Рабочая программа по дисциплине «Физические методы исследования» для студентов специальности 050606 – Химия

Рабочая программа

Форма Ф СО ПГУ 7.18.2/06

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра химии и химических технологий

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Физические методы исследования» для студентов специальности 050606 – Химия

Павлодар

Ф СО ПГУ 7.18.1/06

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР

« » 200 г.

Составитель: _______к. х.н., старший преподаватель

Кафедра химии и химических технологий

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Физические методы исследования» для студентов специальности 050606- Химия

Рабочая программа разработана на основании Государственного общеобязательного стандарта образования РК 3.08.321 – 2006 и типовой программы № от

Рекомендована на заседании кафедры «___»________200___г.

Протокол №____

Заведующий кафедрой _____________Р.Ш. Еркасов

Одобрена методическим советом биолого-химического факультета «___»_______200___г. Протокол №_____

Председатель МС _____________ «___»_______200__г.

СОГЛАСОВАНО

Декан факультета____________ «___»________200___г.

ОДОБРЕНО ОПиМО

Начальник ОПиМО _____________ «___»________200___г.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель изучения дисциплины – усвоение студентами основ и приобретение навыков работы с наиболее применяемыми в настоящее время в химии физическими методами исследования: эмиссионная спектроскопия, ИК-спектроскопия, спектроскопия КРС, УФ-спектроскопия, ЭПР-спектроскопия, ЯМР-спектроскопия, газовая хроматография, масс-спектрометрия.

Задачи изучения дисциплины заключаются в ознакомлении студентов с основами теорий современных физических методов, основанных на изучении взаимодействия полей, излучений или потоков частиц с молекулой в определенных условиях, и с экспериментальной реализацией и практикой применения этих методов.

В результате изучения дисциплины студенты:

должны знать возможности и недостатки тех или иных методов; области их применения; уметь выбрать адекватный метод для решения конкретной химической задачи

должны уметь отбирать пробы для проведения анализа объектов (качественный и количественный); проводить анализ с помощью физических методов исследования; работать на приборах.

2. Пререквизиты - предшествующие дисциплины, содержащие перечень знаний, умений и навыков, необходимых для освоения дисциплины "Физические методы исследования"

1. Физика

2. Математика

3. Неорганическая химия

4. Квантовая механика и компьютерная химия

Тематический план дисциплины

Форма Ф СО ПГУ 7.18.1/14

3. Содержание дисциплины

	3.1 ТЕМАТИЧЕСКИЙ План ДИСЦИПЛИНЫ
№ п/п	Наименование тем	Количество часов
Лекц	Лаб.	Практ	СРС
1	2	3	4	5	6
1	Общие характеристики физических методов исследования	1	1	1	2
2	Эмиссионная спектроскопия	2	2	2	4
3	Вращательные спектры комбинационного рассеяния	1	1	1	2
4	Методы колебательной спектроскопии. ИК-спектры и комбинационное рассеяние света.	1	1	1	3
5	Методы электронной спектроскопии. УФ-спектроскопия	2	2	2	3
6	Метод ЭПР	2	2	2	4
7	Метод ЯМР	2	2	2	4
8	Метод газовой хроматографии	2	2	2	4
9	Метод масс-спектрометрии	2	2	2	4
	Всего	15	15	15	90

3.2 Содержание теоретического курса

№ п/п	Наименование тем и их содержание	Кол-во часов
1	Общие характеристики физических методов исследования. Методы определения физических свойств	1
2	Эмиссионная спектроскопия. Основные характеристики уровней энергии. Вероятности переходов и интенсивности в спектрах.	2
3	Вращательные спектры комбинационного рассеяния. Уравнения для частот вращательного спектра комбинационного рассеяния. Определение геометрических параметров неполярных молекул	1
4	Методы колебательной спектроскопии. ИК-спектры и комбинационное рассеяние света. Возможности методов ИК-спектроскопии и спектроскопии КР, их применение в химии	1
5	Методы электронной спектроскопии. УФ-спектроскопия. Эмиссионная УФ-спектроскопия как метод исследования двухатомных молекул	2
6	Метод ЭПР. Физические основы электронного парамагнитного резонанса и ядерного магнитного резонанса. Спины и магнитные моменты ядер и электронов.	2
7	Метод ЯМР. Релаксационные процессы. Химический сдвиг и спин-спиновое расщепление в спектрах ЯМР.	2
8	Метод газовой хроматографии. Физико – химические основы хроматографических процессов. Классификация методов хроматографии.	2
9	Метод масс-спектрометрии. Методы ионизации: электронный удар, фотоионизация, поверхностная ионизация, электростатическое неоднородное поле, химическая ионизация.	2
Всего:	15

3.3 Содержание лабораторных занятий

№ п/п	Наименование тем и их содержание	Кол-во часов
1	Общие характеристики физических методов исследования.	1
2	Эмиссионная спектроскопия. Определение концентрации элемента в пробе с помощью градуировочной кривой.	2
3	Вращательные спектры комбинационного рассеяния. Определение функциональных групп в производных алифатических углеводородов	1
4	Методы колебательной спектроскопии. ИК-спектры и комбинационное рассеяние света. Функциональный анализ веществ, содержащих одну или несколько двойных связей. Определение формулы вещества	1
5	Методы электронной спектроскопии. УФ-спектроскопия. Определение характеристических полос поглощения вещества. Измерение оптической плотности.	2
6	Метод ЭПР. Получение спектра ЭПР. Вычисление g-фактора. Влияние изменения условий эксперимента на форму спектра.	2
7	Метод ЯМР. Измерение постоянной сверхтонкой структуры. Определение концентрации атомов водорода.	2
8	Метод газовой хроматографии. Количественный анализ многокомпонентной смеси. Определение состава трехкомпонентной смеси методами внутренней нормализации площадей пиков и абсолютной калибровки.	2
9	Метод масс-спектрометрии. Качественный анализ смесей паров легколетучих соединений	2
Всего:	15

3.4 Содержание практических занятий

№ п/п	Наименование тем и их содержание	Кол-во часов
1	Общие характеристики физических методов исследования. Связь между волновыми и энергетическими характеристиками излучения	1
2	Эмиссионная спектроскопия. Эмиссионные спектры возбужденных атомов и ионов элементов. Связь между интенсивностью спектральных линий и концентрацией анализируемого элемента в веществе.	2
3	Вращательные спектры комбинационного рассеяния. Определение вращательной постоянной, момента инерции и межъядерных расстояний по вращательным спектрам поглощения	1
4	Методы колебательной спектроскопии. ИК-спектры и комбинационное рассеяние света. Закон Бугера – Ламберта – Бера	1
5	Методы электронной спектроскопии. УФ-спектроскопия. Применение ИК - и УФ-спектроскопии в количественном анализе, ирсследовании химических равновесий и кинетики реакций.	2
6	Метод ЭПР. Расчет g-фактора. Анизотропия g-фактора.	2
7	Метод ЯМР. Определение структуры молекул по химическим сдвигам и спин-спиновым расщеплениям в спектрах ЯМР	2
8	Метод газовой хроматографии. Элюционные характеристики хроматографических пиков.	2
9	Метод масс-спектрометрии. Идентификация и способы установления химического строения вещества по экспериментальным масс-спектрам	2
Всего:	15

Темы, предлагаемые для самостоятельного изучения

1. Общие характеристики физических методов исследования. Взаимодействие излучения с веществом. Поглощение, испускание, рассеяние. Спектроскопические и фифракционные методы.

2. Эмиссионная спектроскопия. Блок-схема приборов эмиссионного анализа. Характеристика основных элементов приборов.

3. Вращательные спектры комбинационного рассеяния. Уравнение для частот вращательного спектра комбинационного рассеивания. Случай линейных молекул.

4. Методы колебательной спектроскопии. ИК-спектры и

комбинационное рассеяние света. Интенсивность полос

колебательных спектров. Правила отбора и интенсивность в ИК -

поглощении и в спектрах КРС. Частота и формы нормальных

колебаний молекул. Учет симметрии молекулы. Анализ нормальных

колебаний молекулы по экспериментальным данным. Сопоставление

ИК - и КР-спектров и выводы о симметрии молекул. Техника и

методики ИК-спектроскопии и спектроскопии КР.

5. Методы электронной спектроскопии. УФ-спектроскопия.

Абсорбционная спектроскопия в видимой и УФ-областях как метод

исследования электронных спектров многоатомных молекул.

Классификация и отнесение электронных переходов. Концепция

хромофоров.

6. Метод ЭПР Спин-орбитальная связь. Снятие вырождения спиновых

состояний в постоянном магнитном поле. Условие ЭПР.

Заселенность уровней энергии, насыщение, релаксационные

процессы и ширина сигнала.

7. Метод ЯМР Протонный магнитный резонанс, ЯМР на 13С и других

ядрах. Метод двойного резонанса. Применение спектров ЯМР в

химии.

8. Метод газовой хроматографии. Селективность и критерии

разделения. Влияние температуры на хроматографический процесс.

Использование методов программируемого изменения температуры.

Виды детекторов.

9. Метод масс-спектрометрии. Ионный ток и сечение ионизации.

Зависимость сечения ионизации от энергии ионизирующих

электронов. Потенциалы появления ионов. Принцип Франка –

Кондона. Вертикальные и адиабатические электронные переходы.

Диссоциативная ионизация. Ионные источники с электронной

бомбардировкой.

Содержание СРС

№ п/п	Вид СРС	Форма отчетности	Вид контроля	Объем в часах
1	Подготовка к лекционным занятиям		Участие на занятии	15
2	Подготовка к лабораторным работам	Заготовка таблиц, знание оборудования и материалов, которые необходимы для выполнения данной работы	Допуск к ЛР	9
4	Подготовка к практическим работам	Конспект в рабочей тетради	Участие на занятии	9
5	Изучение материала, не вошедшего в содержание аудиторных занятий	Конспект в рабочей тетради	Коллоквиум	34
6	Выполнение домашних заданий	Рабочая тетрадь		15
7	Подготовка к контрольным мероприятиям		РК1, РК2	8
	Всего	90

Выписка из рабочего учебного плана

Форма Ф СО ПГУ 7.18.1/11

Выписка из рабочего учебного плана специальности 050606-Химия

Наименование дисциплины «Физические методы исследования»

№

Форма обучения

Формы контроля

Объем работы студ. в часах

Распределение часов по курсам и семестрам (часов)

экз.

зач.

кп.

кр.

РГР

кон раб

Всего

лек

пр.

лаб

срс

лек

лаб

практ

срс

общ

ауд

срс

1.

очная на базе средн.

6

135

45

90

Семестр 5

Семестр 6

15

15

15

90

ЛИТЕРАТУРА

Основная литература

1. Айвазов газоврой хроматографии. М., 1977

2. , Пентин методы в химии. Резонансные и оптические методы. М., 1989

3. , Пентин методы в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия. М., 1987

4. Физические методы в химии: в 2-х т. М.: Мир, 1981

5. , Куплетская УФ-, ИК-, ЯМР - и масс-спектроскопии в органической химии М., 1979

, Мансуров методы исследования в химии Алматы, 2000

Дополнительная литература

1. Основы молекулярной спектроскопии М., 1985

2. , , Разин методы определения строения органических соединенифй М., 1984

Мальцев спектроскопия М., 1980