Аналитическая химия
направление «Химия»
Кафедра неорганической химии
Факультет физико-математических и естественных наук
Обязательный курс
Объем учебной нагрузки: 140 час. – лекции, 263 час. – лабораторные работы.
Содержание курса
Тема 1. Введение.
Предмет аналитической химии, её структура. Виды анализа. Классификация методов анализа. Основные этапы развития аналитической химии. Современное состояние и тенденции развития аналитической химии. Аналитические признаки веществ и аналитические реакции. Характеристика чувствительности аналитических реакций. Метрологические основы химического анализа. Классификация погрешностей анализа. Правильность и воспроизводимость результатов анализа. Математико-статистическая обработка результатов анализа. Пробоотбор и пробоподготовка.
Тема 2. Методы разделения и концентрирования. Осаждение и экстракция.
Выбор методов разделения и концентрирования; сочетание их с методами определения; гибридные методы. Основные количественные характеристики методов разделения и концентрирования.
Применение неорганических и органических реагентов для осаждения. Теоретические основы экстракции. Закон распределения. Классификация экстракционных процессов. Типы экстракционных систем. Условия экстракции неорганических и органических соединений. Реэкстракция. Разделение элементов методом экстракции.
Тема 3. Теоретические основы аналитической химии.
Некоторые положения теории растворов электролитов. Сильные и слабые электролиты. Общие и равновесные концентрации и активность ионов в растворе. Вычисление рН водных растворов сильных кислот, сильных оснований и их смесей.
Применение закона действующих масс в аналитической химии. Основные типы аналитических реакций. Термодинамические, концентрационные и условные константы химического равновесия. Вычисление констант равновесия различных типов аналитических реакций.
Гетерогенные равновесия в системе осадок - насыщенный раствор малорастворимого электролита и их роль в аналитической химии. Способы выражения растворимости малорастворимых соединений. Термодинамическое, концентрационное и условное произведение растворимости малорастворимого сильного электролита. Условие образования и растворения осадков малорастворимых сильных электролитов. Дробное осаждение и дробное растворение осадков. Перевод одних малорастворимых электролитов в другие. Влияние индифферентных сильных электролитов и электролитов с одноимённым ионом на растворимость малорастворимых сильных электролитов.
Кислотно-основные равновесия и их роль в аналитической химии. Протолитическая теория кислот и оснований. Протолитические равновесия в водных растворах слабых кислот, оснований и солей. Константы кислотности и основности. Вычисление значений рН водных растворов слабых кислот, слабых оснований, амфолитов и солей. Буферные системы. Буферная ёмкость. Вычисление значений рН буферных растворов; Использование буферных систем в анализе.
Окислительно-восстановительные равновесия и их роль в аналитической химии. Стандартные, реальные и формальные редокс-потенциалы. Вычисление редокс-потенциалов систем, включающих слабые электролиты, малорастворимые соединения, комплексные ионы, ионы водорода и гидроксогруппы. Потенциал окислительно-восстановительной реакции. Направление и глубина протекания окислительно-восстановительной реакции.
Координационные соединения и их роль в аналитической химии. Типы координационных соединений, применяемых в аналитической химии. Равновесия в растворах координационных_соединений. Ступенчатые и общие константы образования комплексных ионов. Влияние различных факторов на процессы комплексообразования и устойчивость комплексных ионов в растворах. Вычисление равновесных концентраций комплексных ионов в водных растворах координационных соединений.
Применение органических реагентов в аналитической химии. Реакции, основанные на образовании координационных соединений металлов, и их использование в качественном и количественном анализе. Использование органических соединений в качестве индикаторов в титриметрических методах количественного анализа.
Тема 4. Качественный химический анализ.
Классификация методов качественного анализа (дробный и систематический, макро-, полумикро-, микро-, ультрамикроанализ). Аналитические реакции и реагенты, используемые в качественном анализе (специфические, селективные, групповые).Кислотно-основная классификация катионов по группам. Систематический анализ катионов по кислотно-основному методу. Аналитические реакции катионов различных аналитических групп. Качественный анализ анионов. Аналитическая классификация анионов по группам. Методы анализа смесей анионов различных аналитических групп. Качественный анализ солей и сплавов.
Тема 5. Гравиметрический анализ.
Основные понятия и классификация методов гравиметрического анализа (метод осаждения, метод отгонки, метод выделения, термогравиметрический и электрогравиметрический анализ). Основные этапы гравиметрического определения по методу осаждения. Осаждаемая и гравиметрическая формы; требования, предъявляемые к этим формам. Понятие о механизме образования осадков. Условия образования кристаллических и аморфных осадков. Гравиметрическое определение сульфатов, никеля и железа методом осаждения, свинца и меди электрогравиметрическим методом.
Тема 6. Титриметрический анализ.
Основные понятия и классификация методов титриметрического анализа. Основные этапы титриметрического определения. Расчеты в титриметрии.
Кислотно-основное титрование. Индикаторы. Выбор индикаторов. Погрешности кислотно-основного титрования. Кривые титрования в кислотно-основном методе. Построение и анализ. Окислительно-восстановительное титрование. Индикаторы. Индикаторные погрешности. Построение кривых окислительно-восстановительного титрования и их анализ. Методы окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия. Иодометрия. Иодиметрия. Броматометрия. Бромометрия. Дихроматометрия. Методы осадительного титрования. Классификация методов. Виды осадительного титрования. Индикаторы в методе осаждения. Кривые осадительного титрования (расчет, построение, анализ). Погрешности осадительного титрования. Классификация методов комплексиметрического титрования. Комплексонометрическое титрование. Индикаторы в методе комплексонометрии. Кривые титрования (расчет, построение, анализ). Влияние различных факторов на скачок титрования.
Тема 7. Спектральные методы анализа.
Методы атомного спектрального анализа. Атомно-адсорбционная спектроскопия. Атомно-эмиссионная спектроскопия. Методы молекулярного спектрального анализа. Фотометрические методы анализа. Колориметрия, фотоэлектроколориметрия, спектрофотометрия. Применение в аналитической химии. Флуориметрия.
Тема 8.
Электрохимические методы.
Ионометрия. Ионоселективные электроды. Применение. Методы потенциометрического титрования. Кривые потенциометрического титрования. Применение потенциометрии в количественном анализе. Полярография (вольтамперометрия). Общие понятия, принципы метода. Качественный и количественный полярографический анализ. Методы количественного анализа, условия проведения. Амперометрическое титрование. Сущность метода; кривые амперометрического титрования. Биамперометрическое титрование. Кулонометрический анализ. Прямая кулонометрия и кулонометрическое титрование.
Хроматографические методы анализа. Экстракционные методы в количественном анализе.
Перечень лабораторных работ
Качественный анализ
1. Правила работы и техника безопасности в аналитической лаборатории. Аналитические реакции. Кислотно-основная классификация катионов.
2. Аналитические реакции катионов I аналитической группы.
3. Анализ смеси катионов I аналитической группы.
4. Аналитические реакции катионов II аналитической группы.
5. Аналитические реакции катионов III аналитической группы.
6. Анализ смеси катионов I – III аналитических групп.
7. Аналитические реакции катионов IV аналитической группы.
8. Аналитические реакции катионов V аналитической группы.
9. Аналитические реакции катионов VI аналитической группы.
10. Применение экстракции для обнаружения и разделения катионов VI аналитической группы.
11. Анализ смеси катионов IV – VI аналитических групп.
12. Аналитические реакции анионов I аналитической группы.
13. Аналитические реакции анионов II аналитической группы.
14. Аналитические реакции анионов III аналитической группы.
15. Анализ смеси анионов I-III аналитических групп.
16. Качественный анализ сухой соли.
17. Качественный анализ смеси солей.
Гравиметрический анализ
1. Определение массы серной кислоты в растворе.
2. Гравиметрическое определение никеля.
3. Электрогравиметрическое определение меди и свинца в латуни.
4. Гравиметрический анализ соли.
Титриметрический анализ
1. Калибровка мерной посуды.
2. Приготовление раствора хлороводородной кислоты. Стандартизация раствора хлороводородной кислоты. Определение временной жесткости воды.
3. Определение массы щелочи и карбоната натрия при их совместном присутствии.
4. Приготовление и стандартизация раствора перманганата калия. Определение массы железа(II) в растворе.
5. Приготовление и стандартизация раствора тиосульфата натрия.
6. Определение массы ионов меди(II) в растворе.
7. Определение массы ионов свинца(II) в растворе.
8. Приготовление раствора иода из фиксанала. Определение массы сульфид- и тиосульфат-ионов в растворе при их совместном присутствии.
9. Приготовление стандартного раствора бромата калия. Броматометрическое определение сурьмы(III).
10. Приготовление стандартного раствора NH4
CNS. Стандартизация раствора нитрата серебра. Определение бромид-ионов по методу Фольгарда.
11. Приготовление и стандартизация раствора ЭДТА. Определение кобальта(II) с мурексидом.
12. Определение общей жесткости воды.
13. Определение массы кальция и магния при их совместном присутствии.
Инструментальные методы анализа
1. Определение ионов алюминия, аммония, фтора, нитрат-ионов или ионов меди ионоселективными электродами.
2. Потенциометрическое титрование фосфорной кислоты.
3. Определение хлороводородной и уксусной кислот при их совместном присутствии.
4. Потенциометрическое определение железа(III) дихроматом калия после его восстановления в редукторе.
5. Потенциометрическое определение хлорид- и иодид-ионов при их совместном присутствии.
6. Потенциометрическое определение железа(III) титрованием раствора комплексоном III.
7. Определение содержания сульфата натрия.
8. Фотоэлектроколориметрическое определение титана.
9. Определение смеси меди(II) и железа(III) методом ионообменной хроматографии с фотометрическим окончанием.
10. Дифференциальное фотоэлектроколориметрическое определение массы меди(II) в растворе.
11. Качественное полярографическое определение меди, кадмия, никеля, цинка или марганца.
Темы контрольных работ
1. Чувствительность аналитических реакций.
2. Растворы сильных электролитов. Расчет рН растворов сильных кислот и оснований.
3. Гетерогенное равновесие в системе осадок – насыщенный раствор малорастворимого сильного электролита.
4. Протолитическое равновесие в водных растворах слабых кислот, слабых оснований и солей.
5. Протолитическое равновесие в буферных системах.
6. Равновесия в окислительно-восстановительных системах.
7. Равновесия в растворах комплексных соединений.
8. Гравиметрический анализ.
9. Приготовление растворов точной концентрации в титриметрическом анализе.
10. Кислотно-основное титрование.
11. Окислительно-восстановительное титрование.
12. Осадительное и комплексонометрическое титрование.
13. Потенциометрия.
14. Оптические методы анализа.
Темы тестов
1. Аналитические реакции катионов I – Ш аналитических групп.
2. Аналитические реакции катионов IV-VI аналитических групп.
3. Аналитические реакции анионов I аналитической группы.
4. Аналитические реакции анионов II-III аналитических групп.
5. Гравиметрический анализ.
6. Кислотно-основное титрование.
7. Окислительно-восстановительное титрование.
8. Осадительное и комплексонометрическое титрование.
9. Потенциометрические методы анализа.
10. Оптические методы анализа
Темы коллоквиумов
1. Титриметрический анализ.
2. Электрохимические методы анализа, методы разделения.
Тематика курсовых работ
Качественное и количественное определение состава вещества.
Программа составлена
Линько И.В.,к.х.н.,доц.,
Рудницкой О.В., к.х.н., доц.,
кафедра неорганической химии,
факультет физико-математических
и естественных наук.
Балльно-рейтинговая система контроля успеваемости
студентов 2 курса специальности «Химия»
курс«Аналитическая химия»
I
семестр 2009-2010 уч.года
Баллы за семестр
|
Автоматическая оценка
|
Баллы за итоговый контроль знаний (экзамен)
|
Общая сумма баллов
|
Итоговая оценка
|
Итоговая оценка
|
Дополнительные баллы
|
78-80
|
5*
|
По 5 баллов за каждый свыше 76***
|
0-20**
|
86-100
|
5
|
69-77
|
4*
|
нет
|
0-20**
0-20**
|
86-97
69-85
|
5
4
|
51-68
|
3*
|
нет
|
0-20**
0-20**
0-20**
|
86-88
69-85
51-68
|
5
4
3
|
41-50
|
нет
|
нет
|
0-20
0-20
0-20
|
69-70
51-68
41-50
|
4*
3*
2
|
< 41
|
2
|
нет
|
нет
|
нет
|
2
|
*
ставится зачет, если он предусмотрен учебным планом;
**студент имеет право не проходить итоговый контроль знаний (экзамен);
***дополнительные баллы начисляются автоматически, если студент не проходит итоговый контроль: за 78 баллов, набранных в семестре, начисляется дополнительно 10 баллов (общая сумма баллов – 88); за 79 баллов – 15 баллов (общая сумма 94); за 80 баллов – 20 баллов (общая сумма 100)
Вид работы
|
Количество работ
|
Сумма баллов
|
Коэффициент пересчета
|
Общая сумма баллов с учетом коэффициента пересчета
|
Лабораторные работы
(выполнение, отчет, защита)
|
19
|
136
|
0,294
|
40*
|
Контрольные работы и тесты
|
8 контр.работ, 4 теста
|
100
|
0,400
|
40**
|
Итого за семестр
|
|
|
|
80
|
Итоговая аттесттация
|
|
20
|
1
|
20
|
Итого 100 баллов
* студент должен выполнить все лабораторные работы и набрать не менее 20 баллов за семестр;
** студент должен набрать не менее 12 баллов за семестр.
Балльно-рейтинговая система контроля успеваемости
студентов 2 курса специальности «Химия»
курс«Аналитическая химия»
II
семестр 2009-2010 уч.года
Баллы за семестр
|
Автоматическая оценка
|
Баллы за итоговый контроль знаний (экзамен)
|
Общая сумма баллов
|
Итоговая оценка
|
Итоговая оценка
|
Дополнительные баллы
|
78-80
|
5*
|
По 5 баллов за каждый свыше 76***
|
0-20**
|
86-100
|
5
|
69-77
|
4*
|
нет
|
0-20**
0-20**
|
86-97
69-85
|
5
4
|
51-68
|
3*
|
нет
|
0-20**
0-20**
0-20**
|
86-88
69-85
51-68
|
5
4
3
|
41-50
|
нет
|
нет
|
0-20
0-20
0-20
|
69-70
51-68
41-50
|
4*
3*
2
|
< 41
|
2
|
нет
|
нет
|
нет
|
2
|
*
ставится зачет, если он предусмотрен учебным планом;
**студент имеет право не проходить итоговый контроль знаний (экзамен);
***дополнительные баллы начисляются автоматически, если студент не проходит итоговый контроль: за 78 баллов, набранных в семестре, начисляется дополнительно 10 баллов (общая сумма баллов – 88); за 79 баллов – 15 баллов (общая сумма 94); за 80 баллов – 20 баллов (общая сумма 100)
Вид работы
|
Количество работ
|
Сумма баллов
|
Коэффициент пересчета
|
Общая сумма баллов с учетом коэффициента пересчета
|
Лабораторные работы
(выполнение, отчет, защита)
|
21
|
148
|
0,270
|
40*
|
Контрольные работы и тесты
|
6 контр.работ, 4 теста
4 дом.заданий
|
120
|
0,333
|
40**
|
Итого за семестр
|
|
|
|
80
|
Итоговая аттесттация
|
|
20
|
1
|
20
|
Итого 100 баллов
* студент должен выполнить все лабораторные работы и набрать не менее 20 баллов за семестр;
|