Методы молекулярной спектроскопии для анализа веществ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Химический факультет
Кафедра аналитической химии
УТВЕРЖДАЮ
Декан химического факультета
д.х.н., профессор Гущин А.В.
«
»
2011 г.
Учебная программа
дисциплины СДМ.08 - «Методы молекулярной спектроскопии для анализа
веществ»
по направлению подготовки 020100_68 – «Химия»
специализации: Аналитическая химия
Нижний Новгород
2011 г.
1. Область применения
Данная дисциплина относится к
блоку дисциплин регионального
компонента и преподается на 6 курсе, B семестре.
2. Цели и задачи дисциплины
Содержание дисциплины направлено на ознакомление студентов с
видами молекулярной спектроскопии в ИК области спектра, приборами и
методами качественного и количественного анализа по ИК спектрам.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В
результате
изучения
студенты
должны
знать
основы
спектроскопических методов, основные узлы ИК спектрометров, принцип их
работы, методы подготовки образцов и обработки спектров.
4.Объем дисциплины и виды учебной работы очной формы обучения
Виды учебной работы
Общая трудоемкость
дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Другие виды аудиторных
занятий
Самостоятельная работа
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графическая работа
Реферат
Другие виды самостоятельной
работы
Вид итогового контроля (зачет,
экзамен)
Всего
часов
58
Семестры
28
21
B
B
B
7
30
B
экзамен
2
5. Содержание дисциплины
5.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№п/п
Раздел дисциплины
Основы спектральных
1
Лекции
Не
предусмотр
предусмот
ено
рено
Не
Не
(колебательная)
предусмотр
предусмот
спектроскопия
ено
рено
Не
*)
Инфракрасная
Качественный и
3
ЛР
Не
*)
методов анализа
2
ПЗ (или С)
*)
*)
количественный анализ по
предусмотр
ИК спектрам
ено
5.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Основы спектральных методов анализа
1. Природа и свойства света.
2.
Взаимодействие света с веществом. Атомные и молекулярные
спектры. Абсорбционная и эмиссионная спектроскопия.
3. Ширина и интенсивность спектральных линий. Процессы, влияющие на
естественную ширину спектральной линии.
4. Аппаратура для оптической спектроскопии. Источники излучения,
монохроматоры, приемники излучения. Оптические материалы.
Раздел 2. Инфракрасная (колебательная) спектроскопия.
1. Колебательно-вращательные переходы в двухатомной молекуле. Простой
гармонический осциллятор, ангармонический осциллятор.
2. Колебания многоатомных молекул. Обертоны и комбинированные
частоты.
3
3. Влияние вращения на спектры многоатомных молекул. Влияние
ядерного спина. Молекулы типа симметричного волчка.
4. Фурье-спектроскопия. Достоинства метода.
5. Особенности субмиллиметровой вращательной спектроскопии.
Раздел 3. Качественный и количественный анализ по ИК спектрам.
1. Калибровка спектрометров.
2. Методы подготовки образцов (растворы, пленки, суспензии, таблетки с
KBr).
3. Качественный анализ по ИК спектрам. Интерпретация спектров.
4. Количественный анализ по ИК спектрам.
5. Проблемы обнаружения атмосферных загрязнений.
6. Анализ удаленных объектов (дистанционный анализ).
6. Лабораторный практикум.
№п/п
№ раздела
Наименование лабораторных работ
дисциплины
1
3
Обнаружение нефтепродуктов воде
2
3
Определение метиловых эфиров жирных кислот
в дизельном топливе
3
3
Определение
этоксиэтильных
групп
в
полиэфирах
4
3
Определение транс-изомеров жирных кислот в
пищевых продуктах
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Рекомендуемая литература.
а) основная литература:
1. Д. Юинг. Инструментальные методы химического анализа. М.: Мир. 1989.
4
2. Основы аналитической химии: Кн.2: Методы химического анализа. / Под.
ред. Ю.А. Золотова. - М.: Высшая школа. 2004. 503 с.
3. К.Бэнуэл. Основы молекулярной спектроскопии. – М.: Мир, 1985.
4. М.А.Ельяшевич. Атомная и молекулярная спектроскопия:Общие вопросы
спектроскопии. – М.: КОМКНИГА, 2006.
б) дополнительная литература.
1. В.П.Крищенко. Ближняя инфракрасная спектроскопия.- М.:КРОН-ПРЕСС.
1997.
2. Л.А.Грибов. Введение в молекулярную спектроскопию. – М.: Наука. 1976.
3. П.А.Браун, А.А.Киселев. Введение в теорию молекулярных спектров. –
Л.: Изд-во ЛГУ, 1983.
4. Малышев В.И. Введение в экспериментальную
спектроскопию/В.И.Малышев. – М.:Наука, 1979.
8. Вопросы для контроля
1. Электромагнитный спектр и спектроскопические методы.
2. Природа, свойства света, взаимодействие света с веществом.
3. Атомные и молекулярные спектры.
4. Абсорбционная и эмиссионная спектроскопия.
5. Аппаратура для оптической спектроскопии.
6. Колебательно-вращательные переходы в двухатомной молекуле.
7. Колебания многоатомных молекул.
8. Влияние вращения на спектры многоатомных молекул.
9. Источники излучения, оптическая система, приемники излучения,
оптические материалы для ИК диапазона.
10. Приборы с использованием лазеров.
11. Оптико-акустические приборы.
12. Принцип выбора режима работы спектрометра, калибровка спектрометров,
обработка спектров.
5
13. Методы подготовки образцов.
14. Качественный анализ по ИК спектрам.
15. Закон Бугера-Ламберта-Бера применительно к ИК спектроскопии.
16. Количественный анализ по ИК спектрам.
17.Источники погрешностей в количественном анализе.
9. Критерии оценок
Превосходная
Превосходно
подготовка
погрешностями.
с
очень
Исчерпывающее
и
незначительными
логически
строгое
изложение всех разделов дисциплины. Владение материалом
позволяет быстро справиться с видоизмененным заданием.
Успешное
владение
любыми
типами
расчетных
и
качественных задач.
Подготовка, уровень которой существенно выше среднего с
Отлично
некоторыми
ошибками.
дисциплины.
Допускаются
последовательности
необходимыми
Твердое
неточности,
изложения
приемами
знание
и
всех
нарушения
материала.
способами
разделов
в
Владение
решения
всех
расчетных и качественных задач.
Очень хорошо
Хорошая подготовка с рядом заметных ошибок. Твердое
знание
основных
разделов
дисциплины.
Владение
необходимыми приемами и способами решения основных
расчетных и качественных задач.
Хорошо
В целом хорошая подготовка, но со значительными ошибками.
Твердое знание основных разделов дисциплины. Владение
необходимыми приемами и способами решения основных
расчетных и качественных задач.
6
Удовлетворитель
Подготовка, удовлетворяющая минимальным требованиям.
но
Знание
основного
допускаются
содержания
грубые
разделов
неточности,
дисциплины,
неправильные
формулировки, нарушения в последовательности изложения
материала. Имеющихся знаний достаточно для освоения
дисциплин последующих курсов. Допускаются грубые ошибки
в
решении
расчетных
задач.
Владение
необходимыми
приемами и способами решения основных качественных задач.
Неудовлетворите
Необходима дополнительная подготовка для успешного
льно
прохождения испытания. Незнание значительной части
основного содержания разделов дисциплины. Имеющихся
знаний недостаточно для освоения дисциплин последующих
курсов.
Плохо
Подготовка совершенно недостаточная. Отсутствуют знания
большей части основного содержания разделов дисциплины.
Имеющихся знаний совершенно недостаточно для освоения
дисциплин последующих курсов.
Программа составлена в соответствии с Государственным
образовательным
стандартом
по
направлению
подготовки
магистров
020100_68 – «Химия»
Автор программы д.х.н. Сенников П.Г.. _____________
Программа рассмотрена на заседании кафедры_______ протокол № __
Заведующий кафедрой
проф., д.х.н. Крылов В.А. ___________________
Программа одобрена методической комиссией факультета____ протокол № __
Председатель методической комиссии
проф., д.х.н. Сулейманов Е.В.__________________
7
8