Podstawy analizy instrumentalnej

Chemia

Letni

obowiązkowe

Realizowany w sali
Realizowany zdalnie

Chemia analityczna

1. Nowoczesne techniki analityczne, Praca zbiorowa pod red. Macieja Jarosza, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa;

2. Wybrane metody instrumentalne stosowane w chemii analitycznej, Jadwiga Saba, Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Skłodowskiej- Curie, Lublin;

3. Laboratorium analizy instrumentalnej, Praca zbiorowa pod red. Zbigniewa Brzózki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa;

Zajęcia z podstaw analizy instrumentalnej mają na celu zapoznanie studentów z podstawowymi technikami analitycznymi stosowanymi w dziedzinie nauk przyrodniczych i ścisłych, a także zasadami działania i zastosowaniami różnych instrumentów analitycznych do oznaczeń jakościowych i ilościowych.

Główne cel:

1. Poznanie teoretycznych podstaw, zasad działania i obsługi aparatury analitycznej stosowanej w analizie chemicznej

2. Zrozumienie zjawisk i procesów fizycznych jakie zachodzą w poszczególnych technikach analizy instrumentalnej.

3. Posiadanie umiejętność zastosowania zdobytej wiedzy dokonując doboru metody i rodzaju aparatury analitycznej do wykonania określonego oznaczenia analitycznego

Nabycie wiedzy matematycznej w zakresie niezbędnym dla ilościowego opisu statystycznego i procedury walidacyjnej opracowanej metody analitycznej. Parametry charakteryzujące wydajność instrumentów analitycznych (np. dokładność, czułość, selektywność). Metody kalibracji i standaryzacji.

Treści programowe

WYKŁADU

o Wprowadzenie do analizy instrumentalnej (definicja i zakres analizy instrumentalnej, różnice między analizą instrumentalną a metodami klasycznymi, podstawowe cele i zalety stosowania technik analitycznych)

o Podstawy teoretyczne analizy instrumentalnej (zasady działania detektorów, parametry charakteryzujące wydajność instrumentów analitycznych (np. dokładność, czułość, selektywność),metody kalibracji i standaryzacji.

o Podstawy elektroanalizy: (definicja i zakres elektroanalizy, zasady elektrochemii stosowane w elektroanalizie, rodzaje elektrod stosowanych w elektroanalizie, potencjometria, amperometria, polarografia, woltamperometria, Zastosowanie technik elektrochemicznych do analizy ilościowej i jakościowej).

o Metody spektroskopowe (Spektroskopia UV-Vis, Spektroskopia podczerwieni (IR), Spektroskopia mas (MS), Spektroskopia jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR))

o Chromatografia: (Podstawy chromatografii, Chromatografia cieczowa (HPLC), Chromatografia gazowa (GC), Chromatografia cienkowarstwowa (TLC))

o Elektroforeza (Podstawy elektroforezy, Elektroforeza kapilarna, Elektroforeza żelowa)

o Zastosowania technik analitycznych: (Wykorzystanie technik analitycznych w różnych dziedzinach nauki i przemysłu (np. chemia, biochemia, medycyna, środowisko)).

o Interpretacja wyników analizy instrumentalnej: (Przetwarzanie danych analitycznych, Interpretacja widm spektralnych, Identyfikacja i ilościowa analiza związków chemicznych).

o Nowe trendy i technologie w analizie instrumentalnej: (Rozwój nowych technik analitycznych, Zastosowanie technik miniaturyzacji i automatyzacji, Techniki analityczne w erze cyfrowej i Big Data).

o Znaczenie kontroli jakości w analizie instrumentalnej: (Rola analizy instrumentalnej w kontroli jakości produktów, Standardy i normy dotyczące analizy instrumentalnej).

o Etyka i bezpieczeństwo w analizie instrumentalnej: (Bezpieczne korzystanie z instrumentów analitycznych.

Etyczne aspekty przeprowadzania badań analitycznych).

KONWERSATORIUM:

o Omówienie zagadnień, które poszerzą wiedzę studentów i pozwolą im lepiej zrozumieć omawiane treści z wykładu i zajęć laboratoryjnych

PROBLEMATYKA LABORATORIUM, w tym:

o zapoznanie z aparaturą stosowaną w analizie instrumentalnej, posługiwaniem się nią oraz samodzielne wykonanie analiz i opracowanie wyników.

o wykonanie eksperymentów z zakresu miareczkowania potencjometrycznego, konduktometrycznego oraz pehametrycznego, refraktometrii, polarymetrii, oraz nefelometrii i turbidymetrii.

o Rozdział związków organicznych za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowe (HPLC).

o Zastosowanie technik spektrofotometrii UV-VIS do oznaczanie zawartości różnych analitów w analizowanych próbkach.

• Szczepaniak W., Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa

• Cygański A., Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, WNT, Warszawa

• Witkiewicz Z. Podstawy Chromatografii, WNT, Warszawa

• Techniki elektromigracyjne, teoria i praktyka - Praca pod red. B. Buszewski, E. Dziubakiewicz, M. Szumski, Wydawnictwo Malamut, Warszawa

• Skoog, D. A., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2017). Principles of instrumental analysis. Cengage Learning.

• Christian, G. D. (2015). Analytical chemistry. John Wiley & Sons.

• Dean, J. A. (2011). Analytical chemistry handbook. McGraw-Hill.

• Harris D.C., Quantitative Chemical Analysis, W.H. Frejman and Company, New York

WIEDZA:

W_01 Przedstawia i klasyfikuje podział technik instrumentalnych. (K_W02)

W_02 Zna teoretyczne podstawy i zasadę działania aparatury analitycznej stosowanej w analizie chemicznej. (K_W01, K_W10, K_W11) W_03 Zna i wymienia podstawowe elementy budowy poszczególnej aparatury analitycznej. (K_W12)

W_04 Zna podstawy teoretyczne metod obliczeniowych. (K_W19, K_W20) W_05 Przedstawia obszar zastosowania poszczególnych technik instrumentalnych. (K_W28)

W_06 Posiada wiedze matematyczną w zakresie niezbędnym dla ilościowego

opisu statystycznego i procedury walidacyjnej opracowanej metody analitycznej. (K_W19, K_W20, K_W21)

W_07 Wymienia, rozpoznaje i różnicuje techniki stosowane zarówno w analizie ilościowej oraz/lub jakościowej. (K_W10, K_W11, K_W12) W_08 Wskazuje istotne różnice pomiędzy poszczególnymi technikami instrumentalnymi.(K_W01, K_W11)

W_09 Zna zasady bezpieczeństwa i higieny pracy w stopniu pozwalającym na samodzielną prace na stanowisku pomiarowym. (K_W23) W_10 Wykazuje zrozumienie zjawisk i procesów fizycznych jakie zachodzą w poszczególnych technikach analizy instrumentalnej. (K_W04, K_W10, K_W14)

UMIEJĘTNOŚCI:

U_01 Potrafi planować i wykonać podstawowe, proste badania z wykorzystaniem technik analizy instrumentalnej oraz analizować ich wyniki. (K_U04, K_U05, K_U07, K_U08, K_U11)

U_02 Potrafi w sposób krytyczny ocenić wyniki eksperymentów oraz przedyskutować ewentualne błędy pomiarowe. (K_U06, K_U12, K_U13, K_U21)

U_03 Potrafi zastosować zdobytą wiedzę dokonując doboru metody i rodzaju aparatury analitycznej do wykonania określonego oznaczenia analitycznego. (K_U03, K_U04, K_U05, K_U08, K_U02)

U_04 Potrafi przedstawić wyniki swoich badań w postaci samodzielnie przygotowanego sprawozdania zawierającego opis i uzasadnienie celu pracy, metodologię oraz wyniki. (K_U06, K_U12, K_U13, K_U14, K_U15, K_U16, K_U17, K_U24)

U_05 Porównuje uzyskane wyniki własnych eksperymentów z rezultatami podobnych badań opisanych w literaturze. (K_U12, K_U16, K_U17, K_U21, K_U22, K_U23)

U_06 Potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze fachowej w j. ojczystym, jak i również w literaturze angielskojęzycznej. (K_U18, K_U20)

KOMPETENCJE SPOŁECZNE (POSTAWY)

K_01 Rozumie potrzebę ustawicznego pogłębiania swojej wiedzy. (K_K01)

K_02 Rozumie społeczne aspekty praktycznego stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności oraz związaną z tym odpowiedzialność. (K_K13, K_K09)

K_03 Potrafi przedyskutować zagadnienia etyczne związane z rzetelnością uzyskanych wyników badań. (K_K08, K_K11) K_04 Umie odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie zadania. (K_K04, K_K03)

K_05 Obiektywnie ocenia wkład pracy własnej i innych w przeprowadzonych wspólnie badaniach i opracowaniu raportu. (K_K07, K_K08, K_K15)

Sposób zaliczenia

•Wykład: egzamin pisemny

•Ćwiczenia konwersatoryjne: zaliczenie z oceną

•Ćwiczenia laboratoryjne: zaliczenie z oceną

Formy zaliczenia:

•Wykład: egzamin pisemny: testowy / z pytaniami (zadania-mi) otwartymi / dłuższa wypowiedź pisemna (rozwiązywanie problemu)

•ćwiczenia konwersatoryjne: 2 kolokwia, aktywność i zaangażowanie w rozwiązywaniu zadań obliczeniowych i statystycznych według wcześniej przedstawionej listy

•ćwiczenia laboratoryjne: przeprowadzenie badań i prezentacja ich wyników (pisemna)

Podstawowe kryteria

•Wykład: warunkiem otrzymania oceny pozytywnej z egzaminu konieczne jest rozwiązanie zadań w stopniu umożliwiającym uzyskanie co najmniej 51% punktacji całkowitej

•ćwiczenia konwersatoryjne: ustalenie oceny zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych otrzymywanych w trakcie trwania semestru, zaliczenie zaplanowanych dwóch kolokwiów

•ćwiczenia laboratoryjne: wykonanie wszystkich zaplanowanych ćwiczeń, zaliczenie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń oraz zaliczenie jednego kolokwium działowego na ocenę,