Содержание блока «аналитическая химия» и интерактивное сопровождение дисциплины (3 семестр)

ВВЕДЕНИЕ В АНАЛИТИЧЕСКУЮ ХИМИЮ.

Предмет аналитической химии. Химический анализ. Задачи, решаемые аналитической химией. Связь аналитической химии с другими отраслями науки. Значение аналитической химии. Основные этапы развития аналитической химии.

Общие проблемы эколого-аналитического мониторинга загрязнения окружающей среды. Экологический мониторинг. Экологический контроль. Основные определения. Задачи и схема эколого – аналитического мониторинга загрязнений. Эколого-аналитический мониторинг загрязнений в составе единой государственной системы экологического мониторинга.

Интерактивная форма: Работа с Интернет-источниками.

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ – СЛОЖНЫЙ МНОГОСТАДИЙНЫЙ ПРОЦЕСС.

Классификация методов анализа. Этапы анализа: выбор метода, отбор пробы, подготовка пробы к анализу, измерение аналитического сигнала, обработка результатов анализа.

Метрологические характеристики методов анализа. Значащие цифры и правила округления. Погрешность анализа. Классификация погрешностей. Систематические погрешности, случайные погрешности. Правильность, воспроизводимость и точность анализа, среднее значение и стандартное отклонение. Основные понятия классической статистики. Доверительный интервал. Обнаружение промахов.

Интерактивная форма: Работа с Интернет-источниками.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ.

Основные типы химические реакций, используемых в аналитической химии. Реакции с переносом протона - “кислотно-основные реакции”. Реакции с образованием осадка. Реакции с переносом электрона - окислительно-восстановительные. Реакции комплексообразования

Кислотно-основное равновесие. Развитие представлений о природе кислот и оснований. Протолитическая теория. Основные положения протолитической теории. Сила кислот и оснований. Нивелирующий и дифференцирующий эффекты растворителей. Расчет рН. Буферные растворы. Буферная емкость.

Равновесие в системе осадок- раствор. Произведение растворимости. Растворимость. Факторы влияющие на растворимость. Осаждение. Факторы, определяющие полноту осаждения: растворимость осаждаемого соединения, природа и количество осадителя. ионная сила и рН раствора. Дробное осажление. Растворение осадков и превращение одних малорастворимых соединений в другие.

Комплексообразование. Основные понятия. Типы лигандов. Типы комплексов. Равновесия реакций комплексообразования. Факторы, влияющие на устойчивость комплексов. Некоторые аналитически важные свойства комплексов.

Окислительно-восстановительное равновесие. Уравнение Нереста. Влияние химических взаимодействий на потенциал: влияние рН, влияние комплексообразования, влияние образования малорастворимых соединений. Константы равновесия окислительно-восстановительных реакций.

Интерактивная форма: Учебная дискуссия о равновесии в растворах.

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ.

Задачи качественного анализа. Качественный анализ как первая ступень аналитического исследования. Масштабы анализа: макро-, полумикро- и ультрамикроанализы. Микрокристаллскопический и капельный анализ. Хроматографический метод разделения и открытия катиона.

Реакции и реактивы. Сухой и мокрый методы анализа. Типы аналитических реакций. Требования, предъявляемые к аналитическим реакциям. Чувствительность аналитических реакций. Открываемый минимум, предельная концентрация, предельное разбавление, минимальный объем. Условия обнаружения ионов в растворе. Общеаналитические, групповые и частные реакции. Реакции обнаружения и отделения ионов. Характерные и специфические реакции. Деление ионов на аналитические группы. Кислотно-основная классификация. Систематический и дробный ход анализа.

Интерактивная форма: Групповое обсуждение о различных типах аналитических реакций.

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ.

Гравиметрические методы. Сущность метода. Требования к осадкам и к гравиметрической форме. Образование осадка. Коллоидное состояние. Строение осадка. Загрязнение осадка. Условия получения осадка. Применение гравиметрических методов. Расчет величины навески. Расчет количества осадителя. Расчет объема промывной жидкости. Обработка результатов гравиметрического анализа. Вычисление процентного содержания определяемого компонента. Вывод формулы анализируемого соединения.

Титриметрические методы. Сущность титриметрии. Требования предъявляемые к реакциям в титрометрии. Стандартные растворы. Кривые титрования. Способы фиксирования точки эквивалентности в титриметрии. Способы и и методы титрования. Способ пипетирования и отдельных навесок. Прямое титрование. Обратное титрование. Заместительное титрование. Косвенное титрования

Кислотно-основное титрование. Общая характеристика кислотно-основного титрования. Способы фиксирования точки эквивалентности. Индикаторы. Классификация индикаторов. Титрование сильной кислоты (основания) сильным основанием (кислото); слабого основания (кислоты) сильной кислотой (основанием). Расчет скачков титрования. Разбор примера кислотно-основного титрования. Точка эквивалентности. Кривые титрования. Кислотно-основное титрование в неводных растворах. Выбор индикатора при титровании кислотами и основаниями. Индикаторные ошибки.

Комплексометрическое титрование. Сущность хелатометрического титрования. Важнейшие неорганические и органические титранты. ЭДТА. Кривые титрования. Способы обнаружения конечной точки титрования. Применение комплексонометрического титрования.

Окислительно-восстановительное титрование. Сущность окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия. Иодометрия. Броматометрия. Хроматометрия. Способы обнаружения конца титрования. Индикаторы окислительно-восстановительного титрования. Практическое применение.

Осадительное титрование. Реакции осаждения -растворения. Способы выражения произведения растворимости. Расчет растворимости осадков. Расчет условий растворения и осаждения осадков. Сущность осадительного титрования. Способы определения точки эквивалентности в аргентометрии.

Интерактивная форма: Работа в парах с электронными учебниками.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Потенциометрический анализ. Теоретические основы потенциометрического титрования. Электрохимические реакции. Индикаторные электроды, электроды сравнения. Выбор индикаторного электрода. Требования, предъявляемые к электродам. Практическое применение потенциометрического титрования для определения конечной точки титрования в кислотно-основном, окислительно-восстановительном, осадительном методах титрования и методе комплексометрии. Практическое применение метода.

Фотометрический анализ. Теоретические основы анализа. Закон Бера. Объединенный закон Бугера - Ламберта- Бера. Оптимальные условия фотометрического определения. Основные приемы фотометрических измерений. Метод градуировочного графика. Метод дифференциальной фотометрии. Определение смеси светопоглощающих веществ, фотометрическое титрование. Практическое применение метода.

Хроматографический анализ. Общие положения. История развития. Основы теории хроматографии. Жидкостная колоночная хроматография. Твердожидкостная колоночная хроматография. Ионообменная хроматография. Гель-проникающая хроматография. Тонкослойная хроматография. Хроматография на бумаге. Газовая хроматография. Качественный анализ хроматографическим методом.

Современные физико-химические методы анализа. Спектрофотометрия (ИК-, УФ-, ЯМР). Поляриметрия. Рефрактометрия.

Интерактивная форма: Работа в парах с электронными учебниками.