Karta modułu/przedmiotu

Transkrypt

1 Karta modułu/przedmiotu Informacje ogólne o module/przedmiocie. Poziom : jednolite studia magisterskie 1. Kierunek studiów: Farmacja. Forma studiów: stacjonarne. 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, 1-00 Sosnowiec Adres apyka@sum.edu.pl Adres strony internetowej: 9. Prowadzący moduł/przedmiot (imię, nazwisko, adres ): Prof. dr hab. Alina Pyka; adres apyka@sum.edu.pl 10. Cel : Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi metod klasycznej analizy ilościowej: miareczkowej i wagowej ami 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.

2 1. Efekty Numer efektu Efekty Student, który zaliczył moduł/przedmiot: 01 Zna i opisuje klasyczne metody analizy ilościowej: analizę wagową, analizę objętościową, alkacymetrię, redoksymetrię, argentometrię, kompleksometrię y elektroanalityczne. 0 Zna kryteria wyboru metody analitycznej oraz zna i stosuje zasady analitycznej. Wyciąga i formułuje wnioski z własnych pomiarów i obserwacji 0 Dobiera metodę analityczną do rozwiązania konkretnego zadania analitycznego z uwzględnieniem określonych efektów ekonomicznych. 0 Wykonuje analizy ilościowe związków chemicznych metodami klasycznymi i elektroanalitycznymi. 05 Potrafi dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych metod analitycznych elektroanalitycznych. 1. Formy zajęć w odniesieniu do efektów Numer efektu wykład seminarium 01 x x x 0 x x x 0 x x x 0 x x 05 x x 1. Treści programowe 1.1. Forma zajęć: Wykłady W1 Forma zajęć dydaktycznych ćwiczenia ćwiczenia laboratoryjne praktyczne 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. inne Odniesienie do efektów dla programu B.W.1 B.W.1 B.U.1 B.K. B.U.7 B.U.8 B.U.8 e-learning Liczba godzin W W 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. 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

3 W W5 W6 W7 W8 układów kwas-zasada, zastosowanie metod alkacymetrycznych, miareczkowanie alkacymetryczne w roztworach niewodnych. Zastosowanie oznaczeń alkacymetrycznych do oznaczeń substancji leczniczych. 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 1

4 pierwszej i drugiej pochodnej. W9 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. W10 Elektroliza - Podstawy elektrolizy: prawa Faradaya, procesy elektrodowe, polaryzacja elektrod, nadnapięcie, potencjał i napięcie rozkładowe oraz wydzielania; zastosowanie metod elektroanalitycznych do oznaczeń substancji leczniczych. Łącznie Forma zajęć: seminaria Statystyczna ocena wyników:- statystyczna obróbka wyników oznaczeń S1 laboratoryjnych uzyskanych wybranymi metodami analitycznymi S S S S5 S6 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. 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. 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. 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. Obliczenia w analizie kompleksometrycznej i precypitometrii: obliczenia masy i zawartości [%] jonów wybranych metali oznaczanych metodą miareczkowania kompleksometrycznego - obliczenia masy i zawartości [%] halogenków oznaczanych precypitometrycznie

5 S7 Metody elektroanalityczne: obliczenia w potencjometrii; obliczenia w konduktometrii; obliczenia w elektrolizie. S8 Odrabianie zaległości - poprawa niezaliczonych kolokwiów 1 Łącznie 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. C Acydymetryczne oznaczanie wodorowęglanu sodu. C C C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 Alkalimetryczne oznaczanie naproksenu i ćwiczenie ważenia. Manganometryczne oznaczanie wody utlenionej. Kompleksometryczne oznaczanie wapnia i magnezu obok siebie. Wagowe oznaczanie magnezu. Precypitometryczne oznaczanie jonów cynku. 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. Dobór metody analitycznej do oznaczania jonów srebra. C1 Odrabianie zaległości: poprawa niezaliczonych ćwiczeń oraz niezaliczonych kolokwiów Łącznie 5 Łączna liczba godzin z przedmiotu Metody Wykład Metody podające, metody problemowe 15.. Seminaria Metody problemowe, metody praktyczne 15.. Ćwiczenia Metody praktyczne, metody programowe laboratoryjne 16. Sposoby weryfikacji efektów i sposoby oceny Numer efektu Sposoby weryfikacji Warunki zaliczenia 01 Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami 51% poprawnych odpowiedzi 0 Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami 51% poprawnych odpowiedzi 0 Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami 51% poprawnych odpowiedzi 0 Sprawdzian praktyczny: wykonanie analizy

6 dopuszczalnym błędem względnym w stosunku do wartości rzeczywistej % 05 Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami 51% poprawnych odpowiedzi 17. Obciążenie pracą studenta Forma aktywności Przeciętna liczba godzin na zrealizowanie aktywności udział w wykładach 0 h Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim: Samodzielna praca studenta udział w ćwiczeniach udział w seminariach udział na egzaminie pisemnym konsultacje łącznie przygotowanie do seminarium przygotowanie do ćwiczeń Przygotowanie do kolokwiów z seminarium Przygotowanie do kolokwiów z ćwiczeń Przygotowanie do egzaminu pisemnego z przedmiotu łącznie Łącznie Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu Sumaryczne wskaźniki charakteryzujące przedmiot Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym 19. Literatura Podstawowa 1. J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. T.. Chemiczne metody analizy ilościowej, PWN, Warszawa, A. Cygański: Chemiczne metody analizy ilościowej, WNT, Warszawa, W. Szczepaniak: Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa, A. Cygański, B. Ptaszyński, J. Krystek: Obliczenia w chemii analitycznej, WNT, Warszawa D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej. T.1. i T.., PWN, Warszawa Uzupełniająca 5 h 15 h h 1h 9 h 0 h h 1 h 1 h 0 h 100 h 1. J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. T.1. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, PWN, Warszawa, R. Kocjan (red): Chemia analityczna. T.1 i T.. Analiza jakościowa. Analiza ilościowa klasyczna, PZWL, Warszawa, A. Cygański: Metody elektroanalityczne, WNT, Warszawa, W. Wardas (red): Chemia analityczna, ćwiczenia laboratoryjne. Wybrane metody wagowe, miareczkowe oraz elektroanalityczne, Wyd. ŚAM, Katowice, W. Wardas, J. Czogała (red): Repetytorium z Chemii Ogólnej i Analitycznej. Zagadnienia, pytania, obliczenia, Wyd. ŚAM, Katowice, Z. Galus (red): Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej, PWN, Warszawa, F. Buhl, K. Kania, B. Mikuła: Obliczenia rachunkowe z chemii analitycznej. Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, Inne przydatne informacje o module/przedmiocie

7 0.1. Liczebność grup Ćwiczenia laboratoryjne: 9-11 osób Ćwiczenia seminaryjne: 0-1 osób 0.. Materiały do zajęć 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 0.. Miejsce odbywania się zajęć Ćwiczenia laboratoryjne: 9-11 osób Ćwiczenia seminaryjne: 0-1 osób 0.. Miejsce i godzina konsultacji 0.5. Strona internetowa 1. Formy oceny szczegóły Efekt Na ocenę Na ocenę Na ocenę Na ocenę 5 Efekt 01 Efekt 0 Efekt 0 Efekt 0 Efekt 05 Nie zna i nie umie opisać klasycznych i elektroanalitycznych Nie zna i nie umie dokonać wyboru metody analitycznej oraz nie zna i nie stosuje zasady analitycznej Nie potrafi dobrać metody analitycznej do rozwiązania konkretnego zadania analitycznego rzeczywistej większym niż % Nie potrafi dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych elektroanalitycznych. W sposób ogólny zna i opisuje klasyczne metody analityczne i elektroanalityczne Zna i umie dokonać wyboru metody analitycznej ale nie zna i nie stosuje zasady analitycznej Potrafi dobrać metodę analityczną do rozwiązania konkretnego zadania analitycznego rzeczywistej pomiędzy % i % Częściowo potrafi dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych elektroanalitycznych. W sposób dokładny zna i opisuje klasyczne metody analityczne i elektroanalityczne Zna i umie dokonać wyboru metody analitycznej, zna i stosuje w podstawowym zakresie zasady analitycznej Potrafi dobrać metodę analityczną do rozwiązania konkretnego zadania analitycznego oraz potrafi uzasadnić dobór metody rzeczywistej pomiędzy % i 1% Potrafi w pełni dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych elektroanalitycznych bez głębszej interpretacji 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 analitycznej oraz potrafi zinterpretować uzyskane wyniki walidacji W sposób selektywny dobiera metodę do postawionego zadania analitycznego z uwzględnieniem kosztów i czasu analizy rzeczywistej mniejszym niż 1% Potrafi w pełni dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych elektroanalitycznych oraz potrafi dokonać pełnej interpretacji uzyskanych wyników. uzyskanych wyników. * ocena celująca wiedza i umiejętności wykraczają poza wymagania określone dla oceny 5 bardzo dobry