Наименование дисциплины: Методы физико-химического анализа
Направление подготовки: 022000 Экология и природопользование
Профиль подготовки: Экология
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Автор: д-р хим. наук, профессор, профессор кафедры общей и физической химии .
1. Дисциплина «Методы физико-химического анализа» – это условное название большого числа способов количественного и качественного определения веществ, которые предполагают, как правило, применение различных измерительных приборов. Сущность физико-химических методов анализа сводится к изучению соотношений между составом и свойствами исследуемых систем. В основе физико-химических методов лежат законы физики и физической химии, а аппаратурное оформление основано на применении современных достижений оптики и электроники. Знакомство с принципами и физическими основами современных физико-химических методов анализа необходимо как студентам - экологам, так и биологам. Инструментальные методы анализа используются в различных областях науки и техники. Они необходимы для понимания достижений современной биофизики, биохимии, молекулярной биологии, биоорганической химии, медицины и т. д.
2. Дисциплина является курсом по выбору и относится к вариативной части профессионального цикла. Дисциплина «Методы физико-химического анализа” основывается на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин «Общая и неорганическая химия», «Аналитическая химия», «Органическая химия», «Физическая химия», «Биохимия и молекулярная биология». Сюда относятся не только все химические дисциплины, но и биологические науки, а также почвоведение, агрохимия, геология и многие прикладные науки. Знания физических основ большого количества различных методов и приобретенные практические навыки работы на современных приборах используются обучаемыми при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин экологического и биологического направлений (элементный качественный и количественный состав живых систем различного уровня – от клетки до экосистемы).
3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- фундаментальные свойства и общие закономерности, на которых основано развитие тех или иных родственных методов;
- методы химической идентификации веществ.
Уметь:
- выбрать метод или совокупность нескольких методов, наиболее подходящих в данных обстоятельствах, дающих наибольшую информацию.
Владеть:
- навыками работы на измерительных приборах;
- навыками интерпретации полученных данных.
4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
5. Содержание дисциплины:
№ п/п | Раздел дисциплины |
1 | Введение. Классификация инструментальных методов анализа. Спектральные методы анализа. Основные понятия и определения. Законы поглощения света. Колориметрический метод анализа по собственному поглощению и с помощью реагентов. |
2 | Электронная спектро-скопия. Механизм поглощения видимых и ультрафиолетовых лучей. Спектры поглощения. Основные типы хромофоров. Возможности метода. Источники, монохроматоры и приемники излучения в видимой и ультрафиолетовой области. |
3 | Инфракрасная спектроскопия. Элементарная теория колебательных спектров. Типы колебаний. Расшифровка инфракрасных спектров. Количественный анализ по инфракрасным спектрам. Источники, монохроматоры и приемники излучения в инфракрасной области. Особенности солевой оптики. |
4 | Эмиссионная спектро-скопия. Теоретические основы и возможности метода. Фотометрия пламени (определение ионов методом пламенной эмиссионной спектроскопии) |
5 | Люминесцентные методы анализа. Теоретические основы метода. Понятие о синглете и триплете. Флуоресценция и фосфо-ресценция. Принцип Франка-Кондона. Квантовый выход. Определение квантового выхода. Законы поглощения света, используемые для объяснения люминесценции: закон Стокса, Вавилова, правило Каши. Применение метода. |
6 | Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Теоретические основы метода. Природа спектра ПМР. Химический сдвиг. Спин-спиновое взаимодействие. Общие рекомендации по расшифровке ПМР при структурном анализе. Приборы. Применение ПМР. |
7 | Метод электронного парамагнитного резонанса. Принцип метода. Характеристики спектров ЭПР. Метод спиновых меток и зондов. Блок-схема прибора. Применение ЭПР. |
8 | Метод гамма-резонан-сной спектроскопии. Теоретические основы метода. Параметры спектров ЯГР. Принципиальная схема прибора и принцип работы. Использование метода |
9 | Масс-спектрометрия. Основы метода. Методы ионизации молекул. Схема масс-спектро-метра. Закономерности фрагментации. Возможности метода. |
10 | Кондуктометрический метод анализа. Удельная и молярная электропроводности. Зависимость их от скорости движения ионов, концентрации электролита, температуры. Константа сосуда, ее физический смысл. Кондуктометрия. Сущность метода. Титрование сильной и слабой кислот и их смеси. Преимущество метода. |
11 | Потенциометрический метод анализа: Водородный показатель. Активность, коэффициент активности. Классификация электродов. Уравнение Нернста для электродного потенциала. Водородный электрод, достоинства и недостатки. Потенциометрия. Сущность метода потенциометрического титрования. Назначение индикаторных электродов и электродов сравнения. Принцип их действия. Преимущество метода. |
12 | Вольтамперометрия. Основы метода. Поля-рографическая кривая. Количественный и качественный анализ. Полярографический фон. Процессы, протекающие на электродах. Схема установки. |
13 | Хроматографические методы анализа. Общие принципы методов хроматографии, их классификация. Виды жидкостной хроматографии. Метод ТСХ, хроматографии на бумаге. Работа. Определение состава смеси веществ методом ТСХ. Работа. Количественное определение веществ методом хроматографии на бумаге. Ионообменная, аффинная, гельпроикающая хроматографии, их применение. Газо-жидкостная хроматография Работа. Количественное определение веществ методом ГЖХ Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Методы определения углеводов и липидов. |
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1., Урванцева -химические методы исследования в экологии и биологии: Учеб. пособие / Яросл. гос. ун-т, Ярославль: 2002
2.Харитонов химия, кн.1, кн.2, Высшая школа, 2008
3., , Тихонов практикум по физико-химическим методам анализа / Яросл. гос. ун-т, Ярославль: 2011
б) дополнительная литература:
Под ред. . Основы аналитической химии, Высш. шк., 2004
Под ред. . Основы аналитической химии, Задачи и вопросы, Высш. шк., 2004
Современные методы аналитической химии (в 2-х томах). Москва: Техносфера, 2003.
Васильев, химия : учебник. В 2 кн. Кн.1 : Титриметрические и гравиметрический методы анализа. - 6-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2007.-367с.
Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. , А. М. пономаревой. Л.: Химия. 1983.
, Янковский в органической химии. М.: Химия, 1985.
Инструментальные методы химического анализа. М.: Мир, 1989.
, , Разин методы определения строения органических соединений. М.: Высшая школа, 1984.
, Пентин методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия. М.: Высшая школа, 1987
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
Самостоятельная работа студентов связана с активным использованием компьютерных баз данных для подготовки рефератов по темам. Поиск студентами литературы осуществляется с использованием следующих электронных информационных ресурсов:
а) поисковые системы библиографической информации:
Библиотека Ярославского госуниверситета – htth://www. lib. uniyar. *****
Институт научной информации – http://www. wos. *****/wos/ciw. cgi
Международная академическая издательская компания «Наука – Интерпериодика» – http://www. *****
Научная электронная библиотека – http://www. *****
Поиск библиографии – http://www. /srsapp
Поиск можно начать с этих страниц:
http://www. vm. cfsan. fda. gov//~frf/biologic. html
http://www. biodiversty. uno.edu
http://www. media. lib. kth. se/ejournal
http://. ru/Journals/Plant_physiology
http://www. publish. csiro. au/?nid=102
б) сайты крупных органов научной информации и библиотек России, на которых бывает открыт полнотекстовый доступ к российским и зарубежным журналам:
Библиотека по естественным наукам РАН – http://www. ***** Библиотека Российской академии наук – http://www. *****
ВИНИТИ – http://www. viniti. *****
Государственная Публичная Научно-техническая библиотека России – http://www. *****
Российская государственная библиотека – http://www. *****
Российская национальная библиотека – http://www. *****
Центральная научная сельскохозяйственная библиотека –
http://www. *****
в) с описанием изданий (журналы, монографии, энциклопедии и пр.) крупных зарубежных научных издательств можно ознакомиться на их сайтах:
Academic Press и Elsevier – http://www.
Blackwell – http://www.
Cambridge University Press – http://www. journals. cup.org
J. Willey Interscience – http://www. interscience.
Kluwer – http://www. wkap.nl
Oxford University Press – http://www. oup. co.uk
Springer Verlag – http://www.
