ПРЕПОДАВАНИЕ ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ИЗБРАННЫЕ ГЛАВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ» НА СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ХИМИЯ -ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ»

Дисциплина «Аналитическая химия» является одной из базовых дисциплин в образовательной программе специальности «Химия - образовательная», дающая возможность изучить теоретические основы и приемы химического анализа. Предлагаемая ГОСО программа по аналитической химии предусматривает преподавание основ аналитической химии, таких как качественный и количественный анализы. Деятельность современного учителя общеобразовательной школы связана не только с преподаванием основ химии, определенных государственным стандартом, но и подготовки школьников к олимпиадам различного уровня, а это требует знаний, связанных с теоретическими расчетами полноты протекания химико-аналитических реакций в заданных условиях, расчетами состояния частиц и др. В связи с этим, нами разработана программа элективного курса «Избранные главы аналитической химии», которая рассчитана на 2 кредита.

Целью курса является дать обучающимся сведения о теоретических основах современной аналитической химии и применения их в практической деятельности.

В связи с этим определяются следующие задачи:

- углубить, расширить и развить основные понятия, полученные студентами из курса общей аналитической химии;

- совершенствовать навыки и знания, наобходимые при изучении последующих химических дисциплин.

В результате изучения курса студент должен

знать:

- теории, объясняющие кислотно-основные свойства соединений;

- возможности реакций комплексообразования и их разрушения;

- условия образования твердой фазы и их растворения;

- теоретические основы реакций окисления-восстановления;

- возможности использования всех типов реакций в анализе.

Методология изучения:

Обучение проводится в виде лекций и семинарских, СРС и СРСП на которых отражается содержание основного учебного материала и закрепляются практические навыки, а также полученные представления. Контроль знаний студентов осуществляется в виде проверки выполнения СРС посредством решения задач, устного опроса, индивидуальных заданий.

Основное содержание включает:

• ионные равновесия в растворах. Основные химические теории и законы, применяемые в аналитической химии. Гомогенные реакции в водных растворах. Гидролиз с точки зрения теории Бренстеда- Лоури. Кислотно – основное титрование. Протолитические равновесие в неводных растворах;

• равновесия в растворах малорастворимых соединений. Применение реакции осаждения в гравиметрии и титриметрии;

• равновесия в растворах координационных соединений. Методы комплексиметрического титрования. Комплексонометрия;

• равновесия при протекании окислительно-восстановительных процессов. Расчеты стандартных потенциалов полуреакций. Окислительно-восстановительные реакции, расчеты при использовании их в титриметрии.

В лекционном материале прорабатываются основные вопросы теоретической аналитической химии, основываясь на которых студенты приобретают навыки решения задач. К примеру в разделе гомогенные реакции решаются задачи типа:

пример. Расчитать равновесные концентрации и мольные доли карбонат-ионов в 0,15 моль/л H₂CO₃ при: 1) рН=2; 2)рН=7,2; 3) рН=10,3.

Дать обоснованный анализ полученным результатам.

При решении данной задачи обучающиеся пользуются следующим алгоритмом:

1. записывают диссоциацию угольной кислоты;

2. составляют уравнение материального баланса;

3. находят по таблице значения констант диссоциации;

4. с учетом предыдущих уравнений выводят уравнение для равновесной концентрации карбонат-ионов;

5. рассчитывают равновесные концентрации при различных значениях рН;

6. дают обоснование полученным результатам.

В разделе комплексные соединения обучаем определению равновесных концентраций как традиционным методам, так и с использованием понятия функции закомплексованности.

Пример. В литре раствора содержится 0,1 моль AgNO₃ и 2,0 моль NH₃. Определить равновесные концентрации ионов серебра в растворе и дать обоснование полученным результатам.

При решении задачи студенты пользуются следующим алгоритмом:

1. записывают уравнения образования комплексного соединения;

2. константу образования;

3. определяют равновесные концентрации [Ag(NH₃)₂]⁺ и [NH₃];

4. вычисляют равновесные концентрации ионов серебра;

5. делают вывод об образовании комплексных соединений.

Затем студентам предлагается решить эту же задачу другим способом, т.е. с использованием понятия функции закомплексованности:

1. записывают уравнение материального баланса;

2. вводят понятия функции закомплексованности и его выражение;

3. в уравнение подставляют известные значения.

Далее, задача еще более усложняется введением новых условий, например, рН. Со студентами обсуждается вопрос об изменении формы нахождения лиганда в растворе при изменении рН и необходимости расчета равновесных концентраций лиганда в новых условиях. После определения равновесной концентрации лиганда задача решается по предыдущей схеме.

Таким образом, на семинарских занятиях обсуждаются и закрепляются теоретические знания, полученные на лекционных занятиях.

В ходе изучения курса обучающиеся должны

уметь:

- применять теоретические знания для расчетов состояния частиц в зависимости от условий;

- рассчитывать рН; равновесные концентрации; константы равновесия; диссоциации, растворимости, комплексообразования,

- уметь выбрать адекватный метод для решения конкретной химической задачи и др;

- использовать теоретические знания для обоснования выбора методов анализа; - обсуждения полученных результатов; вычислять результаты анализа и возможные ошибки.

владеть:

- навыками построения графиков; проведения анализа полученных результатов; решения комбинированных задач.