Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 «утверждаю»

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Распределение учебного времени Всего аудиторных занятий Общая трудоёмкость Тел./факс (3822) 701-804, e-mail: Andreev@phtd.tpu.edu.ru 1. Цели и задачи учебной дисциплины 2. Содержание теоретического раздела дисциплины Раздел 2. Оптические методы анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов Раздел 3. Электрохимические методы анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов 3. Содержание практического раздела дисциплины Перечень лабораторных работ Программа самостоятельной познавательной деятельности 5. Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины. Образцы контролирующих материалов 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 6.2. Перечень используемых информационных продуктов 6.3. Перечень рекомендуемой литературы

Подобный материал:

• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 360.66kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 -21/01, 102.93kb.
• Рабочая программа учебной ф тпу 1 21 / 01 дисциплины утверждаю: Директор иип, 107.44kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1- /01 утверждаю, 624.2kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 613.5kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 358.31kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 214.59kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 370.96kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 409.82kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 389.67kb.

«УТВЕРЖДАЮ»

Декан ФТФ ТПУ

______________В.И.Бойко

«____»________2009 г.

Химические и физико-химические методы анализа ядерных материалов

специальность 140309 «Безопасность и нераспространения ядерных материалов»


Факультет: Физико-технический (ФТФ)


Обеспечивающая кафедра: ХТРЭ – «Химическая технология редких,

рассеянных и радиоактивных элементов»


Курс: четвертый

Семестр: восьмой

Учебный план набора 2006 года

Распределение учебного времени

Лекции	32 часов
Лабораторные занятия	48 часа
Всего аудиторных занятий	80 часов
Самостоятельная (внеаудиторная) работа	80 часов
Общая трудоёмкость	160 часа
Экзамен

аннотация


140309 «Безопасность и нераспространения ядерных материалов»


Старший преподаватель, к.т.н. Андреев Артём Андреевич

Тел./факс (3822) 701-804, e-mail: Andreev@phtd.tpu.edu.ru

Цель: изучение и освоение основных физико-химических методов анализа радиоактивных элементов.

Содержание: принципиальные основы организации аналитического контроля производства радиоактивных элементов; оптические, электрохимические методы анализов тория, урана, плутония.

Курс – 4 (8 сем. – экзамен)

Всего – 160 ч., в т.ч. Лк. – 32 ч., Лб. – 48 ч.


1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Цели преподавания дисциплины

Целью преподавания курса “Химические и физико-химические методы анализа ядерных атериалов” студентами физико-технического факультета (специальности 140309) является изучение и освоение основных физико-химических методов анализа радиоактивных элементов.

1.2. Задачи изложения и изучения дисциплины

Студент должен знать:

• основы организации контроля продукции на предприятиях;
  
• методы опробирования материалов;
  
• классификацию физико-химических методов анализа;
  
• основы статистической теории обработки результатов измерений; методы определения и расчета ошибок и погрешностей анализа;
  
• теоретические основы, основные законы, понятия, закономерности, практическое применение оптических методов анализа;
  
• теоретические основы, основные законы, понятия, закономерности, практическое применение электрохимических методов.
  

Студент должен уметь:

• составить схему отбора представительной пробы;
  
• выбрать оптимальный метод анализа пробы;
  
• провести качественное или количественное определение содержания элемента в пробе;
  
• рассчитать ошибки и погрешности определения (анализа);
  

Студент должен иметь опыт (иметь навыки):

• работы с пробами радиоактивных, редких и рассеянных элементов;
  

• подготовки пробы к анализу;
  
• работы с химической посудой и реактивами;
  
• работы со вспомогательным оборудованием: весами, сушильным шкафом, электроплиткой, центрифугой и т.д.;
  

• работы на приборах физико-химических методов анализа.
  

Студент должен быть способен (компетенции выпускника):

• обрабатывать, анализировать, осмысливать результаты анализа;
  
• представлять результаты анализов в виде отчетов;
  
• выдать рекомендации по выбору метода анализа редких элементов;
  
• поставить и отработать методики анализов.
  

Изучение теоретических основ дисциплины предусматривается на лекциях по дисциплине «Химические и физико-химические методы анализа ядерных материалов», изучение отдельных разделов дисциплины – самостоятельно. Практические навыки работы с приборами приобретаются студентами при прохождении лабораторного практикума. Курс базируется на знаниях и умениях, полученных при изучении следующих дисциплин:

• общая и неорганическая химия;
  
• аналитическая химия;
  
• химия редких, рассеянных и радиоактивных элементов;
  
• физика;
  
• высшая математика.
  

2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ


Раздел 1. Принципиальные основы организации контроля производств редких, рассеянных и радиоактивных элементов (6 ч.).

1. Предмет и задачи курса. Принципиальные основы организации контроля производства. Заводские лаборатории и их задачи. Классификация (производственная и научно-методическая) методов контроля. Классификация физико-химических методов анализа. (2 ч.).
   
2. Опробирование материалов (твердых, жидких, газообразных). Основы статистической теории обработки результатов измерений, абсолютные и относительные погрешности, случайные и систематические ошибки. Чувствительность методов анализа. (4 ч.).
   

Раздел 2. Оптические методы анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов (12 ч.).

1. Классификация оптических методов. Теоретические основы абсорбционных методов анализа. Законы Бугера-Ламберта и Бера. Объединенный закон светопоглощения. Спектры поглощения. Чувствительность спектрофотометрических методов. Выбор реактива для анализа. (2 ч.).
   
2. Спектрофотометрические методы анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов, их классификация. Методы, основанные на цветных реакциях ионов элементов с простейшими неорганическими анионами. Методы, основанные на образовании неорганических комплексных соединений. Спектрофотометрические методы анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов, основанные на образовании комплексных соединений с органическими реагентами, в том числе – внутрикомплексных соединений. Методы, основанные на цветных твердофазных реакциях. (3 ч.).
   
3. Методы анализа по поглощению и рассеянию лучистой энергии взвешенными частицами определяемого вещества. Нефелометрический метод анализа. Уравнение Релея. Турбидиметрический метод анализа. Факторы, влияющие на воспроизводимость оптических свойств образцов. (2 ч.).
   
4. Люминесцентные методы анализа. Теоретические основы метода. Закон Стокса – Ломмеля. Квантовый и энергетический выходы люминесценции. Концентрационное гашение. Закон Вавилова. Влияние различных факторов на люминисценцию. Люминесценция растворов. Люминесцентные реакции комплексообразования. Люминесценция кристаллофосфоров. Люминесценция тройных комплексных соединений. Люминесценция твердых тел. (3 ч.).
   
5. Эмиссионный спектральный анализ. Теоретические основы спектрального анализа. Эмиссионные спектры. Качественный спектральный анализ, расшифровка спектров. Количественный спектральный анализ. Уравнение Ломакина – Шейбе. Внутренний стандарт. Способы атомизации пробы. Спектральный анализ актиноидных элементов и определение в них примесей. Метод испарения. Метод фракционной дистилляции. (2 ч.).
   

Раздел 3. Электрохимические методы анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов (12 ч.).

1. Потенциометрия. Теоретические основы метода. Возникновение потенциала. Гальванический элемент. Уравнение Нернста. Осадительное потенциометрическое титрование (ПТ). Комплексонометрическое ПТ. Окислительно-восстановительное ПТ. Формы кривых титрования. Потенциометрическая ячейка. (2 ч.).
   
2. Потенциометрия тория: осадительное и комплексонометрическое ПТ. (1 ч.).
   
3. Потенциометрия урана: окислительно-восстановительные потенциалы урансодержащих систем в водных растворах. Состояния урана в водных растворах. Окислительно-восстановительное потенциометрическое титрование урана. (2 ч.).
   
4. Потенциометрия плутония. Окислительно-восстановительные свойства плутония в водных растворах. Диспропорционирование плутония (4+) и (5+). Окислительно-восстановительное ПТ плутония. (2 ч.).
   
5. Вольт-амперометрия и классическая полярография: теоретические основы метода (понятия и виды поляризации, предельный диффузионный ток, потенциал полуволны, основы качественного и количественного анализа). Уравнение Ильковича, методы количественного анализа, искажения полярограмм. (2 ч.).
   
6. Переменнотоковая полярография. Циклическая вольтамперометрия.
   

Инверсионная вольтамперометрия, полярография с накоплением. (1 ч.).

7. Кулонометрические методы анализа. Потенциостатическая кулонометрия. Амперостатическая кулонометрия. Кулонометрическое титрование урана. Кулонометрическое титрование плутония. (1 ч.).
   
8. Электролитические методы анализа. Электролиз на ртутном катоде. Электроосаждение урана, тория и плутония, на твердых катодах. (1 ч.).
   

3. Содержание практического раздела дисциплины


Практический раздел курса «Химические и физико-химические методы анализа ядерных материалов» предусматривает выполнение лабораторных работ в объеме 48 часа.

Перечень лабораторных работ
№	Наименование работ	Объем, час. (ауд.)
	Фотоколориметрическое определение урана с пероксидом водорода.	4
	Определения урана в присутствии алюминия и ванадия с арсеназо III.	4
	Определение урана ферроцианидным методом.	4
	Люминесцентное определение урана.	4
	Спектрофотометрическое определение тория по спектру поглощения комплекса с арсеназо III.	4
	Нефелометрическое определение тория.	4
	Коллоквиум № 1: “Оптические методы анализа”.	4
	Потенциометрическое титрование урана и тория.	6
	Вольтамперометрическое определение урана. Определение скорости электрохимического восстановления уранила.	6
	Количественное определение урана электрохимическим осаждением.	4
	Коллоквиум № 2: “Электрохимические методы анализа”.	4

Подготовка к лабораторным работам и коллоквиумам проводится в часы самостоятельной работы. Объем заданий определяется временем, отведенным студенту учебным планом.


Программа самостоятельной познавательной деятельности


Самостоятельная работа студентов состоит в проработке лекционного материала, литературных источников, в подготовке к лабораторным работам, к коллоквиумам, к экзамену и зачету. Качество подготовки проверяется регулярными краткими опросами на лекциях. Наиболее значимой формой самостоятельной работы является составление рефератов на индивидуальные темы: в седьмом семестре – по теории и практике отдельных физико-химических методов анализа, в восьмом – по физико-химическим свойствам отдельного редкого, рассеянного или радиоактивного элемента и его важнейших соединений и физико-химическим методам его определения. На выбор студента предлагается один из следующих элементов: уран, торий, плутоний, литий, бериллий, скандий, иттрий, лантан, один из 14 лантаноидов, титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений, серебро, золото, платина или один из платиноидов. Рефераты подлежат обязательной защите.


Общий объем самостоятельной работы – 80 час, в том числе:

1. усвоение и проработка лекционного материала 10 часов;
   
2. написание реферата – 29 часов,
   
3. подготовка к экзамену – 15 часов;
   
4. подготовка к коллоквиумам 7 часов;
   
5. подготовка к лабораторным работам 9 часов;
   
6. подготовка к зачету – 10 часов;
   

Темы рефератов:

1. Абсорбционные методы анализа.
   
2. Спектрофотометрический анализ.
   
3. Нефелометрия и турбидиметрия.
   
4. Люминисцентные методы анализа.
   
5. Эмиссионный спектральный анализ.
   
6. Газовая хроматография.
   
7. Рентгеноспектральные методы анализа.
   
8. Рентгено-флуоресцентный метод анализа.
   
9. Радиометрические методы анализа.
   
10. Ионообменная сорбция в анализе редких и рассеянных элементов.
    
11. Методы потенциометрического титрования.
    
12. Вольтамперометрия и полярография.
    
13. Переменнотоковая полярография.
    
14. Кулонометрические методы анализа.
    
15. Кондуктометрические методы анализа.
    
16. Электролитические методы анализа.
    

5. Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины.


Текущий контроль осуществляется на каждой лекции при опросе по материалам предыдущей лекции. Рубежный контроль осуществляется проведением трех контрольных работ (после каждого раздела лекций); в рубежный контроль также входят результаты защиты реферата. Итоговый контроль (экзамен) осуществляется традиционно: подготовка с последующим собеседованием, при этом проверяются конспекты лекций. По теме каждой пропущенной лекции (по любой причине) задается дополнительный вопрос.

Текущий и рубежный контроль также осуществляется и во время лабораторного практикума – по содержанию предстоящей работы с целью получения допуска к ее выполнению.

После выполнения работы студенты пишут отчеты и защищают их. В рубежный контроль включаются результаты защиты реферата.

Итоговый контроль (экзамен) выполняется письменно с последующим собеседованием и охватывает основные разделы дисциплины.

При изучении дисциплины используется рейтинговая система оценки знаний студентов. В течение каждого семестра студент может набрать до 1000 баллов, рейтинг-листы приведены ниже.

При подсчете суммы баллов рубежного контроля суммируются баллы за контрольные работы, реферат.

Срок сдачи домашнего задания-реферата: на 4 занятии (лекция).

Оценки за контрольные работы переводятся в баллы рейтинговой системы (в таблице). Отличной оценки заслуживает контрольная работа при полном освещении темы. Отсутствие какого-либо раздела темы или недостаточное их освещение ведет к снижению оценки.

Повторное написание контрольной работы должно состояться в течение двух недель после первого срока. Дальнейшая задержка снижает количество баллов за контрольную работу на 20 баллов за неделю.

К итоговому семестровому контролю (экзамену) допускаются студенты, набравшие по результатам текущего и рубежного контроля не менее 600 баллов.

Экзамен проводится по окончании теоретического (лекционного) курса изучения дисциплины с целью определения уровня знаний по дисциплине.


Рейтинг-лист

дисциплины «Химические и физико-химические методы анализа

ядерных материалов»

№ п/п	Вид занятий	Максим. балл модуля	Рубеж­ный контроль, баллы
1	Лекции: раздел 1 «Принципиальные основы организации контроля производств редких, рассеянных и радиоактивных элементов».	50	250
2	Контрольная работа № 1	50
3	Лабораторные работы: Фотоколориметрическое определение урана с пероксидом водорода. Определения урана в присутствии алюминия и ванадия с арсеназо III. Определение урана ферроцианидным методом.	100
4	Реферат	50
5	Лекции: Раздел 2 «Оптические методы анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов»	50	500
6	Контрольная работа № 2	50
7	Лабораторные работы: Люминесцентное определение урана. Спектрофотометрическое определение тория по спектру поглощения комплекса с арсеназо III. Нефелометрическое определение тория.	100
8	Коллоквиум № 1: “Оптические методы анализа”	50
9	Лекции: Раздел 3 «Электрохимические методы анализа редких, рассеянных и радиоактивных элементов»	50	750
10	Контрольная работа № 3	100
11	Лабораторные работы: Потенциометрическое титрование урана и тория. Потенциометрическое титрование тория. Вольтамперометрическое определение урана. Определение скорости электрохимического восстановления уранила. Количественное определение урана электрохимическим осаждением.	100
12	Экзамен	250
	ИТОГО	1000

К экзамену допускаются студенты, полностью выполнившие программу лабораторного практикума и сдавшие два коллоквиума.

Образцы контролирующих материалов


Пример задания для контрольной работы №1

Вариант 1

1. Классификация методов контроля производства.
   
2. Абсолютные и относительные погрешности.
   

Пример задания для контрольной работы №2

Вариант 1

1. Основные законы светопоглощения.
   
2. Нефелометрический метод анализа: теоретические основы, объекты анализа.
   
3. Влияние различных факторов на люминисценцию.
   

Пример задания для контрольной работы №3

Вариант 1

1. Осадительное потенциометрическое титрование.
   
2. Полярография урана.
   
3. Кулонометрическое титрование плутония.
   

Пример экзаменационного билета


Экзаменационный билет № 1

По дисциплине ХФХМАЯМ

Факультет ФТФ

Курс 4

1. Влияние концентрации люминесцирующего вещества на выход (энергетический и квантовый) и интенсивность люминесценции.
   
2. Турбидиметрический метод анализа.
   
3. Написать реакцию образования соединения Th (4+) с арсеназо III и объяснить механизм образования внутрикомплексной связи.
   

Составил к.т.н., ст.преп. Андреев А.А.

Утверждаю: Зав.кафедрой ХТРЭ Дмитриенко В.П.

Утверждаю: Зав.кафедрой ФЭУ Бойко В.И.

« » 2009 г.


6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины


6.1. Теоретическим основам и практическим вопросам химических и физико-химических методов анализа ядерных материалов посвящено достаточно много литературы, в том числе имеющейся в НТБ ТПУ по качественному и количественному определению радиоактивных элементов. Содержание многих источников с одной стороны характеризуется обзорностью, с другой – излишней с точки зрения настоящего рабочего плана специализацией. Поэтому на кафедре ХТРЭ в дополнение к имеющемуся в НТБ создается собственное методическое обеспечение дисциплины.

Основными компонентами являются:

1. Рабочая программа дисциплины.
   
2. Рейтинг-лист.
   
3. Лекции по химическим и физико-химическим методам анализа ЯМ.
   
4. Методические указания к выполнению лабораторных работ.
   

6.2. Перечень используемых информационных продуктов

1. AGAMMA – программа для обработки спектроскопических данных.
   
2. Valab – 2000 – программа для обработки полярографических данных.
   
3. Программное обеспечение аналитического вольтамперометрического комплекса СТА (в режиме DOS).
   

6.3. Перечень рекомендуемой литературы

Основная:

1. Ляликов Ю.С. Физико-химические метода анализа. - М.: Химия, 1974. – 536с.
   
2. Барковский В.Р. и др. Физико-химические методы анализа. - М.: Высшая школа, 1972.
   
3. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа. - М.: Мир, 1989. – 608с.
   
4. Божевольнов Е.А. Люминисцентный анализ неорганических веществ. - М.: Химия, 1966. – 415с.
   
5. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т.3. - М.: Химия, 1970. – 471с.
   
6. Физико-химические методы анализа. Практическое руководство: Учебное пособие для ВУЗов. / Под ред. В.Б. Алексовского. - Л.: Химия, 1988. – 376с.
   
7. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. – Л.: Химия, 1986. – 431с.
   

Дополнительная:

1. Аналитическая химия урана / Под ред. А.П. Виноградова - М.: Изд. АН СССР, 1962. – 431с.
   
2. Аналитическая химия плутония / М.С.Милюкова, Н.И.Гусев, И.Г.Сентюрин, И.С.Скляренко - М.: Наука, 1965. – 454с.
   
3. Аналитическая химия тория. - М.: Изд. АН СССР, 1962.
   
4. Марков В.К. и др. Уран, методы его определения. - М.: Атомиздат, 1964. – 503с.