МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В. Г. БЕЛИНСКОГО
Принято на заседании Ученого совета естественно-географического факультета Протокол заседания № ____ от «_____» ________________201_ г.
Декан факультета ____________ И.Н. Столяров |
| УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе
___________________ М.А. Пятин
«_____» ___________________ 201_ г. |
^
Аналитическая химия
Направление подготовки 050100 «Педагогическое образование»
Профиль подготовки «Химия»
Квалификация (степень) выпускника – Бакалавр
Форма обучения – Очная
Пенза – 2011 ^
Целью освоения дисциплины «Аналитическая химия» является содействие формированию и развитию у студентов общекультурных, профессиональных и специальных компетенций, позволяющих им в дальнейшем осуществлять профессиональную деятельность посредством освоения теоретических и экспериментальных основ химических, физико-химических и физических методов анализа различных объектов. ^ создать чёткое представление о предмете аналитической химии, современном состоянии и путях развития аналитической химии, связи её с другими науками и практическом применении методов анализа в различных областях человеческой деятельности; показать применение теоретических представлений химии (химической термодинамики и химической кинетики) в качественном и количественном анализе; рассмотреть типы реакций и процессов в аналитической химии (кислотно-основные реакции, реакции комплексообразования, окислительно-восстановительные реакции); сформировать представление о метрологических основах химического анализа; познакомить студентов с теорией и практикой пробоотбора и пробоподготовки; познакомить студентов с важнейшими методами обнаружения и идентификации; познакомить студентов с методами выделения, разделения и концентрирования; показать применение теоретических представлений физики в создании современных аналитических методов; познакомить студентов с важнейшими методами анализа: гравиметрическим, титриметрическими, кинетическими, электрохимическими, спектроскопическими и оптическими; познакомить студентов с основными объектами анализа.
^
Дисциплина «Аналитическая химия» относится к вариативной части профессионального цикла. Изучение данной дисциплины базируется на знании общеобразовательной программы по следующим предметам: химия, математика, физика Для освоения дисциплины обучающиеся используют знания, умения, сформированные в ходе изучения дисциплин базовой части математического и естественнонаучного цикла: «Естественнонаучная картина мира», «Основы математической обработки информации», дисциплин по выбору вариативной части математического и естественнонаучного цикла: «Охрана труда в химической лаборатории», «Техника лабораторных работ», дисциплин вариативной части профессионального цикла: «Физика», «Математика», «Общая и неорганическая химия», дисциплин по выбору вариативной части профессионального цикла: «Введение в теоретическую химию», учебной практики «Практикум по неорганической химии». В результате изучения этих дисциплин обучающийся должен уметь выполнять математические расчёты, знать основы электродинамики и оптики, знать основы химической термодинамики и кинетики, химию растворов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ, уметь составлять уравнения реакций ионного обмена и окислительно-восстановительных реакций, уметь решать задачи на расчёт по уравнению реакции и на растворы, владеть основами техники работы в химической лаборатории, включая охрану труда при работе в химической лаборатории. Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин базовой части профессионального цикла: «Методика обучения и воспитания (Химия)», дисциплин вариативной части профессионального цикла: «Физическая химия», «Коллоидная химия», «Прикладная химия», дисциплин по выбору вариативной части профессионального цикла: «Химический анализ органических веществ», «Физико-химические методы анализа», а также для последующего прохождения учебных практик «Практикум по аналитической химии», «Технологическая практика», производственной (педагогической) практики, подготовки к итоговой государственной аттестации.
^
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО по данному направлению: Коды компетенции | Наименование компетенции | Структурные элементы компетенции (в результате освоения дисциплины обучающийся должен знать, уметь, владеть) | 1 | 2 | 3 | ОК-4 | Способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы ма-тематической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования | Знать: современное состояние и перспективы развития аналитической химии, её место в системе химических дисциплин и естествознании; метрологические характеристики методов анализа; | Уметь: проводить метрологические расчеты | Владеть: методами статистической обработки результатов аналитических исследований | ПК-1 | Способен реализовывать учебные программы базовых и элективных курсов в различных образовательных учреждениях | Знать: фактический материал для разработки элективных курсов | Уметь: проводить химический эксперимент в объёме, необходимом для разработки и реализации элективных курсов | Владеть: методами химического анализа в объёме, необходимом для разработки и реализации элективных курсов | СК-2 | Владеет основными химическими и физическими понятиями, знаниями фундаментальных законов химии и физики; явлений и процессов, изучаемых химией и физикой | Знать: типы реакций и процессов в аналитической химии (кислотно-основные реакции, реакции комплексообразования, окислительно-восстановительные реакции) | Уметь: свободно и правильно пользоваться химической терминологией; производить расчеты для приготовления растворов заданной концентрации; производить расчёт рН в растворах слабых и сильных электролитов, буферных растворов; производить расчёт возможности образования и растворение осадков (ПР, солевой эффект и др.); | 1 | 2 | 3 |
|
| производить расчёт константы, степени гидролиза и рН растворов гидролизуемых солей; находить необходимые данные в справочной литературе, в том числе табличные данные с помощью метода интерполяции, пользоваться предметным указателем учебников и учебных пособий | Владеть: основными химическими понятиями | СК-3 | Владеет знаниями о составе, строении и химических свойствах простых веществ и химических соединений; иметь представление об электронном строении атомов и молекул, закономерностях химических превращений веществ | Знать: свойства основных классов неорганических соединений; окислительно-восстановительные свойства простых веществ и химических соединений. | Уметь: писать уравнения химических реакций; производить расчеты по формулам и уравнениям. | Владеть: знаниями о химических свойствах химических соединений. | СК-4 | Владеет классическими и современными методами анализа веществ; способен к постановке эксперимента, анализу и оценке лабораторных исследований | Знать: теоретические основы классических и физико-химических методов анализа | Уметь: обращаться с химической посудой, с приборами, с химическими реактивами, а также со спиртовками, электрическими нагревателями; проводить различные лабораторные операции (измельчение, растворение, нагревание, прокаливание, высушивание и приготовление растворов); выполнять качественный, гравиметрический, титриметрический анализы; использовать физико-химические методы анализа; проводить вычисление результатов гравиметрического анализа, расчёт количества осадителя, потерь вещества при промывании; проводить расчёт по результатам титрования, построение кривых титрования, расчёт погрешности титрования, выбирать индикатор; готовить исходные и рабочие титрованные растворы; проводить расчеты по результатам электрохимических определений; проводить расчёт результатов количественные определения в спектроскопических методах анализа; грамотно оформлять результаты лабораторных и практических работ, правильно заполнять лабораторный журнал. | 1 | 2 | 3 |
|
| Владеть: техникой химического эксперимента; техникой взвешивания на технохимических и аналитических весах; основными методами анализа; способами ориентации в профессиональных источниках информации (журналы, сайты, образовательные порталы). | СК-7 | Владеет навыками оценки агрессивности химической среды и решениями по обеспечению безопасного устойчивого взаимодействия человека с природной средой | Знать: санитарные правила, правила и нормы охраны труда, правила техники безопасности и противопожарной защиты | Уметь: устранять последствия проливов и просыпаний химических реактивов | Владеть: навыками безопасной работы в химической лаборатории | ^
4.1. Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 9 зачетных единиц, 324 часа.
№ п/п | Наименование разделов и тем дисциплины | Семестр | Недели семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости | Аудиторная работа | Самостоятельная работа | Всего | Лекция | Практические занятия | Лабораторные занятия | Всего | Подготовка к аудиторным занятиям | Реферат | Мини-проект | Подготовка к экзамену | Собеседование | Отчёт по лаборатор. работе | Коллоквиум | Тест | Контрольная работа | Реферат | Мини-проект | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 1. | Раздел 1. Введение | 4 | 1 | 1 | 1 | | | 4 | | 4 | | | 1 | | | | | 18 | | 1.1. | Тема 1.1. Введение в химический анализ | 4 | 1 | 1 | 1 | | | 4 | | 4 | | | 1 | | | | | 18 | | 2. | Раздел 2. Методы обнаружения и идентификации | 4 | 1-5 | 31 | 1 | | 30 | 20 | 17 |
| 3 | | 1-5 | 1-5 | 10 | 5 | | | 18 | 2.1. | Тема 2.1. Методы обнаружения и идентификации | 4 | 1 | 1 | 1 | | | | | | | | 1 | | | 5 | | | | 2.2. | Лабораторная работа № 1 «Анализ катионов 1 и 2 аналитических групп» | 4 | 1 | 6 | | | 6 | 4 | 4 |
| | | 1 | 1 | 10 | 5 | | | | 2.3. | Лабораторная работа № 2 «Анализ катионов 3 и 4 аналитических групп» | 4 | 2 | 6 | | | 6 | 4 | 4 |
| | | 2 | 2 | 10 | 5 | | | | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 2.4. | Лабораторная работа № 3 «Анализ катионов 5 и 6 аналитических групп» | 4 | 3 | 6 | | | 6 | 4 | 4 |
| | | 3 | 3 | 10 | 5 | | | | 2.5. | Лабораторная работа № 4 «Анализ анионов 1, 2 и 3 аналитических групп» | 4 | 4 | 6 | | | 6 | 4 |
| | | | 4 | 4 | 10 | 5 | | | | 2.6. | Лабораторная работа № 5 «Анализ смеси катионов» | 4 | 5 | 6 | | | 6 | 4 | 1 |
| 3 | | 5 | 5 | 10 | 5 | | | | 3. | Раздел 3. Типы реакций и процессов в аналитической химии | 4 | 2-4 | 6 | 6 | | | 12 | 12 | | | | 2-4 | | | | 4 | | | 3.1. | Тема 3.1. Термодинамика и кинетика химических процессов | 4 | 2 | 2 | 2 | | | 4 | 4 | | | | 2 | | | | 4 | | | 3.2. | Тема 3.2. Кислотно-основные реакции. Реакции осаждения | 4 | 3 | 2 | 2 | | | 4 | 4 | | | | 3 | | | | 4 | | | 3.3. | Тема 3.3. Реакции комплексообразования. Окислительно-восстановительные реакции. | 4 | 4 | 2 | 2 | | | 4 | 4 | | | | 4 | | | | 4 | | | 4. | Раздел 4. Теория и практика пробоотбора и пробоподготовки | 4 | 5-6 | 1 | 1 | | | 8 | | 8 | | | | | | | | 18 | | 4.1. | Тема 2.1. Теория и практика пробоотбора и пробоподготовки | 4 | 5-6 | 1 | 1 | | | 8 | | 8 | | | | | | | | 18 | | 5. | Раздел 5. Метрологические основы химического анализа | 4 | 5-6 | 9 | 3 | | 6 | 4 | 4 | | | | 6 | 6 | | 11 | | | | 5.1. | Тема 5.1. Метрологические основы химического анализа | 4 | 5-6 | 3 | 3 | | | 2 | 2 | | | | | | | 11 | | | | 5.2. | Лабораторная работа № 6 «Расчёт погрешностей химического анализа» | 4 | 6 | 6 | | | 6 | 2 | 2 | | | | 6 | 6 | | | | | | 6. | Раздел 6. Химические методы анализа | 4 | 7-12 | 44 | 8 | | 36 | 40 | 34 |
| 6 | | 7-12 | 7-12 | 10 | 11 | 12 | | 18 | 6.1. | Тема 6.1. Гравиметрический метод анализа | 4 | 7 | 2 | 2 | | | 4 | 4 | | | | 7 | | 10 | 11 | 12 | | | 6.1.1. | Лабораторная работа № 7 «Определение кристаллизационной воды в BaCl2 · 2H2O» | 4 | 7 | 6 | | | 6 | 4 | 4 | | | | 7 | 7 | 10 | | | | | 6.1.2. | Лабораторная работа № 8 «Определение бария в BaCl2 · 2H2O»
| 4 | 8 | 6 | | | 6 | 4 | 4 | | | | 8 | 8 | 10 | | | | | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 6.2. | Метрологические основы химического анализа | 4 | 8 | 2 | 2 | | | 4 | 4 | | | | 8 | | 10 | 11 | 12 | | | 6.3. | Тема 6.3. Кислотно-основное титрование | 4 | 9 | 1 | 1 | | | 4 | 4 | | | | 9 | | | 11 | 12 | | | 6.3.1. | Лабораторная работа № 9 «Определение титра раствора соляной кислоты по тетраборату натрия методом пипетирования. Определение содержания гидроксида натрия в растворе неизвестной концентрации» | 4 | 9 | 6 | | | 6 | 4 | 3 |
| 1 |
| 9 | 9 | 10 | | | | | 6.4. | Тема 6.4. Комплексометрическое титрование | 4 | 9 | 1 | 1 | | | | | | | | 10 | | | 11 | 12 | | | 6.4.1. | Лабораторная работа № 10 «Комплексонометрия. Определение жесткости воды» | 4 | 10 | 6 | | | 6 | 6 | 3 |
| 3 |
| 10 | 10 | | | | | | 6.5. | Тема 6.5. Окислительно-восстановительное титрование | 4 | 10 | 1 | 1 | | | | | | | | 11 | | | 11 | 12 | | | 6.5.1 | Лабораторная работа № 11 «Перманганатометрия» | 4 | 11 | 6 | | | 6 | 4 | 3 |
| 1 |
| 11 | 11 | | | | | | 6.5.2. | Лабораторная работа № 12 «Иодометрия» | 4 | 12 | 6 | | | 6 | 4 | 3 |
| 1 |
| 12 | 12 | | | | | | 6.6. | Тема 6.6. Осадительное титрование | 4 | 10 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | | | 11 | 11 | 12 | | | 7. | Раздел 7. Электрохимические методы анализа | 4 | 11-13 | 10 | 4 | | 6 | 12 | 11 |
| 1 |
| 13 | 13 | 16 | 16 | | | 18 | 7.1. | Тема 7.1. Потенциометрия | 4 | 11 | 1 | | | | 2 | 2 | | | | 13 | | 16 | 16 | | | | 7.1.1. | Лабораторная работа № 13 «Потенциометрическое титрование. Определение концентрации соляной и уксусной кислот» | | 13 | 6 | | | 6 | 4 | 3 |
| 1 |
| 13 | 13 | | | | | | 7.2. | Тема 7.2. Кулонометрия | 4 | 11 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | 13 | | 16 | 16 | | | | 7.3. | Тема 7.3. Вольтамперометрия | 4 | 12 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | 13 | | 16 | 16 | | | | 7.4. | Тема 7.4. Кондуктометрия | 4 | 12 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | 13 | | 16 | 16 | | | | 8. | Раздел 8. Спектроскопические методы анализа | 4 | 13-15 | 30 | 6 | | 24 | 20 | 18 |
| 2 |
| 13-15 | 13-15 | 16 | 16 | | | 18 | 8.1. | Тема 8.1. Теоретические основы спектроскопических методов анализа | 4 | 13 | 2 | 2 | | | 4 | 4 | | | | 13 | | 16 | 16 | | | | 8.2. | Тема 8.2. Молекулярная спектроскопия | 4 | 14 | 2 | 2 | | | 6 | 4 | | 2 | | 14 | | 16 | 16 | | | | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 8.2.1. | Лабораторная работа № 14 «Определение содержания меди (II) в растворе фотометрическим методом» | 4 | 14 | 6 | | | 6 | 2 | 2 | | | | 14 | 14 | | | | | | 8.2.2. | Лабораторная работа № 15 «Определение содержания железа (III) в растворе фотометрическим методом» | 4 | 15 | 6 | | | 6 | 2 | 2 | | | | 15 | 15 | | | | | | 8.3. | Тема 8.3. Атомная спектроскопия | 4 | 15 | 1 | 1 | | | 4 | 4 | | | | 15 | | 16 | 16 | | | | 8.4. | Тема 8.4. Радиоспектроскопические методы | 4 | 15 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | 15 | | 16 | | | | | 9. | Раздел 9. Методы выделения, разделения и концентрирования | 4 | 16-17 | 9 | 3 | | 6 | 14 | 10 | | 4 | | 16-17 | 16 | 16 | 16 | | | 18 | 9.1. | Тема 9.1. Основные методы разделения и концентрирования | 4 | 16 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | 16 | | 17 | | | | | 9.2. | Тема 9.2. Хроматография | 4 | 16-17 | 2 | 2 | | | 10 | 6 | | 4 | | 16 | | 17 | 17 | | | | 9.2.1. | Лабораторная работа № 16 «Разделение Сu2+ и Fe3+ методом хроматографии на бумаге» | 4 | 16 | 6 | | | 6 | 2 | 2 | | | | 16 | 16 | | | | | | 10. | Раздел 10. Кинетические методы анализа | 4 | 17 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | | | 17 | | | | | 10.1 | Тема 10.1. Кинетические методы анализа | 4 | 17 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | | | 17 | | | | | 11. | Раздел 11. Масс-спектрометрические методы анализа | 4 | 18 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | | | | | | | | 11.1 | Тема 11.1. Масс-спектрометрические методы анализа | 4 | 18 | 1 | 1 | | | 2 | 2 | | | | | | | | | | | 12. | Раздел 12. Основные объекты анализа | 4 | 18 | 1 | 1 | | | 6 | | 6 | | | | | | | | 18 | | 12.1 | Тема 12.1. Основные объекты анализа | 4 | 18 | 1 | 1 | | | 6 | | 6 | | | | | | | | 18 | | 13.1. | Лабораторная работа № 17 «Выполнение мини-проектов» | 4 | 17 | 6 | | | 6 | | | | | | | | | | | | 18 | 13.2 | Защита рефератов и мини-проектов | 4 | 18 | 6 | | | 6 | | | | | | | | | | | 18 | 18 |
| Общая трудоемкость, в часах |
|
| 144 | 36 | | 108 | 180 | 110 | 18 | 16 | 36 | Промежуточная аттестация | Форма | Семестр | Зачет | 4 | Экзамен | 4 |
^
Раздел 1. Введение
|