Составители

А.В.Лысенкова, заведующий кафедрой общей и биоорганической химии учреждения образования «Гомельский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент;

М.В.Одинцова, старший преподаватель кафедры общей и биоорганической химии учреждения образования «Гомельский государственный медицинский университет»

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра общей и биоорганической химии учреждения образования «Гродненский государственный медицинский университет»;

Кафедрой общей и биоорганической химии учреждения образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

(протокол № 3 от «25» января 2014 г.);

(протокол № 2 от «19» февраля 2014 г.);

(протокол № 2 от «26» февраля 2014 г.)

Изучение медико-биологических и медицинских проблем определяется достижениями ведущих отраслей естествознания. Аналитическая химия имеет огромное научное и практическое значение в подготовке врача, профессиональная деятельность которого связана с диагностикой и проведением медико-биологических исследований.

Учебная дисциплина «Аналитическая химия» изучает качественный и количественный состав неорганических и органических веществ с помощью различных физических, физико-химических и химических методов анализа.

Типовая учебная программа по учебной дисциплине «Аналитическая химия» разработана в соответствии со следующими нормативными документами:

образовательным стандартом высшего образования по специальности 1-79 01 04 «Медико-диагностическое дело» (ОСВО 1-79 01 04 – 2013), утвержденным и введенным в действие постановлением Министерства образования Республики Беларусь от 30 августа 2013 г. № 88;

типовым учебным планом по специальности 1-79 01 04 «Медико-диагностическое дело» (регистрационный № L 79- 1-005/тип.), утвержденным Министерством образования Республики Беларусь 30 мая 2013 г.

Учебная дисциплина «Аналитическая химия» имеет обширные междисциплинарные связи с такими учебными дисциплинами как «Биологическая химия», «Общая химия», «Медицинская биология и общая генетика», «Нормальная физиология».

Цель учебной дисциплины состоит в формировании у студентов химического мышления и навыков аналитических приемов, необходимых для понимания физико-химических основ психических и соматических процессов жизнедеятельности человеческого организма и привлечения научных обобщений и современных методов исследования при решении медико-биологических и медицинских проблем.

Задачи учебной дисциплины:

• 
  сформировать современные представления о теоретических основах аналитической химии, что позволит будущему специалисту правильно выбирать методы исследования и грамотно оценивать их результаты;
  
• 
  овладеть основами современного учения о растворах, являющегося научной базой для изучения электролитного баланса, кислотно-щелочного и протолитических равновесий, возникающих в системах организма человека;
  
• 
  изучить основные положения редоксиметрии как основы биоэлектрохимии и редоксиметрические методы исследования, применяемые в биологии и медицине;
  
• 
  изучить основы строения комплексных соединений и реакций комплексообразования, позволяющие понять сущность металло-лигандного равновесия в организме и его коррекции, а также комплексонометрических методов, широко используемых в медицине;
  

химико-аналитические свойства ионов различных аналитических групп; систематический и дробный анализ смеси катионов; дробный анализ смеси анионов; анализ неизвестных неорганических соединений.

Содержание учебного материала учебной дисциплины «Аналитическая химия» представлен в виде четырех разделов:

1. Введение в учебную дисциплину «Аналитическая химия».

2. Качественный анализ.

3. Количественный анализ.

4. Физико-химические методы анализа.

Теоретической основой учебной дисциплины «Аналитическая химия» являются современные представления о качественном и количественном анализе соединений органической и неорганической природы.

Спецификой учебной дисциплины «Аналитическая химия» для специальности 1–79 01 04 «Медико-диагностическое дело» является углубленное изучение современных методов качественного и количественного анализа природных соединений, используемых в медико-биологических исследованиях.

В преподавании учебной дисциплины «Аналитическая химия» используются традиционные формы обучения − лекции и лабораторные занятия, а так же самостоятельная работа студентов.

На изучение учебной дисциплины «Аналитическая химия» отведено 169 часов. Из них 78 аудиторных часов, в том числе 18 часов лекций и 60 часов лабораторных занятий. Форма текущей аттестации – экзамен (3 семестр).

В результате изучения учебной дисциплины студент должен

- методы качественного и количественного анализа;

- теорию сильных и слабых электролитов;

- основы кислотно-основного равновесия в растворах электролитов;

- условия образования и растворения осадков;

уметь:

- проводить расчеты концентраций при приготовлении растворов;

- проводить выполнение базовых аналитических процедур;

- выбирать и выполнять метод аналитического анализа;

- техникой общих операций в химическом анализе;

- методами качественного определения катионов и анионов аналитических групп;

- объемными методами количественного анализа;

- физико-химическими методами количественного анализа;

- основными статистическими приемами обработки экспериментальных данных.

Основными методами обучения, адекватно отвечающими целям изучения данной учебной дисциплины, являются:

– лекции;

• 
  объяснение и консультация;
  
• 
  лабораторные занятия;
  
• 
  элементы проблемного обучения (учебно-исследовательская работа студентов);
  
• 
  научно-исследовательская работа студентов (работа в студенческом научном обществе при кафедре).
  

Предмет, цели и задачи учебной дисциплины «Аналитическая химия». Краткий исторический очерк развития аналитической химии. Основные аналитические понятия. Типы аналитических реакций и реагентов. Требования, предъявляемые к анализу, чувствительности, селективности, валидности определения состава веществ. Химические, физико-химические и физические методы анализа. Макро-, полумикро-, микро- и ультра микроанализ. Характеристика чувствительности аналитических реакций. Систематический и дробный анализ. Место аналитической химии среди естественных наук и в системе медицинского образования. Цели и задачи практикума по аналитической химии, правила работы в химической лаборатории, техника безопасности. Правила ведения лабораторного журнала. Аналитический сигнал и помехи. Систематические и случайные погрешности анализа. Правильность и воспроизводимость результатов анализа, предел обнаружения и коэффициент чувствительности, нижняя и верхняя границы определяемых содержаний.

Статистическая обработка результатов измерений. Закон нормального распределения случайных ошибок. Среднее, стандартное отклонение.

2. Качественный анализ

2.1. Основы качественного анализа. Качественный анализ катионов первой аналитической группы

Методы качественного анализа. Специфичность и чувствительность реакций. Схемы анализа катионов: сероводородная, кислотно-основная и аммиачно-фосфатная.

Первая аналитическая группа катионов по кислотно-основной классификации. Специфические реакции катионов K⁺, Na⁺, NH₄⁺. Систематический анализ смеси катионов первой аналитической группы.

2.2. Применение закона действующих масс к растворам электролитов. Качественный анализ катионов второй аналитической группы

Сильные и слабые электролиты. Концентрация ионов в растворе; способы выражения концентрации. Основные положения теории слабых и сильных электролитов. Активность и коэффициент активности. Ионная сила раствора. Термодинамическая и концентрационная константы ионизации. Смещение ионных равновесий.

Вторая аналитическая группа катионов (Аg⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺) и их специфические реакции. Систематический анализ смеси катионов второй аналитической группы.

2.3. Кислотно-основное равновесие в растворах электролитов. Качественный анализ катионов третьей аналитической группы

Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель – рН как количественная мера активной кислотности. Протолитические равновесия. Протолитическая теория кислот и оснований. Понятие кислоты и основания. Амфолиты. Кислотные и основные свойства растворителей. Автопротолиз. Константа автопротолиза. Влияние природы растворителя на силу кислот и оснований. Константа кислотности и основности. Нивелирующее и дифференцирующее действие растворителей. Расчет рН растворов кислот и оснований различной силы. Теория кислот и оснований Льюиса. Мягкие и жесткие кислоты и основания.

Третья аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов третьей аналитической группы. Специфические реакции катионов Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺.

Систематический анализ смеси катионов третьей аналитической группы.

2.4. Буферные системы. Систематический анализ смеси катионов первой ‒ третьей аналитических групп

Протолитическое равновесие в буферных системах. Механизм действия буферных систем. Уравнение Гендерсона-Гассельбаха. Емкость буферных растворов и определяющие ее факторы. Буферные системы организма человека. Понятие о кислотно-щелочном равновесии крови. Ацидоз и алкалоз.

Систематический анализ смеси катионов первой ‒ третьей аналитических групп.

2.5. Реакции гидролиза в аналитической химии. Качественный анализ катионов четвертой аналитической группы

Гидролиз как частный случай протолитических реакций. Виды гидролиза, факторы, влияющие на гидролиз солей. Константа и степень гидролиза. Расчет рН в растворах гидролизующихся солей.

Четвертая аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов четвертой аналитической группы. Специфические реакции катионов Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, As³⁺, As⁵⁺.

Систематический анализ смеси катионов четвертой аналитической группы.

2.6. Гетерогенные процессы в аналитической химии. Качественный анализ катионов пятой аналитической группы

Гетерогенные процессы. Равновесие между жидкой и твердой фазами. Константа гетерогенных равновесий – константа растворимости (термодинамическая, реальная, условная).

Условия образования и растворения осадков. Произведение растворимости. Полнота осаждения. Факторы, влияющие на смещение гетерогенного равновесия (температура, ионная сила раствора, рН, процессы окисления-восстановления и комплексообразования). Схема образования осадка. Свойства кристаллических и аморфных осадков. Влияние различных факторов на структуру и дисперсность осадков. Способы получения чистых осадков. Оптимальные условия количественного выделения осадков (гидроксидов, карбонатов, сульфидов). Старение осадков. Причина загрязнения осадка.

Практическое значение процессов осаждения-растворения и их роль в анализе. Осаждение как метод концентрирования. Реагенты-осадители общего назначения: групповые, избирательные, специфические.

Пятая аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов пятой аналитической группы. Характерные и специфические реакции катионов: Fe²⁺, Fe³⁺, Bi³⁺, Mn²⁺, Mg²⁺.

Систематический анализ смеси катионов пятой аналитической группы.

2.7. Комплексообразование в аналитической химии. Качественный анализ катионов шестой аналитической группы

Общая характеристика комплексных (координационных) соединений. Металлолигандное равновесие в водном растворе.

Константа нестойкости и устойчивости комплексных соединений (полные, ступенчатые, координационные и истинные термодинамические). Понятие о побочных реакциях и об активной доле лигандов. Влияние различных факторов на комплексообразование в растворах (рН среды, ионная сила раствора, температура, концентрация реагентов, добавление посторонних ионов, образующих малорастворимые соединения с комплексообразователем). Факторы устойчивости комплексных соединений.

Лигандообменные процессы в организме в норме и при патологии. Коррекция металлолигандного гомеостаза.

Применение комплексных соединений в медицине.

Шестая аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов шестой аналитической группы. Характерные и специфические реакции катионов Cu²⁺, Co²⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, Ni²⁺.

Систематический анализ смеси катионов шестой аналитической группы.

2.8. Систематический анализ смеси катионов четвертой ‒ шестой аналитических групп

Систематический анализ смеси катионов четвертой ‒ шестой аналитических групп.

2.9. Качественный анализ анионов

Аналитическая классификация анионов. Групповые реагенты анионов. Первая аналитическая группа анионов. Характерные и специфические реакции анионов SO₄²ˉ, SO₃²ˉ, CO₃²ˉ, SiO₃²ˉ, S₂O₃²ˉ, B₄O₇²ˉ, PO₄³ˉ.

Вторая аналитическая группа анионов. Характерные и специфические реакции анионов Clˉ, Brˉ, I ˉ, SCN ˉ, S²ˉ.

Третья аналитическая группа анионов. Характерные и специфические реакции анионов NO₃ˉ, NO₂ˉ, CH₃COOˉ.

Систематический анализ неизвестного катиона первой ‒ шестой аналитических групп, входящего в состав соли.

Дробный анализ неизвестного аниона первой ‒ третьей аналитических групп, входящего в состав соли.

3. Количественный анализ

3.1. Введение в объемные методы анализа

Способы выражения состава растворов. Методика решения задач на приготовление растворов.

3.2. Задачи и методы количественного анализа. Кислотно-основное титрование

Задачи и методы количественного анализа. Классификация методов количественного анализа. Сущность гравиметрического метода и граница его применения. Разновидности гравиметрического метода анализа: метод осаждения, метод отгонки, метод выделения, термогравиметрия. Погрешности в гравиметрическом анализе. Аналитические весы. Факторы, влияющие на точность взвешивания.

Сущность титриметрических методов анализа. Закон эквивалентов. Способы приготовления рабочих растворов. Способы титрования: прямое, обратное, метод замещения. Способы определения точки эквивалентности в титриметрии. Мерная посуда, используемая в титриметрическом анализе, навыки при работе с ней.

Сущность метода кислотно-основного титрования. Основные реакции и титранты метода. Типы кислотно-основного титрования (ацидиметрия, алкалиметрия). Кислотно-основные индикаторы. Требования, предъявляемые к индикаторам, интервал изменения их окраски. Примеры типичных кислотно-основных индикаторов. Ошибки титрования.

Кривые кислотно-основного титрования. Расчет, построение и анализ типичных кривых кислотно-основного титрования.

3.3. Окислительно-восстановительные реакции в аналитической химии. Перманганатометрическое титрование

Окислительно-восстановительные реакции, применяемые в объемном анализе, их особенности.

Сущность методов оксидиметрии. Классификация редокс-методов, способы установления точки эквивалентности в оксидиметрии.

Метод перманганатометрии. Назначение и сущность метода перманганатометрии. Условия проведения перманганатометрического титрования. Титрант, его приготовление и стандартизация. Установление точки эквивалентности. Определение солей железа (II), нитратов и водорода пероксида.

3.4. Оксидиметрия. Йодометрическое титрование

Особенности метода йодометрии. Основные рабочие растворы в йодометрии (их приготовление и хранение).

Применение методов прямого и обратного титрования. Определение окислителей методом косвенного титрования. Определение восстановителей йодометрии в медицине.

Установление титра и нормальности рабочего раствора натрия тиосульфата по раствору калия дихромата. Йодометрическое определение арсенитов, сульфитов, меди, йода и кислот.

3.5. Комплексонометрическое титрование

Теоретические основы комплексонометрического титрования. Условия проведения комплексонометрического определения содержания металлов в растворе. Металлохромные индикаторы. Этилендиаминтетрауксуная кислота и ее динатриевая соль (ЭДТА) как реагенты в хелатометрии. Хелатометрическое определение кальция, магния и жесткости воды.

Применение методов комплексонометрии в медико-биологических исследованиях.

4. Физико-химические методы анализа

4.1. Общая характеристика физико-химических методов анализа. Электрохимические методы анализа

Потенциометрический метод. Теоретические основы метода, классификация. Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование, их область применения. Электроды и их классификация. Методы измерения электродвижущей силы (ЭДС). Аппаратура, применяемая в потенциометрии.

Полярографический метод. Сущность полярографии. Индикаторные электроды и электроды сравнения. Характеристика вольтамперной кривой. Диффузионный ток. Качественный и количественный полярографический анализ.

4.2. Оптические методы анализа

Теоретические основы оптических методов анализа. Использование инструментальных методов при исследовании биологических систем и процессов.

Спектрофотометрический метод, сущность метода. Основные законы светопоглощения – законы Бугера-Ламберта и Бера. Величины, характеризующие лучистую энергию: оптическая плотность и пропускание. Выбор оптимальных условий проведения фотометрической реакции. Фотометрическое определение некоторых элементов (железа, кремния, фосфора, марганца). Аппаратура, применяемая в спектрофотометрическом методе анализа.

Основы фотометрического анализа. Фотометрические методы определения одного вещества в растворе (метод градуировочного графика, метод добавок, метод сравнения оптический плотности стандартного и исследуемого окрашенных растворов).

Люминесцентный анализ, сущность метода. Классификация различных видов люминесценции.

1. Золотов, Ю.А. Основы аналитической химии. Кн.1 и 2 / Ю.А. Золотов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2000. – 845 с.

2. Мечковский, С.А. Аналитическая химия / С.А. Мечковский. - Мн.: Изд-во «Университетское», 1991. – 333 с.

3. Пилипенко, А.Т., Пятницкий, И.В. Аналитическая химия. Кн. 1 и 2 / А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий.– М.: Химия, 1990. – 846 с.

4. Алесковский, В.Б. Физико-химические методы анализа: учеб. пособие для вузов / В.Б. Алесковский; под ред В.Б. Алесковского. – Л.: Химия, 1988. – 376 с.

5. Барковский, Е.В. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ: учеб. пособие для мед. вузов / Е.В. Барковский; под ред. Е.В. Барковского. – Мн., 1997.– 176 с.

6. Васильев, В.П. Аналитическая химия. В 2 ч. Ч. 1. Гравиметрический и титриметрический методы анализа. М.: Высшая школа, 1989. – 320 с.

7. Васильев, В.П. Аналитическая химия. В 2 ч. Ч. 2. Физико-химические методы анализа. М.: Высшая школа, 1989. – 384с.

8. Лурье, Ю.Ю. Справочник по аналитической химии / Ю.Ю. Лурье, – М.: Химия, 1989. – 447 с.

9. Меркушева, С.А. Методика решения задач по аналитической химии. Мн.: Высшая школа, 1985.– 223 с.

10. Петрухин, О.М. Практикум по физико-химическим методам анализа. М.: Химия, 1987. – 248 с.

Самостоятельная внеаудиторная работа студентов заключается в изучении основной и дополнительной литературы, монографий и периодической литературы, подготовке сообщений, рефератов, кратких докладов, по наиболее актуальным проблемам аналитической химии. Элементами проблемного обучения является выполнение студентами учебно-исследовательских и научно-исследовательских работ под руководством преподавателя.

Оценка учебных достижений студента осуществляется с использованием фонда оценочных средств и технологий учреждений высшего образования.

Фонд оценочных средств учебных достижений студента включает:

– типовые задания в различных формах (устные, письменные, тестовые, ситуационные и т.п.);

– учебно-исследовательские работы студентов.

Фонд технологий контроля обучения включает:

– устный опрос;

– компьютерное тестирование;

– решение ситуационных задач;

– итоговое занятие;

– защиту реферата по теме учебной программы по учебной дисциплине;

– текущую аттестацию по окончании изучения учебной дисциплины с применением устной, письменной, тестовой и иных методик контроля обучения.

2. Кашлев, С.С. Интерактивные методы обучения педагогике: Учеб. пособие / С.С. Кашлев. – Мн.: Выш.шк., 2004 - 176с.

3. Материалы пятой международной научно-практической конференции «Самостоятельная работа и академические успехи. Теория, исследования, практика», минск, 29-30 марта 2005 г. / Белорусский государственный университет. Центр проблем развития образования. – Мн.: Пропилеи, 2005. – 360с.



Сведения об авторах:
Лысенкова Антонина Владимировна, заведующий кафедрой общей химии и биоорганической химии Учреждения образования «Гомельский государственный медицинский университет», кандидат химических наук, доцент

Телефоны: дом. 8 0232 418293, раб. 8 0232 703262

Одинцова Марина Валерьевна, старший преподаватель кафедры общей и биоорганической химии учреждения образования «Гомельский государственный медицинский университет»