МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Химия неорганическая и аналитическая»
для специальности 221700.62 Стандартизация и метрология
Факультет перерабатывающих технологий Ведущая кафедра неорганической и аналитической химии Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы и 144 часа.
Дневная форма обучения Вид учебной работы всего часов курс, семестр Лекции - 1, 2-ой Практические занятия (семинары) Лабораторные работы Всего аудиторных занятий Самостоятельная работа Расч.–графич. работы Контр. работы Курсовой проект (работа) Зачет зачёт 1, 2-ой Экзамен Всего по дисциплине
1.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель преподавания дисциплины 1.1.В соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта по специальности 110305.65 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» специалист должен знать основы общего курса аналитической химии. Знание аналитической химии необходимо при изучении специальных дисциплин - процессов переработки продукции сельского хозяйства. Ее методы анализа позволяют определить качество продукции растениеводства и животноводства.
Цель изучения общего курса аналитической химии состоит в том, чтобы дать студентам глубокие теоретические знания и привить практические навыки качественного и количественного анализа применительно к их специальности.
Задачи изучения дисциплины 1.2.
Основной задачей изучения дисциплины « Аналитическая химия»
является создание у студента химического мышления, помогающего ему решать многообразные частные задачи физико-химического направления.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.
В результате изучения курса «Неорганическая химия»студенты должны:а) знать: методы определения макро- и микроэлементов питания растений;
химический состав органических и минеральных удобрений, агромелиорантов и методы их анализа; методы анализа почв, удобрений, растений на содержание загрязняющих веществ.
б) овладеть: методами анализа почв, растений на содержание нитратов, тяжелых металлов и остатков пестицидов; методикой определения основных показателей воды: жесткости, pH, хлоридов, сульфатов, загрязняющих веществ.
в) иметь представление: о современных физико-химических методах анализа и применении их при производстве и переработке; о применении различных методик для определения следовых количеств пестицидов в плодах и готовой продукции на производстве; об инновационных методах контроля качества выпускаемой продукции.
ПЕРЕЧЕНЬ ДИСЦИПЛИН, ОСВОЕНИЕ КОТОРЫХ СТУДЕНТАМ
НЕОБХОДИМО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Наименование Наименование дисциплины разделов (тем) Строение атома, квантовые числа, электронная и электронографическая формула атомного строения вещества.Химическая связь.
Физика Стереоструктура молекул.
Агрегатные состояния вещества.
Физические свойства веществ.
Растворы и другие дисперсные системы.
Электрохимические процессы.
Решение уравнения с одним неизвестным.
Математика Вычисление логарифмов. Функции и графики.
Фотосинтез.
Биология Дыхание. Основные биогенные элементы, их роль в живых организмах.
Классы неорганических соединений, основные Неорганическая законы химии, ТЭД, гидролиз солей, комплексные химия
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема № 1.Теоретические основы аналитической химии.Предмет и задачи аналитической химии. Аналитическая химия в сельскохозяйственном производстве как средство управления его эффективностью и качеством продукции. Роль аналитической химии в охране окружающей среды. Аналитические задачи агрохимической службы.
Качественный и количественный анализ. Химические и инструментальные методы анализа. Современное состояние и пути развития аналитической химии.
Понятия об аналитическом сигнале и аналитической реакции.
Особенности аналитических сигналов в гравиметрическом, титриметрическом методах анализа. Требования, предъявляемые к аналитическим реакциям. Количественные характеристики полноты протекания реакции – константы равновесия. Основная и побочные реакции. Общая (аналитическая) и равновесная концентрации.
Основные принципы качественного анализа, обоснование метода по аналитическому сигналу способов разделения и концентрирования.
Особенности качественного анализа в сельскохозяйственном производстве и в решении экологических проблем окружающей среды (самостоятельная работа).
Особенности аналитических реакций и способы их выполнения.
Требования к аналитическим реакциям, их чувствительность и селективность. Дробный и систематический анализ. Качественный анализ растворов электролитов как определение в них отдельных ионов.
Периодическая система элементов Д.И. Менделеева как основа аналитической классификации катионов и анионов. Групповые реагенты.
Макро-, полумикро- и микроанализ.
Аналитические реакции катионов 1, 2 аналитических групп, анионов 1, 2, 3 групп.
Сущность метода. Требования, предъявляемые к осаждаемой и весовой формам. Условия количественного осаждения труднорастворимых веществ. Последовательность операций и приемы обработки осадков, промывание осадков, выбор промывной жидкости, декантация и фильтрование, варианты и техника этих операций. Высушивание и взвешивание осадков.
Точность гравиметрических методов, факторы влияющие на точность. Аналитические весы и разновесы. Техника взвешивания.
Расчеты в гравиметрии.
Тема № 3.2. Титриметрический анализ.
Сущность метода, способы его выполнения. Методы титриметрического анализа. Требования, предъявляемые к реакциям в титриметрическом анализе. Измерительная посуда. Способы выражения концентраций растворов и вычисление молярных масс эквивалентов. Титрование. Точка эквивалентности и конечная точка титрования.
Стандартные и стандартизированные растворы. Первичные стандарты и требования, предъявляемые к ним. Фиксаналы. Вторичные (стандартизированные) растворы. Точность титриметрического анализа.
Источники погрешностей.
Тема № 3.2.1. Методы кислотно-основного титрования.
Сущность метода. Точка нейтральности, точка эквивалентности и конечная точка титрования. Вычисление рН в различные моменты титрования. Теория индикаторов. Интервал перехода окраски индикаторов.
Показатель титрования индикатора. Распространенные индикаторы. Выбор индикатора для установления конечной точки титрования. Ошибки титрования. Область применения методов титриметрии в сельскохозяйственном анализе.
Тема № 3. 2.2. Методы окислительно-восстановительного Методы окислительно-восстановительного титрования:
перманганатометрия, иодометрия, дихроматометрия. Способы определения точки эквивалентности (индикаторные, безиндикаторные).
Перманганатометрия. Общая характеристика метода. Приготовление раствора перманганата калия. Первичные стандарты. Стандартизация раствора перманганата калия.
Тема № 3.2.3. Метод комплексонометрического титрования Комплексонометрическое титрование, сущность метода. Реакции комплексообразования и требования к ним.
Хелатометрия. Использование аминополикарбоновых кислот в титриметрическом анализе. Способы хелатометрического титрования;
прямое, обратное, вытеснительное, косвенное титрование. Индикаторы хелатометрического титрования.
Этилендиаминтетрауксусная кислота и ее динатриевая соль (комплексон - III, ЭДТА) как хелатометрические реагенты. Область применения хелатометрии в сельскохозяйственном анализе.
Тема №4. Физико-химические методы анализа (Составление рефератов по заданию преподавателя) Важнейшие области применения, преимущества методов.
Ознакомление с работой иономера. Определение рН-водных вытяжек.
Ознакомление с работой фотоэлектроколориметра. Определение содержания катионов меди Сu2+ на ФЭК и КФК.
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ (СЕМИНАРСКИЕ) ЗАНЯТИЯ
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ лаб.работы Тема № 1. Теоретические основы аналитической Правила работы в лаборатории. Техника безопасности.
Введение. Аналитическая лаборатория: основное посуда, способы мытья посуды. Техника безопасной работы в лаборатории.
Тема № 2. Качественный анализ.
Аналитические реакции катионов 1-группы Аналитические реакции анионов 1-3 групп (SO42-, PO43-, CO32-, Cl-, NO3-).
Тема № 2. Качественный анализ.
Анализ неизвестного сухого вещества.
Тема № 3. Количественный анализ.
3.1.Гравиметрический анализ.
Сущность метода. Требования, предъявляемые к осаждаемой и весовой формам. Последовательность операций и приемы обработки осадков, промывание осадков, выбор промывной жидкости, декантация и фильтрование. Высушивание и взвешивание осадков.
Точность гравиметрических методов, факторы влияющие на точность. Аналитические весы и разновесы. Техника взвешивания. Расчеты в гравиметрии. УИРС. определение влажности зерновых Тема № 3.2. Титриметрический анализ.
Титриметрический анализ, сущность метода.
Стандартные и стандартизированные растворы.
УИРС. Определение карбонатной жесткости воды методом кислотно-основного титрования.1-й Тема № 3.2.1.Методы кислотно-основного Индикаторы кислотно-основного титрования. Кривые титрования, выбор индикатора. УИРС. Определение процентного содержания органической кислоты в образцах методом кислотно- основного титрования.
Тема № 3.2.2. Перманганатометрическое Титриметрические методы, основанные на реакциях окисления-восстановления.
Перманганатометрическое титрование. УИРС.
Определение железа (II) в растворе соли Мора Тема №3.2.3.Комплексонометрическое титрование.
УИРС. Хелатометрическое определение общей жесткости воды. III – Коллоквиум (проверка знаний по методам титриметрических анализов).
Тема № 4.Физико-химические методы анализа.
Сущность методов. Важнейшие области применении преимущества методов. Ознакомление с работой иономера. Определение рН-водных вытяжек /УИРС/.
Ознакомление с работой фотоэлектроколоримента.
Определение содержания катионов меди Cu2+ на ФЭК и КФК. Зачетное занятие.
6. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
7. КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ.Контрольные работы по основным темам включают 2-3 задания по основным вопросам. Работа выполняется по завершению изучения темы по индивидуальным заданиям.
Темы контрольных работ:
1. Предмет и методы аналитической химии. Качественный анализ.
2. Гравиметрический анализ.
3. Основные понятия титриметрического анализа.
4. Кислотно-основное титрование. Кривые титрования.
Коллоквиум выполняется в виде письменного ответа на указанные разделы в вопросах к зачету. Вопросы определяются индивидуально для каждого студента. Изложение ответов должно раскрывать существо вопроса.
8. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
(Не предусмотрено программой.)9. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ( УЧЕБНАЯ ) ПРАКТИКА.
10. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ПОД
КОНТРОЛЕМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
10. 1. Виды и объём самостоятельной работы 10.2. Задания для самостоятельной работы:1. Перечень вопросов для самостоятельной работы студентов Наименование Перечень теоретических вопросов и иных заданий по самостоятельной Основные понятия Правила и методы статистической обработки результатов анализа.
аналитической химии Качественный анализ Чувствительность, специфичность, избирательность аналитических Гравиметрический Сущность гравиметрического анализа и вычисления в нем. Составить анализ конспект. Произвести вычисления по заданию преподавателя.
Основы Вычисления в титриметрическом анализе. Метод прямого титрования, титриметрического метод замещения и метод обратного титрования.Составить конспект.
анализа Кислотно-основное Вычисления значения рН раствора в процессе титрования. Зависимость титрование рН от природы и концентрации реагирующих веществ и их продуктов.Сущность кислотно-основного титрования.
Общая характеристика Фотометрические методы в анализе биологических объектов на инструментальных содержание микроэлементов. Сущность спектро-фотометрического методов анализа. анализа, область его применения. Сущность потенциометрического Домашние работы выполняются студентами по индивидуальным заданиям преподавателя, а также по учебно-методическим разработкам:
1) Гайдукова Н.Г., Сидорова И.И. «Основные понятия титриметрического анализа», Краснодар, 2008 г. 2) Гайдукова Н.Г., Сидорова И.И. «Кислотноосновное титрование», Краснодар, 2008г.
1. Современные физико-химические методы анализа, их сравнительная характеристика, достоинства и недостатки 2. Применение физико-химических методов анализа для контроля качества сельскохозяйственной продукции 3. Атомно-абсорбционный спектральный анализ, его особенности, значение и применение 4. Атомно-эмиссионный спектральный анализ, его особенности, значение и применение 5. Ядерно-магнитная спектрометрия как современный физико-химический метод анализа, основы теории, аппаратура, техника и методика эксперимента, практическое значение и применение 6. Рентгенофлуоресцентная спектрометрия, физико-химические принципы, типы приборов, управление анализом и определение концентраций 7. Молекулярная спектроскопия, особенности изучаемых спектров, аппаратурное обеспечение. Значение и применение в сельском хозяйстве 8. Электрохимические методы анализа объектов окружающей среды, их сущность и классификация, достоинства и недостатки, применение в сельском хозяйстве 9. Хроматографические методы анализа объектов окружающей среды, их сущность и классификация, достоинства и недостатки, применение в сельском хозяйстве 10. Масс-спектрометрические методы анализа, их сущность, достоинства и недостатки, применение в сельском хозяйстве 11. Титриметрические методы анализа, их сущность и классификация, достоинства и недостатки, применение в сельском хозяйстве 12. Химические тест-методы анализа объектов окружающей среды, анализ воды, воздуха и почвы 10.3. Рекомендуемая литература для самостоятельного изучения 1. Правила работы в 1. Александрова Э.А., 1. Золотов Ю.А., Дорохова лаборатории. Аналитическая Гайдукова Н.Г. Е.Н. и др. « Основы лаборатория: основное Аналитическая химия. аналитической химии» М.., оборудование, химические Теоретические основы и ВШ., 2001.
реактивы, химическая посуда, лабораторный практикум в способы мытья посуды. двух книгах. Книга 1.
2. Качественный анализ. 1. Александрова Э.А., 1. Золотов Ю.А., Дорохова катионов 1-группы. Аналитическая химия. аналитической химии» М.., Аналитические реакции Теоретические основы и ВШ., 2001.
анионов 1-3 групп. Ход анализа лабораторный практикум в 2. Александрова Э.А., неизвестного вещества. двух книгах. Книга 1. Гайдукова Н.Г., Кошеленко 3. Количественный анализ. 1. Александрова Э.А., 1. Золотов Ю.А., Дорохова 4. Титриметрический анализ, 1. Александрова Э.А., 1. Золотов Ю.А., Дорохова принципы метода. Стандартные Гайдукова Н.Г. Е.Н. и др. « Основы и стандартизированные Аналитическая химия. аналитической химии» М.., 5. Индикаторы кислотно- 1. Александрова Э.А., 1. Золотов Ю.А., Дорохова основного титрования. Кривые Гайдукова Н.Г. Е.Н. и др. « Основы титрования. Аналитическая химия. аналитической химии» М.., 6. Титриметрические методы, 1. Александрова Э.А., 1. Золотов Ю.А., Дорохова окисления-восстановления. Аналитическая химия. аналитической химии» М.., 7. Физико-химические методы 1. Александрова Э.А., 1. Золотов Ю.А., Дорохова анализа: сущность методов. Гайдукова Н.Г. Е.Н. и др. « Основы Важнейшие области Аналитическая химия. аналитической химии» М.., применении преимущества Теоретические основы и ВШ., 2001.
методов. лабораторный практикум в 2. Гайдукова Н.Г. Физикодвух книгах. Книга 1. химические методы
11. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Кафедрой неорганической и аналитической химии разработан комплекс тестовых заданий по дисциплине «Аналитическая химия» в оболочке АСТ. Место проведения компьютерного тестирования компьютерный класс в читальном зале библиотеки.Также на кафедре имеется 15 вариантов безмашинного тестирования по аналитической химии.
Тестовые задания приведены в электронном виде в приложении.
Предмет и методы аналитической химии.
Аналитический сигнал.
Качественный анализ. Основные принципы качественного анализа.
Аналитические реакции. Способы выполнения аналитических реакций Условия выполнения аналитических реакций.
Характеристика чувствительности аналитических реакций:
предельное разбавление, предельная концентрация, минимальный объем предельно разбавленного раствора, предел обнаружения (открываемый минимум).
Реакции специфические и селективные.
Факторы, влияющие на чувствительность аналитических реакций.
.Макро-, полумикро- и микроанализ.
10. Аналитические классификации катионов и анионов. Групповые реагенты.
11. Первая аналитическая группа катионов.
12. Классификация анионов. Анионы 1-й, 2-й и 3-й аналитических групп. Особенности обнаружения анионов.
13. Анализ неизвестного вещества.
14. Химическое равновесие в гомогенных системах. Степень и константа электролитической диссоциации.
Сильные и слабые электролиты. Активность, коэффициент 15.
активности.
16. Ионное произведение воды. Определение рН в ходе анализа.
Вычисление рН и рОН в водных растворах кислот и оснований.
17. Буферные системы в химическом анализе. Определение рН и рОН буферных систем.
18. Гидролиз солей в аналитической химии. Степень и константа гидролиза.
19. Произведение растворимости малорастворимого сильного электролита.
20. Окислительно-восстановительные равновесия в химическом анализе.
Окислительно-восстановительный потенциал.
21. Направленность протекания окислительно-восстановительных реакций.
22. Предмет и методы количественного анализа. Задачи количественного анализа. Классификация методов количественного анализа. Химические методы.
23. Точность аналитических определений. Ошибки систематические и случайные. Вычисление абсолютной и относительной погрешности.
24. Титриметрический анализ. Основные понятия и термины титриметрии.
25. Требования к реакциям в титриметрическом анализе. Приемы титрования (прямое, обратное, титрование заместителя).
26.Методы титриметрического анализа.
27. Первичные и вторичные стандартные растворы.
28. Способы выражения концентрации в титриметрическом анализе.
29. Кислотно-основное титрование. Сущность метода.
30. Индикаторы кислотно-основного титрования.
31. Кривые кислотно-основного титрования.
32. Окислительно-воссстановительное титрование. Сущность метода.
33. Перманганатометрия. Определение железа в растворе соли Мора.
34. Комплексонометрия. Сущность метода. Индикаторы. Определение общей жесткости воды.
Какую навеску сульфата железа FeSO47H2O следует взять для 35.
определения в нем железа в виде Fe2O3 (считая норму осадка равной ~0, г)? Ответ: 0,7 г.
Какой объем 1 н. раствора ВаCl2 потребуется для осаждения иона 36.
SO 2, если растворено 2 г медного купороса с массовой долей примесей 5%? Учтите избыток осадителя. Ответ: 23 мл.
Какой объем 0,1 н. HCl потребуется для осаждения серебра из 37.
навески AgNO3 массой 0,6 г? Ответ: ~53 мл (с полуторным избытком).
Какой объем 0,5 н. раствора (NH4)2C2O4 потребуется для осаждения 38.
иона Са2+ из раствора, полученного при растворении СаСО3 массой 0,7 г?
Ответ: ~42 мл (с полуторным избытком).
Вычислите массовую долю (%) гигроскопической воды в хлориде 39.
натрия по следующим данным: масса бюкса 0,1282 г; масса бюкса с навеской 6,7698 г; масса бюкса с навеской после высушивания 6,7506 г.
Ответ: 3,01%.
Из навески соединения бария получен осадок ВаSO4 массой 0, 40.
г. Какой массе: а) Ва; б) ВаО; в) ВаCl22Н2О соответствует масса полученного осадка? Ответ: а) 0,3451 г; б) 0,3853 г; в) 0,6137 г.
41. После соответствующей обработки 0,9000 г сульфата калияалюминия получено Al2О3 массой 0,0967 г. Вычислите массовую долю (%) алюминия в исследуемом веществе.
гравиметрического?
43. Что такое точка эквивалентности, как ее определяют?
44. Чему равны молярные массы эквивалентов H2SO4, H2SO3, Mg(OH)2 и Ba(OH)2 в реакциях полной нейтрализации и в реакциях неполной нейтрализации?
45.. Что такое титр раствора? Какова масса HNO3, содержащаяся в 500 мл раствора, если титр его равен 0,006300 г/мл? Ответ: 3,15г.
«