Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа учебной дисциплины нф тпу федеральное агентство по образованию, 343.06kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 Государственное образовательное, 169.43kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1- 21/02 Федеральное государственное бюджетное, 348.55kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины: рабочая программа дисциплины «криминология», 325.75kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины: рабочая программа дисциплины «юридическая психология», 239.82kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «Способы защиты субъективного права» (наименование, 366.99kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины: правоохранительные органы и адвокатура рабочая, 327.07kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины наименование учебной дисциплины Кафедра-разработчик, 520.05kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «финансовый менеджмент» (название дисциплины), 694.08kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины государственное стратегическое планирование для, 437.99kb.
Рабочая программа учебной дисциплины | | Ф ТПУ 7.1-21/01 |
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ:
Директор___ИГНД
___________А.К. Мазуров
«____»__________ 2009 г.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Рабочая программа
для студентов направления 130300 – Геология и разведка полезных ископаемых, специальности 130301 Геологическая съёмка, поиск и разведка месторождений полезных ископаемых;
130302 Поиск и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания;
130304 Геология нефти и газа
очного обучения ИГНД
Институт геологии и нефтегазового дела (ИГНД)
Обеспечивающая кафедра Физической и аналитической химии, (ФАХ)
Курс второй
Семестр третий
Учебный план набора 2008 года
Распределение учебного времени
Третий
семестр
Лекции 9 часов (ауд.)
Лабораторные занятия 18 часов (ауд.)
Практические занятия 45 часов (ауд.)
Всего аудиторных занятий 27 часов
Самостоятельная
(внеаудиторная) работа 45 часов
Общая трудоемкость 72 часа
Экзамен
Зачет в 3 семестре
Кредиты 5 6
Томск 2009
Документ: / стр.
Дата разработки: 01.06.09.
Рабочая программа учебной дисциплины | | Ф ТПУ 7.1-21/01 |
Предисловие
1.Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению 130300 ─ Геология и разведка полезных ископаемых, специальностей 130301 ─ Геологическая съёмка, поиск и разведка месторождений полезных ископаемых; 130302 ─ Поиск и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания; 130304 ─ Геология нефти и газа, утвержденного приказом Комитета по высшему образованию № 341 тех/бак от 14.04.2000,.№ 3 тех/дс от 3.03.2000.
РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании кафедры физической и аналитической химии от 1 сентября 2009 года, протокол N 1 .
2. Разработчик доцент кафедры ФАХ __________________Н.Н.Чернышова
3. Зав. обеспечивающей кафедрой ФАХ ________________ А.А. Бакибаев
4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с ИГНД, выпускающими кафедрами; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой Геологии, минералогии
и разведки месторождений полезных ископаемых ____________ А. К. Мазуров
Зав. выпускающей кафедрой Гидрологии и инженерной
геологии ____________ С. Л. Шварцев
Зав. выпускающей кафедрой Геологии и разведки
нефтяных и газовых месторождений ___________ Б. Б. Квеско
Аннотация
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ (АХ)
130301 (б)- 130301 (с)
130302 (б)- 130302 (с)
130304 (б)- 130304 (с)
Каф. ФАХ ХТФ
Доцент, к.х.н. Чернышова Нина Николаевна
Тел.(3822) 563832, E-mail: nnch@anchem.chtd.tpu.ru
Цель: формирование у обучающихся общих представлений и понимания основных теоретических основ аналитической химии и химического анализа веществ, раскрытие существа и возможностей различных методов химического анализа для обоснованного выбора методов химического анализа в решении геологических задач; привитие навыков самостоятельной работы, необходимых для использования химических знаний при изучении специальных дисциплин и дальнейшей успешной практической деятельности.
Содержание: основные понятия аналитической химии и химического анализа веществ; цели использования аналитической химии в геологии; виды химического анализа; методы химического анализа; эмиссионный спектральный анализ, атомно-абсорбционный анализ, газовая хроматография, стадии химического анализа; критерии выбора метода химического анализа.
Курс 2 (3 сем. –зачет)
Всего 72 ч., в т.ч. Лк – 9ч., Лб – 18 ч.
Документ: \\CENTRE\public\Документация СМК ТПУ\Ф\Ф ТПУ 8.2.2-03 Рабочая программа.doc/ стр.
Дата разработки: 21.06.09
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Предмет аналитической химии – наука и практика химического анализа
Аналитическая химия – наука о принципах, методах и средствах идентификации, определения химического состава и химической структуры веществ и материалов.
Как и другие науки, аналитическая химия и отдельные её разделы возникали или начинали развиваться особенно успешно в те периоды, когда та или иная практическая потребность вызывала необходимость быстрого развития какой-либо отрасли промышленности, а для этого развития требовалось знание о химическом составе веществ или материалов. Исторически аналитическая химия развивалась параллельно с геологией, позволяя решать её научные и практические задачи.
В аналитической химии широко используются такие разделы химии, как строение атома, свойства и строение неорганических и органических соединений, учение о химическом равновесии, химическая кинетика, поверхностные явления и дисперсные системы, электрохимия. Развитие многих методов анализа происходит под влиянием постоянного развития соответствующих разделов физики (например, успехи ядерной, рентгеновской, оптической, радиочастотной спектроскопии определяют развитие соответствующих методов анализа) и в результате прогресса в приборостроении.
В настоящее время аналитическая химия – это самостоятельная междисциплинарная наука со своими методами исследования, В свою очередь, она основывается на применении теоретических и прикладных достижений физической, неорганической и органической химии, физики, метрологии, информатики, материаловедения электроники, измерительной техники и включает в себя множество разнообразных методов, использующих различные химические, физические и биологические явления для идентификации и определения химического состава различных веществ.
Все методы химического анализа основаны на обнаружении химических или физических свойств определяемых компонентов и измерении интенсивности этих свойств, если они связаны с природой компонентов и их содержанием в веществе объекта анализа определенной зависимостью. В химических методах (гравиметрическом, титриметрическом и волюмометрическом анализе) в качестве таких свойств используются химические свойства соединений при химическом взаимодействии, подчиняющемся определённым химическим законам, и измеряемые через массу малорасторимого продукта химической реакции, объемы растворов реагирующих компонентов, объём выделенного газообразного продукта. Химические методы являются классическими методами количественного анализа, одно из достоинств их – высокая точность определений. Измерение различных физических и физико-химических свойств компонентов в веществе объекта анализа в аналитических целях лежит в основе физических методов анализа. Эти методы отличаются низким пределом обнаружения, возможностью определения компонентов в широком диапазоне их содержания в веществе объекта анализа, возможностью определения большого количества компонентов из одной навески, экспрессностью. Они являются незаменимыми при анализе малых и ультрамалых количеств вещества различной природы и различного происхождения. Значение этих методов резко возрастает в связи с автоматизацией анализа, так как они позволяют получать данные о составе анализируемых объектов в виде электрических или оптических сигналов, воспринимаемых электронно-вычислительными машинами. Физическим методам принадлежит ведущая роль в геохимических методах поиска и разведки месторождений полезных ископаемых.
Аналитическая химия имеет огромное научное значение, представляя совокупность методов исследования и анализа химического состава веществ различного происхождения. Она является теоретической базой научных и прикладных достижений в развитии химических наук и в смежных с химией областях науки, таких как геология, экология, физиология, микробиология, агрохимия, фармацевтическая химия и других, когда необходимо знание о химическом составе веществ и материалов. Использование методов аналитической химии позволяет определить, из каких компонентов (элементов, ионов, молекул) состоит вещество объекта анализа, как они связаны между собой, а в некоторых случаях становится возможным и установление пространственного расположения компонентов.
Предметом аналитической химии является также и практика химического анализа. Аналитическая химия непосредственно связана с производством. Методами аналитической химии осуществляется входной, технологический, выходной, арбитражный и экологический контроль состава вещества в целом ряде отраслей промышленности: геологической и добывающей, металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, строительной, фармацевтической, пищевой. Химический анализ необходим в медицинской диагностике, санитарной гигиене, биотехнологии, криминалистике, экологии.
Каждая отрасль имеет свою специфику при постановке и решении аналитических задач. Эта специфика отражается в том, что химический анализ вещества проб конкретных объектов анализа проводят в аналитических лабораториях, обеспечивающих конкретные виды анализа ограниченного перечня объектов с использованием арсенала методов, рекомендуемых аналитической химией.
В геологии такими объектами являются, в первую очередь, полезные ископаемые различной химической природы и различного агрегатного состояния, существующие в составе «пустой» породы и других природных образований, а также техногенные соединения. Задачи химического анализа вещества геологических проб включают определение основных, сопутствующих и примесных компонентов в веществе проб. Этими компонентами могут быть химические элементы, изотопы, ионы и другие функциональные группы, молекулы, группа разных молекул, обладающих одинаковыми химическими или физическими свойствами, в том числе распределённых в объёме вещества или на его поверхности.
Основными требованиями к химическому анализу в геологии являются сопоставимость результатов анализов, выполняемых в многочисленных аналитических лабораториях для широкого диапазона определяемых содержаний компонентов - от десятков % до ·10-8 % , а также одновременное определение до 20 - 30 и более компонентов в одной навеске, большое число анализируемых образцов и проб, что обусловливает применение экспрессных методов химического анализа.
1.2. Цели преподавания дисциплины «Аналитическая химия»
Аналитическая химия является одной из основных общехимических естественно-научных дисциплин, изучаемых студентами геологических специальностей направления 130300 «Прикладная геология».
Её содержание связано со следующими геологическими дисциплинами: «Основы учения о полезных ископаемых», «Геохимия», «Геохимические методы поиска МПИ», «Химия нефти и газа», «Геохимические исследования при поисках и разведке месторождений нефти и газа», «Исследование кернового материала нефтегазовых скважин».
Целью преподавания дисциплины «Аналитическая химия» является:
- ознакомление со структурой современной аналитической химии; формирование общих представлений и понимания основных теоретических основ аналитической химии, включая расширение и углубление знаний, полученных студентом в курсе общей химии о химических свойствах элементов и их соединений, входящих в состав вещества геологических объектов: горных пород, руд, минералов, природных вод, донных отложений, почв, растительности, подпочвенного и атмосферного воздуха и классификацией видов химического анализа в зависимости от решаемых геологических задач;
- дать студентам представления о видах химического анализа, о современных химических и физических методах химического анализа, о стадиях анализа;
- развить химическую грамотность и понимание существа аналитических процессов, составляющих теоретические основы методов химического анализа, и принципиального различия химических и физических методов анализа;
- соединить теорию и практику химических и физических методов анализа путём приобретения навыков проведения аналитических операций при использовании различных методов химического анализа;
- выработать умение оценивать качество результата химического анализа пробы вещества объекта анализа и его оформление.
- раскрыть возможности различных методов химического анализа, в первую очередь широко используемых в геологической науке и практике и в геоэкологии при решении задач охраны окружающей природной среды (спектрометрических, хроматографических и электрохимических),
- научить студента понимать особенности химического анализа геохимических объектов, ознакомить с требованиями, предъявляемыми к их анализу
- ознакомить студентов с основными критериями выбора метода химического анализа вещества и научить их обоснованно выбирать тот или иной метод химического анализа для решения различных геологических задач;
- привить навыки самостоятельной работы, необходимые для использования химических знаний при изучении специальных дисциплин и дальнейшей практической деятельности.
Требуемые результаты изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины “Аналитическая химия” наряду с другими естественно - научными дисциплинами студенты направления 130300 успешно освоившие программу первого уровня (бакалавр), должны обладать таким составом фундаментальных знаний и умений, которые будут необходимы и достаточны для дальнейшего изучения других общенаучных, общетехнических и специальных дисциплин и в значительной степени определят становление специалиста, способного использовать эту базу для успешной деятельности за пределами учебной ситуации.
Требуемыми результатами изучения дисциплины «Аналитическая химия» является следующий состав знаний и умений. Бакалавр по направлению 1303000 Геология и разведка полезных ископаемых должен:
иметь представление:
Федеральная компонента
- об основных понятиях, законах химических систем, реакционной способности веществ;
- о взаимосвязи состава, структуры, свойств химических веществ;
- о качественном и количественном анализе;
- о методах химического, физико-химического и физического анализа;
- о методах химической идентификации;
- о вероятности как объективной характеристике природных систем;
- о методах теоретического и экспериментального исследования в химии;
- об измерениях и их специфичности в различных разделах естествознания;
Университетская компонента
- о современном состоянии, проблемах и направлении совершенствования методов химического анализа, в том числе геологических объектов;
- об элементном, изотопном, функциональном, молекулярном, структурно-групповом, вещественном и фазовом составе вещества объекта анализа и соответствующих видах химического анализа;
- о методах анализа химического состава вещества объекта анализа различной природы и происхождения;
- об основных способах отбора проб вещества геологических объектов;
- о специфике вида измерений – химического состава вещества - с позиции метрологии;
- об основных способах подготовки пробы к идентификации и определению количественного состава вещества, в том числе геологических проб;
- о принципах, на которых основаны способы разделения и концентрирования при подготовке пробы к проведению измерений;
- о принципах, на которых основаны способы устранения мешающего влияния сопутствующих компонентов на результат химического анализа;
- об основных средствах измерения химического состава вещества в современных аналитических лабораториях;
- о месте знаний о химическом составе вещества при дальнейшем изучении проблем геологии и геоэкологии и в геологической практике.
- о методиках химического анализа, о нормативных документах, содержащих методики химического анализа, об аккредитованных аналитических геологических лабораториях, выполняющих химические анализы геологических проб;
- о принципах выбора методов химического анализа при анализе проб вещества геологических объектов;
знать и уметь использовать:
Федеральная компонента
- способы отбора и анализа проб;
- уметь оценивать численные порядки величин, характерные для различных разделов естествознания.
Университетская компонента
- основные понятия аналитической химии;
- принципы химических и физических методов химического анализа;
- способы выражения концентрации растворов;
- стадии химического анализа геологических объектов;
- принципы химических методов количественного химического анализа - титриметрии и гравиметрии;
- принципы физических методов химического анализа - спектрометрических электронных, рентгеновских, оптических, ядерно-физических; масс-спектрометрических; электрохимических и хроматографических.
- возможности методов атомно-эмиссионной, атомно-абсорбционной, рентгено-флуоресцентной спектрометрии, ионометрии и газовой хроматографии в решении геологических задач;
- метрологические характеристики методов и методик химического анализа геологических объектов;
приобрести навыки:
Федеральная компонента
- Химический практикум.
Университетская компонента
- обнаружения химических элементов в твердых пробах путём проведения качественных реакций (микрохимический анализ);
- обнаружения химических соединений в газовых пробах хроматографическим методом;
- определения содержания компонентов в пробах титриметрическим методом (путём химического взаимодействия, подчиняющегося закону эквивалентов);
- определения содержания компонентов в пробах физическим методом (путём градуировки средства измерения по определяемому компоненту);
- приготовления стандартного раствора компонента заданной концентрации из образца сравнения и приготовления градуировочных растворов путём разбавления;
- проведения титрования исследуемого раствора;
- проведения расчетов содержания компонента в пробе, связанных с операциями титриметрического анализа;
- расшифровки аналитических сигналов, полученных вручную и при использовании соответствующего программного обеспечения при проведении химического анализа с помощью хроматографического метода и обработке полученной информации;
- работы со средством косвенного измерения концентрации на примере иономера;
- градуировки средства измерения по определяемому компоненту и построения градуировочной зависимости «измеряемое свойство – содержание компонента»;
- проведения расчетов содержания компонента в пробе, связанных с операциями проведения измерений концентрации физическим методом;
- оценки качества полученного результата анализа, используя методы теории вероятности и математической статистики;
- правильного представления результата анализа в отчете о проделанной экспериментальной работе;
- составления отчетов по выполнению лабораторных работ;
- пользования справочной литературой.
1.3 Задачи изложения и изучения дисциплины «Аналитическая химия»
Для изучения курса аналитической химии студенты должны знать основы общей, неорганической и органической химии, физики, некоторые разделы высшей математики (элементы теории вероятности и математической статистики), информатики, основные представления метрологии и электроники.
Состав и содержание конкретных средств, способов и организационных мероприятий, обеспечивающих достижение перечисленных целей при совместной и индивидуальной познавательной деятельности студентов в части овладения теоретическими знаниями и практическими умениями следующий.
Изучение дисциплины «Аналитическая химия» осуществляется в ходе лекций, выполнения лабораторных работ, самостоятельных внеаудиторных занятий, консультаций, ответов на лекционные вопросы и сдаче зачета.
Оно базируется на активном использовании информационных ресурсов НТБ, применении лабораторного оборудования кафедры ФАХ, стендовой информации, учебного класса ПЭВМ и соответствующего программного и методического обеспечения кафедры, в том числе:
- курса лекций в электронном виде;
- методических указаний к выполнению лабораторных работ;
- вариантов индивидуальных домашних заданий с методическими указаниями по их решению для проверки знаний студентов;
- методических указаний и методических разработок к самостоятельной работе студентов;
- наглядных средств обучения – таблиц - плакатов (способы выражения концентрации растворов; кривые титрования; рН-индикаторы; блок-схема хроматографа);
- наглядных средств обучения в электронном виде (иллюстрационно-информационные таблицы к теоретическому материалу; фотографии современных средств измерений концентрации);
- справочников по аналитической химии.
2 СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА
2.1. Общие методические указания