Современный внелабораторный химический анализ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан ______________Цупак Е.Б.
"_____"__________________201__ г.
Рабочая программа дисциплины
СОВРЕМЕННЫЙ ВНЕЛАБОРАТОРНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Направление подготовки
020201 Химия
Профиль подготовки
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Ростов-на-Дону
2010
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины "Современный внелабораторный химический
анализ " являются:
- Дать четкое представление о методах и средствах химического анализа “на месте”,
т.е. там, где находится объект анализа.
- Рассказать о применении современных методов, портативных аналитических
приборов, спетроскопических методах дистанционного анализа.
- Обратить внимание на конкретные прикладные задачи внелабораторного анализа:
обнаружение взрывчатых и отравляющих веществ и наркотиков, проведение
полевого анализа геологических объектов, осуществление оперативного контроля
качества питьевой воды.
- Дать общие о химических сенсорах и тест-системах упрощенного экспрессконтроля.
- Рассказать отребованиях к подвижным лабораториям и способам их реализации.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Предлагаемый курс "Современный внелабораторный химический анализ" состоит
из шести модулей, отражающих главные проблемы и современные тенденции развития
внелабораторного химического анализа. В каждом модуле обсуждаются теоретические
основы химических, физических, биохимических, спектроскопических методов анализа,
области и перспективы их применения.
Спецкурс предполагает знание студентами в полном объеме курсов «Аналитическая
химия», «Общая и неорганическая химия», «Органическая химия», «Физическая химия»,
«Общая физика». В частности, они должны иметь представления о физических и
химических свойствах атомов и молекул, методологических основах химического
анализа.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины.
В результате освоения данной дисциплины частично формируются компетенции ОК6, ОК-7, ОК-8, ОК-10, ОК-15, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК -6, ПК -7, ПК-8,ПК-9.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
 Знать:
- основные пути, подходы, методы, средства внелабораторного химического
анализа, иметь представление о системе химических понятий и методологических
аспектов аналитической химии, форм и методов научного познания, их роли
в
общеобразовательной профессиональной подготовке бакалавров (ПК-5);
- актуальные вопросы современного внелабораторного химического анализа
анализа, “на месте”;
- дистанционные спектроскопические методы анализа объектов Солнечной
системы – внелабораторные по условиям.
Уметь:
- решать задачи анализа водных систем, в том числе, морских вод на значительных
глубинах (ОК-14);
- самостоятельно применять методы экспрес-контроля технологических процессов
в цехах (ОК-15);
- решать задачи, связанные с обнаружением и идентификацией наркотических
средств (ОК-14);
- уметь выполнить быстрый химический анализ пищевых продуктов и оценить
качество питьевой воды (ОК-14);
2
- ориентироваться в научной литературе, несущей в себе информацию о
современных тенденциях развития методов внелабораторного химического
анализа.
Владеть:
- навыками использования теоретического материала для практического
приложения методов средств внелабораторного химического анализа различных
объектов (от медицинских препаратов до объектов Солнечной системы).
1
2
3
Модуль
1
Основы
современного
вналабораторного химического анализа
Внелабораторный
анализ.
Потребности,
возможности, области использования. Насущные
задачи внелабораторного анализа (от обнаружения
взрывчатых веществ и наркотиков, экспресс-контроля
окружающей среды и технологичнских процессов до
дистанционных
спектроскопических
анализов
объектов Вселенной).
Методы и средства
внелабораторного анализа. Области применения:
объкты окружающей среды, нефть и нефтепродукты,
минеральное сырье, пищевые продукты, медицинские
и космические объекты.
Модуль 2 Спектроскопические и массспектрометрические методы внелабораторного
анализа
Спектроскопические методы дистанционного
анализа. Лидары. Дистанционные спектрометры.
Оптические сенсоры, использующие УФ- и ИКобласти поглощения молекул. Основы массспектрометрического анализа. Масс-спектрометрия в
исследовании Солнечной системы.
Модуль 3 Сенсорные устройства для прямого и
дистанционного анализа. Химические дозиметры.
Газовые сенсоры. Основные типы газовых
сенсоров.
Электрохимические
сенсоры.
Полупроводниковые
и
емкостные
сенсорные
устройства. Химические дозиметры. Аналитические
3
20
16
4
6
4
4
8
6
Самостоятельная работа
Лабораторные
работы
36
Аудитор
ная
работа
лекции
№ учебной недели
семестра
Модуль
№
п/п
Общее кол-во часов
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы - 72 часа.
4
5
6
характеристики химических дозиметров. Теория
пассивной дозиметрии. Сорбенты и мембраны.
Обнаружение
и
идентификация
отравляющих
веществ.
Современные
методы
и
средства.
Теоретические основы спектрометрии ионной
подвижности.
Модуль 4
Обнаружение и идентификация
наркотиков. Неинвазивные методы определения
глюкозы.
Экспресс-обнаружение наркотиков. Химические
методы. Аэрозольные и ампульные тесты. Методы
тонкослойной хроматографии. Спектроскопические
методы. Иммунные методы анализа. Персональные
тесты для определения глюкозы. Неинвазивные
глюкометры.
Модуль 5 Оптико-эмиссионный экспрессанализ. Система мониторинга атмосферных
загрязнений. Подвижные лаборатории.
Экспресс-контроль
металлов
и
сплавов.
Аппаратурное обеспечение. Оптико-эмиссионный
спектральный
экспресс-анализ.
Оперативный
контроль загряхнений атмосферного воздуха городов.
Источники выбросов и загрязняющие вещества.
Система мониторинга атмосферных загрязнений.
Подвижные лаборатории. Требования к подвижным
лабораториям и способы их реализации. Примеры
отечественных подвижных лабораторий. Задачи на
перспективу.
Модуль 6 Основы рентгенофлуоресцентного
анализа и Мессбауэровской спектроскопии.
Аналитическое применение методов.
Анализ космических объектов. Исследование
поверхности Марса методом Меесбауэровской
спектроскопии. Основы рентгено-флуоресцентного
анализа. Исследование Солнечной системы методом
Рентгено-флуоресцентной спектроскопии.
6
8
8
12
6
5. Образовательные технологии
В рамках курса предусмотрено проведение лекционных и лабораторных занятий с
элементами дискуссий по всем темам курса.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины.
В плане самостоятельной работы студентам предлагается написание рефератов.
Ориентировочный перечень тем рефератов
1. Возможности осуществления химического анализа без стационарной
лаборатории.
2. Анализ объектов окружающей среды средствами вналабораторного
химического контроля.
3. Экспресс-контроль состава металлов и сплавов методами эмиссионной
атомной спектроскопии.
4
4. Подвижные лаборатории в анализе водных объектов.
5. Контроль атмосферных загрязнений с использованием подвижных
химических лабораторий.
6. Портативные спектральные аналитические приборы.
7. Портативные электро-аналитические приборы.
8. Портативные хроматографы.
9. Портативные газоанализаторы.
10. Спектроскопические методы дистанционного анализа.
11. Химические тест-методы анализа.
12. Биохимические тест-методы анализа.
13. Газовые сенсоры.
14. Оптические сенсоры.
15. Области применения химических дозиметров.
16. Обнаружение и идентификация отравляющих веществ.
17. Экспресс-обнаружение наркотических средств.
18. Методы и средства определения этанола.
19. Персональные тесты для определения глюкозы в биологических жидкостях.
20. Дистанционный анализ космических объектов.
21. Определение состава грунтов Фобоса.
22. Дистанционное исследование поверхности Марса.
23. Экспресс-метод определения калия в растениях.
24. Экспресс-метод определения нитратов в растениях.
25. Определение концентрации озона в верхних слоях атмосферы.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
а) основная литература:
1. Проблемы аналитической химии. Т. 13. Внелабораторный химический анализ. Под
ред. акад. Ю.А. Золотова. М.: Наука, 2010.
2. Золотов Ю.А. // Научн. приборостроение. 2005. Т.15, №2. С.3-4.
3. Золотов Ю.А. // Научн. приборостроение. 2007. Т.17, №3. С.3-4.
4. Отто М. Избранные главы фундаментальной химии. Современные методы
аналитической химии . Т.1. М.: Техносфера. 2003; Т.2. 2004.
5. Аналитическая химия. Проблемы и подходы. Т.1,2. Под. ред. Р. Кельнера и др. М.:
Мир. 2004.
6. Систематические и случайные погрешности химического анализа. Под ред.
Черновьянц М.С. М.: Академкнига. 2004.
7. Основы аналитической химии. Задачи и вопросы. Под ред. Золотова Ю.А. М.:
Высшая школа. 2002.
8. Ю.А. Золотов. Аналитическая химия: проблемы и достижения, М. Наука, 1992.
9. Broeke van den J.// Industr. Environ. Technol. 2007.Vol.17,N6.P.30.
10. Di Gregorio B.E. // Anal. Chem. 2005. Vol.77, N17.P.348A.
11. Jungreis E. Spot test analysis. N.Y.:Wiley,1997.
12. Химический анализ в медицинской диагностике. Под ред. Будникова Г.К. М.:
Наука, 2010.
13. Chem. Eng. News. 2009.July 13. P.17.
14. Т.О. Баринская, А.В. Смирнов // Вопросы наркологии. 2009. №1. С.80-98.
15. Т.О. Баринская, А.В. Смирнов и др. // Судеб.-мед. экспертиза. 2009. №3. С.16-21.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
5
Для преподавания дисциплины требуются лекционные аудитории, снабженные
презентационным оборудованием и лаборатории, оснащенные современным
аналитическим оборудованием.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки Химия.
Авторы: д.х.н., проф. М.С. Черновьянц и коллектив преподавателей кафедры
аналитической химии, к.х.н.
Рецензент к.х.н., доцент кафедры ХПС М.Е. Клецкий
Программа одобрена на заседании УМК химического факультета ЮФУ
от 17.12.2010 года, протокол № 7.
6