Chemiczna analiza instrumentalna

Celem zajęć jest zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi i praktycznym wykorzystaniem metod instrumentalnych stosowanych w chemii analitycznej oraz konstrukcją używanej aparatury. Tematyka zajęć: wprowadzenie do analizy instrumentalnej - proces analityczny, kalibracja; spektroskopia UV-VIS – teoretyczne podstawy analizy ilościowej, budowa aparatury; metody chromatograficzne – podział i omówienie metod chromatograficznych, aparatura, parametry analizy; elektrochemia – podstawy, potencjał elektrody, SEM; metody elektroforetyczne – omówienie różnych odmian metod elektorforetycznych, budowa aparatury; spektrometria masowa – rodzaje jonizacji i detekcji, widma masowe; atomowa spektroskopia absorpcyjna – podstawy teoretyczne, metody mineralizacji i atomizacji próbek. Przykłady zastosowań poszczególnych metod.

Treść kształcenia

Wprowadzenie do analizy instrumentalnej: etapy proces analitycznego, analiza ilościowa metody kalibracji, opracowanie wyników.

Spektroskopia UV-VIS, podstawy teoretyczne i budowa aparatury.

Chromatografia gazowa: aparatura (dozowniki, kolumny, detektory), wybór parametrów analizy, zastosowanie techniki GC.

Chromatografia cieczowa: aparatura (pompy, dozowniki, kolumny, detektory), fazy stacjonarne w wysokosprawnej chromatografii cieczowej, zastosowanie HPLC.

Elektrochemia: podstawy metod elektrochemicznych, potencjał elektrody – podwójna warstwa elektryczna, siła elektromotoryczna.

Metody elektroforetyczne: elektroforeza żelowa – zasada i podział metod, sposoby detekcji, elektroforeza kapilarna – podział technik, budowa aparatury. Przykłady zastosowań.

Spektrometria mas: aparatura (układ wprowadzania próbki, źródło jonów, analizator jonów, detektor), widma mas związków organicznych, zastosowanie spektrometrii mas.

Atomowa spektrometria absorpcyjna: podstawy metody ASA, budowa aparatury, analiza ilościowa metodą ASA.

Spektrofotometria UV/Vis – spektrofotometryczna analiza ilościowa: wyznaczanie stężenia jednego składnika.

Atomowa spektrometria absorpcyjna - Oznaczenie zawartości Ca w materiale biologicznym metodą płomieniowa spektroskopii absorpcji atomowej.

Chromatografia cieczowa HPLC – Oznaczanie zawartości azotanów (V) z wykorzystaniem metody dodatku wzorca.

Chromatografia gazowa ze spektrometrią mas – analiza składu olejków eterycznych i aromatów spożywczych

Elektroforeza kapilarna – analiza witamin z grupy B metodą elektroforezy kapilarnej.

Literatura podstawowa:

1. W. Szczepaniak, 1999, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Wyd. Nauk. PWN W-wa;

2. Z. Witkiewicz, 1995, Podstawy chromatografii, Wyd. Nauk.-Tech. W-wa;

3. E. de Hoffmann, J. Charette, V. Stroobant, 1998, Spektrometria mas, Wyd. Nauk.-Tech. W-wa;

4. Elektroforeza. Przykłady zastosowań. Praca zbiorowa pod redakcją B.Walkowiaka i V. Kochmańskiej. Amersham Biosciences, 2002;

Literatura uzupełniająca:

1. Szczepaniak, 2010, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, . Nauk. PWN W-wa;

2. R. A. W. Johnstone, M. E. Rose, 2001, Spektrometria mas (Podręcznik dla chemików i biochemików), Wyd. Nauk. PWN W-wa.

3. Capillary electrophoresis guidebook. Ed. K.D. Altria. Methods in Molecular Biology vol 52.

Wiedza

Ma podstawową wiedze zakresu chemii analitycznej i metod instrumentalnych przydatną do rozwiązywania prostych zadań..

Zna podstawowe aspekty budowy i działania aparatury wykorzystywanej w analizie instrumentalnej.

Ma podstawową wiedzę na temat zjawisk i procesów wykorzystywanych w analizie instrumentalnej, potrafi zdefiniować podstawowe pojęcia oraz odtworzyć podstawowe twierdzenia i prawa, wyjaśnić zjawiska fizyko-chemiczne na których opierają się poszczególne metody analizy instrumentalnej

Umiejętności

Potrafi wykonywać proste analizy ilościowe, zna zasadę wykonywanych analiz.

Potrafi wykonać zlecone proste doświadczenia, pomiary fizyczne / chemiczne lub obserwacje według instrukcji i pod kierunkiem prowadzącego oraz analizować ich wyniki.

Posiada umiejętność opisania przeprowadzonego doświadczenia, prezentacji wyników oraz ich opracowania [przeprowadzania podstawowych obliczeń chemicznych, graficznego przedstawiania danych] i interpretacji oraz przygotowania w/w w formie sprawozdania

Wykorzystuje dostępne źródła informacji, w tym źródła elektroniczne. Rozumie literaturę z zakresu przedmiotu zajęć w języku polskim.

Kompetencje społeczne

Potrafi odpowiednio określić czynności służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania.

Potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej określoną rolę

Na ocenę 2

Nie zna metod analitycznych wykorzystywanych w analizie instrumentalnej

Nie zna konstrukcji używanej aparatury

Nie potrafi zdefiniować podstawowych pojęć, twierdzeń i praw, nie zna procesów ani zjawisk, na których opierają się metody analizy instrumentalnej

Nie potrafi wykonać prostej analizy, nie zna metod analitycznych

Nie potrafi wykonać prostych pomiarów ani doświadczeń według dostarczonych instrukcji, nie potrafi zanalizować uzyskanych wyników

Nie potrafi opisać przeprowadzonego doświadczenia, zaprezentować uzyskanych wyników ani przeprowadzić niezbędnych obliczeń, nie potrafi samodzielnie przygotować sprawozdania z ćwiczeń

Nie potrafi znaleźć informacji w literaturze.

Nie potrafi określić ani zaplanować czynności niezbędnych do realizacji zadania

Nie współpracuje z grupą, brak zainteresowania

Na ocenę 3

Wymienia metody analityczne

Zna kilka podstawowych urządzeń

Potrafi podać kilka definicji i praw

Potrafi w sposób mechaniczny wykonać prostą analizę, ale bez zrozumienia wykonywanych czynności

Wykonuje proste doświadczenia według instrukcji, wymaga nadzoru prowadzącego

Potrafi opisać przeprowadzone doświadczenie i przedstawić dane ()często w sposób niekompletny), część przeprowadzonych obliczeń zawiera błędy

Potrafi znaleźć podstawowe informacje we wskazanej literaturze

Potrafi określić niezbędne czynności po uzyskaniu dodatkowych wskazówek od prowadzącego

Wykonuje zadania zlecone przez innych członków grupy

Na ocenę 4

Wymienia metody analityczne i potrafi je zwięźle opisać

Zna najważniejsze elementy konstrukcyjne aparatury oraz ich funkcję

Potrafi zdefiniować pojęcia, twierdzenia i prawa, wie jakie procesy i zjawiska wykorzystywane są w instrumentalnych metodach analitycznych

Potrafi wykonać proste analizy, wykazuje ogólną orientację w metodach analitycznych

Wykonuje proste doświadczenia według instrukcji

Potrafi zredagować sprawozdanie opisujące przeprowadzone doświadczenie wraz z prawidłową prezentacją i opracowaniem danych

Wykorzystuje literaturę fachową

Potrafi określić czynności służące do realizacji zadania

Współpracuje z grupą wykonując określone zadania

Na ocenę 5

Zna metody analizy instrumentalnej i ich możliwości zastosowań praktycznych

Zna konstrukcję aparatury oraz zasadę jej działania

Potrafi zdefiniować i wyjaśnić podstawowe pojęcia, twierdzenia i prawa, zna i rozumie procesy i zjawiska na których opierają się metody analizy instrumentalnej

Potrafi wykonać proste analizy ilościowe oraz zna ich zasady

Wykonuje proste doświadczenia według instrukcji i analizuje ich wyniki

Potrafi zredagować sprawozdanie opisujące przeprowadzone doświadczenie wraz z prezentacją i opracowaniem danych oraz ich prawidłową interpretacją

Wykorzystuje literaturę fachową, potrafi samodzielnie znaleźć źródła informacji.

Potrafi określić i zaplanować czynności służące do realizacji zadania

Pracuje aktywnie w grupie wykazując duże zaangażowanie w wykonywane czynności, często przejmuje rolę kierowniczą