Karta modulu - Chemia Analityczna I

Karta modułu/przedmiotu
Informacje ogólne o module/przedmiocie
2. Poziom kształcenia: jednolite studia magisterskie
1. Kierunek studiów: Farmacja
3. Forma studiów: stacjonarne
4. Rok: I
5. Semestr: I / II
6. Nazwa modułu/przedmiotu: Chemia Analityczna I
7. Status modułu/przedmiotu: obowiązkowy
8. Jednostka realizująca moduł/przedmiot:
Zakład Chemii Analitycznej, Katedra Chemii Ogólnej i Analitycznej Wydziału Farmaceutycznego z
Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
Adres: ul. Jagiellońska 4, 41-200 Sosnowiec
Adres e-mail: [email protected]
Adres strony internetowej: http://zakladchemiianalitycznej.sum.edu.pl/
9. Prowadzący moduł/przedmiot (imię, nazwisko, adres e-mail):
Prof. dr hab. Alina Pyka; adres e-mail: [email protected]
10. Cel kształcenia:
•
•
•
•
Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi metod klasycznej analizy ilościowej:
miareczkowej i wagowej oraz metodami elektroanalitycznymi, jak również zasadami obliczeń
zawartości substancji w próbce w oparciu o wyniki analizy w/w metodami.
Student nabywa umiejętności praktycznych w zakresie technik: elektroanalitycznych,
miareczkowania oraz ważenia, uczy się odpowiednio przygotować próbkę do analizy ilościowej i
poprawnie wykonać analizę miareczkową, elektroanalityczną lub odpowiednio wagową substancji
zawartej w próbce z wykorzystaniem określonego przepisu analitycznego podanego w literaturze
np. Farmakopei Polskiej.
Wyrobienie umiejętności poprawnego interpretowania uzyskanych wyników analizy ilościowej
miareczkowej, wagowej, elektroanalitycznej oraz dokonywania ich obróbki statystycznej zgodnie z
Zasadami Dobrej Praktyki Laboratoryjnej (GLP)
Student postępuje zgodnie z zasadami BHP, zna zagrożenia wynikające z pracy z danym
odczynnikiem chemicznym. Jest przygotowany do udzielenia pomocy w zakresie skaleczeń i
oparzeń w pracowni chemicznej.
11. Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji:
• Student poprawnie klasyfikuje i nazywa związki nieorganiczne i organiczne stosowane w chemii ze
szczególnym uwzględnieniem chemii analitycznej
• Rozróżnia i poprawnie interpretuje przebieg reakcji: zobojętniania, tworzenia związków
kompleksowych, reakcji redoks i strącania osadów
• Umie poprawnie wykonać obliczenia związane z wyznaczaniem: pH kwasów, zasad, soli w
roztworach wodnych, pH buforów, rozpuszczalności związków w wodzie.
• Potrafi dokonać obliczeń związanych ze sporządzaniem roztworów substancji o danym stężeniu
procentowym i molowym
• Potrafi sporządzić roztwór o danym stężeniu z wykorzystaniem odpowiedniego szkła
laboratoryjnego i sprzętu stosowanego w tym celu.
12. Efekty kształcenia
Numer
efektu
kształcenia
Efekty kształcenia
Student, który zaliczył moduł/przedmiot:
01
Zna i opisuje klasyczne metody analizy ilościowej: analizę wagową,
analizę objętościową, alkacymetrię, redoksymetrię, argentometrię,
kompleksometrię oraz metody elektroanalityczne.
02
Zna kryteria wyboru metody analitycznej oraz zna i stosuje zasady
walidacji metody analitycznej. Wyciąga i formułuje wnioski z własnych
pomiarów i obserwacji
03
Dobiera metodę analityczną do rozwiązania konkretnego zadania
analitycznego z uwzględnieniem określonych efektów ekonomicznych.
04
Wykonuje analizy ilościowe związków chemicznych metodami
klasycznymi i elektroanalitycznymi.
05
Potrafi dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych metod
analitycznych oraz metod elektroanalitycznych.
13. Formy zajęć w odniesieniu do efektów kształcenia
Forma zajęć dydaktycznych
Numer efektu
ćwiczenia
ćwiczenia
kształcenia
wykład
seminarium
inne
laboratoryjne praktyczne
01
x
x
x
02
x
x
x
03
x
x
x
04
x
x
05
x
x
14. Treści programowe
14.1. Forma zajęć: Wykłady
Odniesienie
do efektów
kształcenia
dla
programu
B.W.12
B.W.14
B.U.14
B.K.2
B.U.7
B.U.8
B.U.8
e-learning
Liczba
godzin
W1
Zagadnienia ogólno analityczne i statystyczna ocena wyników –
zadania chemii analitycznej; podział analizy chemicznej; podział
analityki; próbka; metoda analityczna; błędy w analizie ilościowej;
analiza statystyczna wyników pomiarów; pobieranie próbek,
standaryzacja i kalibrowanie.
3
W2
Równowagi chemiczne w roztworach wodnych, wpływ elektrolitów na
równowagi chemiczne - skład chemiczny roztworów wodnych,
równowaga chemiczna, wpływ elektrolitów na położenie stanu
równowagi chemicznej, względna moc sprzężonych par kwas-zasada,
roztwory buforowe, równanie Hendersona-Hasselbalcha, wpływ
elektrolitów na położenie stanu równowagi chemicznej, współczynniki
aktywności, rozwiązywanie problemów związanych z równowagą w
złożonych układach, równowagi w procesach specyficznego oznaczania
leków.
3
W3
Wiadomości ogólne dotyczące metod miareczkowych i alkacymetria –
klasyfikacja metod miareczkowych, naczynia miarowe, substancje
wzorcowe, roztwory wzorcowe i mianowane, błędy w analizie
miareczkowej, roztwory i wskaźniki w miareczkowaniach kwas-zasada,
roztwory buforowe, krzywe miareczkowania prostych i złożonych
5
układów kwas-zasada, zastosowanie metod alkacymetrycznych,
miareczkowanie alkacymetryczne w roztworach niewodnych.
Zastosowanie oznaczeń alkacymetrycznych do oznaczeń substancji
leczniczych.
W4
W5
W6
W7
W8
Redoksymetria - podstawowe wiadomości o reakcjach utleniania i
redukcji, wielkości charakteryzujące układ redoks, czynniki wpływające
na przebieg reakcji utleniania i redukcji, krzywa miareczkowania
redoksymetrycznego, manganometria, jodometria, chromianometria,
bromianometria, askorbinometria, cerometria, tytanometria,
ferrometria . Zastosowanie oznaczeń redoksymetrycznych do oznaczeń
substancji leczniczych.
Miareczkowanie strąceniowe, argentometria – charakterystyka
miareczkowych metod wytrąceniowych, mianowany roztwór azotanu
(V) srebra, oznaczanie chlorków metodami Volharda oraz Mohra,
krzywa miareczkowania wytrąceniowego; oznaczanie jonów srebra
metodą Volharda, oznaczanie tiocyjanianów metodą Volharda.
Kompleksometria – podział kompleksometrii; podstawy teoretyczne
kompleksometrii, budowa kompleksów; kompleksy chelatowe; czynniki
wpływające na trwałość kompleksów, stała trwałości i nietrwałości
kompleksów, kolejne stałe trwałości, skumulowana stała trwałości;
kompleksony; czynniki wpływające na trwałość kompleksów metali z
EDTA; krzywa miareczkowania kompleksometrycznego; wskaźniki
kompleksometryczne (wskaźniki redoks i metalowskaźniki); sposoby
miareczkowania roztworem EDTA (bezpośrednie, odwrotne,
podstawieniowe); sposoby nastawiania miana roztworów EDTA;
Przykłady oznaczeń kompleksometrycznych (Al(III), Fe(III), Ca(II),
oznaczanie
twardości
wody).
Zastosowanie
oznaczeń
kompleksometrycznych do oznaczeń substancji leczniczych.
Wagowe metody analizy – wagi i ważenie, wagowa analiza
strąceniowa, mechanizm powstawania osadu, podział i właściwości
osadów oraz odczynników strącających, współstrącanie, sposoby
zapobiegania współstrącaniu, rozpuszczanie osadów, czynniki
wpływające na rozpuszczalność osadów, technika pracy w analizie
wagowej, przykłady oznaczeń wagowych w tym substancji leczniczych.
Potencjometria - podstawowe definicje - potencjał elektryczny;
półogniwo, potencjał półogniwa - bezwzględny i względny, wzór
Nernsta, ogniwo, siła elektromotoryczna (SEM); elektrody wskaźnikowe i odniesienia ( pierwszego, drugiego i trzeciego rodzaju),
elektrody redoks, elektrody membranowe oraz elektrody zespolone przykłady, schematy; ogniwo pomiarowe; klucz elektrolityczny;
Potencjometria bezpośrednia, pomiar pH i stężenia jonów oznaczanych
przy pomocy elektrod jonoselektywnych; pehametr, zasada działania i
kalibracja pehametru; miareczkowanie potencjometryczne:
alkacymetryczne, redoksymetryczne, precypitometryczne,
kompleksometryczne; sposoby przeprowadzania miareczkowania
potencjometrycznego; wyznaczanie punktu końcowego w
miareczkowaniu potencjometrycznym metodą klasyczną, metodą
4
1
4
4
2
W9
W10
pierwszej i drugiej pochodnej.
Konduktometria - pojęcia ogólne: przewodnictwo (właściwe,
elektryczne, molowe, molowe graniczne, jednostki), zależność
przewodnictwa od stężenia, rodzaju elektrolitu, temperatury
elektrolitu , naczyńko konduktometryczne: stała naczyńka;
konduktometria bezpośrednia: pomiar stałej naczynka, pomiar
przewodnictwa elektrolitu, prawo Kohlrauscha (addytywność
przewodnictwa); miareczkowanie konduktometryczne: przykłady
oznaczeń alkacymetrycznych i precypitometrycznych, krzywe
miareczkowania, wyznaczanie punktu końcowego miareczkowania.
Elektroliza - Podstawy elektrolizy: prawa Faradaya, procesy
elektrodowe, polaryzacja elektrod , nadnapięcie, potencjał i napięcie
rozkładowe oraz wydzielania; zastosowanie metod
elektroanalitycznych do oznaczeń substancji leczniczych.
Łącznie
14.2. Forma zajęć: seminaria
Statystyczna ocena wyników:- statystyczna obróbka wyników oznaczeń
S1
laboratoryjnych uzyskanych wybranymi metodami analitycznymi
2
2
30
2
S2
Obliczenia w alkacymetrii: wyznaczanie alkacymetrycznego
współczynnika równoważności; sporządzanie i nastawianie miana
titrantów stosowanych w alkacymetrii; obliczanie składu [%] próbek
oraz masy substancji oznaczanych w układzie kwas – zasada oraz zasada
– kwas.
2
S3
Krzywe miareczkowania alkacymetrycznego: obliczanie pH roztworu w
charakterystycznych punktach krzywej miareczkowania ;
alkacymetrycznego w układzie mocny kwas - mocna zasada, mocna
zasada - mocny kwas, słaba zasada – mocny kwas i słaby kwas – mocna
zasada; - określanie skoku miareczkowania alkacymetrycznego.
2
S4
Obliczenia w redoksymetrii : uzupełnianie współczynników w reakcjach
redoks w formie cząsteczkowej i jonowej; wyznaczanie
redoksymetrycznego współczynnika równoważności; sporządzanie i
nastawianie miana titrantów stosowanych w red oksymetrii; obliczanie
potencjału redoks w charakterystycznych punktach krzywej
miareczkowania red oksymetrycznego; obliczanie stałej równowagi
reakcji redoks.
2
S5
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności: obliczanie rozpuszczalności
związków w wodzie na podstawie wartości ich iloczynu
rozpuszczalności; wpływ pH i wspólnego jonu na rozpuszczalnośc
związków; przewidywanie efektu strącania osadu z roztworu. Obliczenia
w analizie wagowej: zasada obliczania mnożnika analitycznego;
obliczanie masy oraz zawartości [%] substancji w próbkach oznaczanych
metodą wagową.
2
S6
Obliczenia w analizie kompleksometrycznej i precypitometrii:
obliczenia masy i zawartości [%] jonów wybranych metali oznaczanych
metodą miareczkowania kompleksometrycznego
- obliczenia masy i zawartości [%] halogenków oznaczanych
precypitometrycznie
2
S7
Metody elektroanalityczne: obliczenia w potencjometrii; obliczenia w
konduktometrii; obliczenia w elektrolizie.
2
S8
Odrabianie zaległości - poprawa niezaliczonych kolokwiów
Łącznie
14.3. Forma zajęć: ćwiczenia laboratoryjne
Ćwiczenia wstępne – ćwiczenia w sporządzaniu i rozcieńczaniu
C1
roztworów, zapoznanie się z techniką ważenia substancji chemicznych;
zapoznanie się z techniką miareczkowania.
1
15
C2
Acydymetryczne oznaczanie wodorowęglanu sodu.
4
C3
Alkalimetryczne oznaczanie naproksenu i ćwiczenie ważenia.
4
C4
Manganometryczne oznaczanie wody utlenionej.
4
C5
Kompleksometryczne oznaczanie wapnia i magnezu obok siebie.
4
C6
Wagowe oznaczanie magnezu.
4
C7
Precypitometryczne oznaczanie jonów cynku.
4
Charakterystyka pomiarowa elektrody szklanej. Pomiar pH przy użyciu
elektrody chinhydronowej i zespolonej.
Oznaczanie kwasu salicylowego w preparacie farmaceutycznym metodą
potencjometrycznego miareczkowania alkalimetrycznego.
Konduktometryczny pomiar stężenia mieszaniny soli. Oznaczanie
zawartości NaCl w roztworze soli fizjologicznej metodą miareczkowania
strąceniowego.
4
C11
Dobór metody analitycznej do oznaczania jonów srebra.
2
C12
Odrabianie zaległości: poprawa niezaliczonych ćwiczeń oraz
niezaliczonych kolokwiów
3
C8
C9
C10
Łącznie
Łączna liczba godzin z przedmiotu
15. Metody kształcenia
15.1. Wykład
Metody podające, metody problemowe
15.2. Seminaria
Metody problemowe, metody praktyczne
15.3. Ćwiczenia
Metody praktyczne, metody programowe
laboratoryjne
16. Sposoby weryfikacji efektów kształcenia i sposoby oceny
Numer efektu
Sposoby weryfikacji
kształcenia
01
Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami otwartymi
oraz egzamin pisemny opisowy z pytaniami
otwartymi
02
Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami otwartymi
oraz egzamin pisemny opisowy z pytaniami
otwartymi
03
Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami otwartymi
oraz egzamin pisemny opisowy z pytaniami
otwartymi
04
Sprawdzian praktyczny: wykonanie analizy
4
4
4
45
90
Warunki zaliczenia
51% poprawnych odpowiedzi
51% poprawnych odpowiedzi
51% poprawnych odpowiedzi
Wykonanie analizy z
dopuszczalnym błędem
względnym w stosunku do
wartości rzeczywistej 3%
05
Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami otwartymi 51% poprawnych odpowiedzi
oraz egzamin pisemny opisowy z pytaniami
otwartymi
17. Obciążenie pracą studenta
Forma aktywności
Przeciętna liczba godzin na zrealizowanie aktywności
udział w wykładach
30 h
udział w ćwiczeniach
45 h
Godziny kontaktowe
udział w seminariach
15 h
z nauczycielem
udział na egzaminie pisemnym
2h
akademickim:
konsultacje
1h
łącznie
93 h
przygotowanie do seminarium
30 h
przygotowanie do ćwiczeń
24 h
Przygotowanie do kolokwiów z seminarium
14 h
Samodzielna praca
Przygotowanie do kolokwiów z ćwiczeń
12 h
studenta
Przygotowanie do egzaminu pisemnego z przedmiotu
20 h
…
łącznie
100 h
Łącznie
Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu
7
18. Sumaryczne wskaźniki charakteryzujące przedmiot
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających
3
bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze
3
praktycznym
19. Literatura
19.1. Podstawowa
1.
2.
3.
J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. T.2. Chemiczne metody analizy ilościowej, PWN,
Warszawa, 2011.
A. Cygański: Chemiczne metody analizy ilościowej, WNT, Warszawa, 2005.
W. Szczepaniak: Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa, 2010.
4. A. Cygański, B. Ptaszyński, J. Krystek: Obliczenia w chemii analitycznej, WNT, Warszawa 2000.
5. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej. T.1. i T.2., PWN,
Warszawa 2006.
19.2. Uzupełniająca
1.
2.
3.
4.
5.
6.
J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. T.1. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, PWN,
Warszawa, 2011.
R. Kocjan (red): Chemia analityczna. T.1 i T.2. Analiza jakościowa. Analiza ilościowa klasyczna, PZWL,
Warszawa, 2000.
A. Cygański: Metody elektroanalityczne, WNT, Warszawa, 1995.
W. Wardas (red): Chemia analityczna, ćwiczenia laboratoryjne. Wybrane metody wagowe, miareczkowe
oraz elektroanalityczne, Wyd. ŚAM, Katowice, 2001.
W. Wardas, J. Czogała (red): Repetytorium z Chemii Ogólnej i Analitycznej. Zagadnienia, pytania,
obliczenia, Wyd. ŚAM, Katowice, 2003.
Z. Galus (red): Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej, PWN, Warszawa, 2004.
7. F. Buhl, K. Kania, B. Mikuła: Obliczenia rachunkowe z chemii analitycznej. Wyd. Uniwersytetu Śląskiego,
Katowice, 2004.
20. Inne przydatne informacje o module/przedmiocie
20.1. Liczebność grup
20.2. Materiały do zajęć
20.3. Miejsce odbywania się zajęć
Ćwiczenia laboratoryjne: 9-11 osób
Ćwiczenia seminaryjne: 20-21 osób
komputer, rzutnik multimedialny, kalkulator, szkło, sprzęt
laboratoryjny: wirówka, waga analityczna, pH-metr, elektrody,
konduktometr, odczynniki chemiczne, roztwory, instrukcje do
ćwiczeń laboratoryjnych, zestawy zadań rachunkowych do
seminarium
Ćwiczenia laboratoryjne: 9-11 osób
Ćwiczenia seminaryjne: 20-21 osób
20.4. Miejsce i godzina konsultacji
http://zakladchemiianalitycznej.sum.edu.pl/
20.5. Strona internetowa
21. Formy oceny – szczegóły
Efekt
Na ocenę 2
Na ocenę 3
Na ocenę 4
Nie zna i nie umie
W sposób ogólny zna i W sposób dokładny
Efekt 01
opisać klasycznych
metod analitycznych i
elektroanalitycznych
opisuje klasyczne
metody analityczne i
elektroanalityczne
zna i opisuje klasyczne
metody analityczne i
elektroanalityczne
Efekt 02
Nie zna i nie umie
dokonać wyboru
metody analitycznej
oraz nie zna i nie
stosuje zasady
walidacji metody
analitycznej
Zna i umie dokonać
wyboru metody
analitycznej ale nie zna
i nie stosuje zasady
walidacji metody
analitycznej
Zna i umie dokonać
wyboru metody
analitycznej, zna i
stosuje w
podstawowym
zakresie zasady
walidacji metody
analitycznej
Efekt 03
Nie potrafi dobrać
metody analitycznej
do rozwiązania
konkretnego zadania
analitycznego
Potrafi dobrać metodę
analityczną do
rozwiązania
konkretnego zadania
analitycznego
Efekt 04
Wykonanie analizy z
błędem względnym w
stosunku do wartości
rzeczywistej większym
niż 3%
Nie potrafi dokonać
obliczeń chemicznych
w zakresie klasycznych
metod analitycznych
oraz metod
elektroanalitycznych.
Wykonanie analizy z
błędem względnym w
stosunku do wartości
rzeczywistej pomiędzy
2% i 3%
Częściowo potrafi
dokonać obliczeń
chemicznych w
zakresie klasycznych
metod analitycznych
oraz metod
elektroanalitycznych.
Potrafi dobrać metodę
analityczną do
rozwiązania
konkretnego zadania
analitycznego oraz
potrafi uzasadnić
dobór metody
Wykonanie analizy z
błędem względnym w
stosunku do wartości
rzeczywistej pomiędzy
2% i 1%
Potrafi w pełni
dokonać obliczeń
chemicznych w
zakresie klasycznych
metod analitycznych
oraz metod
elektroanalitycznych
bez głębszej
interpretacji
uzyskanych wyników.
Efekt 05
Na ocenę 5
W sposób szczegółowy
zna i umie opisać,
analizować i
porównywać klasyczne
metody analityczne i
elektroanalityczne
Zna i umie dokonać
wyboru metody
analitycznej, zna i
stosuje w pełnym
zakresie zasady
walidacji metody
analitycznej oraz
potrafi zinterpretować
uzyskane wyniki
walidacji
W sposób selektywny
dobiera metodę do
postawionego zadania
analitycznego z
uwzględnieniem
kosztów i czasu analizy
Wykonanie analizy z
błędem względnym w
stosunku do wartości
rzeczywistej
mniejszym niż 1%
Potrafi w pełni
dokonać obliczeń
chemicznych w
zakresie klasycznych
metod analitycznych
oraz metod
elektroanalitycznych
oraz potrafi dokonać
pełnej interpretacji
uzyskanych wyników.
* ocena celująca – wiedza i umiejętności wykraczają poza wymagania określone dla oceny 5 „bardzo
dobry”