Методология химического анализа

1.1. Химический состав вещества как предмет измерения. Способы выражения химического состава вещества. Виды химического анализа и его значение для развития наукоемких технологий и обеспечения экологической безопасности.

1.2. Этапы количественного химического анализа: постановка аналитической задачи, выбор метода анализа, выполнение анализа, оценка качества анализа, принятие решений по результатам анализа. Понятие о методе и методике анализа. Особенности количественного определения химического состава вещества.

1.3. Аналитический сигнал как информативная функция состава вещества. Уравнение связи. Градуировка аналитического сигнала. Стандартные вещества и стандартные образцы.

Принципы химических методов анализа

2.1. Классификация химических методов анализа по природе аналитического сигнала. Исторические классификации.

2.2. Титриметрия. Требования к титриметрическим реакциям. Состав титруемого раствора. Кривая титрования. Построение кривой титрования. Факторы, влияющие на вид кривой титрования. Способы определения момента эквивалентности. Индикаторы, интервал перехода окраски, показатель титрования. Индикаторная ошибка. Оценка погрешности определения момента эквивалентности. Критерии осуществимости титрования с заданной погрешностью. Дифференцированное титрование. Критерии осуществимости дифференцированного титрования. Способы выполнения титрования.

2.3. Гравиметрия. Принцип метода. Стадии образования осадка. Соосаждение. Виды осадков. Основные операции гравиметрического анализа.

Химическое равновесие и анализ

3.1. Термодинамическое описание химических равновесий. Общие (аналитические) и равновесные концентрации. Концентрационные и термодинамические константы равновесия.

3.2. Протолитические равновесия. Вычисление рН растворов слабых и сильных кислот и оснований, амфолитов. Построение кривых кислотно-основного титрования. Буферные растворы. Протолитические равновесия в неводных растворах.

3.3. Конкурирующие равновесия. Распределительные диаграммы. Условные константы равновесия. Химические равновесия в гомогенных и гетерогенных системах. Выбор условий проведения аналитических реакций на примере комплексонометрического титрования. Построение кривых комплексонометрического титрования. Маскирование и демаскирование определяемых и мешающих компонентов.

3.4. Ред-окс равновесия. Стандартные и формальные окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение Нернста и условия его применимости. Вычисление констант равновесия окислительно-восстановительных реакций. Изменение окислительно-восстановительного потенциала в процессе редоксиметрического титрования. Построение кривых титрования.

Метрология химического анализа

4.1. Погрешности химического анализа. Источники погрешностей. Классификация погрешностей. Оценка погрешностей отдельных стадий химического анализа.

4.2. Представление результата анализа. Выбор математической модели. Расчет доверительного интервала. Факторы, влияющие на величину доверительного интервала.

4.3. Метрологические характеристики анализа: воспроизводимость, правильность и др. Расчет метрологических характеристик по экспериментальным данным. Способы проверки правильности анализа.

Аналитические приложения

5.1. Методы анализа. Протолитометрия, комплексонометрия, редоксиметрия, седиметрия; их аналитические возможности и области применения.

5.2. Техника аналитического эксперимента. Калибровка мерной посуды. Взвешивание на технохимических и аналитических весах. Приготовление растворов с заданной концентрацией, приготовление стандартных растворов. Пипетирование. Титрование с визуальной и инструментальной индикацией момента эквивалентности.

5.3. Расчеты при анализе вещества. Расчеты при приготовлении растворов. Расчеты по уравнениям химических реакций с применением закона эквивалентов. Расчеты химических равновесий. Статистическая обработка результатов определений. Расчеты метрологических характеристик анализа.

Основная учебная литература

1. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Т.1.: учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования; под ред. А.А. Ищенко. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 416 с.

АННОТАЦИЯ

Учебный курс "Основы химического анализа" является составной частью учебной дисциплины «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа» и относится к базовой части математического и естественнонаучного цикла учебных дисциплин основной образовательной программы бакалавриата по направлению 240700 «Биотехнология». Студенты изучают его в осеннем или в весеннем семестрах II курса.

Объем курса составляет 5 зачетных единиц. При очной форме обучения аудиторные занятия включают лекции, лабораторные занятия и индивидуальную работу под контролем преподавателя. Изучение дисциплины завершается сдачей экзамена.

При изучении дисциплины рассматриваются вопросы методологии и метрологии химического анализа, в том числе: этапы количественного химического анализа, способы выражения химического состава вещества, способы градуировки аналитического сигнала, погрешности химического анализа, представление результата анализа, метрологические характеристики анализа.

Студенты на практике осваивают химические методы анализа – титриметрию и гравиметрию. Глубоко рассматриваются вопросы использования химических равновесий при проведении химического анализа. Студенты выполняют расчеты равновесных и общих аналитических концентраций в гомогенных и гетерогенных системах, знакомятся с влиянием конкурирующих равновесий на протекание аналитических реакций.

Осваивается техника аналитического эксперимента: калибровка мерной посуды, взвешивание на технохимических и аналитических весах, приготовление растворов с заданной концентрацией, приготовление стандартных растворов, пипетирование, титрование с визуальной и инструментальной индикацией точки эквивалентности.

Студенты получают навыки выполнения расчетов при выполнении химического анализа: расчеты при приготовлении растворов, расчеты по уравнениям химических реакций с применением закона эквивалентов, расчеты химических равновесий, статистическая обработка результатов определений, расчеты метрологических характеристик анализа.

При изучении курса «Основы химического анализа» осуществляется формирование элементов следующих компетенций:

а) общекультурных:

ОК-1. Выпускник должен владеть культурой мышления, быть способным к обобщению, анализу и восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения.

ОК-3. Выпускник должен быть готовым к кооперации с коллегами, работе в коллективе.

б) профессиональных:

ПК-1. Выпускник должен быть способным и готовым использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ