авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверской

государственный университет»

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель ООП подготовки

магистров _

2012 г.

Учебно-методический комплекс по дисциплине ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА, 1 курс (наименование дисциплины, курс) 020100.68 - Химия (шифр, название направления подготовки) Аналитическая химия (название специализированной программы подготовки магистров) Обсуждено на заседании кафедры Составитель:

«_» 2012 г. д.х.н., профессор Протокол № В.Г. Алексеев Зав. кафедройМ.А.Феофанова Тверь Пояснительная записка Предмет дисциплины Оптические методы анализа широко применяются в современной химии для решения научных и практических задач. Классические фотометрические методы анализа уже знакомы студентам по курсу «Аналитическая химия». На базе этих знаний в рамках курса «Оптические методы анализа» студенты изучают другие важные методы, основанные на испускании, поглощении и рассеянии света веществом: атомную эмиссионную и абсорбционную спектроскопию, поляриметрию, люминесцентную спектроскопию, рамановскую спектроскопию, лазерную спектроскопию.

Цели и задачи дисциплины, ее место в подготовке магистра Дисциплина входит в вариативную часть цикла М.2 дисциплин по выбору (профиль – аналитическая химия). Дисциплина закладывает знания для выполнения магистерской диссертации и прохождения научно исследовательской практики. Дисциплина непосредственно связана с дисциплинами «Органические реагенты в современной химии», «Химические основы нанотехнологии», «Актуальные задачи современной химии», а также ряда дисциплин курсов по выбору цикла М2.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, академических часа Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины 1. умение принимать нестандартные решения (ОК-2);

2. владение современными компьютерными технологиями, применяемыми при обработке результатов научных экспериментов и сборе, обработке, хранении и передачи информации при проведении самостоятельных научных исследований (ОК-5);

3. понимание принципов работы и умением работать на современной научной аппаратуре при проведении научных исследований (ОК-6);

4. способность анализировать полученные результаты, делать необходимые выводы и формулировать предложения (ПК-5);

5. умение представлять полученные в исследованиях результаты в виде отчетов и научных публикаций (стендовые доклады, рефераты и статьи в периодической научной печати) (ПК-7).

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать теоретические основы атомной эмиссионной и абсорбционной спектроскопии, люминесцентной и рамановской спектроскопии, микроволновой спектроскопии, нефелометрии и турбидиметрии, поляриметрии, возможности применения оптических методов анализа и исследования в неорганической, координационной, органической и аналитической химии.

Уметь реализовать возможности, заложенные в аппаратуру путем реализации описанных и разработки новых методик. Умение установить и запустить в работу новый прибор, распознать и, по возможности, устранить наиболее распространенные неисправности.

Владеть оптическими методами качественного и количественного определения веществ в различных объектах.

Образовательные технологии Лекция, лекция-визуализация, лабораторная работа, проблемный химический эксперимент, активизация творческой активности, подготовка отчетов по экспериментальным работам в виде презентаций.

Значительная часть занятий проходит в химических лабораториях.

Формы контроля Контроль освоения учебной программы курса студентами осуществляется на основе рейтинговой системы оценки качества учебной работы студентов ТвГУ и включает: контроль текущей успеваемости (посещение занятий, выполнение лабораторных и практических работ), рубежный контроль (2 модуля) в форме письменной работы и итоговый экзамен.

Форма отчетности: 1 семестр – экзамен.

Учебная программа Модуль 1. Атомная эмиссионная спектроскопия Атомные спектры. Возбуждение излучения атомов в дуговом и искровом разряде, в газовом пламени. Атомная эмиссионная спектроскопия. Конструкция приборов. Подготовка проб. Калибровка спектрометра по спектру атомов железа. Качественный анализ.

Количественный анализ методом внутреннего стандарта. Возбуждение свечения атомов в индуктивно связанной плазме. Преимущества плазменного метода. Возбуждение свечения УФ-излучением: атомно флуоресцентная спектроскопия. Преимущества и недостатки дуговой, пламенной, плазменной и флуоресцентной спектроскопии.

Модуль 2. Атомная абсорбционная спектроскопия Атомные спектры поглощения. Атомная абсорбционная спектроскопия. Методы атомизации: в пламени, нагревание электрическим током. Конструкция приборов. Компенсация помех. Сравнение атомных эмиссионных и абсорбционных методов.

Модуль 3. Люминесцентная спектроскопия Молекулярная люминесценция: флуоресценция и фосфоресценция.

Методы возбуждения флуоресценции. Математическое описание флуоресценции. Флуориметрия. Конструкция спектрофлуориметров.

Применение флуориметрии для определения органических и неорганических соединений. Преимущества и недостатки флуориметрии в сравнении с абсорбционной спектроскопией.

Модуль 4. Микроволновая спектроскопия Микроволновое излучение. Механизм взаимодействия микроволнового излучения с веществом, влияние микроволнового излучения на скорость химических реакций. Использование микроволнового излучения в химии и химической технологии.



Вращательные спектры молекул. Микроволновая спектроскопия.

Конструкция приборов. Качественный и количественный анализ методом микроволновой спектроскопии.

Модуль 5. Турбидиметрия и нефелометрия Рассеяние света. Рэлеевское рассеяние света. Использование эффекта рассеяния света в химическом анализе. Турбидиметрия. Нефелометрия.

Количественные закономерности, мутность, коэффициент мутности.

Конструкция приборов. Турбидиметрическое и нефелометрическое титрование.

Модуль 6. Поляриметрия Поляризованный свет. Получение поляризованного излучения.

Оптически активные вещества. Поляриметрия. Конструкция приборов.

Применение в анализе.

Модуль 7. Рамановская спектроскопия Эффект Рамана. Рамановский спектр, стоксовы и антистоксовы линии. Рамановские спектрометры. Применение рамановской спектроскопии.

Модуль 8. Лазерная спектроскопия Особенности лазерного излучения. Получение лазерного излучения с изменяемой длиной волны. Применение лазеров в эмиссионной, абсорбционной и люминесцентной спектроскопии. Нелинейная лазерная спектроскопия.

Рабочая учебная программа Наименование разделов и тем Всего Аудиторные занятия СРС Экз часов Лекции Лабораторны е работы и практически е занятия Модуль 1. Атомная 20 6 6 4 эмиссионная спектроскопия Модуль 2. Атомная 22 6 6 4 абсорбционная спектроскопия Модуль 3. Люминесцентная 22 6 6 4 спектроскопия Модуль 4. Микроволновая 16 4 4 4 спектроскопия Модуль 5. Турбидиметрия и 16 4 4 4 нефелометрия Модуль 6. Поляриметрия 16 4 4 4 Модуль 7. Рамановская 16 4 4 4 спектроскопия Модуль 8. Лазерная 16 4 4 4 спектроскопия Итого 144 38 38 32 В том числе часов в интерактивной форме 47% Интерактивные формы обучения по дисциплине предусматривают:

Участие студентов в выполнении лабораторных работ.

1.

Обсуждение возникающих проблем и способов решения 2.

экспериментальных заданий.

Представление полученных результатов в виде презентаций.

3.

Примерный перечень лабораторных работ 1. Определение натрия и калия при совместном присутствии 2. Определение меди и цинка в воде 3. Определение родамина 6Ж в водных растворах 4. Определение сульфатов в растворе 5. Поляриметрическое определение сахарозы Методические указания к выполнению лабораторных работ Работа 1. Определение натрия и калия при совместном присутствии Для определения натрия и калия наиболее предпочтителен метод фотометрии пламени. Спектральные линии натрия и калия, возбуждаемые в пламени, достаточно удалены друг от друга и легко разделяются при помощи светофильтров или монохроматоров. При определении натрия используют наиболее чувствительные резонансные линии дублета 589,0 и 589,9 нм, при определении калия — 766,5 и 769,9 нм. В качестве меры селективности при определении одного элемента в присутствии другого используют «фактор специфичности», который показывает, при каком соотношении концентраций мешающего элемента С2 и определяемого элемента C1 сигнал от мешающего будет равен сигналу от определяемого:

F = С2/С1. Для пламенных фотометров с интерференционными светофильтрами «фактор специфичности» составляет при определении натрия в присутствии калия 2 102 – 7,8 103, при определении калия в присутствии натрия – 5 102.

Реагенты и аппаратура Стандартные растворы хлорида натрия, содержащие 50 и 500 мкг/мл натрия. Стандартные растворы хлорида калия, содержащие 50 и мкг/мл калия. Фотометр пламенный.

Выполнение определения Включают пламенный фотометр в сеть и прогревают его необходимое время. Устанавливают оптимальные параметры работы распылительной системы. При фотометрировании используют наиболее интенсивные резонансные линии натрия 589 нм и калия 767 нм. В пяти мерных колбах вместимостью 50,0 мл разбавлением стандартных растворов готовят образцы сравнения, содержащие смеси хлоридов натрия и калия с концентрациями 5, 10, 15, 20 и 25 мкг/мл каждого элемента. В шестую мерную колбу получают анализируемый раствор с неизвестным содержанием натрия и калия. Содержимое шести мерных колб разбавляют до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают. По образцу сравнения с максимальными концентрациями натрия и калия выбирают коэффициенты усиления отдельно для натрия и калия. При выбранных коэффициентах усиления фотометрируют линии натрия и калия в пяти образцах сравнения и анализируемом растворе. По нескольким устойчивым показаниям аналитического сигнала рассчитывают средние значения, строят градуировочные графики (для определения концентрации натрия и калия), откладывая по оси абсцисс концентрации натрия и калия в образцах сравнения, по оси ординат — средние значения аналитического сигнала и определяют концентрации натрия и калия в анализируемом растворе.





Работа 2. Определение меди и цинка в воде Экспрессность, высокая чувствительность и точность атомно абсорбционных методов позволяет широко применять их при анализе различных природных вод. Грунтовые воды могут содержать железо, медь, цинк, марганец, свинец, молибден, кальций, магний, калий, натрий и другие элементы. В соответствии с санитарными нормами вода, содержащая не более 1 мг/л железа и меди, 5 мг/л цинка, 0,1 мг/л марганца, 0,03 мг/л свинца, может быть использована по этим показателям в качестве питьевой.

Реагенты и аппаратура Стандартный раствор сульфата меди, содержащий 250 мкг/мл меди.

Стандартный раствор хлорида цинка, содержащий 100 мкг/мл цинка.

Пламенный атомно-абсорбционный спектрометр. Лампы с полым катодом для определения меди и цинка.

Выполнение определения Используя стандартные растворы, содержащие определяемые элементы – медь и цинк, готовят образцы сравнения, содержащие: меди – 20, 40, 80 и 100 мкг/мл и цинка – 1,0, 2,0, 4,0 и 8,0 мкг/мл. Для этого в четыре мерные колбы вместимостью 25,0 мл вводят рассчитанные объемы стандартных растворов меди и цинка, разбавляют содержимое колб до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. В мерной колбе вместимостью 25,0 мл получают анализируемый образец воды – природную воду. Включают прибор, устанавливают лампу с полым катодом для определения меди, и необходимые для работы параметры: ток питания лампы, напряжение фотоумножителя, коэффициент усиления фототока, длину волны резонансной линии меди. Образцы сравнения фотометрируют последовательно в порядке увеличения концентрации определяемого элемента – меди. После промывания распылителя и горелки дистиллированной водой вводят в пламя анализируемый образец воды и измеряют величину атомного поглощения при тех же параметрах работы атомно-абсорбционного спектрофотометра. При фотометрировании образцов сравнения измеряют не менее 6 – 10 величин оптической плотности. Строят градуировочный график зависимости величины оптической плотности А от концентрации меди (мкг/мл). По графику определяют концентрацию меди в анализируемой пробе воды.

Устанавливают лампу с полым катодом для определения цинка и необходимые параметры прибора. Промывают горелку и распылительную систему дистиллированной водой. Далее определяют концентрацию цинка в анализируемой пробе воды (как описано выше для определения меди).

Работа 3. Определение родамина 6Ж в водных растворах Родаминовые красители, в том числе родамин 6Ж, относятся к группе ксантеновых красителей. Их растворы в воде, спирте и других растворителях обладают интенсивной флуоресценцией. Родамины интенсивно поглощают электромагнитное излучение видимого и УФ диапазонов спектра. Поэтому для возбуждения флуоресценции можно применять источник как видимого, так и УФ света. С рядом крупных анионов (GaCl4–, InBr4–, SbCl6– и другими) родаминовые красители образуют ионные ассоциаты. Такие соединения хорошо экстрагируются неполярными растворителями (бензол, толуол, тетрахлорид углерода), что используется для экстракционно-фотометрического и экстракционно флуориметрического определения металлов, образующих комплексные анионы. В процессе работы с родаминовыми красителями нередко приходится сталкиваться с задачей определения концентрации красителя в растворе. Эта задача успешно решается методом люминесцентного анализа.

Реагенты и аппаратура Стандартный раствор родамина 6Ж, 1 мкг/мл. Спектрофлуориметр Выполнение работы Готовят в мерных колбах вместимостью 25,0 мл серию растворов родамина 6Ж с содержанием в них красителя, отвечающем таблице:

M, мкг Ii’ Ii Ki I0’ – 0 I I1’ 1 I1 K I2’ 2 I2 K I3’ 4 I3 K I4’ 6 I4 K I5’ 8 I5 K I6’ 10 I6 K Измеряют интенсивности флуоресценции растворов при различной мощности возбуждающего излучения Ii’ и Ii. Полученные значения заносят в таблицу. Рассчитывают и заносят в таблицу значения Ki = (Ii’ – I0’)/( Ii – I0), где I = 1 – 6. Постоянство значений Ki свидетельствует о линейности зависимости фототока от величины мощности светового потока флуоресценции, падающего на фотокатод фотоумножителя. Очевидно, что средняя из шести измерений величина К равна отношению мощностей двух потоков возбуждающего излучения.

Используя результаты измерений интенсивности флуоресценции серии растворов при одной мощности возбуждающего излучения (см. таблицу), строят градуировочный график определения родамина 6Ж в водном растворе в координатах I – m и рассчитывают величину тангенса угла наклона градуировочного графика (dI/dm). Анализируемый раствор разбавляют водой до метки в мерной колбе вместимостью 25,0 мл и измеряют интенсивность флуоресценции разбавленного раствора.

Содержание родамина 6Ж находят по градуировочному графику.

Работа 4. Определение сульфатов в растворе В работе используют реакцию образования дисперсной системы малорастворимого в кислых растворах сульфата бария (ПР = 1,1 10–10):

SO42– + Ва2+ = BaSO Для обеспечения избирательности определения сульфатов (мешают карбонаты, фосфаты, хроматы) реакцию проводят в кислой среде.

Приборы и реактивы Фотоэлектроколориметр ФЭК-56М. 10%-ный раствор хлорида бария.

Раствор электролита NaCl + HC1 (240 г NaCl и 20,5 мл конц. НСl растворяют в 1 л воды). Раствор сульфата натрия 0,2 мг/мл (растворяют 0,8872 г прокаленного Na 2SO4 в 1 л воды). Рабочий раствор сульфата натрия, содержащий 10 мкг в 1 л раствора, готовят разбавлением исходного раствора в 20 раз.

Выполнение работы Построение градуировочного графика. В пять мерных колб вместимостью 100 мл вносят 2;

4;

8;

12;

20 мл рабочего раствора сульфата натрия, что соответствует 20;

40;

80;

120, 200 мкг SO42–. В каждую колбу приливают по 20 мл раствора электролита и соответственно 38, 36, 32, 28, 20 мл дистиллированной воды и перемешивают. Затем приливают 15 мл раствора хлорида бария, перемешивают, доводят объем раствора до метки и снова тщательно перемешивают. Через 5 мин измеряют оптическую плотность стандартных растворов по отношению к раствору сравнения.

Используют кюветы с толщиной поглощающего слоя 50 мм и синий светофильтр. Раствор сравнения готовят аналогично стандартным в колбе вместимостью 100 мл без сульфата натрия. По результатам измерения строят градуировочный график в координатах «оптическая плотность — концентрация сульфат-ионов в растворе».

Определение содержания сульфат-ионов в растворе. Пробу анализируемого раствора, помещенную в мерную колбу вместимостью мл, доводят до метки дистиллированной водой. Из полученного раствора отбирают три аликвотные части по 10 мл в мерные колбы и готовят, как указано выше, суспензии, и измеряют их оптическую плотность. По среднему значению оптической плотности, пользуясь градуировочным графиком, находят концентрацию сульфат-ионов в исследуемом растворе, учитывая факторы пересчета.

Работа 5. Поляриметрическое определение сахарозы Наиболее широко поляриметрия применяется в сахарной промышленности. В отсутствие других оптически активных веществ при определении сахарозы в трубке длиной 2 дм при 20 °С можно использовать уравнение C = /130, где - угол вращения.

В присутствии других активных веществ методика усложняется. Из всех сахаров только сахароза подвергается гидролизу в кислой среде:

C12H22O11 C6H12O6 + C6H12O сахароза глюкоза фруктоза + 66,5° +52,7° – 92,4° [ ]D = Получающуюся смесь глюкозы и фруктозы, называют инвертированным сахаром, а реакцию гидролиза – инверсией. В процессе инверсии удельное вращение изменяется от + 66,5 до – 19,8°;

последнее значение соответствует образованию эквимолярной смеси продуктов.

Измерение вращения до и после инверсии позволяет рассчитать количество растворенной сахарозы.

Реагенты и аппаратура Поляриметр. Раствор сахарозы. Концентрированная соляная кислота.

Термостат.

Выполнение определения Отбирают 100 мл раствора сахарозы, измеряют угол вращения и добавляют 10 мл концентрированной НСl. Подкисленный раствор следует выдержать при 70 °С не менее 10 мин для полного протекания реакции, затем снова измеряют угол вращения. Массу сахарозы в пробе рассчитывают по формуле m = – 1,17 – 0,00105 x mx где – изменение угла вращения;

x – удельное вращение других активных веществ, которые могут присутствовать в пробе, mx – масса этих активных примесей. Если почти весь активный материал представляет собой сахарозу, вторым членом можно пренебречь. Наоборот, если нужно определить малое количество сахарозы в большой порции другого активного вещества с известным удельным вращением, можно оценить второй член и рассчитать массу сахарозы по измеренному значению.

Список литератур ы Обязательная:

1. Васильев В.П. Аналитическая химия. Учебник для студентов вузов, обучающихся по химико-технологическим специальностям. Кн. 2.

Физико-химические методы анализа. М.: Дрофа, 2009. 382 с.

2. Васильев В.П., Кочергина Л.А., Орлова Т.Д. Аналитическая химия.

Сборник вопросов и задач. Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов химико-технологического профиля М.: Дрофа, 2006.

414 с.

3. Васильев В.П., Морозова Р.П., Кочергина Л.А. Аналитическая химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов химико-технологического профиля. М.: Дрофа, 2006.

318 с.

Дополнительная:

1. Основы аналитической химии. Том 2. Методы химического анализа / под ред. Ю.А. Золотова. 2-е изд. М.: Высшая школа, 2010. 407 с.

2. Основы аналитической химии. Практическое руководство / под ред.

Ю.А. Золотова. М.: Высшая школа, 2001. 463 с.

3. Основы аналитической химии. Задачи и вопросы / Под ред. Ю.А.

Золотова. М.: Высшая школа, 2002. 412 с.

4. Аналитическая химия. Физические и физико-химические методы анализа. / Под ред. О.М. Петрухина. М.: Химия, 2001. 496 с.

5. Драго Р. Физические методы в химии. М.: Мир, 1981.

6. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа. М.: Мир, 1989.

7. Спектральный анализ чистых веществ. 2-е изд. / Под ред. Х.И.

Зильберштейна. СПб., 1994.

8. Терек Т., Мика И., Гегуш Э. Эмиссионный спектральный анализ. М.

1982. Т. 1, 2.

9. Ливер Э. Электронная спектроскопия неорганических соединений. В 2-х т. М.: Мир, 1987.

10.Брицке М.Э. Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ. М.:

Химия, 1982.

11.Пешкова В.М., Громова М.И. Методы абсорбционной спектроскопии в аналитической химии. М.: Высшая школа, 1987.

12.Головина А.П., Левшин Л.В. Химический люминесцентный анализ неорганических веществ. М., 1990.

13.Лазерная аналитическая спектроскопия / Под ред. В.С. Летохова. М., 1986.

14.Научные журналы: «Журнал аналитической химии», «Журнал прикладной химии», «Заводская лаборатория. Диагностика материалов».

Методические рекомендации по организации самостоятельной работы Самостоятельная работа студентов предполагает изучение книг и журналов из списка дополнительной литературы. Кроме того, в ходе изучения курса студенты готовят рефераты по темам «Применение микроволнового излучения в химии» и «Применение лазеров в химии». По материалам реферата студенты выступают на семинаре с докладом.

Выступление с рефератом и ответы на вопросы оцениваются максимум в баллов. Подготовленный реферат сдается для проверки преподавателю.

Вопросы и задания для самоконтроля:

Тема 1. Атомная эмиссионная спектроскопия 1. Элементы какой группы возбуждаются и дают эмиссионный спектр в пламени горючей смеси «пропан – бутан – воздух»: а) щелочные металлы;

б) редкоземельные элементы (La, Се и др.);

в) редкие металлы (Mo, W, V и др.);

г) галогены?

2. Что понимают под разрешающей способностью спектрального прибора?

3. Что называют гомологической парой линий?

4. На чем основан качественный спектральный анализ? Какие приборы используются для проведения качественного анализа?

5. Вывести интерполяционную формулу для расчета длины волны спектральной линии по вторичному стандарту (спектру железа), считая дисперсию спектрального прибора постоянной. Как производят отождествление этой спектральной линии?

6. В чем сущность следующих методов полуколичественного спектрального анализа: а) появления чувствительных линий;

б) спектров сравнения;

в) гомологических пар?

7. Какие элементы определяют методом фотометрии пламени?

8. При определении кремния в алюминиевом сплаве для построения градуировочного графика были получены следующие результаты:

массовой доле WSi= 1,70% соответствовала S = 0, массовой доле WSi = 0,72% соответствовала S1 = – 0,48. Построить градуировочный график и определить массовую долю (%) кремния в исследуемом образце, если Sx = – 0,24.

Тема 2. Атомная абсорбционная спектроскопия 1. Какие способы атомизации используют в атомно-абсорбционном анализе?

2. Какие горючие смеси используют для получения пламени в атомно абсорбционном анализе?

3. В чем преимущества непламенных атомизаторов?

4. Каким уравнением описывается поглощение излучения атомной плазмой?

5. Из каких основных узлов состоит атомно-абсорбционный спектрофотометр?

6. Какие источники излучения используют в атомно-абсорбционном спектрофотометре? Каким требованиям должен удовлетворять источник излучения?

7. Какова роль и устройство лампы с полым катодом (ЛПК)?

8. Какой признак является отличительным достоинством атомно абсорбционного анализа: а) отсутствие необходимости в эталонировании;

б) высокая избирательность анализа;

в) точность, сравнимая с точностью классических методов анализа (0,1%);

г) возможность одномоментного анализа сложных смесей?

9. Какие методы определения концентрации веществ в растворе используют в атомно-абсорбционном анализе?

10.Назвать области применения атомно-абсорбционного анализа.

11.Для определения свинца в сплаве построили градуировочный график по следующим данным:

Концентрация стандартного раствора Pb, мкг/мл 2 4 6 8 Оптическая плотность при 283 нм 0,160 0,320 0,480 0,640 0, Навеску сплава массой 0,5 г растворили в смеси кислот и перенесли в мерную колбу вместимостью 250,0 мл. Полученный раствор разбавили в 20 раз и измерили оптическую плотность, которая составила: 1) 0,500;

2) 0,220;

3) 0,680;

4) 0,450. Определить массовую долю (%) свинца в сплаве.

Тема 3. Люминесцентная спектроскопия 1. Что называют люминесцентным излучением и какова его природа?

2. Сравнить спектры люминесценции со спектрами поглощения.

3. Что называют квантовым и энергетическим выходом люминесценции? Какому закону подчиняется зависимость энергетического выхода люминесценции от длины волны возбуждающего света?

4. Назвать факторы, влияющие на интенсивность люминесценции.

5. Что такое фосфоресценция и флуоресценция?

6. Что такое концентрационное гашение люминесценции и какова его природа?

7. Назвать основные узлы приборов люминесцентного анализа.

Привести принципиальную схему флуориметра.

8. В чем сущность следующих приемов люминесцентного анализа: а) метода шкалы;

б) метода градуировочного графика;

в) метода добавок?

9. Почему в флуориметрическом анализе методе анализа возможно достижение меньших пределов обнаружения и определения по сравнению с фотометрическим?

10.В чем состоит сущность определения веществ: а) флуориметрическим методом (Zr, В);

б) фосфориметрическим методом (Be);

в) экстракционно-флуориметрическим методом (Al, Ga, In)?

11.Указать достоинства и недостатки люминесцентного анализа.

12.Навеску оксидов лантаноидов массой 25 мг растворили, европий отделили от примесей-гасителей путем экстракции амальгамой натрия из цитратного раствора и полученный раствор разбавили до 25 мл. Для получения шкалы стандартных перлов смешали раствор, содержащий 0,0;

0,05;

0,1;

0,2;

0,5;

1,0;

2,0 и 5,0 мкг европия с растворами хлорида натрия и стронция и упарили досуха.

Аналогично приготовили перл, содержащий 1 мл анализируемого раствора. Определить массовую долю (%) европия в анализируемой пробе, если яркость свечения образца совпала с яркостью эталонного перла: а) второго;

б) третьего;

в) пятого.

13.При определении циркония по флуоресценции цирконий моринового комплекса после сплавления 0,25 г руды с содой и выщелачивания плава водой к раствору добавили 6 М НСl и довели объем до 25,00 мл. В мерную колбу вместимостью 25,00 мл отобрали 2,00 мл анализируемого раствора, добавили тиогликолевую кислоту для восстановления Fe(III), концентрированную НС1, спиртовой раствор морина и довели водой до метки. Таким же образом приготовили стандартный раствор с содержанием 2 мкг циркония в 25,00 мл. Измерили интенсивность флуоресценции этих растворов:

1х1 = 35 и 1г = 70. В анализируемом и стандартном растворах растворили одинаковую навеску ЭДТА — гасителя флуоресценции только цирконий-моринового комплекса и вновь измерили интенсивности флуоресценции растворов 1х2 = 3,0 и 12 = 4,0.

Вычислить массовую долю (%) циркония в руде.

Тема 4. Микроволновая спектроскопия Студенты готовят рефераты к семинару «Применение микроволнового излучения в химии».

Тема 5. Турбидиметрия и нефелометрия 1. На чем основаны методы нефелометрии и турбидиметрии?

2. Привести основной закон светорассеяния (уравнение Релея) и охарактеризовать величины, входящие в это уравнение.

3. Какие условия нужно соблюдать для обеспечения необходимой точности нефелометрических определений?

4. Почему основным приемом анализа в нефелометрии является метод градуировочного графика?

5. Назвать примеры нефелометрических определений и указать условия проведения анализа.

6. Какие условия нужно соблюдать для обеспечения необходимой точности турбидиметрических определений?

7. В чем сущность фототурбидиметрического титрования? Какой вид имеют кривые турбидиметрического титрования?

8. Из навески пирита массой 0,6090 г приготовили 250,0 мл раствора, из 10,00 мл которого после соответствующей обработки получили 100,0 мл суспензии BaSO4 с оптической плотностью 0,55. Во второй аналогичной пробе после добавления 20,00 мл 0,01 М раствора H2SO4 оптическая плотность суспензии BaSO4 возросла до 0,85.

Определить массовую долю (%) серы в пирите.

Тема 6. Поляриметрия 1. Навеску загрязненного препарата соли Рочелле (тартрат калия натрия) массой 10,0 г растворили в воде, получив 100,0 мл раствора.

Сначала кювету поляриметра длиной 20 см заполнили дистиллированной водой (чтобы установить точку отсчета), а затем порцией раствора пробы. Получены следующие данные (при 20 °С):

показание по шкале для воды +2,020°, показание по шкале для раствора пробы +5,750°. Найдите процентное содержание (по массе) соли Рочелле в пробе.

2. Рассчитайте ошибку (в процентах) определения сахарозы для каждой из следующих проб: а) 30 г сахарозы + 2 г лактозы, б) 16 г сахарозы + 16 г лактозы и в) 2 г сахарозы + 30 г лактозы. Изменением удельного вращения лактозы в интервале 15 – 20°С можно пренебречь.

3. Угол вращения плоскополяризованного света водного раствора некоего соединения, измеренный в 1-дм кювете при 500 нм, равен 10,0°. Рассчитайте оптическую активность соединений.

Тема 7. Рамановская спектроскопия 1. Рамановский спектр чистого соединения был получен с использованием излучения аргонового ионного лазера с длиной волны 488,8 нм. Рамановские линии были найдены при длинах волн 496,6, 498,5, 506,5 и 522,0 нм. а) Рассчитайте для этих линий значения рамановских смещений в волновых числах, б) Какова длина волны антистоксовой линии, соответствующей стоксовой линии при 522,0 нм?

2. Рамановскую спектроскопию можно применить для количественного анализа смесей газов. Были изучены смеси трех газов – метана, изобутана и азота. Использованы следующие рамановские смещения (в см-1): при 2917 для метана, два смещения при 800 и 2917 для изобутана и при 2331 для азота. Какие измерения следует провести с чистыми стандартами или смесями известного состава, чтобы разработать методику серийного анализа смесей этих трех газов?

3. Имеются сведения, что в благоприятных условиях, используя для освещения гелий-неоновый лазер, можно наблюдать рамановскую линию, смещенную всего на 2 см-1 от возбуждающего излучения.

Каковы длина волны и частота соответствующего перехода в ИК спектре поглощения?

4. Сформулируйте правило Стокса – Ломмеля. В чем причина появления антистоксовых линий?

Тема 8. Лазерная спектроскопия Студенты готовят рефераты к семинару «Применение лазеров в химии».

Толковый словарь терминов Атомная абсорбционная спектроскопия – раздел оптической спектроскопии, изучающий спектры поглощения атомов вещества в газовой фазе.

Атомная эмиссионная спектроскопия – раздел оптической спектроскопии, изучающий спектры испускания возбужденных атомов вещества в газовой фазе.

Лазерная спектроскопия – раздел оптической спектроскопии, изучающий полученные с помощью лазеров спектры испускания, поглощения и рассеяния.

Люминесцентная спектроскопия – раздел оптической спектроскопии, изучающий спектры люминесценции атомов, молекул и ионов.

Люминесценция – свечение вещества, возникающее после поглощения им энергии возбуждения.

Нефелометрия - метод количественного анализа по интенсивности света, рассеянного взвесью определяемого вещества.

Оптическая спектроскопия – раздел спектроскопии, изучающий полученные спектры испускания, поглощения и рассеяния в оптических диапазонах: ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном.

Спектральный анализ – физический метод анализа химического состава вещества, основанный на исследовании спектров испускания и поглощения атомов или молекул.

Турбидиметрия – метод количественного анализа по интенсивности света, поглощенного взвесью определяемого вещества.

Эффект Рамана (комбинационное рассеяние света) – рассеяние света веществом, сопровождающееся изменением его длины волны.

Требования к рейтинг–контролю Материал курса «Оптические методы анализа» изучается студентами в ходе 1-го семестра и разделен на 2 модуля.

1-й модуль включает темы 1, 2, 3 и 4. Максимальная сумма баллов за модуль 30. Из них 10 студент может получить на рубежном контроле.

Рубежный контроль представляет собой письменную контрольную работу из 5 вопросов и заданий (2 балла за каждое правильное решение). баллов студент может получить за текущую работу. Из них 15 баллов за выполнение лабораторных работ (3 работы по 5 баллов) и 5 баллов за выступление на семинаре с рефератом, подготовленным во время СРС.

2-й модуль включает темы 5, 6, 7 и 8. Максимальная сумма баллов за модуль 30. Из них 10 студент может получить на рубежном контроле.

Рубежный контроль представляет собой письменную контрольную работу из 5 вопросов и заданий (2 балла за каждое правильное решение). баллов студент может получить за текущую работу. Из них 15 баллов за выполнение лабораторных и практических работ (3 работы по 5 баллов) и 5 баллов за выступление на семинаре с рефератом, подготовленным во время СРС.

Максимальная оценка на экзамене – 40 баллов.

Общая максимальная сумма баллов – 100.

Типовая контрольная работа по модулю 1. Какой процесс лежит в основе эмиссионного спектрального анализа:

а) энергетический переход внутренних электронов в молекуле;

б) энергетический переход внешних электронов в молекуле;

в) переход внешних электронов в атоме с возбужденного уровня на более низкий;

г) переход внешних электронов в атоме с основного уровня на возбужденный?

2. Какой из методов количественного эмиссионного анализа дает наиболее точные результаты: а) метод постоянного графика;

б) метод трех эталонов;

в) метод переводного коэффициента;

г) метод одного эталона?

3. На чем основан атомно-абсорбционный анализ: а) на регистрации поглощения света атомами вещества;

б) на регистрации света поглощенного молекулами вещества;

в) на регистрации света, испускаемого возбужденными молекулами?

4. Какую роль играет пламя горючей газовой смеси в атомно абсорбционном анализе: а) возбудителя атомов;

б) атомизатора молекул;

в) атомизатора и возбудителя одновременно;

г) источника света?

5. Вывести уравнение зависимости интенсивности люминесценции от концентрации.

Типовая контрольная работа по модулю 1. Какой свет — красный, желтый, синий или зеленый — рассеивается взвешенными частицами в наименьшей степени?

2. С какой целью при нефелометрическом определении сульфат- и хлорид-ионов прибавляют желатин: а) для увеличения стабильности взвесей;

б) для быстрого выпадения осадка;

в) для получения крупных кристаллов?

3. Исходя из уравнения Релея, вывести зависимость кажущейся оптической плотности от концентрации вещества в анализируемой суспензии.

4. Как связана интенсивность света, прошедшего через суспензию, с концентрацией анализируемого вещества в методе турбидиметрии?

5. Почему в рамановском спектре стоксовы линии всегда более интенсивны, чем антистоксовы?

Программа итогового экзамена по дисциплине 1. Атомные спектры. Возбуждение излучения атомов в дуговом и искровом разряде, в газовом пламени. Атомная эмиссионная спектроскопия. Конструкция приборов. Преимущества и недостатки дуговой, пламенной, плазменной и флуоресцентной спектроскопии.

2. Атомные спектры поглощения. Атомная абсорбционная спектроскопия. Методы атомизации: в пламени, нагревание электрическим током. Сравнение атомных эмиссионных и абсорбционных методов.

3. Молекулярная люминесценция: флуоресценция и фосфоресценция.

Методы возбуждения флуоресценции. Математическое описание флуоресценции. Флуориметрия. Преимущества и недостатки флуориметрии в сравнении с абсорбционной спектроскопией.

4. Микроволновое излучение. Механизм взаимодействия микроволнового излучения с веществом, влияние микроволнового излучения на скорость химических реакций. Использование микроволнового излучения в химии и химической технологии.

Качественный и количественный анализ методом микроволновой спектроскопии.

5. Рассеяние света. Рэлеевское рассеяние света. Использование эффекта рассеяния света в химическом анализе. Турбидиметрия.

Нефелометрия. Количественные закономерности, мутность, коэффициент мутности.

6. Поляризованный свет. Получение поляризованного излучения.

Оптически активные вещества. Поляриметрия.

7. Эффект Рамана. Рамановский спектр, стоксовы и антистоксовы линии. Рамановские спектрометры. Применение рамановской спектроскопии.

8. Особенности лазерного излучения. Получение лазерного излучения с изменяемой длиной волны. Применение лазеров в эмиссионной, абсорбционной и люминесцентной спектроскопии.

Наглядные пособия К лекции 1.

К лекции 2.

К лекции 3.

К лекции К лекции К лекции К лекции К лекции Перечень программного обеспечения, используемого в преподавании дисциплины При выполнении лабораторных работ для построения и линеаризации калибровочных графиков используется программа Origin.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.