Рабочая программа по дисциплине ен. Ф. 07 «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа»

Вид материала

Содержание

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.2. Задачи изучения дисциплины
2. Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине
Студент должен уметь
3.Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам и видам занятий
4. Содержание лекционного курса
6. Перечень лабораторных работ
Физико-химические методы анализа
7. Задание для самостоятельной работы студентов.
8. Курсовой проект –
13. Вопросы для зачета
14. Рекомендуемая учебно-методическая литература
15.Перечень наглядных пособий и ТСО

Подобный материал:

Энгельсский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет»

Кафедра «Физическая и органическая химия»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине ЕН. Ф.07

«Аналитическая химия и физико-химические методы анализа»

280201.65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

(очное обучение)

курс –2

семестр – 4

лекции – 34

практические занятия – нет

лабораторные занятия –34

самостоятельная работа – 68

зачет – 4 семестр

курсовая работа – нет

курсовой проект – нет

расчетно-графическая работа – нет

контрольная работа -нет

часов в неделю – 4 часа

Всего аудиторных – 68 часов

Всего – 136 часов

Утверждена на заседании кафедры

« 1 » 09 2010 г, протокол № 1

Зав. кафедрой ФОХ, проф. _____________А.В. Яковлев

Утверждена на заседании УМКС ООС

« 24 » 09 2010 г, протокол № 1

Председатель УМКС, проф._________Л.Н. Ольшанская

Энгельс 2010

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

1.1 Цель преподавания дисциплины: познакомить студентов с приемами и методами химического анализа

Химический анализ применяется во всех областях науки и техники, которые используют химические вещества. В настоящее время ни один из материалов не поступает в производство и не выпускается без данных химического анализа. Известен также состав земли, природных вод, атмосферы. По данным химического анализа определяется качество материала и области его использования. Производится также анализ непосредственно в ходе технологического процесса в динамических условиях. Зная результаты химического анализа, инженер – технолог может контролировать технологический процесс и предупреждать образование брака; инженер–эколог - заботиться об улучшении качества окружающей среды

1.2. Задачи изучения дисциплины:

1. Изучение теоретических основ количественного анализа: теория электролитической диссоциации, сильные и слабые электролиты, теория сильных электролитов, ионное произведение воды, буферные растворы, гидролиз солей, комплексные соли, образование труднорастворимых соединений, окислительно-восстановительные потенциалы;

2. Ознакомление с методами количественного анализа, приобретение практических навыков титрования по методам нейтрализации и окисления-восстановления;

3. Приобретение практических навыков расчета основных физико-химических величин, используемых при анализе: рН в растворах сильных и слабых электролитов, рН в буферных растворах и в растворах гидролизующихся солей, констант нестойкости комплексов, произведения растворимости, электродвижущих сил гальванических цепей, построение кривых титрования и калибровочных кривых при физико - химических методах анализа;

4. Освоение теоретических основ и практических приемов экспериментальной работы по методам физико - химического анализа: потенциометрия, фотометрия, хроматографическое разделение смесей.

1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для усвоения данной дисциплины: общая и неорганическая химия, математика, физика (механика, оптика, электричество)

2. Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине:

Студент должен знать: основные законы химии, строение атома, характер изменения химических свойств элементов при изменении строения атома, типы химической связи, теорию электролитической диссоциации, направление ионных реакций, строение комплексных соединений, направление окислительно-восстановительных процессов, способы выражения концентрации растворов.

Студент должен уметь: приготовить раствор заданной концентрации; приготовить стандартный раствор для определения по методам нейтрализации, перманганатометрии, иодометрии; определить концентрацию исследуемого раствора; рассчитать рН исследуемых растворов и построить кривую титрования; выбрать индикатор для титрования; провести анализ по методам потенциометрии, фотометрии, ионно-обменной хроматографии.

3.Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам и видам занятий

IV - Семестр

№ модуля	№ недели	№ темы	Наименование темы	Часы
№ модуля	№ недели	№ темы	Наименование темы	всего	Лек	Лаб занятия	СРС
1	1 2 3 4	1	Введение Использование теории ионных равновесий в аналитической химии	22	8	8	6
	5 6 7 8	2	Теоретические основы кислотно-основного взаимодействия	28	8	8	12
2	9 10	3	Титрометрический анализ	22	6	4	12
3	11 12 13 14 15 16 17	4	Физико-химические (инструментальные методы анализа) Классификация физ-хим методов анализа. Оптические, электрохимические методы анализа Хроматография.	64	12	14	38

4. Содержание лекционного курса

№ темы	Всего часов	№ лекции	Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции	Литература
1	2	3	4	5
			IV Семестр
1	8	1	Введение	Золотов Ю.А. т.1, с.1-62
		2	Использование теории ионных равновесий в аналитической химии. Закон действия масс Константа равновесия	Золотов Ю.А. т. 1, с 97-114 Крешков А.П. т.1, с. 20-49
		3	Сильные и слабые электролиты Константа и степень электролитической диссоциации. Расчет С_н+ и С_он- в растворах сильных и слабых электролитов	Васильев В.П. т.1, с.50-60 Крешков А.П. т.1, с. 30-36
		4	Теория сильных электролитов Активность, Коэффициент активности. Ионная сила	Золотов Ю.А. т 1, с. 100-109 Крешков А.П. т.1, с.30-40
2	8	5	Теоретические основы кислотно-основного взаимодействия. Ионизация воды рН	Золотов Ю.А. т 1, с. 116-139 Васильев В.П. т.1, с 30-58
		6	Протолитическая теория кислот и оснований	Пилипенко А.Т., т.1 с. 85-91; Васильев В.П. т.1, с. 53-60
		7	Буферные растворы. Расчет рН буферных растворов	Золотов Ю.А. т 1, с. 129-136
		8	Гидролиз солей по катиону и аниону, Расчет константы гидролиза, степени гидролиза и рН гидролизующихся солей	Васильев В.П. т.1, с.40-46 Крешков А.П. т.1, с..48-54
3	6	9	Титрометрический анализ Классификация методов Вычисления в титрометрическом анализе	Золотов Ю.А. т 2, с. 31-42 Пилипенко А.Т., т.1 с. 113
1	2	3	4	5
		10	Графический метод изображения процесса нейтрализации. Кривые титрования	Крешков А.П. Т.2, с. 74-136 Золотов Ю.А. т 2, с. 31-42 Пилипенко А.Т., т.1 с. 113-130
4	12	11 12	Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Характеристика. Способы классификации.	Золотов Ю.А. т.2с.121-353 Васильев В.П., т.2, с.1-9; 10-50
		13	Оптические методы анализа Эмиссионный и абсорбционный спектральный анализ	Там же
		14	Фотометрия. Происхождение спектров поглощения Основные приемы фотометрических определений	Там же
		15,16	Электрохимические методы анализа Прямая потенциометрия, Потенциометрическое титрование Электроды в потенциометрии.	Золотов Ю.А. т 1, с. 199-350,
		17	Хроматографические методы анализа.Теоретические основы. Расшифровка хроматограмм. Ионообменная хроматография Фазовый, структурный и локально-поверхностный анализ	Золотов Ю.А. т 1, с. 260-328, Васильев В.П., т.2, с.168-257

6. Перечень лабораторных работ

№ темы	Всего часов	№ работы	Наименование лабораторной работы. Вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии	Кол. часов	Литература
1- 3	20	1	Подготовка рабочего места и посуды Вычисления в объемном анализе. Решение задач	2 2	Денисова Г.П.,Гунькин И.Ф. Кислотно-основные равновесия. Мет. ук. к решению задач по аналит. химии. Саратов, 2007
		2	Приготовление стандартного раствора буры	4	Денисова Г.П., Барышева С.В. Объемный анализ. Метод нейтрализации Мет. ук. к лаб. раб. по аналит. химии, Саратов, 2009
		3	Приготовление рабочего раствора соляной кислоты	2	-----,,----
-		4	Стандартизация соляной кислоты по буре	2	----,,----
		5	Приготовление рабочего раствора гидроксида калия и его стандартизация	2	----,,----
		6	Контрольный анализ. Определение С_н ( Н₂SO₄) и Т (Н₂SO₄)	2	----,,----
		7	Модуль№1. Метод нейтрализации	2	----,,----
		8	Модуль№2. Расчет и построение кривых титрования	2	----,,----

Физико-химические методы анализа

№ темы	Всего часов	№ работы	Наименование лабораторной работы. Вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии	Кол час.	Литература
1	2	3	4	5	6
	14	1	Проверка закона Бугера -Ламберта - Бера	2	Денисова Г.П. Яковлев А.В. Фотометрия Мет. ук. к лаб. раб. Саратов, 2008.
		2	Определение рК двухцветного индикатора	4	Денисова Г.П. Определение рК двухцветного индикатора. Мет. ук. к лаб. раб. Саратов, 2008.
		3	Фотометрическое совместное определение кристаллического фиолетового и бриллиантового зеленого	2	Денисова Г.П. Яковлев А.В. Фотометрия Мет. ук. к лаб. раб. Саратов, 2008.
		4	Определение марганца и хрома в растворах при совместном присутствии	6	Там же
		5	Определение никеля фотоколориметрическим способом	4	Там же
		6	Определение малых количеств железа фотоколориметрическим способом	4	Там же
		7	Рефрактометрия. Определение содержания NaCl в рассолах	2	Денисова Г.П. Яковлев А.В. Фотометрия Мет. ук. к лаб. раб. Саратов, 2008.
1	2	3	4	5	6
		8	Поляриметрия	6	Денисова Г.П., Окишева Н.А., Барышева С.В. Поляриметрия. Мет. ук. к лаб. раб. Саратов, (в печати)
			Электрохимия
		1	Определение рNa в водном растворе соли	2	Денисова Г.П., Яковлев А.В. Потенциометрия. Мет. ук. к лаб. раб. Саратов. 2009
		2	Определение нитрата в техническом образце	4	Там же
		3	Потенциометрическое определение константы диссоциации уксусной кислоты	2	Там же
		4	Потенциометрическое титрование кислот	6	Там же
		5	Определение содержания железа (11) в присутствии железа (111)	4	Там же
		6	Определение содержания ацетата цинка	4	Там же
		7	Комплексонометри ческое определение содержания железа 111	4	Там же
			Хроматография
		1	Определение емкости поглощения ионообменника	6	Денисова Г.П., Яковлев А.В. Хроматография. Мет. ук. к лаб. раб. Саратов. 2002
		2	Определение коэффициента разделения цинка и кадмия	4	Там же
		3	Определение борной кислоты в присутствии сульфата никеля	2	Там же
1	2	3	4	5	6
		4	Определение уксусной кислоты, ацетата натрия и хлорида натрия в их смеси	6	Там же
		5	Разделение цинка и кадмия на хроматографической колонке	4	Денисова Г.П., Яковлев А.В. Хроматография. Мет. ук. к лаб. раб. Саратов. 2002
		6	Определение ионов Fe²⁺и Cu²⁺в их смеси		Денисова Г.П. Хроматографические методы анализа. Мет. ук. к лаб. раб. Саратов, 1992
		7	Разделение Сd²⁺ и Ni²⁺ на хроматографической колонке	6	Денисова Г.П., Яковлев А.В. Хроматография. Мет. ук. к лаб. раб. Саратов. 2002

ПРИМЕЧАНИЕ: Практикум по физико-химическим методам анализа (IV семестр) проводится по фронтальной системе, т.е. одновременно подготовлены все перечисленные работы, каждый студент получает индивидуальное задание в соответствии с общим количеством времени, отведенным на практикум по данной теме (т.е. по одной из перечисленных работ по каждому их трех методов анализа)+ 2 часа на модуль №3

Модуль № 3 «Физико-химические методы анализа»

7. Задание для самостоятельной работы студентов.

№ темы	Всего часов	Вопросы для самостоятельного изучения (задания)	Литература
1	2	3	4
		IV Семестр
1	6	Ионные равновесия в растворах электролитов. Расчет С_н+ и С_{он_-} Решение задач.	Васильев В.П. Аналитическая Химия. М.: Высшая школа, 2003 Т.1, с.1-40
2	12	Кислотно-основные равновесия в растворах электролитов. Ионное произведение воды и рН. Буферные растворы. Гидролиз солей Решение задач. Подготовка к модулю 1	Васильев В.П. Аналитическая Химия. М.: Высшая школа, 2003. Т.1, с.30-54.
3	12	Расчет кривых титрования по индивидуальному заданию преподавателя. Подготовка к модулю 2	Васильев В.П. Аналитическая Химия. М.: Высшая школа,2003. т.1, с.51-60.
4	38	Физико-химические методы анализа Оптические методы анализа Хроматографические методы анализа Электрохимические методы анализа	Васильев В.П. Аналитическая Химия. М.: Высшая школа, 2003 Т.2, с168-2 Васильев В.П. Аналитическая Химия. М.: Высшая школа, 2003 Т.2, с.315-369

8. Курсовой проект – не предусмотрен

9. Расчетно-графическая работа – не предусмотрена

10. Контрольная работа – предусмотрена для студентов заочного отделения (IV семестр)

11. Экзамен – не предусмотрен

12.Зачет – предусмотрен (IV семестр)

13. ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЧЕТА

1. Электролиты сильные и слабые. Константа и степень электролитической диссоциации. Закон Оствальда.

2. Сильные электролиты. Теория сильных электролитов Дебая и Гюккеля

3. Активность и коэффициент активности сильных электролитов. Понятие об ионной силе.

4. Понятие о рН. Расчет рН в растворах сильных и слабых электролитов.

5. Буферные растворы. Расчет рН буферных растворов.

6. Гидролиз солей по катиону и аниону. Расчет константы гидролиза, степени гидролиза и рН гидролизующихся солей.

7. Строение комплексных солей. Теория Вернера.

8. Комплексные соединения. Теория направленных валентностей и кристаллического поля.

9. Протолитическая теория кислот и оснований. Протофильные и протогенные растворители

10. Правило произведения растворимости. Влияние одноименного иона на растворимость.

11. Условия образования и растворения осадков. Правило произведения растворимости.

12. Влияние одноименного иона на растворимость. Солевой эффект.

13.Электродные потенциалы. Направление окислительно-восстановительных процессов.

14. Стандартные, равновесные и реальные окислительно-восстановительные потенциалы.

15. Метод нейтрализации. Стандартные и рабочие растворы.

16. Приготовление рабочих растворов для титрования по методу нейтрализации

Приготовление растворов заданной концентрации.
Классификация физико-химических методов анализа
Эмиссионный спектральный анализ. Происхождение эмиссионных спектров.
Абсорбционный спектральный анализ. Происхождение спектров поглощения.
Основной закон светопоглощения Оптическая плотность раствора. Закон Бугера-Ламберта-Бера.
Основы качественного и количественного абсорбционного анализа в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной области спектра.
Принципиальная схема установки для адсорбционного спектрального анализа. Источник света, монохроматоры, приемники света. Условия определения.
Основные приемы фотометрических определений: метод градуировочного графика и построение калибровочной кривой.
Метод молярного коэффициента поглощения, метод добавок.
Метод дифференциальной фотометрии.
Анализ смеси светопоглощающих веществ.
Фотометрическое титрование.
Определение константы диссоциации двухцветного индикатора.
Рефрактометрия.
Поляриметрия.
Люминесценция.
Рентгеноспектральные методы анализа.
Потенциометрия. Теоретические основы потенциометрического метода анализа.
Индикаторные электроды и электроды сравнения.
Электроды первого и второго рода.
Стандартный, равновесный и реальный электродный потенциал.
Насыщенный каломельный электрод. Хлорсеребряный электрод.
Индикаторные электроды, применяемые в различных типах химических реакций: нейтрализации, окисления-восстановления, осаждения и комплексообразования.
Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование.
Кривые потенциометрического титрования. Способы нахождения точки эквивалентности.
Стеклянный электрод. Уравнение Нернста для рН – метрии.
Ионоселективные электроды. Уравнение Никольского.
Примеры потенциометрических определений: определение pNa в водном растворе соли.
Определение константы диссоциации уксусной кислоты.
Потенциометрическое титрование кислот (виды кривых титрования).
Примеры определений с использованием методов окисление восстановления и осаждения.
Оборудование и приборы, применяемые в потенциометрическом анализе.
Теоретические основы хроматографии и основные понятия.
Хроматограммы. Основные характеристики хроматограмм.
Способы количественной оценки в хроматогафии: метод абсолютной калибровки, метод внутреннего стандарта и метод нормировки.
Газожидкостная хроматография, основные параметры процесса, оборудование.
Жидкостная хроматография.
Распределительная хроматография.
Ионообменная хроматография. Иониты. Классификация. Обменная емкость ионита.
Гель-хроматография.
Способы классификации хроматографических методов анализа.
Константа распределения, степень разделения, критерий разделения, критерий распределения.

14. Рекомендуемая учебно-методическая литература

Основная литература

Васильев В.П. Аналитическая химия: учеб. /В.П. Васильев. - М.: Высшая школа, 2003. т. 1, 2. - 700 с.
Золотов Ю.А. Основы аналитической химии. Общие вопросы. Методы разделения: учеб. /Ю.А Золотов. – М.: Высшая школа, 2004. т.1, 2, 361с, 503 с.
Петрухин О.М. Аналитическая химия. Химические методы анализа. /О.М. Петрухин - М.: Химия, 2006. - 300 с.
Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Задачи и вопросы по аналитической химии / Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова - М, Мир, 2001. - 267 с.
Аналитическая химия (физ. и физ.-хим. методы анализа) /под ред. О.М. Петрухина – М.: Химия, 2001. - 496 с.
Цитович И.К. Курс аналитической химии / И.К. Цитович. – М.: Лань, 2004,- 496 с.

Дополнительная литература

Янсон Э.О. Теоретические основы аналитической химии / Э.О. Янсон. - М.: Высшая школа, 1985.- 398 с.
Толстоухов Д.И. Задачник по количественному анализу / Д.И. Толстоухов. - М.: Химия, 1981. - 251с.
Пилипенко А.Т. Аналитическая химия /А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий – М.: Химия, 1998. т.1, 2. - 1000 с.

Джабаров Д.Н. Сборник упражнений и задач по аналитической химии / Д.И. Джабаров. - М.: ООО «Медицинское информ. Агенство», 2007. - 240 с.
Кислотно – основные равновесия. Методические указания к решению задач по аналитической химии. /Гунькин И.Ф., Денисова Г.П./ изд. СГТУ, Саратов, 2007. –18с.
Оптические методы анализа/ Гунькин И.Ф., Денисова Г.П. Учебное пособие по аналитической химии - изд. СГТУ, Саратов, 2002.- 42 с.
Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия /Ю.Я. Харитонов.- М.: Высшая школа, 2003. - 120 с.

15.Перечень наглядных пособий и ТСО

Периодическая система элементов Д.М. Менделеева
Таблица стандартных электродных потенциалов
Таблица ряда активности металлов
Таблица растворимости солей
Таблица наиболее распространенных индикаторов и рН переходов
Чертеж «Кривые титрования»
Чертеж «Основные узлы приборов для фотометрических измерений»
Чертеж « Схема рН – метра»
Таблица классификации хроматографических методов анализа
Чертеж « Выходная кривая сорбции»
ЭВМ используется для обработки экспериментальных данных по физико - химическим методам анализа

Программу составила (Барышева С.В.)

Blog

Рабочая программа по дисциплине ен. Ф. 07 «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа»

Содержание