Скачать 348.72 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Биологический факультет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебно-методической работе___________________Е.Г.Елина "_____" _______________20__ г. Рабочая программа дисциплины Химия. Модуль 3. «Аналитическая химия» Направление подготовки 020400 Биология Квалификация выпускника Бакалавр Форма обучения очная Саратов, 2011
Целями освоения дисциплины «Химия» являются углубление имеющихся представлений и получение новых знаний и умений в области химии, без которых невозможно решение современных биологических, биохимических, биоэнергетических и экологических проблем, стоящих перед человечеством. Особенностью программы по дисциплине «Химия» является фундаментальный характер её содержания, необходимых для формирования у бакалавров общего химического мировоззрения и развития химического мышление. Целью модуля «Аналитическая химия» является формирование у студентов компе-тенций, связанных с пониманием теоретических и практических основ аналитической химии, получение базовых представлений о методах и средствах идентификации, обнаружения, разделения и определения химических элементов и их соединений, установления химического строения веществ, знакомство с методическими подходами к анализу различных объектов, в том числе объектов окружающей среды, а также специфических биологических объектов, современными направлениями развития и соци-альной ролью аналитической химии, для последующего применения полученных знаний и навыков при освоении вариативных дисциплин профиля «Биология» и выполнения профес-сиональных задач, на основе умения планировать, организовывать свою деятельность, самостоятельно приобретать знания, используя различные источники информации.
Цикл Б.2, базовая часть, дисциплина осваивается в 1, 2, 3 и 4 семестрах, модуль «Аналитическая химия» - в 3 семестре. Модуль «Аналитическая химия» представляет собой интегрированную научную дисциплину, основным предметом изучения которой являются методы анализа различных объектов, в том числе и биологических. Материал дисциплины базируется на знаниях по общей и неорганической химии, физике, математике и является основой для последующего изучения дисциплины «Физическая и коллоидная химия», «Экология».
В результате освоения модуля «Аналитическая химия» формируются следующие компетенции: ОК-3, ОК-4, ОК-6, ОК-9, ОК-13, ОК-18, ПК-4, ПК-5, ПК-15, ПК-19. - приобретает новые знания и формирует суждения по научным, социальным и другим проблемам, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3); - выстраивает и реализует перспективные линии интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования (ОК-4); - использует в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-6); - критически анализирует, переоценивает свой профессиональный и социальный опыт, при необходимости готов изменить профиль своей профессиональной деятельности (ОК-9); - способен использовать базовые знания и навыки управления информацией для решения исследовательских профессиональных задач, соблюдает основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-13); - умеет работать самостоятельно и в команде (ОК-18); - демонстрирует знание принципов клеточной организации биологических объектов, биофизических и биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных механизмов жизнедеятельности (ПК-4); - применяет современные экспериментальные методы работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современной аппаратурой (ПК-5); - способен эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения научно-исследовательских полевых и лабораторных биологических работ (ПК-15); - пользуется современными методами обработки, анализа и синтеза полевой и лабораторной биологической информации, демонстрирует знание принципов составления научно-технических проектов и отчетов (ПК-19); В результате прохождения курса студент должен: знать:
уметь:
владеть:
Общая трудоемкость модуля составляет 4 зачетных единиц, 144 часа. 4.1. Структура лекционного курса.
4.2. Содержание модуля. Введение. Предмет аналитической химии, ее структура, цели и задачи, место в системе других наук, связь с практикой. Роль аналитической химии в контроле за состоянием окружающей среды, аналитическая химия и биология, экология. Основные проблемы аналитической химии: снижение предела обнаружения повышение точности и избирательности, обеспечение экспрессности и их значение в анализе биологических объектов. Аналитическая химия, химический анализ, аналитическая служба. Связь между объектом и методом анализа. Классификация методов анализа: химические. Физические и биологические. Макро-, микро- и полумикрометоды в анализе биологических объектов. Современное состояние и тенденции развития аналитической химии. Раздел 1. Метрологические основы химического анализа. Тема 1.1. Основные метрологические понятия и представления: измерение, методы и средства измерений, основные принципы и способы обеспечения достоверности результатов измерений, погрешности. Аналитический сигнал и помехи. Способы определения содержания по данным аналитический измерений. Основные характеристики методов анализа: точность, правильность, сходимость, воспроизводим ость, коэффициенты чувствительности, пределы обнаружения, нижняя и верхняя границы определяемых содержаний. Способы повышения точности. Тема 1.2. Классификация погрешностей химического анализа: систематические, случайные, промахи; абсолютные, относительные. Способы оценки правильности. Статистическая обработка данных химического анализа. Закон нормального распределения случайных погрешностей, Q-, F- и t-распределение. Среднее значение, дисперсия, стандартное отклонение, доверительный интервал. Сравнение дисперсии и средних значений двух методов. Требования к метрологической оценке результатов в зависимости от объекта и цели анализа. Раздел 2. Типы химических реакций и процессов в аналитической химии. Тема 2.1. Основные типы реакций, используемых в аналитической химии: кислотно-основные, осаждения-растворения, окисления-восстановления, комплексообразования. Активность и концентрация. Ионная сила растворов. Понятие о конкурирующих реакциях. Коэффициент конкурирующей реакции. Константы равновесия: термодинамическая, реальная, условная, их взаимосвязь. Факторы, влияющие на равновесие в системах. Тема 2.2. Равновесие в гомогенной системе. Теория кислот и оснований Бренстеда - Лоури. Понятие кислоты, основания, амфолита, сопряженной пары с позиций теории Бренстеда – Лоури. Участие растворителя в химической реакции переноса протона. Автопротолиз амфипротонных растворителей. Кислотно-основное равновесие в неводных средах. Влияние природы растворителя на силу протолитов. Нивелирующее и дифференцирующее действие растворителей. Вычисление рН в растворах различных протолитов: кислот, оснований, солей, буферных растворов и других системах. Раздел 3. Пробоотбор и пробоподготовка биологических объектов для анализа. Тема 3.1. Задачи количественных определений в биологии. Методы анализа. Способы выражения результатов анализа биологических объектов. Основные стадии химического анализа. Планирование эксперимента, выбор метода анализа, составление алгоритма анализа. Тема 3.2. Отбор проб различных видов биологических объектов, их представительность и размер. Подготовка биологического образца к анализу. Методы разложение биологических объектов: сухие и мокрые (методы Кьельдаля, Дениже, Дюма). Сплавление и его использование при анализе биологических объектов. Анализ без разложение образца. Раздел 4. Методы обнаружения и идентификации. Аналитические реагенты и реакции. Методы обнаружения и идентификации химических соединений. Идентификация атомов, ионов, молекул. Дробный и систематический ход анализа. Способы проведения реакций идентификации. Экспрессный качественный тест-анализ в полевых условиях. Раздел 5. Методы определения. Тема 5.1. Классические химические методы анализа. 5.1.1. Гравиметрический метод анализа: сущность, классификация, метрологические характеристики, преимущества и недостатки, источники погрешностей. Общая схема анализа, расчет. Примеры использования в анализе биологических объектов. 5.1.2. Титриметрический метод анализа: общая характеристика, метрологические параметры. Применение в анализе биологических объектов. Классификация титриметрических методов по способу проведения определения (прямое, обратное, косвенное, непрерывное, в неводных средах) и по типу химических реакций (кислотно-основное, комплексонометрическое, осадительное, редокс-титрование). Построение кривых титрования, скачок титрования, точка стехиометричности и конца титрования. Способы фиксирования точки конца титрования. Индикаторы и механизмы их действия в различных методах 5.1.3. Примеры конкретных методов титриметрического анализа: кислотно-основной, комплексонометрия, перманганатометрия, иодометрия. Тема 5.2. Физические и физико-химические методы анализа. 5.2.1. Общая характеристика инструментальных методов анализа. Классификация методов, их использование в анализе биологических объектов. 5.2.2. Спектроскопические методы анализа. Электромагнитный спектр и особенности взаимодействия атомов и молекул с ЭМИ. Атомные и молекулярные спектры, их характеристики. Количественные характеристики поглощения света веществом: оптическая плотность, пропускание, коэффициент светопропускания. Молекулярная абсорбционная спектроскопия (спектрофотометрия). Сущность метода. Основной закон поглощения, условия его выполнения, причины отклонения. Выбор фотометрических реакций и условий измерения поглощения света: длины волны, раствора сравнения, толщины поглощающего слоя. Способы определения концентраций по величине аналитического сигнала: методы градуировочного графика, сравнения, добавок, дифференциальный метод. Примеры их применения в анализе биологических объектов. Обзор других методов спектроскопического анализа. 5.2.3. Электрохимические методы анализа. Классификация методов, основные метрологические характеристики и использование в анализе биологических объектов. Потенциометрический метод анализа. Сущность метода. Классификация подметодов. Индикаторные, электроды сравнения и ионселективные электроды в потенциометрии. Стеклянный электрод. Ферментные электроды. Прямая потенциометрия и потенциметрическое титрование. Преимущества, недостатки, использование в анализе биологических объектов. Вольтамперометрия. Сущность метода, метрологические характеристики, примеры применения для анализа биологических объектов. Современные методы вольтамперометрии. Раздел 6. Методы разделения и концентрирования. Тема 6.1. Основные методы разделения и концентрирования, их роль в анализе биологических объектов. Количественные характеристики: коэффициент разделения, степень извлечения, коэффициент и константа распределения. Тема 6.2. Экстракция. Теоретические основы метода. Закон распределения. Классификация экстракционных процессов. Типы экстракционных систем. Применение в анализе биологических объектов. Тема 6.3. Хроматографические методы разделения, концентрирования и определения. Сущность метода. Классификация хроматографических методов. Способы получения и основные параметры хроматограмм. Аналитическая и препаративная хроматография. Понятие о газовой, газо-жидкостной, ионообменной, высокоэффективной жидкостной и гель-хроматографии. Перспективы развития методов анализа биологических объектов.
Решение типовых задач. Цель. Научиться расчетным путем определять количественные характеристики содержания химических веществ. Примеры решения задач Задача № 1. Какую массу гидрокарбоната кальция можно добавить к 5 литрам воды, содержащей 182,25 мг Mg2+, чтобы жёсткость воды не превышала допустимой величины? Решение Допустимая по ГОСТ величина общей жёсткости воды – 7. Жёсткость по магнию составляет: Следовательно, жёсткость по кальцию не должна превышать 4. Единица жёсткости по кальцию составляет 20,04 мг/дм3. Отсюда, можно добавить к данному объёму воды: Са2+ – Са(НСО3)2 40,08 г/моль – 162,08 г/моль 400,8 мг – m мг Задача № 2. Рассчитайте уменьшение концентрации ионов свинца в сточных водах после Na-катионирования, если концентрация ионов натрия возросла на 69 мг/дм3. Решение. Для удаления ионов Рb2+ из сточной воды последнюю подвергают Na – катионированию: Из уравнения реакции следует: n моль Рb2+– 2n моль Na+ n моль – 0,003 моль Следовательно, уменьшение концентрации ионов свинца составляет 0,31 г/дм3. Задача № 3. Энергия диссоциации связи углерод – бром составляет 210 кДж/моль. Какова длина волны фотона, способного вызвать диссоциацию связи углерод – бром? Решение. Рассчитаем энергию одной молекулы: Рассчитаем длину волны фотона: Задача N 4. Вычислить парциальное давление СО2 в сухом воздухе при полном давлении воздуха, равном 735 мм. рт. ст. Решение. Мольная доля СО2 в сухом воздухе равна 3,3•10–4. Это означает, что СО2 вносит в полное давление воздуха вклад, равный 3,34•10–4 доли. Следовательно, 760 мм. рт. ст. – 101,3 кПа 735 мм. рт. ст. – 97,97 кПа Парциальное давление СО2 составляет: Задача № 5. Какое давление необходимо оказать на морскую воду для её опреснения по методу обратного осмоса? Считать основной солью морской воды NaCl. Солёность морской воды составляет 35 г/кг воды. Решение. Метод обратного осмоса заключается в том, что на морскую воду подают давление, превышающее её осмотическое давление, вследствие чего молекулы воды перемещаются через полупроницаемую мембрану в часть системы для сбора пресной воды. Осмотическое давление растворов рассчитывается по закону ВантГоффа.
Наряду с традиционными образовательными технологиями щироко используются технологии, основанные на методах научно-технического творчества и современных информационных средствах, включающие в том числе обучение на основе учебных дискуссий, интеллектуальных тренажеров, ролевых игр, разбор конкретных ситуаций, а также систем обучения профессиональным навыкам и умениям. Предусмотрены встречи с представителями производственных лабораторий. Проводятся 4 ролевые игры по основным методам анализа биологических объектов; дискуссии по выбору методов анализа конкретных объектов, коллоквиумы, разбор конкретных ситуаций.
Самостоятельная работа студентов предполагает освоение теоретического материала, подготовку к лабораторным работам, оформление лабораторного журнала, подготовку к текущему и итоговому контролю, решение типовых и домашних задач. Форма итогового контроля – экзамен (билеты в приложении). Оценочные средства для текущего контроля успеваемости – выставление оценок «удов», «хорошо», «отлично» за отдельные виды занятий (рейтинговая система») Формы и критерии оценивания результатов обучения по отдельным темам курса:
Вопросы для промежуточной аттестации (экзамен)
а) Основная литература:
б) Дополнительная литература:
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины: 1. Слайды, рисунки, схемы по темам лекций. 2. Аппаратура: - спектрофотометры: СФ-46; КФК-2; КФК-3; - иономеры; - сушильный шкаф; - муфельная печь; - песчаная и водяная бани; - компьютер (для обработки результатов и построения зависимостей). 3. Химическая посуда в ассортименте (в соответствии с методиками проведения лабораторных работ). 4. Химические реактивы в ассортименте (в соответствии с методиками проведения лабораторных работ). 5. Оверхед-проектор и прозрачные пленки. 6. Слайдпроектор. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению «Биология». Автор: Профессор кафедры аналитической химии и химической экологии, к.х.н. _________________ Л.М. Козлова . Программа одобрена на заседании кафедры аналитической химии и химической экологии Института химии СГУ «__»_______2011г., протокол № . Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии д.х.н.. профессор _________________ Р.К. Чернова Директор Института химии д.х.н., профессор _________________ О.В. Федотова Декан биологического факультета д.б.н., профессор _________________ Г.В. Шляхтин Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1
Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии, Заслуж. деятель науки РФ, проф., д.х.н. Чернова Р.К. Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2
Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии, Заслуж. деятель науки РФ, проф., д.х.н. Чернова Р.К. Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3 1. Основные характеристики аналитических реакций: избирательность, нижняя граница определяемых содержаний, диапазон определяемых содержаний. 2. Способы определения концентрации неизвестного вещества по величине оптической плотности: метод градуировочного графика; добавок, сравнения. Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии, Заслуж. деятель науки РФ, проф., д.х.н. Чернова Р.К. Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4
Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии, Заслуж. деятель науки РФ, проф., д.х.н. Чернова Р.К. Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5
Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии, Заслуж. деятель науки РФ, проф., д.х.н. Чернова Р.К. Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6
Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии, Заслуж. деятель науки РФ, проф., д.х.н. Чернова Р.К. Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 7
Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии, Заслуж. деятель науки РФ, проф., д.х.н. Чернова Р.К. Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8
Зав. кафедрой аналитической химии и химической экологии, Заслуж. деятель науки РФ, проф., д.х.н. Чернова Р.К. Саратовский Государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Институт химии Кафедра аналитической химии и химической экологии Направление 011600 - Биология Дисциплина: Аналитическая химия ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9
|
Рабочая программа дисциплины Химия. Модуль «Аналитическая химия» Особенностью программы по дисциплине «Химия» является фундаментальный характер её содержания, необходимых для формирования у специалистов... | Аналитическая химия учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... | ||
Программа дисциплины дпп. Ф. 04 Аналитическая химия цели и задачи... Цель дисциплины «Аналитическая химия»: научить студентов основам количественного анализа | Рабочая программа по дисциплине б пищевая химия Ооп впо направления 260100. 62 Продукты питания из растительного сырья. Дисциплина преподается в 5 семестре и методически взаимосвязана... | ||
Программа вступительных экзаменов по специальным дисциплинам, соответствующих... ... | Программа вступительных экзаменов по специальным дисциплинам, соответствующих... «Неорганическая химия»; «Аналитическая химия»; «Органическая химия»; «Физическая химия» | ||
Рабочая программа дисциплины аналитическая химия од. А. 01; цикл... Программой-минимум кандидатского экзамена по специальности 02. 00. 02 «Аналитическая химия» по химическим наукам, утвержденной приказом... | Рабочая программа по дисциплине б химия неорганическая и аналитическая Целью освоения дисциплины «Химия неорганическая и аналитическая» является формирование базовых, системных и информационных компетенций... | ||
Примерная программа наименование дисциплины «Неорганическая и аналитическая химия» Дисциплина «Неорганическая и аналитическая химия» относится к обще-профессиональному ветеринарно-биологическому циклу | Рабочая программа по дисциплине с физическая и коллоидная химия Она имеет логические и содержательно-методические связи с дисциплинами базовой части математического и естественнонаучного цикла... | ||
Утверждено на заседании Ученого совета философского факультета протокол №10 от 2 июля 2011 г ... | Рабочая программа дисциплины «Аналитическая химия» Рабочая программа составлена на основании фгос впо, в соответствии с целями (миссией) и задачами ооп впо и учебного плана направления... | ||
Аннотация рабочей программы дисциплины Химия неорганическая и аналитическая «Химия неорганическая и аналитическая» на основе модульной технологии обучения составлена для студентов очной формы обучения в соответствии... | Высокомолекулярные соединения учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... | ||
Химические основы биологических процессов учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... | Рабочая программа учебной дисциплины модуль «Химия» Фгос впо по направлению подготовки 111100. 62 «Зоотехния», утверждённого приказом Министерства образования и науки Российской Федерации... |