Министерство образования и науки Российской Федерации
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА
Наименование дисциплины
«Неорганическая и АНАЛИТИЧЕСКАЯ химия»
Рекомендуется для направления подготовки (специальности)
111801 Ветеринария
Квалификация (степень) «специалист»
Москва 2011
1. Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины:
дать студентам определённый минимум знаний по общей, неорганической и аналитической химии, который способствовал бы усвоению профилирующих дисциплин, обеспечивал бы понимание и освоение методов анализа и закладывал бы базис для последующей практической работы;
привить навыки выполнения основных операций, при проведении химического эксперимента, в том числе аналитического, и обучить правилам обработки его результатов;
Задачи дисциплины:
привить студентам знания по теоретическим основам химии и свойствам важнейших биогенных и токсичных химических элементов и образуемых ими простых и сложных неорганических веществ, научить студентов предсказывать возможность и направление протекания химических реакций, устанавливать взаимосвязи между строением вещества и его химическими свойствами, пользоваться современной химической терминологией, выработать умения пользоваться простейшим лабораторным оборудованием, химической посудой и измерительными приборами, привить навыки расчетов с использованием основных понятий и законов стехиометрии, закона действующих масс, понятий водородный и гидроксильный показатели и расчетов, необходимых для приготовления растворов заданного состава, ознакомить студентов с особенностями химических свойств важнейших биогенных макро- и микроэлементов, а также элементов, соединения которых представляют собой опасность для окружающей среды;
привить студентам знания по теоретическим основам аналитической химии;
обучить основам современных методов химического и физико-химического анализа;
научить работать на современных приборах, предназначенных для физико-химических исследований и анализа;
привить навыки расчётов и приготовления растворов заданной концентрации;
для получения достоверных результатов анализа, научить статистической обработке полученных результатов.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Неорганическая и аналитическая химия» относится к обще-профессиональному ветеринарно-биологическому циклу.
Дисциплины, для которых неорганическая и аналитическая химия является предшествующей дисциплиной:
1) органическая и физколлоидная химия, 2) биологическая химия, 3) ветеринарная микробиология и микология, 4) ветеринарная фармакология. Токсикология, 5) физиология и этология животных, 6) кормление животных с основами кормопроизводства, 7) ветеринарно-санитарная экспертиза, 8) безопасность жизнедеятельности.
Для изучения неорганической химии, студентам необходимы знания, умения и компетенции по химии, физике и математике в объеме, предусмотренном государственным образовательным стандартом среднего (полного) общего образования (базовый уровень).
По химии требуется: знать
- химическую символику: знаки химических элементов, формулы химических веществ и уравнения химических реакций;
- важнейшие химические понятия: вещество, химический элемент, атом, молекула, относительные атомная и молекулярная массы, ион, аллотропия, изотопы, химическая связь, электроотрицательность, валентность, степень окисления, моль, молярная масса, молярный объем, вещества молекулярного и немолекулярного строения, растворы, электролит и неэлектролит, электролитическая диссоциация, окислитель и восстановитель, окисление и восстановление, тепловой эффект реакции, скорость химической реакции, катализ, химическое равновесие, углеродный скелет, функциональная группа, изомерия, гомология;
- основные законы химии: сохранения массы веществ, постоянства состава, периодический закон;
- основные теории химии: химической связи, электролитической диссоциации, строения органических соединений;
- важнейшие вещества и материалы: основные металлы и сплавы; серная, соляная, азотная и уксусная кислоты; щелочи, аммиак, минеральные удобрения;
уметь
- называть изученные вещества по «тривиальной» или международной номенклатуре;
- определять: валентность и степень окисления химических элементов, тип химической связи в соединениях, заряд иона, характер среды в водных растворах неорганических соединений, окислитель и восстановитель, принадлежность веществ к различным классам соединений;
- характеризовать: элементы малых периодов по их положению в периодической системе Д.И.Менделеева; общие химические свойства металлов, неметаллов, основных классов неорганических соединений;
- объяснять: зависимость свойств веществ от их состава и строения; природу химической связи (ионной, ковалентной, металлической), зависимость скорости химической реакции и положения химического равновесия от различных факторов;
- вычислять: массовую долю химического элемента по формуле соединения; массовую долю растворенного вещества в растворе; количество вещества, объем или массу по количеству вещества, объему или массе реагентов или продуктов реакции.
Для изучения аналитической химии, студентам необходимы знания, умения и компетенции по общей и неорганической химии, приобретённые в процессе предшествующего изучения общей и неорганической химии.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- овладение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;
- использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности;
- осознание сущности и значения информации в развитии современного общества; владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации ;
- умение применять инновационные методы научных исследований в ветеринарии .
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
основные понятия и законы стехиометрии, скорость химической реакции, химическое равновесие, энергетика химических реакций, причины образования и состав растворов, растворы сильных и слабых электролитов, строение атома, периодический закон Д.И. Менделеева, химическая связь, окислительно-восстановительные реакции, комплексные соединения, химия водорода, натрия, калия, магния, кальция, бора, алюминия, углерода, кремния, свинца, азота, фосфора, кислорода, серы, селена, фтора, хлора, брома, иода, ванадия, хрома, молибдена, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, цинка, кадмия и ртути;
основные понятия, концепции и законы современной аналитической химии;
теоретические основы качественных и количественных методов анализа;
основы современных методов химического и физико-химического анализа;
метрологические основы контроля результатов анализа.
Уметь:
применять общие законы химии, предсказывать возможность и направление протекания реакций, производить вычисления с использованием основных понятий и законов стехиометрии, понятий водородный и гидроксильный показатель и ионное произведение воды, составлять уравнения реакций гидролиза, окисления-восстановления, образования и диссоциации комплексных соединений, вычислять электродвижущую силу реакции, измерять плотность и рН растворов;
применять знания теоретических основ аналитической химии в выборе и проведении аналитического эксперимента;
оценивать возможность использования химической реакции в химическом анализе;
выполнять подготовительные и основные операции при проведении химического и физико-химического анализа;
проводить расчёт и готовить растворы заданной концентрации;
проводить статистическую обработку результатов анализа.
Владеть:
современной химической терминологией в области неорганической химии, основными навыками обращения с лабораторным оборудованием и посудой;
знаниями по теоретическим основам современных методов анализа;
навыками обращения с лабораторной и измерительной аналитической посудой, современным оборудованием и приборами.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы.
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 4,0 зачётных единицы.
Вид учебной работы
|
Всего часов / зачетных единиц
|
Семестры
|
1
|
Аудиторные занятия (всего)
|
72
|
72
|
В том числе:
|
-
|
-
|
Лекции
|
30
|
30
|
Практические занятия, семинары
|
10
|
10
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
32
|
32
|
Самостоятельная работа (всего)
|
72
|
72
|
В том числе:
|
-
|
-
|
Курсовые работы
|
-
|
-
|
Расчётные работы
|
-
|
-
|
Рефераты
|
+
|
+
|
Другие виды работ
|
|
|
текущие консультации
|
+
|
+
|
индивидуальные домашние задания
|
+
|
+
|
подготовка к лабораторным работам
|
+
|
+
|
подготовка к рубежному и итоговому контролю
|
+
|
+
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
экзамен
|
экзамен
|
Общая трудоемкость часы
зачетные единицы
|
144
|
144
|
4,0
|
4,0
|
5. Содержание дисциплины.
5.1. Содержание разделов дисциплины.
№№ п/п
|
Наименование разделов дисциплины
|
Содержание раздела
|
1
|
2
|
3
|
1
|
Введение. Основные законы и понятия химии
|
Определение предмета химии, содержание, цели и задачи курса. Химическое единство мира. Химия и биология. Основные законы и понятия химии: атом, молекула, относительная атомная и относительная молекулярная массы, моль, постоянная Авогадро, молярная масса, химический эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента, законы сохранения массы, постоянства состава, закон Авогадро, закон эквивалентных отношений.
|
2
|
Строение атома и химическая связь. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева
|
Атомно-молекулярное учение. Современное представление о строении атома с точки зрения квантовой теории, квантовые числа, энергетические уровни и подуровни атома, атомные орбитали, принципы заполнения атомных орбиталей, способы записи электронных формул атомов. Принцип минимальной энергии. Правила Клечковского. Принцип Паули. Правило Хунда. Периодичность изменения свойств атомов: радиуса, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности. Природа химической связи. Теории образования ковалентной связи: метод валентных связей (МВС), теория гибридизации и атомных орбителей, метод молекулярных орбиталей (ММО). Кратность и полярность ковалентной связи. Свойства ковалентной связи: длина и энергия, насыщаемость и направленность. Ионная связь, природа образования и свойства. Металическая связь, природа образования и свойства. Межмолекулярное взаимодействие, водородная связь.
Периодический закон и его современная формулировка. Природа периодичности свойств элементов. Структура периодической системы элементов. Изменение строения и свойств элементов в периоде, в группе (радиуса атома, энергий ионизации и сродства к электрону, электроотрицательности). Понятия валентности и степени окисления.
|
3
|
Энергетика химических реакций.
|
Основные понятия химической термодинамики. Виды систем и функции состояния. Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики и его следствия. Энтальпия. Закон Гесса и следствия из него. Термохимические уравнения.
Энтропия. Микро- и макросостояния вещества. Изменение энтропии и самопроизвольное протекание процессов. Первое и второе начало термодинамики
Свободные энергии Гиббса и Гельмгольца. Критерий самопроизвольного протекания процесса. Энтальпийный и энтропийный фактор. Термодинамическая устойчивость химических соединений. Физико-химические предпосылки переноса вещества и энергии. Биохимическая термодинамика.
|
4
|
Скорость химических реакций. Химическое равновесие.
|
Средняя и истинная скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции. Элементарная стадия химической реакции. Закон действующих масс для элементарной стадии химической реакции. Константа скорости реакции. Правило Вант-Гоффа; уравнение Аррениуса. Энергия активации. Катализ, виды катализа, механизм каталитического действия. Химическое равновесие. Динамический характер химического равновесия. Закон действующих масс для химического равновесия. Принцип Ле Шателье – Брауна. Равновесие в гетерогенных системах. Произведение растворимости. Равновесие в биологических системах.
|
5
|
Растворы
|
Причины образования растворов. Физические и химические силы, обусловливающие образование растворов. Физико-химическая теория образования растворов Д.И. Менделеева. Способы выражения состава растворов: массовая доля вещества в растворе, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, моляльная концентрация, титр.
Коллигативные свойства растворов неэлектролитов. Первый и второй законы Рауля. Температуры кипения и замерзания растворов. Эбулиоскопия и криоскопия. Диффузия и осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Биологическое значение осмотического давления.
Теория электролитической ассоциации Аррениуса. Свойства растворов электролитов. Сильные электролиты. Активность, ионная сила раствора. Ураснение Дебая-Хюккеля. Слабые электролиты, степень и константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидрооксильный показатели. Роль концентрации ионов водорода в биологических организмах. Гидролиз солей. Степень и константа гидролиза, их взаимосвязь, влияние на них различных факторов.
Буферные системы, их состав. Механизм буферного действия. Водородный показатель и буферная ёмкость буферных растворов. Роль буферных систем в биологических процессов.
|
6
|
Окислительно-восстановительные реакции (ОВР)
|
Электронная теория ОВР. Важнейшие окислители и восстановители. Окислительно-восстановительное равновесие. Стандартный окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста. ЭДС и направление протекания ОВР. Гальванический элемент. Ряд напряжений металлов. Влияние среды и внешних условий на направление ОВР и характер продуктов. Диффузионный и мембранный потенциалы, их биологическое значение. Роль ОВР в организме.
|
7
|
Комплексные соединения
|
Координационная теория строения комплексных соединений Вернера. Строение координационной сферы: комплексообразователь, координационное число, лиганды, донорные атомы лигандов, дентатность. Геометрия координационной сферы, внешнесферные ионы. Устойчивость комплексных соединений в растворах. Константы устойчивости, константы нестойкости. Факторы, влияющие на устойчивость комплексных соединений в растворах. Хелаты, внутрикомплексные соединения. Макроциклический эффект, заряд комплексообразователя. Спектрохимический ряд лигандов, энергия стабилизации.
|
8
|
Биогенные химические элементы
|
Химия s-элементов: водород (своеобразие строения атома водорода, уникальность физических и химических свойств водорода, бинарные соединения водорода, гидратация протона, гидрид-ион, водородная связь, геометрия и свойства молекулы воды, структура льда и жидкой воды), элементы IA-подгруппы (общие свойства натрия, калия и других элементов подгруппы, восстановительные свойства щелочных металлов, гидроксиды, соли, гидратировннные катионы и комплексные соединения щелочных металлов, ионный обмен, роли натрия и калия в живой клетке, передаче нервного импульса у животных и человека). элементы IIA-подгруппы (общие свойства магния, кальция и других элементов подгруппы; отличия свойств бериллия от других элементов подгруппы; восстановительные свойства магния и щелочно-земельных металлов; гидроксиды, соли, гидратировннные катионы и комплексные соединения магния и кальция; жесткость воды; роли магния и кальция в живой клетке, в растительных и животных организмах, в питании человека и кормлении животных).
Химия р-элементов: элементы IIIA-подгруппы (общие свойства бора, алюминия и других элементов подгруппы; кислородсодержащие соединения бора: оксид бора, борные кислоты и их соли; амфотерность оксида и гидроксида алюминия; аквакатион алюминия; роли бора и алюминия в биологических системах), элементы IVA-подгруппы (общие свойства углерода, кремния и других элементов подгруппы; химические свойства оксидов углерода, угольной кислоты и карбонатов; оксид кремния, силикаты и алюмосиликаты; соединения свинца в степенях окисления +2 и +4; токсичность соединений свинца), элементы VA-подгруппы (общие свойства азота, фосфора и других элементов подгруппы; химические свойства молекулярного азота; аммиак, гидразин, гидроксиламин, мочевина; оксиды азота; азотистая и азотная кислоты и их соли, токсичность нитритов и нитратов; особенности азота как биогенного элемента; значение азота в питании животных и человека; аллотропные модификации фосфора; фосфины; оксиды, кислородсодержащие кислоты фосфора и их соли, особенности фосфора как биогенного элемента; значение фосфора в питании человека и животных; кормовые фосфаты; фосфор в аденозинтрифосфате), элементы VIA-подгруппы (общие свойства кислорода, серы, селена и других элементов подгруппы; роль молекулярного кислорода как важнейшего окислителя в природе; озон; оксиды, кислородсодержащие кислоты, основания, соли кислородсодержащих кислот как важнейшие классы химических соединений; химические свойства пероксида водорода; химические свойства элементной серы; бинарные соединения серы с водородом и кислородом; сернистая кислота, сульфиты; серная кислота, сульфаты; применение соединений серы в сельском хозяйстве; бинарные соединения селена с водородом и кислородом; селенистая кислота, селениты; селеновая кислота, селенаты; селен как микроэлемент в питании человека и животных, элементы VIIA-подгруппы (общие свойства элементов подгруппы; фтороводород, фтороводородная кислота, фториды; роль фтора в жизнедеятельности человека и животных; хлороводород, хлороводородная кислота, хлориды; роль хлороводородной кислоты и хлоридов в жизнедеятельности человека и животных; оксиды хлора, кислородсодержащие кислоты хлора и их соли; применение бромидов и других соединений брома в ветеринарии; элементный иод, иодоводород, иодоводородная кислота, иодиды;. кислородсодеражащие кислоты иода и их соли; применение иода, иодидов и других соединений иода в ветеринарии.
Химия биогенных d-элементов: общие свойства и особенности переходных металлов; соединения хрома в степенях окисления +3 и +6; соединения молибдена(VI); соединения марганца в степенях окисления +2, +4, +6 и +7; роль соединений хрома, молибдена, марганца, железа, никеля, меди и цинка в жизнедеятельности человека и животных; соединения железа в степенях окисления +2 и +3, соединения кобальта в степенях окисления +2 и +3; соединения никеля в степени окисления +2; соединения меди в степенях окисления +1 и +2; соединения цинка, кадмия и ртути; роль соединений хрома, молибдена, марганца, железа, никеля, меди и цинка в жизнедеятельности человека и животных; токсичность соединений кадмия и ртути.
|
9
|
Задачи аналитической химии
|
Содержание, цели и задачи курса. История развития аналитической химии. Современная классификация методов анализа.
|
10
|
Химическое равновесие в гетерогенных системах
|
Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. Разделение, выделение и концентрирование веществ в химическом анализе. Применение химического осаждения, ионного обмена, экстрагирования и других методов разделения веществ.
|
11
|
Качественный анализ
|
Основные принципы качественного анализа. Особенности аналитических реакций и способы их выполнения. Макро-, микро-, полумикро- и ультрамикроанализ. Лабораторное оборудование и техника полумикроанализа. Современные типы классификации катионов анионов. Основные качественные реакции катионов и анионов.
|
12
|
Количественный анализ.
|
Предмет и методы количественного анализа. Современная классификация методов количественного анализа. Химические методы анализа. Точность аналитических измерений. Метрологическая основа контроля результатов анализа. Лабораторное оборудование в количественном анализе. Гравиметрический анализ. Подготовка вещества, выбор величины навески. Растворение анализируемого вещества. Условия осаждения, фильтрование, высушивание и прокаливание осадка. Гравиметрический фактор. Расчёты в гравиметрическом анализе. Объёмные (титриметрические методы анализа). Принцип титриметрических методов анализа и область их применения. Способы приготовления стандартных растворов. Вычисление в титриметрии. Измерительная посуда, применяемая в объёмных методах анализа. Принципы прямого, косвенного и обратного титрования. Методы определения точки эквивалентности.
Сущность кислотно-основного титрования. Индикаторы кислотно-основного титрования. Кривые титрования. Выбор индикатора. Примеры использования кислотно-основной титриметрии для определения различных веществ.
Окислительно-восстановительное титрование (редоксиметрия). Направление протекания ОВР. Окислительно-восстановительная активность веществ. Окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение Нернста. Возможность использования ОВР для количественного определения веществ. Примеры редоксиметрии: перманганатометрия, дихроматометрия, йодометрия. Индикаторы оксислительно-восстановительного титрования. Кривые титрования
Комплексонометрическое титрование. Сущность метода, особенности используемых титрантов. Хелатообразующие индикаторы. Способы хилатометрического титрования. Определение общей жёсткости воды.
|
13
|
Физико-химические и физические (инструментальные) методы анализа.
|
Значение инструментальных методов анализа, их преимущество. Классификация физико-химических и физических методов анализа. Оптические методы анализа. Основной закон светопоглощения (закон Бугера-Ламберта-Бера). Фотоколорометрия. Классификация методов. Метод калибровочного графика. Определение некоторых ионом металла (меди, железа III, марганца II) в растворе. Сущность спектрофотометрического анализа и область его применения.
Физико-химические методы анализа. Рефрактометрия. Сущность метода, область применения, аппаратура, принцип действия. Потенциометрический анализ. Сущность метода, область его применения, применяемая аппаратура, йонселективные электроды, потенциометры. Примеры использования потенциометрии для определения содержания различных ионов в растворе.
Хроматографический анализ. Классификация методов хроматографии. Жидкостная адсорбционная хроматография. Распределительная газо-жидкостная хроматография. Жидкостная распределительная хроматография. Распределительная хроматография на бумаге.
|
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ п/п
|
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
1.
|
Органическая и физколлоидная химия
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
2.
|
Биологическая химия
|
-
|
-
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
3.
|
Ветеринарная микробиология и микология
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
4.
|
Физиология и этология животных
|
-
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
5.
|
Ветеринарная фармакология. Токсикология
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
6.
|
Кормление животных с основами кормопроизводства
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
7.
|
Ветеринарно-санитарная экспертиза
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
-
|
-
|
+
|
+
|
+
|
+
|
8.
|
Безопасность жизнедеятельности
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
-
|
-
|
-
|
+
|
+
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий (час)
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Лекции
|
Практические занятия
|
Лабор.
занятия
|
СРС
|
Всего
|
1.
|
Основные понятия и законы стехиометрии
|
2
|
|
2
|
4
|
8
|
2
|
Строение атома и химическая связь. Периодический закон Д.И. Менделеева и периодичская система элементов.
|
2
|
4
|
|
8
|
14
|
3.
|
Энергетика химических реакций.
|
2
|
2
|
|
4
|
8
|
4.
|
Скорость химических реакций, химическое равновесие.
|
2
|
|
2
|
4
|
8
|
5.
|
Растворы
|
2
|
|
4
|
4
|
10
|
6.
|
Окислительно-восстановительные реакции
|
2
|
|
4
|
4
|
10
|
7.
|
Комплексные соединения.
|
2
|
2
|
|
4
|
8
|
8.
|
Биогенные химические элементы
|
2
|
2
|
4
|
4
|
12
|
9.
|
История развития аналитической химии. Классификация методов анализа. Химическое равновесие в гетерогенных системах.
|
2
|
|
|
4
|
6
|
10.
|
Основные принципы качественного анализа. Количественные методы анализа. Гравиметрия.
|
2
|
|
|
4
|
6
|
11.
|
Объёмные методы анализа. Точка эквивалентности. Приготовление стандартных растворов. Основные расчёты в титтриметрии.
|
2
|
|
|
8
|
10
|
12.
|
Количественный анализ
|
6
|
|
12
|
16
|
34
|
13.
|
Физико-химические методы анализа.
|
2
|
|
4
|
4
|
10
|
|
Всего:
|
30
|
10
|
32
|
72
|
144
| |
