общей и неорганической химии

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Майкопский государственный технологический университет»
Факультет экологический
___________
Кафедра общей и неорганической химии
______
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
____________О.В.Иванова
«___» _________ 2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине ЕН.Ф.04.3
«Аналитическая химия и основы ФХМА»
по специальности (направлению) 280201 «Охрана окружающей среды и
рациональное использование природных ресурсов»_____________________
факультет экологический
Майкоп
Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО и учебного плана
МГТУ по специальности (направлению) 280201 «Охрана окружающей среды
и рациональное использование природных ресурсов»
Составитель рабочей программы
доцент, канд. хим. наук
_____________
(должность, ученое звание, степень)
(подпись)
Попова А.А.
(Ф.И.О.)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры
общей и неорганической химии _______
(наименование кафедры)
Заведующий кафедрой
«___»___________2010г.
_____________
(подпись)
_ Блягоз А.И.
(Ф.И.О.)
Одобрено научно-методической комиссией
экологического факультета
«___»_________201_ г.
Председатель
научно-методического
совета специальности
_______________
(подпись)
_Сухоруких Ю.И.
(Ф.И.О.)
Декан экологического факультета
_______________
(подпись)
_Сухоруких Ю.И.
(Ф.И.О.)
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ
«___»_________2010 г.
Зав. выпускающей кафедрой
по специальности
«___»_________2010 г.
______________
(подпись)
______________
(подпись)
Бушманова Н.В.
(Ф.И.О.)
_Чич С.К.
(Ф.И.О.)
_
1. Цели и задачи аналитической химии, ее место в учебном процессе
1.1. Цель и задачи изучения дисциплины
Аналитическая химия – наука, которая изучает свойства и химические
превращения
веществ
с
целью
разработки
методов
установления
химического состава материалов. Ни одна из естественных наук в настоящее
время не может обойтись без надежных данных качественного и
количественного анализа. Фундаментальная учебная дисциплина имеет
большое значение при подготовке специалистов по направлению 656600
“Защита окружающей среды”.
Цель изучения дисциплины “Аналитическая химия и физико-химические
методы
анализа”
состоит
в
формировании
базовых,
системных
и
информационных компетенций будущего специалиста в основной и
прикладной отраслях народного хозяйства, а также ознакомление с уровнем
развития химической науки и развитие интеллектуальных способностей
студентов.
Задачи изучения дисциплины:
- ознакомление с теоретическими основами дисциплины;
- получение базовых умений для организации лабораторных и полевых
исследований;
- овладение навыками аналитических расчетов.
В результате изучения дисциплины
- студент должен иметь представление об элементном, молекулярном,
фазовом анализе, о методах качественного и количественного анализа
объектов
элементов,
окружающей
среды,
химических
и
диапазоне
физических
содержания
определяемых
параметрах
определяемых
компонентов, методах разделения и концентрирования веществ;
- студент должен знать основные понятия и законы качественного и
количественного
анализа,
существующие
классификации
катионов
и
анионов, групповые и специфические реакции на основные ионы, сущность
химических и инструментальных методов количественного анализа;
- студент должен уметь обращаться с химической посудой и реактивами
проводить несложный химический эксперимент по качественному и
количественному
анализу
неорганических
веществ,
решать
задачи
теоретического и практического содержания;
- студент должен приобрести навыки пользования методиками качественного
и количественного анализа неорганических ионов, а также расчетными
формулами для выражения результатов анализа.
Воспитательные задачи дисциплины:
- развитие творческого и логического мышления;
- развитие интеллектуальных способностей студентов;
- воспитание трудолюбия;
- воспитание дисциплинированности и ответственности;
- развитие умения принимать однозначные решения.
1.2. Краткая характеристика дисциплины
Естественнонаучная
дисциплина
“Аналитическая
химия
и
физико-
химические методы анализа” играет большую роль в различных областях
деятельности человека. Ни один из видов профессиональной деятельности
выпускников по направлению “Защита окружающей среды” не может
обойтись без данных качественного и количественного анализа. Инженерэколог по защите окружающей среды использует методы, основанные на
химических реакциях (химические методы) или на измерении физических
параметров, связанных со свойствами определяемого вещества (физикохимические методы анализа) для проведения научно-исследовательской
деятельности в области защиты окружающей среды.
Расчетные
и
практические
задачи
позволяют
студентам
применить
теоретические знания на практике, углубить процесс понимания явления,
закономерности, влияния различных факторов.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Теория химического анализа базируется на законах химического равновесия,
поскольку большинство используемых
в анализе реакций являются
обратимыми. Для полного понимания химической реакции необходимо
знание ее стехиометрии, термодинамики и кинетики. Термодинамика
касается направления и глубины протекания реакции, кинетика дает
представление о скорости реакции и о стадиях, через которые она проходит,
то есть о механизме ее. Для описания поведения ионов в реальных системах
вместо концентрации (c) используют величину, называемую активностью.
Поэтому предшествующими дисциплинами для изучения аналитической
химии с основами физико-химических методов анализа являются
- общая и неорганическая химия (ЕНФ.04)
- органическая химия (ЕНФ.04)
- физическая химия (ЕНФ.04)
- коллоидная химия (ЕНФ.04)
- физика (ЕНФ.03)
- высшая математика (ЕНФ.01)
- информатика (ЕНФ.02)
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Основы аналитической химии и физико-химических методов анализа
используются при изучении последующих дисциплин:
- общая экология (ЕНФ.05) – (разделы: круговорот биогенных элементов,
оценка и анализ процессов и явлений, происходящих в окружающей среде);
- науки о Земле (ЕНФ.06) - (разделы: почвенные процессы, эрозия
и
деградация почв, общие закономерности гидрологических процессов,
процессы формирования, состав и свойства подземных вод);
- метрология, стандартизация и сертификация (ОПД.Ф.06) – (раздел:
алгоритмы обработки многократных измерений);
- промышленная экология – (ОПД.Ф.08) – (разделы: промышленные методы
очистки
отходящих
использования
газов
отходов
и
сточных
вод,
производства
и
методы
переработки
и
потребления,
характерные
–
определение
экологические проблемы и пути их решения);
-
основы
токсикологии
–
(ОПД.Ф.09)
(разделы:
токсикологических характеристик, санитарно-гигиеническое нормирование);
- химия окружающей среды – (СД.01) - (разделы: основные физикохимические
процессы
в
атмосфере,
гидросфере,
почвенном
слое,
трансформация и накопление загрязняющих веществ в окружающей среде,
формирование состава и кислотности атмосферных осадков и поверхностных
вод);
- экологический мониторинг – (СД.02) – (разделы: измерение концентраций
загрязняющих веществ, пробоотбор и
пробоподготовка, методы анализа
объектов окружающей среды и оценка экологической ситуации; основные
средства мониторинга воздушной, водной и других сред, методы и приборы
экологического контроля: хроматография, фотометры, колориметры, pHметры, ионометры);
- основы микробиологии и биотехнологии (СД.03) – ( разделы: химический
состав клеток, биотехнологические производства, получение продуктов
биотехнологии, очистка сточных вод, надежность биотехнологических
систем и проблемы охраны окружающей среды);
- оценка воздействия на окружающую среду (ВОС) и экологическая
экспертиза (СД.04) – (разделы: анализ расчетов загрязнения приземного
атмосферного воздуха, водоемов, анализ источников загрязнения, расчет
предельно допустимых сбросов и выбросов);
- техника защиты окружающей среды (СД.05) – (разделы: химические,
физико-химические методы очистки сточных вод, отходящих газов).
Инженер-эколог, владея аналитической химией и методами физикохимического анализа, сможет организовать и эффективно вести мониторинг
входных и выходных потоков для технологических процессов и предприятий
в целом, а также проводить природоохранные мероприятия.
Дипломированный специалист в области защиты окружающей среды должен
владеть навыками качественного и количественного анализа загрязняющих
веществ в отходящих газах, сточных водах, твердых отходах. Это позволит
ему
совершенствовать
сертифицировать
природоохранную
продукцию
с
целью
технику
и
максимальной
технологию,
экологической
безопасности и разрабатывать мероприятия по снижению антропогенного
воздействия на окружающую среду.
10
-
8
118
зачет
практические
лабораторные
-
3
Количество часов в
неделю
лабораторные
лабораторные
18
СРС
практические
136
аудиторные
1
практические
Учебные занятия ЗФО
зачет
лекции
68
Количество часов в
неделю
лекции
лабораторные
51
Формы итоговой
аттестации
практические
-
Формы итоговой
аттестации
лекции
17
СРС
всего
Общий объем
68
лекции
3
136
аудиторные
всего
Номер семестра
3
Учебные занятия ОФО
Общий объем
Номер семестра
2. Распределение часов учебных занятий по семестрам
10
-
8
3. Содержание дисциплины
3.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных
занятий
Таблица 3.
№ Раздел, тема учебного курса, содержание лекции
п/п
1
1.
2
Раздел 1. Общие вопросы
Тема 1.1. Понятие о химическом анализе
1.1.1. Аналитическая химия. Цели и задачи
аналитической
химии.
Структура
и
методологические аспекты аналитической химии;
ее место в системе наук, связь с практикой.
Значение аналитической химии в развитии
естествознания и техники. Исторические периоды
развития. Современное состояние и тенденции
развития
аналитической
химии:
инструментализация,
автоматизация,
математизация, миниатюризация, переход к
многокомпонентному анализу.
1.1.2. Анализ. Задачи и выбор метода обнаружения
и идентификации атомов, ионов и химических
соединений. Дробный и систематический анализ.
Микрокристаллоскопический анализ. Экспрессный
качественный анализ в заводских и полевых
условиях.
Основные характеристики
метода анализа:
правильность и воспроизводимость, коэффициент
чувствительности, предел обнаружения, нижняя и
верхняя границы определяемых концентраций.
Основные
методы
разделения
и
концентрирования, их роль в химическом анализе,
выбор и оценка. Сочетание методов разделения и
концентрирования с методами определения.
Гибридные
методы.
Одноступенчатые
и
многоступенчатые
процессы
разделения.
Теоретические основы методов экстракции.
Классификация экстракционных процессов. Типы
экстракционных систем. Условия экстракции
неорганических
соединений.
Разделение
и
концентрирование элементов методом экстракции.
Методы осаждения и соосаждения. Применение
неорганических и органических реагентов для
осаждения. Способы разделения осаждением или
растворением.
Образование
комплексных
соединений. Характеристики малорастворимых
соединений, часто используемых в анализе.
Методы отгонки: возгонка, дистилляция.
Кол-во
часов
ОФО
3
2
Кол-во
часов
ЗФО
4
Литература
(осн./доп)
5
[1,2/1]
2.
Раздел 2. Качественный анализ
Тема 2.1. Качественный анализ
неорганических ионов
2.1.1. Химические методы анализа. Понятие о
групповых и специфических реактивах и реакциях.
Анализ катионов. Классификации катионов:
сульфидная,
кислотно-основная,
аммиачнофосфатная. Анализ анионов. Классификация
анионов. Анализ сухого вещества.
2.1.2. Физические и физико-химические методы
качественного
анализа.
Полярографический
качественный анализ смеси катионов и анионов.
Хроматографический
метод
качественного
анализа. Разделение катионов методом ионного
обмена. Отделение катионов от анионов методом
ионообменной
хроматографии. Разделение и
обнаружение смеси катионов всех аналитических
групп методом ионообменной хроматографии.
Спектральный метод качественного анализа.
Спектральный качественный анализ растворов.
Особенности спектров основных элементов.
Люминесцентный метод качественного анализа.
Флюоресценция
и
хемилюминесценция.
Возбудители люминесценции и светофильтры.
Раздел 3. Теоретические основы аналитической
химии
Тема 3.1. Равновесия в гомогенных системах
3.1.1. Типы химических реакций и процессов в
аналитической химии. Основные типы химических
реакций в аналитической химии: кислотноосновные, комплексообразование, окислениявосстановления.
Используемые
процессы:
осаждение-растворение, экстракция, сорбция.
Константы равновесия реакций и процессов.
3.1.2. Состояние веществ в идеальных и реальных
системах. Структура растворителей и растворов.
Сольватация, ионизация, диссоциация. Поведение
электролитов и неэлектролитов в растворах.
Теория
Дебая-Хюккеля.
Коэффициенты
активности.
Концентрационные
константы.
Описание сложных равновесий. Общая и
равновесная концентрации. Условные константы.
Скорость реакции в химическом анализе.
Элементарные стадии реакции. Кинетические
уравнения. Факторы, влияющие на скорость
реакции.
Катализаторы,
ингибиторы.
Автокаталитические реакции. Индуцированные и
сопряженные реакции. Примеры ускорения и
замедления процессов, используемых
в
химическом анализе.
Тема 3.2. Кислотно-основное равновесие
3.2.1. Кислотно-основные реакции. Современные
2
2
[1,2/1]
3.
представления о кислотах и основаниях. Теория
Бренстеда-Лоури. Равновесие в системе кислотасопряженное основание, влияние растворителя.
Константы кислотности и основности. Кислотные
и основные свойства растворителей. Влияние
природы растворителя на силу кислоты и
основания. Нивелирующий и дифференцирующий
эффект
растворителя.
Кислотно-основное
равновесие в многокомпонентных системах.
3.2.2. Буферные растворы и их свойства.
Буферная емкость. Вычисление pH растворов
незаряженных и заряженных кислот и оснований,
многоосновных кислот и оснований, смесей кислот
и оснований.
Тема 3.3. Равновесие в растворах
гидролизующихся солей
3.3.1. Гидролиз солей. Типы гидролизующихся
солей. Механизм гидролитического расщепления.
3.3.2. Способы усиления и подавления гидролиза.
Степень и константы гидролиза.
Тема 3.4. Равновесие в растворах комплексных
соединений
3.4.1. Реакции
комплексообразования. Типы
комплексных
соединений, используемых
в
аналитической
химии.
Классификация
комплексных
соединений
по
характеру
взаимодействия металл-лиганд, по однородности
лиганда
и
комплексообразователя.
Количественные характеристики комплексных
соединений:
константы
устойчивости,
координационное число. Факторы, влияющие на
комплексообразование: природа центрального
атома и лиганда, концентрация компонентов,
реакция среды, ионная сила раствора, температура.
Влияние комплексообразования на растворимость
соединений, стабилизацию различных степеней
окисления
элементов,
окислительновосстановительный
потенциал
систем.
Теоретические
основы
взаимодействия
органических реагентов с неорганическими
ионами. Влияние их природы, расположения
функционально-аналитических
групп,
стереохимии
молекул
реагента
на
его
взаимодействие с неорганическими ионами.
3.4.2. Основные типы соединений, образуемых с
участием органических реагентов. Хелаты,
внутрикомплексные соединения.
Тема 3.5. Равновесие в окислительновосстановительных системах
3.5.1. Окислительно-восстановительные реакции.
Электродный потенциал. Уравнение Нернста.
Стандартный и формальный потенциалы. Связь
2
2
[1,2/1]
4.
5.
константы
равновесия
со
стандартными
потенциалами. Направление реакции окислениявосстановления.
Факторы,
влияющие
на
направление
окислительно-восстановительных
реакций.
3.5.2.Окислители и восстановители. Основные
органические и неорганические окислители и
восстановители, применяемые в анализе. Методы
предварительного окисления и восстановления
определяемого элемента.
Тема 3.6. Равновесие в гетерогенных системах
3.6.1. Равновесие в системе раствор-осадок.
Осадки и их свойства. Механизм образования
осадка. Кристаллические и аморфные осадки.
Зависимость
структуры
осадка
от
его
индивидуальных свойств и условий осаждения.
Зависимость
формы
осадка
от
скорости
образования и роста первичных центров. Факторы,
влияющие на растворимость осадков: температура,
ионная сила раствора, наличие одноименного иона,
структура и размер частиц, присутствие сильных
электролитов.
Условия
получения
кристаллических осадков. Причины загрязнения
осадка. Классификация видов соосаждения.
3.6.2. Произведение растворимости. Произведение
растворимости и
растворимость электролита.
Условие выпадения осадка. Количественная
характеристика процесса осаждения.
Раздел 4. Количественный анализ
Тема 4.1. Теоретические основы
количественного анализа
4.1.1. Понятие о количественном анализе. Цель и
задачи количественного анализа. Классификация
методов количественного анализа.
4.1.2. Статистическая обработка результатов
количественных определений. Теория ошибок.
Понятие
о
значащих
цифрах.
Роль
количественного
анализа
в
проведении
аналитических исследований.
Тема 4.2. Весовые методы
4.2.1.
Гравиметрический
метод
анализа.
Основные законы и понятия, лежащие в основе
гравиметрического метода анализа. Сущность
гравиметрического анализа, преимущества и
недостатки метода. Основные этапы и операции в
гравиметрическом
анализе.
Осаждаемая
и
гравиметрическая форма определяемого вещества,
требования предъявляемые к ним. Изменения
состава осадка при высушивании и прокаливании,
гравиметрический
фактор.
Расчет
навесок
определяемого вещества и осадителя. Явление
соосаждения.
Применение
органических
2
[1,2/1]
2
[1,2/1]
6.
осадителей.
4.2.2. Аналитические весы. Чувствительность
весов. Факторы, влияющие на точность
взвешивания. Техника взвешивания.
Тема 4.3. Объемные методы анализа
4.3.1. Основные понятия. Эквивалент, молярная
масса
эквивалента.
Способы
выражения
концентрации растворов. Титрование. Приемы
титрования:
прямое
и
косвенное.
Точка
эквивалентности.
Методы
определения
эквивалентной точки титрования в различных
методах. Первичные и вторичные стандарты.
Фиксаналы. Индикаторы. Теория индикаторов.
4.3.2. Титриметрический анализ. Основные
законы, лежащие в основе титриметрического
анализа.
Требования
к
реакциям
в
титриметрическом
анализе.
Классификация
методов титриметрического анализа.
Кислотно-основное титрование. Ацидометрия,
алкалиметрия. Стандарты и титранты кислотноосновного
титрования.
Кислотно-основные
индикаторы.
Показатель
титрования
(pT)
индикатора. Расчет, построение и анализ кривых
кислотно-основного титрования (сильных, слабых
кислот и оснований). Выбор индикатора по кривой
титрования. Кислотно-основное титрование в
неводных
средах.
Примеры
практического
применения (титрование кислот, оснований,
смесей кислот и смесей оснований).
Комплексонометрическое
титрование.
Классификация методов. Понятие о комплексонах.
Способы комлексонометрического титрования:
прямое, косвенное. Селективность титрования и
способы ее повышения. Построение кривых
комплексонометрического
титрования.
Индикаторы. Механизм и химизм действия
индикаторов. Металлохромные индикаторы и
требования, предъявляемые к ним. Важнейшие
универсальные и специфические металлохромные
индикаторы. Примеры практического применения
методов комплексонометрического титрования.
Осадительное титрование. Классификация методов
осадительного
титрования.
Требования
к
веществам и реакциям в осадительном титровании.
Способы определения эквивалентной точки
титрования, индикаторы. Кривые осадительного
титрования. Влияние концентраций титруемых
растворов и природы осадка на величину скачка
титрования. Примеры практического применения
методов осадительного титрования.
Окислительно-восстановительное
титрование.
Классификация
методов
окислительно-
2
2
[1-3/1,2]
7.
восстановительного титрования по типу титранта.
Требования к веществам и реакциям в
окислительно-восстановительном
титровании.
Индикаторы:
окислительно-восстановительные,
специфические, необратимые. Расчет, построение
и анализ кривых титрования. Факторы, влияющие
на величину скачка титрования. Примеры
практического применения методов окислительновосстановительного титрования.
Тема 4.4. Физико-химические методы анализа
4.4.1 Общая характеристика инструментальных
методов. Прямые и косвенные
методы.
Преимущества
инструментальных
методов.
Классификация инструментальных методов.
4.4.2.
Спектральные
методы
анализа.
Молекулярные спектры поглощения. Электронные,
колебательные и вращательные спектры. Спектры
веществ в УФ- и видимой областях. Закон БугераЛамберта-Бера.
Светопоглощение
и
светопропускание.
Молярный
и
удельный
коэффициенты поглощения.
Фотоколориметрия и спектрофотометрия. Способы
определения
концентрации
растворов.
Фотометрическое
титрование.
Связь
аналитического
сигнала
с
концентрацией
определяемого
соединения.
Аппаратура.
Практическое применение.
4.4.3. Электрохимические методы анализа. Общая
характеристика
методов.
Классификация.
Электрохимические
ячейки.
Индикаторный
электрод и электрод сравнения. Равновесные и
неравновесные
электрохимические
системы.
Явления, возникающие при протекании тока
(омическое
падение
напряжения,
концентрационная и кинетическая поляризация).
Поляризационные кривые и их использование в
различных электрохимических методах.
4.4.4. Хроматографические методы анализа.
Определение
хроматографии.
Понятие
о
подвижной и неподвижной фазах. Классификация
методов по агрегатному состоянию подвижной и
неподвижной фаз, по механизму разделения, по
технике
выполнения.
Способы
получения
хроматограмм
(фронтальный, вытеснительный, элюентный).
Основные параметры хроматограммы. Основное
уравнение хроматографии. Селективность и
эффективность хроматографического разделения.
Теория теоретических тарелок. Кинетическая
теория. Разрешение как фактор оптимизации
хроматографического процесса. Качественный и
5
4
[1-3/1,2]
количественный хроматографический анализ.
Области применения.
Итого:
17
10
3.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование,
содержание и объем в часах учебным планом не предусмотрены.
3.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем часах
Таблица 4.
Номер
лаб.работы
Наименование лабораторной
работы
Раздел, тема
лекционного
курса
Объем
часов
ОФО
Раздел 2.
Тема 2.1.
Раздел 3.
Тема 3.1, 3.2, 3.3
6
Раздел 2.
Тема 2.1.
Раздел 3.
Тема 3.1, 3.2, 3.3
6
Раздел 2.
Тема 2.1.
Раздел 3.
Тема 3.4, 3.5, 3.6
6
Раздел 2.
Тема 2.1.
Раздел 3.
Тема 3.1, 3.2, 3.3
6
Объем
часов
ЗФО
ТРЕТИЙ СЕМЕСТР
1.
2.
3.
4.
Качественный анализ
Вводное. Инструктаж по ТБ.
Определение
чувствительности
аналитических реакций. Решение
типовых задач.
Анализ катионов 1-3 аналитических
групп
(кислотно-основная
классификация).
Константа
и
степень диссоциации. Типовые
расчеты.
Систематический анализ смеси
катионов 1-3 аналитических групп
(кислотно-основная
классификация). Расчет pH и pOH
сильных электролитов. Ионная
активность. Расчет активности
ионов и ионной силы растворов.
Практическая
задача
по
определению неизвестного катиона
1-3 аналитических групп. Сдача
теоретического блока 1.
Анализ катионов 4-6 аналитических
групп
(кислотно-основная
классификация). Расчет pH и pOH
слабых электролитов. Расчет pH
буферных растворов.
Практическая
задача
по
определению неизвестного катиона
1-6 аналитических групп. Сдача
теоретического блока 2.
Анализ анионов. Расчет степени
констант гидролиза.
Практическая
задача
по
определению неизвестного аниона.
Сдача теоретического блока 3.
2
2
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Итого
Количественный анализ
Гравиметрический
анализ.
Определение содержания бария в
хлориде бария.
Типовые расчеты в гравиметрии.
Кислотно-основное
титрование.
Ацидиметрия.
Определение
карбонатной
жесткости
воды.
Типовые расчеты в титриметрии.
Сдача теоретического блока 4.
Комплексонометрическое
титрование.
Трилонометрия.
Определение общей жесткости
воды. Расчет кривых титрования.
Окислительно-восстановительные
методы
анализа.
Перманганатометрия. Определение
содержания железа в соли Мора.
Расчеты эквивалентов в редоксметодах.
Окислительно-восстановительные
методы
анализа.
Иодометрия.
Определение
процентного
содержания меди в сульфате меди.
Статистическая
обработка
результатов
анализа.
Сдача
теоретического блока 5.
Физико-химические
методы
анализа.
Фотоколориметрия.
Определение меди в растворе
сульфата меди. Статистическая
обработка результатов анализа.
Методы
количественного
хроматографического
анализа.
Решение типовых задач. Сдача
теоретического блока 6.
Раздел 4.
Тема 4.1.,4.2.
5
Раздел 4.
Тема 4.1.,4.3.
4
2
Раздел 4.
Тема 4.1.,4.3.
4
2
Раздел 4.
Тема 4.1.,4.3.
4
Раздел 4.
Тема 4.1.,4.3.
4
Раздел 4.
Тема 4.1.,4.4.
4
Раздел 4.
Тема 4.1.,4.4.
2
51
8
3.4. Содержание и объем самостоятельной работы студентов
Таблица 5.
Разделы и темы
рабочей
программы
самостоятельного
изучения
Раздел 1. Общие
вопросы
Тема 1.1. Понятие
о химическом
анализе
Раздел 3.
Теоретические
основы
аналитической
химии
Тема 3.1.
Равновесия в
гомогенных
системах
Раздел 3.
Теоретические
основы
аналитической
химии
Тема 3.1.
Равновесия в
гомогенных
системах
Перечень домашних заданий и
других вопросов для
самостоятельного изучения
Сроки
выполнения,
форма
контроля
Объем
часов
ОФО
Объем
часов
ЗФО
Методы осаждения и соосаждения.
Применение
неорганических
и
органических
реагентов
для
осаждения. Способы разделения
осаждением
или
растворением.
Образование
комплексных
соединений.
Характеристики
малорастворимых соединений, часто
используемых в анализе. Методы
отгонки: возгонка, дистилляция.
Задание:
- по каким принципам объединяют
вещества в аналитические группы?
- перечислите основные требования,
предъявляемые
к
групповым
реактивам.
- составить реферат на тему:
“Малорастворимые и комплексные
соединения в качественном анализе”.
Состояние веществ в идеальных и
реальных
системах.
Структура
растворителей
и
растворов.
Сольватация,
ионизация,
диссоциация.
Поведение
электролитов и неэлектролитов в
растворах. Теория Дебая-Хюккеля.
Задание: рассчитать константы
равновесных процессов при заданных
концентрациях
исходных
и
полученных
веществ.
Написать
константы равновесия для процессов
диссоциации следующих веществ:
Zn(NH3)4SO4,
H2C2O4,
Ca3(PO4)2,Ca(OH)2.
Коэффициенты
активности.
Концентрационные
константы.
Описание
сложных
равновесий.
Общая и равновесная концентрации.
Задание: Вычислить активность
ионов в 0,005 М растворе хлорида
бария.
1 неделя
4
6
4
8
4
8
Письменный
отчет
2 неделя
Отчет
3 неделя
Письменный
отчет
Раздел 3.
Теоретические
основы
аналитической
химии
Тема 3.2.
Кислотно-основное
равновесие
Раздел 3.
Теоретические
основы
аналитической
химии
Тема 3.3.
Равновесие в
растворах
гидролизующихся
солей
Раздел 3.
Теоретические
основы
аналитической
химии
Тема 3.4.
Равновесия в
растворах
комплексных
соединений
Раздел 3.
Буферные растворы и их свойства.
Буферная емкость. Вычисление pH
растворов
незаряженных
и
заряженных кислот и оснований,
многоосновных кислот и оснований,
смесей кислот и оснований.
Задание: Какой
из указанных
буферных растворов нужно взять
для получения раствора с pH<5:
а) NaHCO3+Na2CO3; б) NH4Cl+NH3;
в)CH3COOH+CH3COONa;
г)
Na2HPO4+NaH2PO4.
Концентрации компонентов принять
равными 0,1 моль/л.
Гидролиз
солей.
Типы
гидролизующихся солей. Механизм
гидролитического
расщепления.
Способы усиления и подавления
гидролиза. Степень и константы
гидролиза.
Задание: а) каких анионов не может
быть в сильно кислом растворе?
б) какие катионы не надо
обнаруживать в сильно щелочном
растворе?
Реакции
комплексообразования.
Типы комплексных соединений,
используемых
в
аналитической
химии.
Количественные характеристики
комплексных соединений: константы
устойчивости, координационное
число. Факторы, влияющие на
комплексообразование. Влияние
комплексообразования на
растворимость соединений.
Основные
типы
соединений,
образуемых с участием органических
реагентов.
Хелаты,
внутрикомплексные соединения.
Задание: а) что такое берлинская
лазурь? Составить реакцию ее
образования.
б) для обнаружения иона калия
применяют раствор Na3[Co(NO2)6].
Известно, что этот реагент
быстро
разлагается.
Как
определить
пригодность
этого
раствора? Составить уравнения
реакций этого реактива с солью
калия и процесса распада.
Окислительно-восстановительные
4 неделя
4
8
4
8
4
6
4
6
Письменный
отчет
5 неделя
Письменный
отчет
6 неделя
Письменный
отчет
7 неделя
Теоретические
основы
аналитической
химии
Тема 3.5.
Равновесия в
окислительновосстановительных
системах
реакции. Электродный потенциал.
Уравнение Нернста. Стандартный и
формальный потенциалы. Связь
константы
равновесия
со
стандартными потенциалами.
Задание:
- oпределите, можно ли окислить
HBr действием: а) KMnO4; б)
K2Cr2O7;
в)Cl2.
- вычислите значения реальных
окислительно-восстановительных
систем: а) 0,1 М S4O62-, 0,01 М S2O32;
б) 1 М KMnO4, 0,1 М Mn2+, [H+] = 0,1
моль/л.
в) 1 М Cr2O72-, 1 M Cr3+, [H+] = 0,1
моль/л.
Раздел 3.
Направление реакции окисленияТеоретические
восстановления. Факторы, влияющие
основы
на
направление
окислительноаналитической
восстановительных реакций.
химии
Окислители
и
восстановители.
Тема 3.5.
Основные
органические
и
Равновесия в
неорганические
окислители
и
окислительновосстановители, применяемые в
восстановительных анализе.
системах
Задание: в каком направлении
протекает реакция между Fe3+ и
I-?
Составить
электронные
уравнения процессов окисления и
восстановления.
Раздел 3.
Теоретические
основы
аналитической
химии
Тема 3.6.
Равновесия в
гетерогенных
системах
Равновесие в системе раствор-осадок.
Осадки и их свойства. Механизм
образования
осадка.
Кристаллические
и
аморфные
осадки. Факторы, влияющие на
растворимость осадков.
Произведение
растворимости.
Произведение
растворимости
и
растворимость электролита. Условие
выпадения осадка. Количественная
характеристика процесса осаждения.
Задание:
- на раствор, содержащий 0,1 моль/л
ионов Ba2+ и 0,01 моль/л ионов Ca2+,
действуют раствором оксалата
аммония. Какой из катионов при
этом будет осаждаться первым?
- рассчитать растворимость CaCO3
в воде без учета побочных реакций.
Письменный
отчет
8 неделя
4
8
4
8
Письменный
отчет
9 неделя
Письменный
отчет
Раздел 4.
Количественный
анализ
Тема 4.1.
Теоретические
основы
количественного
анализа
Раздел 4.
Количественный
анализ
Тема 4.2.
Весовые методы
Раздел 4.
Количественный
анализ
Тема 4.3.
Объемные методы
анализа
Раздел 4.
Количественный
анализ
Тема 4.3.
Объемные методы
анализа
Использовать справочные данные по
произведению растворимости (ПР)
предложенных веществ.
Статистическая
обработка
результатов
количественных
определений. Теория ошибок.
Задание:
- при анализе образца технического
хлорида бария получены следующие
значения содержания хлора (%):
29,08; 29,15; 29,31; 29,10; 29,12.
Рассчитайте
абсолютную
и
относительную ошибки для каждого
результата.
Выявите
грубые
погрешности.
Сущность
гравиметрического
анализа, преимущества и недостатки
метода. Изменения состава осадка
при высушивании и прокаливании,
гравиметрический фактор. Расчет
навесок определяемого вещества и
осадителя.
Задание:
вычислите
гравиметрические
факторы,
если
определяют
Fe3Al2Si3O12, а гравиметрической
формой
служат
следующие
соединения: а)Fe2O3; б)Al2O3; в)SiO2;
г) Al(C9H6ON)3.
Титриметрический анализ. Основные
законы,
лежащие
в
основе
титриметрического
анализа.
Требования
к
реакциям
в
титриметрическом
анализе.
Классификация
методов
титриметрического анализа.
Задание:
рассчитать
индикаторную
погрешность при титровании 0,05 н.
раствора MgSO4 раствором ЭДТА
той же нормальности при pH 9 с
индикатором мурексидом.
Осадительное
титрование.
Классификация
методов
осадительного
титрования.
Требования к веществам и реакциям
в осадительном титровании. Способы
определения эквивалентной точки
титрования, индикаторы. Примеры
практического применения методов
осадительного титрования.
Задание:
10 неделя
4
8
11 неделя
4
4
12 неделя
4
4
13 неделя
4
4
Раздел 4.
Количественный
анализ
Тема 4.4.
Физикохимические
методы анализа
Раздел 4.
Количественный
анализ
Тема 4.4.
Физикохимические
методы анализа
- Навеску 5,0000 г апатитовой муки
после кипячения с царской водкой
перенесли
в
мерную
колбу
3
вместимостью 250 см и довели до
метки. Из мерной колбы взяли 10,0
см3 вытяжки и осадили PO43- в виде
фосфоромолибдата
аммония.
Полученный осадок растворили в
50,0 см3 0,2 н. KOH, избыток
которого оттитровали 30,0 см3
0,1971 н. H2SO4.
Выполните следующие задания:
а) выделите основные этапы анализа
и составьте схему методики
анализа;
б) напишите уравнения реакций,
происходящих на каждом этапе
анализа;
в) определите содержание P2O5 в
образце (%).
Общая
характеристика
инструментальных методов. Прямые
и косвенные методы. Преимущества
инструментальных
методов.
Классификация инструментальных
методов.
Задание:
деление
физико-химических
методов анализа на группы, общая
характеристика каждой из них.
Спектральные
методы
анализа.
Молекулярные спектры поглощения.
Закон
Бугера-Ламберта-Бера.
Светопоглощение
и
светопропускание.
Фотоколориметрия
и
спектрофотометрия.
Способы
определения
концентрации
растворов.
Фотометрическое
титрование.
Задание:
- назовите законы и поясните
сущность спектральных методов
анализа.
классификация
методов
спектрального
анализа,
используемых для аналитических
целей.
- оптическое поглощение раствора
вещества в кювете с l=3 см равно
0,750.
Стандартный
раствор,
содержащий 5 мг/мл этого же
14 неделя
4
8
4
8
Устный
отчет
15 неделя
Письменный
отчет
Раздел 4.
Количественный
анализ
Тема 4.4.
Физикохимические
методы анализа
Раздел 4.
Количественный
анализ
Тема 4.4.
Физикохимические
методы анализа
вещества, имеет Ac = 0,550 в кювете
с l=5 см. Определить концентрацию
раствора (мг/мл).
Электрохимические методы анализа.
Общая характеристика методов.
Классификация. Поляризационные
кривые и их использование в
различных
электрохимических
методах.
Задание:
- опишите устройство и принцип
работы электрохимической ячейки
для
потенциометрического
титрования.
- укажите типы и назначение
ионоселективных электродов.
Хроматографические
методы
анализа. Понятие о подвижной и
неподвижной фазах. Классификация
методов по агрегатному состоянию
подвижной и неподвижной фаз, по
механизму разделения, по технике
выполнения. Способы получения
хроматограмм
(фронтальный,
вытеснительный,
элюентный). Основное уравнение
хроматографии. Селективность и
эффективность хроматографического
разделения.
Задание:
- объясните сущность закона
распределения
при
хроматографировании.
дайте
классификацию
хроматографических
методов
анализа по различным признакам.
- составить методику разделения
смеси катионов Cr3+, Al3+, Cu2+
методом
колоночной
хроматографии.
Всего:
16 неделя
4
8
4
8
68
118
Устный
отчет
17 неделя
Письменный
отчет
4.Учебно-методические материалы по дисциплине
4.1. Основная литература
1. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 кн., Кн. 1, Титриметрические
и гравиметрический методы анализа: учебник для студентов вузов / В.П.
Васильев. - М.: Дрофа, 2004. - 368 с.
2. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2 кн., Кн. 2, Физикохимические методы анализа: учебник для студентов вузов / В.П. Васильев. М.: Дрофа, 2003. - 384 с.
1.2.
Дополнительная литература
1. Попова А.А. Аналитическая химия. Практикум по качественному
анализу: учебно-методическое пособие/А.А.Попова- Майкоп: издатель
А.А.Григоренко,2010.-122 с.
2. Попова А.А. Аналитическая химия. Программа и контрольные задания
для студентов заочной формы обучения: учебно-методическое
пособие/А.А.Попова- Майкоп: издатель А.А.Григоренко,2010.- 57 с.
4.3. Средства обеспечения дисциплины
- тесты для осуществления входного, текущего контроля и проверки
остаточных знаний;
- учебные комплексы, программное обеспечение;
- лабораторный комплекс оборудования.
Дополнения и изменения в рабочей программе
за ________________________________ / ______ учебный год
В рабочую программу_________________________________________________________
(наименование дисциплины)
для специальности (тей)_________________________________________________
(номер специальности)
Вносятся следующие дополнения и изменения:
Дополнения и изменения внес ________________________________________________
(должность, Ф.И.О., подпись)
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
__________________________________________________________________
(наименование кафедры)
“_____”____________200 __г.
Заведующий кафедрой
__________________
(подпись)
____________________
(Ф.И.О.)