПР		6	4	2	-	2
9.	Основы объёмного анализа		6	2	2	-	2
10.	Кислотно-щелочное титрование		6	2	2	2	2
11.	Редоксметрия		2	2	-	-	2
12.	Физико-химические (инструментальные) методы анализа.		4	4	-	-	4
	ВСЕГО		60	30	10	20	28

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

Наименование раздела, темы	Формы самостоятельной работы	Кол-во часов	Форма контроля
1. Предмет и задачи аналитической химии	Вопросы для самостоятельного изучения: Предмет и задачи аналитической химии. Связь аналитической химии с другими науками и её значение для контроля окружающей среды.	1	Доклад
2. Основы качественного химического анализа	Вопросы для самостоятельного изучения: Методы качественного анализа. Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Обсуждение
3. Аналитические реакции	Вопросы для самостоятельного изучения: Реакции обнаружения и разделения ионов. Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Обсуждение; опрос на занятии
4. Химическое равновесие в гомогенных системах	Вопросы для самостоятельного изучения: Протолитическая теория кислот и оснований. Гидролиз солей. Амфотерность. Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Проверка упражнений; решений задач
5. Теория сильных электролитов	Вопросы для самостоятельного изучения: Активность и коэффициент активности. Водородный и гидроксидный показатели. Вычисление рН в водных растворах кислот и оснований. Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Проверка упражнений; решений задач
6. Окислительно-восстановитель-ные реакции	Вопросы для самостоятельного изучения: Окислительно-восстановительные процессы в аналитической химии. Окислительно-восстановительный потенциал. Направление окислительно-восстановительных реакций. Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Проверка упражнений; решений задач
7. Качественный анализ катионов и анионов	Вопросы для самостоятельного изучения: Аналитические группы катионов и анионов. Выполнение упражнений.	4	Опрос на занятии; составление схем разделения и определения ионов
8. Гетерогенные системы. Произведение растворимости.	Вопросы для самостоятельного изучения: Произведение растворимости. Выполнение контрольных заданий по разделу «Качественный анализ». Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Обсуждение; проверка решений задач
9. Основы объёмного анализа	Вопросы для самостоятельного изучения: Титриметрические методы анализа. Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Проверка решений задач
10. Кислотно-щелочное титрование	Вопросы для самостоятельного изучения: Кислотно-основное титрование. Расчёты рН. Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Обсуждение; проверка заданий и задач
11. Редоксметрия	Вопросы для самостоятельного изучения: Иодометрия и перманганатометрия Выполнение контрольных заданий по разделу «Количественный анализ». Решение расчетных задач, выполнение упражнений.	2	Проверка контрольных заданий
12. Физико-химические (инструменталь-ные) методы анализа.	Кулонометрия. Теоретические основы метода, законы Фарадея. Кулонометри-ческое титрование. Спектральные методы анализа. Классификация спектральных методов. Абсорбционная молекулярная спектроскопия. Основы фотометрического качественного и количественного анализа. Выполнение упражнений.	4	Обсуждение; проверка заданий.
ВСЕГО		28

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:

Введение в анализ
Предмет, методы, задачи, аналитической химии
Частные и групповые качественные реакции
Кислотно-щелочной анализ катионов. Уравнения реакций.

Вопросы для обсуждения:

По какому принципу делят катионы на шесть аналитических групп?
Как окрашивают пламя горелки катионы К⁺, Са⁺, Ва⁺, Na⁺?
Что такое маскировка ионов?
Дробный анализ анионов (Cl^-, SO₄^2-, CO₃^2-, NO^3-, CH₃COO^-, Br^-, I^-)

Задания для самостоятельной работы:

Описать ход и порядок разделения и определения катионов в заданных смесях
Привести необходимые уравнения реакций;

Смеси типа:

NH₄⁺, Hg²⁺, Fe²⁺
K⁺, NH₄⁺, Li⁺
Ag⁺, Pb²⁺, Ba²⁺, Sb³⁺
Ba²⁺, Mn²⁺, Bi³⁺
Na⁺, Ag⁺, Pb²⁺, Co²⁺
Pb²⁺, Cr³⁺, Co²⁺, Cd²⁺
K⁺, Pb²⁺, Mg²⁺, Co²⁺

Литература:

Логинов В.А. и др., Аналитическая химия. – М.: ВШ, 1986
Логинов В.А. и др., Сборник задач по аналитической химии. – М.: ВШ, 1986
Крешков Г.А. Основы аналитической химии. – В 3 т. – М.: ВШ, 1982.
Мень Е.С., Мень С.А. Аналитическая химия. Качественный анализ катионов и анионов. Мурманск: МГПИ, 2001.

Практическое занятие № 2 (2ч.)

Тема: Сильные и слабые электролиты.

План:

Константа и степень диссоциации.
Гидролиз солей.
Произведение растворимости.

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%.

1 2 3 4 5 6 7

Добавить документ в свой блог или на сайт

	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

Мгпу учебно-методический комплекс дисциплины

Похожие: