Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Chemia analityczna
Tok studiów:
2012/2013
Kod:
CCB-1-301-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Chemia Budowlana
Semestr:
3
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Baś Bogusław (bas@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. nadzw. dr hab. Jakubowska Małgorzata (jakubows@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Baś Bogusław (bas@agh.edu.pl)
prof. nadzw. dr hab. Migdalski Jan (migdal@agh.edu.pl)
dr inż. Niewiara Ewa (niewiara@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Paczosa-Bator Beata (paczosa@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Piech Robert (rpiech@agh.edu.pl)
dr Reczyński Witold (wreczyn@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 zna podstawowe pojęcia i prawa chemii, elektochemii i fizykochemii w zakresie spektroskopowych, elektrochemicznych i chromatograficznych metod chemicznej analizy instrumentalnej CB1A_W03, CB1A_W08 Egzamin,
Kolokwium
M_W002 ma więdzę na temat fizykochemicznych podstaw oraz budowy aparatury i zakresu stosowalności wybranych spektralnych, elektrochemicznych i chromatograficznych metod analizy instrumentalnej CB1A_W08, CB1A_W09 Egzamin,
Kolokwium
M_W003 zna zasady formułowania problemu analitycznego i projektowania procesu analitycznego z uwzględnieniem niektórych elementów przetwarzania sygnałów, statystycznej oceny wyników oraz walidacji CB1A_W08, CB1A_W09 Egzamin,
Kolokwium
M_W004 ma wiedzę w zakresie zasad poboru, utrwalania, przechowywania i przygotowania próbek do analizy chemicznej CB1A_W03, CB1A_W08 Egzamin,
Kolokwium
M_W005 zna zasady pracy w laboratorium chemicznym CB1A_W08 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U001 potrafi zdefiniować problem analityczny i w oparciu o rodzaj i wielkość próbki, a także przewidywany zakres stężenia analitu zaproponować najlepszą metodę jej analizy CB1A_U10, CB1A_U09, CB1A_U08 Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 umie posługiwać się sprzetem laboratoryjnym, planować i przeprowadzać eksperymenty, zestawiać proste układy pomiarowe, prowadzić pomiary wybranych wielkości fizykochemicznych i wykonywać oznaczenia pierwiastków w różnych materiałach CB1A_U10, CB1A_U08 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Egzamin
M_U003 Potrafi wykorzystać metody matematyczne i statystyczne do rozwiązywania zagadnień technicznych i opracowania wyników badań. Potrafi interpretować wyniki analizy chemicznej, wyciągać wnioski i formułować opinie na temat badanego materiału i oznaczanych analitów. CB1A_U10, CB1A_U08 Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U004 potrafi zweryfikować uzyskany wynik analizy poprzez umiejętność doboru i zastosowania certyfikowanych materiałów odniesienia i metod referencyjnych CB1A_U10, CB1A_U09, CB1A_U07 Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu chemii i instrumentalnej analizy chemicznej CB1A_K01, CB1A_K08 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Zaangażowanie w pracę zespołu
M_K002 Ma świadomość ważności zachowania się w sposób profesjonalny. Ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej. CB1A_K10, CB1A_K07, CB1A_K08 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. audyt.
Ćwicz. lab.
Ćwicz. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt.
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 zna podstawowe pojęcia i prawa chemii, elektochemii i fizykochemii w zakresie spektroskopowych, elektrochemicznych i chromatograficznych metod chemicznej analizy instrumentalnej + + + - - - - - - - -
M_W002 ma więdzę na temat fizykochemicznych podstaw oraz budowy aparatury i zakresu stosowalności wybranych spektralnych, elektrochemicznych i chromatograficznych metod analizy instrumentalnej + + + - - - - - - - -
M_W003 zna zasady formułowania problemu analitycznego i projektowania procesu analitycznego z uwzględnieniem niektórych elementów przetwarzania sygnałów, statystycznej oceny wyników oraz walidacji + + + - - - - - - - -
M_W004 ma wiedzę w zakresie zasad poboru, utrwalania, przechowywania i przygotowania próbek do analizy chemicznej + - + - - - - - - - -
M_W005 zna zasady pracy w laboratorium chemicznym - - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi zdefiniować problem analityczny i w oparciu o rodzaj i wielkość próbki, a także przewidywany zakres stężenia analitu zaproponować najlepszą metodę jej analizy + + + - - - - - - - -
M_U002 umie posługiwać się sprzetem laboratoryjnym, planować i przeprowadzać eksperymenty, zestawiać proste układy pomiarowe, prowadzić pomiary wybranych wielkości fizykochemicznych i wykonywać oznaczenia pierwiastków w różnych materiałach - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi wykorzystać metody matematyczne i statystyczne do rozwiązywania zagadnień technicznych i opracowania wyników badań. Potrafi interpretować wyniki analizy chemicznej, wyciągać wnioski i formułować opinie na temat badanego materiału i oznaczanych analitów. - + + - - - - - - - -
M_U004 potrafi zweryfikować uzyskany wynik analizy poprzez umiejętność doboru i zastosowania certyfikowanych materiałów odniesienia i metod referencyjnych + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu chemii i instrumentalnej analizy chemicznej + + + - - - - - - - -
M_K002 Ma świadomość ważności zachowania się w sposób profesjonalny. Ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej. + - - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Wzorce i materiały odniesienia. Kryteria walidacji. Raport z walidacji.
  2. Specjacja i analiza specjacyjna. Techniki sprzężone. Kierunki rozwoju metod analitycznych.
  3. Analityka chemiczna. Formułowanie problemu analitycznego. Proces analityczny. Zasady pracy w laboratorium chemicznym.
  4. Zagadnienia jakości. Niepewność i spójność pomiarowa.
  5. Metody instrumentalne: bezwzględne i porównawcze. Zasady wyboru metody analizy. Metody kalibracji.
  6. Próbka analityczna. Metody roztwarzania, mineralizacji, rozdzielania i zagęszczania. Kontaminacja; źródła i zapobieganie.
  7. Fizykochemiczne podstawy i klasyfikacja elektrochemicznych metod analizy
  8. Elektroliza. Polaryzacja. Elektrograwimetria. Kulometria. Konduktometria. Miareczkowanie kulometryczne i konduktometryczne.
  9. Polarografia i woltamperometria. Metody stripingowe. Analizatory elektrochemiczne. Elektrody pracujace.
  10. Potencjometria bezpośrednia i miareczkowanie potencjometryczne. Klasyfikacja i parametry elektrod. Elektrody jonoselektywne.
  11. Promieniowanie elektromagnetyczne. Widmo, prawa absorpcji i emisji promieniowania. Źródła, monochromatory i detektory promieniowania.
  12. Metody emisyjne: spektrometria płomieniowa, spektrografia emisyjna, fluorescencja rentgenowska, spektometria masowa z jonizacją w plaźmie.
  13. Metody absorpcyjne: spektrofotometria UV-Vis, turbidymetria, nefelometria, atomowa spektrometria absorpcyjna FAAS i ETAAS.
  14. Chromatografia cienkowarstwowa, gazowa i wysokosprawna chromatografia cieczowa. Elektroforeza.
  15. Systemy analizy przepływowej. Podstawy automatyzacji pomiarów. Czujniki chemiczne.
Ćwiczenia audytoryjne:
  1. Równowagi w roztworach

    1. Sole w wodzie (dysocjacja elektrolityczna, jony jako kwasy i zasady, pH roztworów, rodzaje elektrolitów)
    2. Miareczkowanie – typy reakcji wykorzystywanych w analityce
    3. Roztwory buforowe (działanie buforów, pojemność buforowa)
    4. Równowagi rozpuszczania (iloczyn rozpuszczalności, strącanie selektywne)

  2. Metody obliczeniowe w elektrochemii

    1. Siła jonowa elektrolitów
    2. Stężenie, aktywność jonów i elektrolitów
    3. Parametry elektrod jonoselektywnych
    4. Potencjał dyfuzyjny – ogniwa z przenoszeniem i bez przenoszenia, równanie Hendersona
    5. Elektroliza

  3. Metody obliczeniowe w technikach spektroskopowych

    1. Obliczenia stężeń oznaczanych składników w metodach spektrometrycznych
    2. Wyznaczanie współczynników absorpcji (właściwych i molowych)
    3. Określanie zakresu liniowości metody

  4. Reakcje redoks

    1. Uzgadnianie współczynników stechiometrycznych.
    2. Przewidywanie kierunku przebiegu reakcji redoks na podstawie wartości potencjałów standardowych i obliczanie stężeń reagentów w stanie równowagi.

  5. Obliczenia stechiometryczne

    1. Podstawowe prawa i definicje chemiczne
    2. Uzgadnianie reakcji chemicznych
    3. Sposoby wyrażania stężeń roztworów
    4. Elektroliza, kulometria, konduktometria – przykłady obliczeń

  6. Analiza wagowa – obliczenia

    1. Obliczanie wagowego i procentowego składu analizowanej substancji
    2. Obliczanie masy substancji pobieranej do analizy
    3. Rozpuszczalność osadów
    4. Przeliczenia na suchą masę

  7. Statystyczna ocena wyniku eksperymentu
  8. Ćwiczenia zaliczeniowe
Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Walidacja metod analitycznych. Raport z walidacji. Wzorce i materiały odniesienia.

    1. Parametry metod analitycznych.
    2. Rodzaje błędów w analizie chemicznej.
    3. Statystyczna ocena wyników eksperymentów.
    4. Wzorce i materiały odniesienia.
    5. Funkcja pomiarowa i funkcja kalibracyjna.
    6. Raport z walidacji.

  2. Zajęcia zaliczeniowe

    1. Omówienie nowych kierunków rozwoju chemii analitycznej.
    2. Podsumowanie przebiegu zajęć laboratoryjnych.
    2. Propozycje modernizacji stanowisk i ćwiczeń.
    3. Kolokwium poprawkowe. Uzupełnianie ocen.

  3. Miareczkowanie z instrumentalną detekcją punku końcowego miareczkowania (PKM)

    1. Metody identyfikacji punktu końcowego miareczkowania (sposoby detekcji, detekcja konduktometryczna i potencjometryczna).
    2. Podstawy teoretyczne konduktometrii. Aparatura konduktometryczna. Miareczkowanie konduktometryczne.
    3. Podstawy teoretyczne potencjometrii. Elektrody odniesienia i wskaźnikowe. Siła elektromotoryczna ogniwa pomiarowego. Aparatura potencjometryczna. Potencjometryczne techniki analityczne.

  4. Metod spektroskopii emisyjnej (FAES). Oznaczanie metali alkalicznych i ziem alkalicznych.

    1. Zasada płomieniowej spektroskopii emisyjnej (FAES). Procesy atomizacji, wzbudzenia i emisji promieniowania. Widmo promieniowania.
    2. Schemat i zasada pracy układu pomiarowego (dobór rodzaju i ciśnienia gazów, filtry i ich charakterystyka, detektory promieniowania).
    3. Źródła błędów, interferencje i metody ich eliminacji.
    4. Praktyczne przykłady zastosowań analitycznych.

  5. Miareczkowanie klasyczne ze wskaźnikiem

    1. Zasady analizy miareczkowej
    2. Klasyfikacja metod miareczkowych
    3. Roztwory mianowane, przyrządzanie roztworów mianowanych
    4. Obliczenia molowości roztwor.
    5. Wskaźniki

  6. Metody rozdzielania i zatężania

    1. Ogólny podział metod rozdzielania: destylacja, krystalizacja, strącanie, wymiana jonowa, ekstrakcja.
    2. Podstawy teoretyczne metod rozdzielania ( m.in.: regułą faz Gibbsa, prawo podziału Nernsta, iloczyn rozpuszczalności)
    3. Rozdzielanie na jonitach (rodzaje jonitów, budowa jonitu, reakcje wymiany jonowej)
    4. Maskowanie.
    5. Zatężanie śladowych zawartości analitów.

  7. Spektrofotometria w zakresie UV i świetle widzialnym Vis

    1. Promieniowanie elektromagnetyczne. Widmo emisji i absorpcji promieniowania. I i II prawo Bouguera-Lamberta-Beera, prawo addytywności absorpcji.
    2. Układy pomiarowe stosowane w spektrofotometrii UV-Vis.
    3. Filtry i detektory promieniowania oraz ich charakterystyka.
    4. Metody spektrofotometrii bezpośredniej i pośredniej.
    5. Praktyczne przykłady zastosowań analitycznych.

  8. Ogólne zasady i technika pracy w laboratorium chemicznym

    1. Zasady pracy w laboratorium chemicznym. Instruktaż BHP.
    2. Wyposażenie laboratorium analitycznego.
    3. Materiały stosowane do wyrobu naczyń laboratoryjnych.
    4. Kalibracja i wzorcowanie sprzętu laboratoryjnego.
    5. Wagi laboratoryjne i zasady ważenia.
    6. Stężenia i przygotowanie roztworów.
    7. Strategia pobierania i przygotowania próbek do analizy.

  9. Absorpcyjna spektrometria atomowa (FASA)

    1. Zasada i zakres metody. Prawa absorpcji Lamberta-Berra. Procesy atomizacji i zjawisko absorpcji promieniowania.
    2. Budowa spektrofotometru ASA. Rodzaje i charakterystyka atomizerów płomieniowych i elektrotermicznych.
    3. Źródła błędów. Interferencje i metody ich eliminacji.
    4. Praktyczne przykłady zastosowań analitycznych (oznaczanie Mg w wodach wodociągowych i mineralnych).

  10. Woltamperometryczne oznaczanie śladów metali ciężkich

    1. Elektrody, ogniwa pomiarowe, aparatura stosowane w polarografii, woltamperometrii i chronoamperometrii.
    2. Podstawowe techniki chrono- i woltamperometryczne. Zasady akumulacji i roztwarzania analitu. Techniki stripingowe.
    3. Woltamogramy i ich interpretacja.
    4. Oznaczanie śladów metali ciężkich (Cd, Cu, Pb, Cd) w wodach (wodociągowej, rzecznej) i roztworach chemicznych.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Przygotowanie do zajęć 40 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 15 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 4 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa = 0.1 x średnia ocena z seminariów + 0.4 x średnia ocena z ćwiczeń + 0.5 x średnia ocena z egzaminu. Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych i ocena z seminariów jest oceną średnią, tzn. uwzględnia wszystkie oceny uzyskane przez studenta w semestrze.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Obecność na zajęciach (wykładach oraz seminariach i laboratoriach – obowiązkowa) jest uwzględniona w przypisanych punktach ECTS.
Poszczególne zajęcia laboratoryjne zaliczane są na podstawie uzyskanej liczby punktów z kolokwium (łącznie 0-7 pkt.) oraz przedłożonego sprawozdania (0-3 pkt.). Ocena końcowa z laboratorium wynika z sumarycznej liczby punktów uzyskanych przez studenta ze wszystkich laboratoriów. Dopuszcza się nie więcej niż 1 (jedną) nieobecność na zajęciach w trakcie semestru.
Aktywność na zajęciach seminaryjnych oraz indywidualne przygotowanie tematów seminariów są oceniane i stanowią podstawę wystawienia oceny końcowej z seminariów.
Zaliczenie seminariów i ćwiczeń stanowi warunek dopuszczenia do egzaminu.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:
  1. W.W. Kubiak, J. Gołaś „Instrumentalne metody analizy chemicznej” Wyd. Naukowe AKAPIT, Kraków 2005.
  2. J. Minczewski, Z. Marczenko „Chemia analityczna” t.1 i t.2, Wyd. Nauk. PWN W-wa 2008
  3. W. Szczepaniak „Metody instrumentalne w analizie chemicznej” Wyd. Nauk. PWN W-wa 2008.
  4. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch „Podstawy chemii analitycznej” T.1 i T.2 (tłum. E. Bulska i in.) Wyd. Nauk. PWN W-wa 2007.
  5. A. Hulanicki „Współczesna chemia analityczna” PWN, Warszawa 2001.
  6. A. Cygański, B. Ptaszyński, J. Krystek „Obliczenia w chemii analitycznej" Wyd. Naukowo-Techniczne W-wa 2000.
  7. Z.S. Szmal, T. Lipiec „Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej" wyd. VII, PZWL 1996.
  8. K. Pigoń, Z. Ruziewicz „Chemia fizyczna" t. 1, Wyd. Nauk. PWN W-wa 2007.
  9. A. Staronka „Chemia fizyczna" Wyd. AGH, Kraków 1994.
  10. P.W. Atkins „Chemia fizyczna" Wyd. Nauk. PWN W-wa 2001.
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

brak