Задачі і методи аналітичної хімії. Якісний аналіз. Теоретичні основи виконання аналізу. Титриметричний аналіз. Гравіметричний аналіз. Фотоколориметрія”
Форма № Н-3.03
Міністерство освіти і науки України
”Хімія (Неорганічна та аналітична)”
Програма
Нормативної навчальної дисципліни
підготовки__________бакалавр_________________
(назва освітньо-кваліфікаційного рівня)
напряму6.090101 „Агрономія”___________________________________
(шифр і назва напряму)
Спеціальності_________________________________
(шифр і назва спеціальності)
(Шифр за ОПП МПН.03.01)
Рівне
Рік
РОЗРОБЛЕНО ТА ВНЕСЕНО: Національний університет водного господарства та природокористування
(повне найменування вищого навчального закладу)
РОЗРОБНИКИ ПРОГРАМИ: Яцков М.В., завідувач кафедри хімії, професор;
ст.наук.співроб., к.т.н.
Обговорено та рекомендовано до видання методичною комісією за напрямямом підготовки
6.090101 «Агрономія»
(шифр і назва напряму)
“_______” __________________ 2013 року, протокол №__
Голова _______________ (Веремеєнко С.І.)
(підпис) (прізвище та ініціали)
Вступ
Програма вивчення нормативної навчальної дисципліни “Хімія (Неорганічна та аналітична)” складена відповідно до освітньо-професійної програми підготовки _________бакалавра________напряму
6.090101 „Агрономія”.
Предметом вивчення навчальної дисципліни є хімічна наука як розділ природознавства, основні
поняття та закони хімії, хімічні властивості речовин, роль хімічної науки і промисловості в розвитку
економіки та раціональному природокористуванні.
Міждисциплінарні зв’язки: дисципліни „Хімія (Неорганічна та аналітична)” вивчається в тісному
взаємозв’язку з такими навчальними дисциплінами: „Фізика”, „Математика”, „Основи теплотехніки”,
„Основи екології”, „Електротехніка”.
Програма навчальної дисципліни складається з таких змістових модулів:
1.„Основні поняття та закони хімії. Класифікація та номенклатура неорганічних сполук. Будова речовини. Окисно-відновні реакції. Термодинаміка. Кінетика. Дисперсні системи. Розчини електролітів. Електрохімічні процеси. Хімія води”;
2. „Задачі і методи аналітичної хімії. Якісний аналіз. Теоретичні основи виконання аналізу. Титриметричний аналіз. Гравіметричний аналіз. Фотоколориметрія”.
Мета та завдання навчальної дисципліни
1.1. Метою вивчення навчальної дисципліни є ознайомлення студентів з основними положеннями і закономірностями хімічної картини світу та формування на цій основі наукового світогляду з проблем базових технологій, раціонального природокористування. Вивчення та опанування основними методами хімічного аналізу і можливостями їх застосування для ідентифікації невідомих речовин.
1.2.Основними завданнями вивчення дисципліни “Хімія” є підготовка студентів до ефективного
засвоєння спеціальних дисциплін згідно з навчальним планом, обґрунтування значення хімічної науки і
технології в розв’язанні практичних завдань.
1.3. Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти повинні:
знати : міжнародну систематичну та українську хімічні номенклатури речовин; записувати хімічні та термохімічні рівняння реакцій і виконувати стехіометричні та термодинамічні розрахунки на їх основі; виконувати розрахунки, пов’язані з приготуванням розчинів заданої концентрації, визначенням їх водневого показника; теоретичні засади планування аналітичного визначення невідомої речовини.
вміти : оволодіти навичками експериментальної роботи в хімічній лабораторії, користуватись
хімічною лабораторною технікою та обладнанням, фіксувати та пояснювати спостереження і
результати експериментальних досліджень, виконувати розрахунки на їх основі, навчитись
узагальнювати результати дослідів у вигляді висновків, заключень, користуватись навчальною,
науковою та довідковою літературою для самостійного поповнення знань.
На вивчення навчальної дисципліни відводиться 108 годин/ 3 кредити ECTS.
Інформаційний обсяг навчальної дисципліни
Змістовий модуль 1.
Основні поняття та закони хімії. Класифікація та номенклатура неорганічних сполук. Будова речовини. Окисно-відновні реакції. Термодинаміка. Кінетика. Дисперсні системи. Розчини електролітів. Електрохімічні процеси. Хімія води”.
Тема 1 „Основні поняття та закони хімії”. Атомно-молекулярне вчення. Основні хімічні поняття: атом, молекула, хімічний елемент, прості та складні речовини, хімічна реакція, моль, хімічний еквівалент, атомна, молекулярна, молярна маси та молярна маса еквіваленту. Основні закони хімії: збереження маси речовин, сталості складу, кратних відношень, закон Авогадро, закон еквівалентів. Стехіометричні розрахунки.
Тема 2 „Класифікація та номенклатура неорганічних сполук”. Класифікація неорганічних сполук за їх складом, хімічними та функціональними ознаками. Оксиди, основи, кислоти, солі, амфотерні гідроксиди; способи їх добування, номенклатура, властивості. Поняття „амфотерність”. Властивості амфотерних оксидів та гідроксидів. Генетичний зв’язок між найважливішими класами неорганічних сполук. Застосування неорганічних сполук у виробництві будівельних матеріалів і конструкцій, мінеральних добрив та меліорантів.
Тема 3 „Будова атома та систематика хімічних елементів”. Основні дані щодо розвитку уявлень про будову атомів. Елементарні частинки, що входять до складу атомів. Атомні ядра. Ізотопи. Сучасне поняття про хімічний елемент. Корпускулярно-хвильовий дуалізм електрона. Поняття про хвильову функцію, атомну орбіталь. Енергетичний стан електронів в атомах. Квантові числа. Атомні s-, p-, d-, і f-орбіталі. Послідовність їх заповнення електронами. Правило Гунда. Принцип Паулі. Правила Клечковського. Будова багатоелектронних атомів. Періодичний закон Д.І. Менделєєва і періодична система хімічних елементів. Властивості атомів хімічних елементів (радіус атома, енергія йонізації, енергія спорідненості до електрона, електронегативність) та періодичність їх зміни.
Тема 4 „Хімічний зв’язок та будова речовини”. Загальні уявлення про зв’язки між атомами. Типи хімічних зв’язків. Ковалентний зв’язок. Способи утворення ковалентного зв’язку. Механізм утворення ковалентного зв’язку на прикладі молекули водню. - і - зв’язки. Полярність і поляризованість зв’язків та молекул. Йонний зв’язок. Металічний зв'язок. Водневий зв'язок. Міжмолекулярна взаємодія. Залежність властивостей речовин від характеру зв’язків між їх структурними одиницями.
Тема 5 „Окисно-відновні реакції”. Ступінь окиснення атома хімічного елемента. Процеси окиснення та відновлення. Окисники та відновники. Методи складання рівнянь окисно-відновних процесів. Типи окисно-відновних реакцій. Реакції окиснення-відновлення у природі, виробничих процесах і технології очищення природних та промислових вод.
Тема 6 „Загальні закономірності перебігу хімічних реакцій”. Загальні уявлення про основи хімічної термодинаміки та термохімії. Енергетика хімічних реакцій. Поняття про основні термодинамічні функції стану системи: внутрішню енергію, ентальпію, ентропію, ізобарно-ізотермічний потенціал та їх зміни в результаті хімічних реакцій. Термохімічні рівняння і термодинамічні розрахунки на їх основі. Напрям самочинного перебігу хімічних реакцій.
Загальні уявлення про основи хімічної кінетики. Швидкість хімічних реакцій в гомогенних і гетерогенних системах та її залежність від різних факторів. Закон діючих мас. Правило Вант-Гоффа. Енергія активації. Каталіз. Хімічна рівновага. Принцип Ле Шательє.
Тема 7 „Істинні розчини”. Загальна характеристика, способи вираження складу розчинів. Фізичні і хімічні процеси при розчиненні речовин. Фактори, які впливають на розчинність речовин. Властивості розчинів неелектролітів. Явище осмосу. Закони Вант-Гоффа і Рауля.
Тема 8 „Водні розчини електролітів”. Особливості розчинів електролітів. Теорія електролітичної дисоціації С. Арреніуса. Ступінь і константа дисоціації. Сильні та слабкі електроліти. Закон розбавляння Оствальда. Електролітична дисоціація кислот, основ, амфолітів, солей.
Автойонізація води. Йонний добуток води, водневий показник розчинів. Індикатори. Реакція грунтового розчину як основний показник хіміко-меліоративного стану грунту та шляхи його регулювання.
Реакції між електролітами в розчинах. Йонно-молекулярні рівняння.
Гідроліз солей, ступінь гідролізу, константа гідролізу.
Тема 9 „Гетерогенні дисперсні системи”. Поняття про ступінь дисперсності. Класифікація гетерогенних дисперсних систем за різними параметрами. Поверхневі явища. Адсорбція. Поверхнево-активні речовини та їх застосування. Загальна характеристика колоїдів та колоїдних розчинів. Будова і заряд колоїдних частинок. Властивості колоїдних систем. Застосування дисперсних систем в агрономії та грунтознавстві.
Тема 10 „Електрохімічні процеси”. Поняття про електродні потенціали, механізм виникнення різниці потенціалів на поверхні розділу фаз «метал-розчин». Поняття про стандартний водневий електрод. Рівняння Нернста. Ряд стандартних електродних потенціалів. Гальванічні елементи.
Електроліз розплавів та водних розчинів електролітів. Закони Фарадея. Застосування електролізу. Проблеми очищення промислових і стічних вод гальванічних виробництв.
Корозія металів. Види корозії. Хімічна та електрохімічна корозія. Механізм атмосферної корозії чорних металів. Методи захисту від корозії.
Тема 11 „Хімія води”. Будова молекул та властивості води. Значення аномальних властивостей води в природі і техніці. Природні води, їх склад та властивості. Твердість природних вод, її походження та методи усунення. Демінералізація води.
Змістовий модуль 2
Задачі і методи аналітичної хімії. Якісний аналіз. Теоретичні основи виконання аналізу. Титриметричний аналіз. Гравіметричний аналіз. Фотоколориметрія”.
Тема 1 „Задачі і методи аналітичної хімії”. Предмет аналітичної хімії. Поняття про хімічні і інструментальні методи аналізу. Метрологічні і аналітичні характеристики методів, доцільність їх застосування. Залежність хіміко-аналітичних властивостей елементів і їх сполук від розміщення елементів в Періодичній системі.
Тема 2 „Якісний аналіз”. Дробний і систематичний методи якісного аналізу. Класифікація катіонів за аналітичними групами. Аналітичні властивості катіонів. Класифікація аніонів за аналітичними групами. Аналітичні властивості аніонів.
Тема 3 „Рівноваги в розчинах електролітів. Буферні розчини”. Загальна характеристика рівноважної системи. Кислотно-основні рівноваги. Концентраційна і термодинамічна константи. Обчислення рН в кислотно-основних системах. Приклади розрахунків рН.
Буферні розчини. Буферна ємкість. Значення буферних розчинів в хімічному аналізі. Буферні властивості природних вод.
Тема 4 „Теоретичні основи осадження малорозчинних сполук”. Теоретичні основи осадження малорозчинних сполук. Рівновага в системі „розчин-осад”. Розрахунки за добутком розчинності, приклади розрахунків. Обчислення розчинності в присутності однойменного йону. Вплив рН на розчинність гідроксидів і солей слабких кислот. Реакції осадження в хімічному аналізі та технології очищення природних і стічних вод.
Тема 5 „Комплексні сполуки в аналітичній хімії”. Загальна характеристика комплексних сполук. Рівноваги в розчинах комплексних сполук. Константа нестійкості (константа стійкості) комплексних йонів. Утворення і руйнування комплексних сполук. Комплексні сполуки з неорганічними і органічними лігандами. Застосування комплексних сполук в якісному і кількісному аналізах.
Тема 6 „Окисно-відновні реакції в якісному і кількісному аналізах”. Загальна характеристика окисно-відновних систем. Вираз рівноважного електродного потенціалу для різних окисно-відновних систем. Залежність рівноважного електродного потенціалу від рН. Напрямленість перебігу окисно-відновних реакцій за стандартних умовах. Константа рівноваги окисно-відновних реакцій. Зміщення рівноваги в окисно-відновних реакціях за допомогою реакцій осадження і комплексоутворення. Окисно-відновні властивості води.
Тема 7 „Загальна характеристика титриметричних методів аналізу”. Класифікація титриметричних методів аналізу за типом хімічної реакції. Способи титрування (пряме, за методом залишку, за методом заміщення). Способи вираження складу робочого (стандартного) розчину. Способи приготування робочих розчинів. Первинні стандартні розчини. Стандартизація робочих розчинів. Приклади розрахунків.
Тема 8 „Кислотно-основне титрування”. Загальна характеристика методу. Точка еквівалентності і кінцева точка титрування. Показник титрування рТ. Розрахунок кривих титрування (на прикладах титрування сильної кислоти сильною основою та слабкої кислоти сильною основою). Стрибок титрування. Вибір індикатора. Індикаторна похибка. Титрування солей (на прикладах Na2B4O7 і Na2CO3).
Тема 9 „Окисно-відновне та комплексонометричне титрування”. Загальна характеристика методів. Основні методи окисно-відновного титрування: перманганатометрія, йодометрія, хроматометрія (дихроматометрія). Приготування і стандартизація робочих розчинів. Розрахунок кривих титрування. Приклади визначень. Комплексометричне титрування (загальні уявлення).
Тема 10 „Гравіметричний аналіз”. Загальна характеристика методу. Метрологічні і аналітичні характеристики. Основні стадії аналізу (загальні уявлення). Форма осадження і гравіметрична форма, основні вимоги до них. Правила осадження кристалічних і аморфних осадів. Розрахунки в гравіметричному аналізі.
Тема 11 „Фотоколометрія”. Загальна характеристикафотоколориметрії як методу інструментального аналізу. Поняття про оптичну густину розчину. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Класифікація вимірювальних придадів. Принцип роботи фотоелектроколориметра. Методи визначення концентрації. Практичне застосування фото колориметричного методу аналізу (на прикладі визначення Феруму (Ш) роданідним методом).
Рекомендована література
Базова література
1. Манековська І.Є., Яцков М.В. Хімія, частина 1 (загальнотеоретична).- Рівне, НУВГП, 2005.
2. Манековська І.Є., Яцков М.В. Хімія, частина ІІ (Хімія елементів).- Рівне, НУВГП, 2009.
3. Яцков М.В., Манековська І.Є., Мисіна О.І. Хімія. Інтерактивний комплекс навчально-методичного забезпечення для студентів за напрямом підготовки „Транспортні технологіїх”. – Рівне, НУВГП, 2006.
4. Манековська І.Є., Яцков М.В., Поліщук М.М. Задачі з хімії виробничого змісту. – Рівне,2000.
5. Михалічко Б.М. Неорганічна хімія: основні закони хімії. – К., 2007.
6. Кириченко В.І. Загальна хімія. Практикум. – К., 2007.
7. Яцков М.В., Корчик Н.М., Мисіна О.І. Типові технологічні процеси і об’єкти. – Рівне, 2005.
8. Яцков М.В., Корчик Н.М., Мисіна О.І. Типові технологічні процеси і апарати. – Рівне, НУВГП, 2012.
9. Манековська І.Є., Яцков М.В. Лабораторний практикум «Гідрохімія води» (навчальний посібник). – Рівне, НУВГП, 2012.
Допоміжна література
1. Боднарюк Ф.М. Загальна і неорганічна хімія. Частина І (Загальнотеоретична). – Рівне, НУВГП, 2008.
2. Боднарюк Ф.М. Загальна і неорганічна хімія. Частина ІІ (Хімія елементів). – Рівне, НУВГП, 2009.
3. Боднарюк Ф.М. Органічна хімія. – Рівне, НУВГП, 2006.
4. Романова Н.М. Загальна та неорганічна хімія. Практикум. – К., 2003.
5. Лабій Ю.І. Задачі і вправи з хімії. – К., 2001.
4. Форма підсумкового контролю успішності навчання: іспит
5. Засоби діагностики успішності навчання:1) поточне тестування; 2) оцінювання звітів про
виконання лабораторних робіт та якості конспектів лекцій; 3) оцінювання двох письмових
модульних контрольних робіт.