ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ» | |
Согласовано _____________________________ Руководитель ООП по направлению 022000 профессор | Утверждаю ___________________________ Зав. кафедрой общей и физической химии профессор |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Экоаналитическая химия и физико-химические методы анализа»
Направление подготовки 022000 «Экология и природопользование»
Профиль подготовки: «Природопользование»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: профессор
Санкт-Петербург
2012
1. Цели и задачи дисциплины: целью изучения дисциплины «Экоаналитическая химия и физико-химические методы анализа» является приобретение студентами знаний в области современных методов определения состава веществ и использования аналитической химии для решения экологических задач. Задачи изучения дисциплины: формирование у студентов навыков проведения химического анализа, в том числе современными физико-химическими методами, знания теоретических основ методов аналитической химии, опыта расчетов состава ионно-минеральных и газовых систем.
2. Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина «Экоаналитическая химия и физико-химические методы анализа» относится к циклу математических и естественнонаучных дисциплин и входит в его вариативную часть. Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями по предмету «Общая химия», «Неорганическая химия» и «Физическая и коллоидная химия», устанавливаемыми ФГОС ВПО по направления подготовки 022000 «Экология и рациональное природопользование» по профилю «Природопользование». Дисциплина является предшествующей для изучения последующих дисциплин цикла Б.3 (профессиональный цикл) в базовой части - Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение (4, 5-й семестры), Природопользование (6 и 7-й семестры), Теоретические основы защиты окружающей среды (6-й семестр); цикла Б.3 (профессиональный цикл), профиль «Природопользование» в вариативной части - Основы металлургии (5-й семестр), Утилизация отходов производства и потребления (8-й семестр), Безопасность хранения и захоронения отходов (8-й семестр), Геоэкология (8-й семестр), Процессы и аппараты защиты окружающей среды (7-й семестр).
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
общекультурных компетенций:
владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-13);
общенаучных компетенций:
обладать базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, химии и биологии в объеме, необходимом для освоения физических, химических и биологических основ в экологии и природопользовании; владеть методами химического анализа, а также методами отбора и анализа геологических и биологических проб; иметь навыки идентификации и описания биологического разнообразия, его оценки современными методами количественной обработки информации (ПК-2);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: базовые положения фундаментальных разделов дисциплины «Экоаналитическая химия и физико-химические методы анализа» в объеме, необходимом для освоения химических основ в экологии и природопользовании; знать элементный, молекулярный и фазовый анализ, качественный анализ, методы разделения и концентрирования веществ; физико-химические методы анализа, электрохимические методы анализа, хроматографический анализ.
Уметь: применять математические методы, физические и химические законы и вычислительную технику для решения типовых профессиональных задач; использовать основные понятия, законы и модели химических систем, химической идентификации; методы теоретического и экспериментального исследования в химии; расчеты по формулам соединений и уравнениям реакций; расчеты концентрации растворов; водородного показателя, расчеты ионного состава растворов электролитов; пользоваться таблицами и справочниками, выполнять расчеты в области химической термодинамики и кинетики, а также коллоидной химии;
Владеть: методами построения математических, физических и химических моделей при решении производственных задач; опытом планирования, постановки и обработки данных химического эксперимента; расчетов растворимости солей и гидроксидов при заданных условиях, прогнозирования свойств элементов и их соединений, практическими навыками планирования и проведения физико-химических лабораторных исследований, обработки и оформления их результатов, опыт практического выполнения лабораторных анализов, в том числе с использованием современных приборов
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
3 | |||||
Аудиторные занятия (всего) | 51 | 51 | |||
В том числе: | - | - | - | - | |
Лекции | 17 | 17 | |||
Практические занятия (ПЗ) | - | - | |||
Семинары (С) | - | - | |||
Лабораторные работы (ЛР) | 34 | 34 | |||
Самостоятельная работа (всего) | 21 | 21 | |||
В том числе: | - | - | - | - | |
Курсовой проект (работа) | - | - | |||
Расчетно-графические работы | - | - | |||
Реферат | - | - | |||
Другие виды самостоятельной работы | 21 | 21 | |||
Домашние задания, оформление протоколов лабораторных работ, подготовка к контрольным работам и к коллоквиуму | 21 | 21 | |||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | зачет | зачет | |||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 72 | 72 | |||
2 | 2 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Отбор проб и пробоподготовка | Отбор проб. Пробоподготовка. Классификация методов определения состава вещества: элементарный, молекулярный, фазовый анализ. Понятие о погрешности и способы ее определения. |
2. | Методы разделения и концентрирования веществ. | Экстракция. Классификация и механизм процессов экстракции, их использование в аналитической химии, при очистке сточных вод и в гидрометаллургии. Хроматография. Классификация методов хроматографического анализа. Применение радиоактивных индикаторов. |
3. | Электрохимические методы анализа | Электропроводность растворов электролитов. Удельная и эквивалентная электропроводность, подвижность ионов. Зависимость электропроводности сильных и слабых электролитов от концентрации. Кондуктометрические методы анализа: определение солесодержания, констант диссоциации, растворимости, кондуктометрическое титрование. Термодинамика электрохимических систем. Уравнение Нернста. Типы электродов и их практическое использование. Ионометрия. Потенциометрические методы анализа. Диаграммы Пурбе. Кинетика электрохимических систем. Перенапряжение. Полярографический анализ. Кулонометрия и амперометрия. |
4. | Спектральные методы анализа | Атомные и молекулярные спектры. Спектральный анализ Спектры первичного излучения. Метод атомной эмиссии. Спектры вторичной эмиссии. Природа возникновения люминесценции. Флуоресцентный анализ. Рентгено-спектральный флуоресцентный анализ. Закон Мозли. Спектры атомного и молекулярного поглощения. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Атомно-абсорбционный анализ. Анализ о спектрам поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Инфракрасная спектроскопия. Нефелометрия и турбидиметрия. Закон Релея. Рефрактометрия. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
1. | Геохимия окружающей среды и ландшафтоведение | + | + | + | + |
2. | Природопользование | + | + | + | + |
3. | Теоретические основы защиты окружающей среды | + | + | + | + |
4. | Основы металлургии | + | + | + | + |
5. | Утилизация отходов производства и потребления | + | + | + | + |
6. | Безопасность хранения и захоронения отходов | + | + | + | + |
7. | Геоэкология | + | + | + | + |
8. | Процессы и аппараты защиты окружающей среды | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Отбор проб и пробоподготовка | 2 | 2 | 4 | |||
2. | Методы разделения и концентрирования веществ. | 2 | 6 | 3 | 11 | ||
3. | Электрохимические методы анализа | 6 | 16 | 8 | 30 | ||
4. | Спектральные методы анализа | 7 | 12 | 8 | 27 | ||
Итого | 17 | 34 | 21 | 72 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 2 | Экстракционное концентрирование цветных металлов карбоновыми кислотами | 3 |
2. | 2 | Разделение катионов меди и цинка методом ионообменной хроматографии | 3 |
4. | 3 | Изучение электропроводности растворов электролитов | 2 |
5. | 3 | Кондуктометрическое определение константы диссоциации слабой кислоты | 2 |
6. | 3 | Кондуктометрическое кислотно-основное титрование | 2 |
7. | 3 | Определение содержания сильной кислоты и одноименной соли слабого основания кондуктометрическим методом | 2 |
8. | 3 | Определение концентрации хлорид-иона методом прямой кондуктометрии | 2 |
9. | 3 | Выбор состава и приготовление буферного раствора с заданными рН и ёмкостью | 2 |
10. | 3 | Потенциометрическое кислотно-основное титрование | 2 |
11. | 3 | Потенциометрическое титрование с ионоселективным электродом | 2 |
12. | 4 | Фотометрическое определение содержания железа | 2 |
13. | 4 | Фотометрическое определение концентрации железа (III) в присутствии никеля | 2 |
14. | 4 | Фотометрическое определение цветности воды | 2 |
15. | 4 | Определение сульфат-иона турбидиметрическим методом. | 2 |
16. | 4 | Фотометрическое определение содержания никеля в сточных водах | 2 |
17. | 4 | Определение мутности природных вод турбидиметрическим методом | 2 |
Итого | 34 |
7. Практические занятия (семинары) не предусмотрено учебным планом и основной образовательной программой
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)__ не предусмотрено учебным планом и основной образовательной программой___________________________________
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. и др. Основы аналитической химии в 2-х книгах. Книга 1. Общие вопросы. Методы разделения. 351 с. Книга 2. Методы химического анализа. 494 с. М.: Высшая Школа. 2004 г.
2. Харитонов химия. М.: Высшая школа. 2005.
3. Васильев химия. М.: Дрофа. 2004.
4. Васильев химия. Лабораторный практикум. М.: Дрофа. 2004.
5. , , Литвинова химия. Качественный анализ. Методические указания к лабораторным работам. СПб. СПГГИ. 2002 г.
6. Чиркст химия. Количественный анализ. Методические указания к лабораторным работам. СПб. СПГГИ. 2001.
7. , , Литвинова -химические методы анализа. Методические указания к лабораторным работам. СПб. СПГГИ. 2002.
б) дополнительная литература
8. Аналитическая химия. Химические методы анализа. Ред. М.: Химия, 1993.
9. Практикум по физико-химическим методам анализа. Ред. М.: Химия, 1987.
10. , Пятницкий химия. М.: Химия, 1990.
11. Неорганическая химия. Растворы. Сборник задач. Ред. СПб: Изд-во СПГГИ, 2000.
12. Краткий справочник физико-химических величин. Издание 9. ред. , 10-е издание. СПб.: Иван Федоров. 2003.
13. Практикум по электрохимии. Ред. М.: Высшая школа, 1991.
14. Физическая и коллоидная химия. Лабораторные работы. Ред. СПб: Изд-во СПГГИ, 1992.
программа химических расчетов HSC производства компании Outotec
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
http://www. chem. msu. su/cgi-bin/tkv. pl
http://www.
http://www. *****/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лаборатория общей и неорганической химии, лаборатория физической химии, лаборатория прикладной химии, компьютерные классы, специализированная аудитория 3532.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Преподавание дисциплины основано на организации внутри дисциплины и междисциплинарных образовательных модулей, представляющих совокупность теоретических представлений и практических навыков по дидактическим единицам, изложенными в тексте программы во взаимосвязи с последующими и смежными дисциплинами.
Теоретические представления студент получает в результате изучения курса лекций и самостоятельного изучения литературных источников (учебников и учебных пособий). Теоретические представления закрепляются в процессе выполнения домашних заданий, контрольных и самостоятельных работ, составления реферата.
Практические навыки студентом приобретаются в ходе выполнения рекомендованного программой учебного лабораторного практикума, подготовке к лабораторным работам и оформления отчетов по результатам выполнения лабораторного эксперимента.
Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация является совокупностью данных по успешности выполнения студентом требований ФГОС ВПО, учебного плана, примерной учебной программы и включает
= посещение лекционных и лабораторных занятий;
= своевременная сдача домашних заданий в соответствии с предоставленным преподавателем графиком выполнения домашних работ;
= своевременное предоставление реферата в соответствии с графиком работы над рефератом, которых составляется лектором потока;
= выполнение учебного лабораторного практикума и предоставления отчетов по лабораторным работам в соответствии с графиком выполнения лабораторных работ и сроками сдачи отчетов, разрабатываемым лектором потока;
= успешное написание контрольной работы.
Разработчик:
кафедра ОФХ профессор
