МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Теоретические основы экстракционного разделения и концентрирования веществ

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра техносферной безопасности и аналитической химии
Направление подготовки04.06.01. Химические науки
НаправленностьАналитическая химия
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план04_06_01_Аналит химия-2-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 72
самостоятельная работа 45
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (3) Итого
Недель 20
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Лабораторные 36 36 36 36
Практические 18 18 18 18
Сам. работа 45 45 45 45
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
доктор хим. н., профессор, Темерев Сергей Васильевич

Рецензент(ы):
к.х.н., доцент, Харнутова Елена Павловна

Рабочая программа дисциплины
Теоретические основы экстракционного разделения и концентрирования веществ

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 04.06.01 Химические науки (уровень подготовки кадров высшей квалификации). (приказ Минобрнауки России от 30.07.2014г. №869)

составлена на основании учебного плана:
04.06.01 Химические науки
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра техносферной безопасности и аналитической химии

Протокол от 31.08.2020 г. № 1
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
Темерев Сергей Васильевич, д.х.н., профессор


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра техносферной безопасности и аналитической химии

Протокол от 31.08.2020 г. № 1
Заведующий кафедрой Темерев Сергей Васильевич, д.х.н., профессор


1. Цели освоения дисциплины

1.1.усвоение основных закономерностей экстракционного концентрирования и разделения веществ при подготовке образцов к анализу.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.01

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-1 способностью демонстрировать системное понимание в области изучения аналитической химии, мастерство в части умений и методов исследования, используемых в аналитической химии
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.- терминологию, количественные характеристики метода;
- принцип жестких, мягких кислот и оснований, основные экстракционные реагенты, их совместимость с разбавителями, основные классы извлекающихся соединений, особенности распределения хелатов, минеральных и комплексных металлокислот, способы увеличения избирательности экстракции, виды коэффициентов активности, способы оценки влияния разбавителя и строения реагента на экстракцию;
- приемы и способы выполнения экстракционного эксперимента, последовательность выполнения операций при его осуществлении;
- правила техники безопасности при работе с органическими растворителями и экстракционными реагентами.
3.2.Уметь:
3.2.1.- применять:
• приемы и способы экстракции для разделения и концентрирования веществ;
• полученные теоретические знания для выбора экстракционной системы, экстракционного реагента и разбавителя в соответствии с поставленной задачей.
- решать расчетные задачи по теме спецкурса;
- самостоятельно проводить экстракционный эксперимент;
- составлять алгоритм осуществления разделения, либо концентрирования и последующего проведения определения;
- производить расчет на любой стадии эксперимента, включая приготовление растворов, статистическую обработку результатов эксперимента.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.умениями экстракционного концентрирования веществ и навыками практического окончания процедуры анализа инструментальными методами.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. История метода. Терминология, количественные характеристики, приложение основных законов химии к экстракции.
1.1. Место экстракции в структуре методов разделения. Экстракция как эффективный метод разделения и концентрирования. Возможности, достоинства и недостатки метода. Основные термины и определения. Количественные характеристики экстракционных процессов. Степень извлечения, коэффициент распределения, коэффициент разделения, коэффициент концентрирования. Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2
1.2. Различные классификации экстракционных процессов и систем.. Процессы комплексообразования в экстракции. Теория обобщенных кислот и оснований Льюиса. Принцип мягких и жестких кислот и оснований Пирсона. Ряды устойчивости комплексов жестких и мягких катионов. Жесткость-мягкость донорных атомов экстракционных реагентов. Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2
1.3. Разделение и последовательное определение ионов кадмия, цинка, магния. Лабораторные 3 10 ПК-1 Л1.1, Л1.2
1.4. Разделение и определение ионов железа, меди, кобальта и никеля. Лабораторные 3 10 ПК-1 Л1.1, Л1.2
1.5. Новые экстракционные методы разделения и концентрирования веществ. Сам. работа 3 4 ПК-1 Л1.1, Л1.2
1.6. Экстракция веществ расплавами. Сам. работа 3 4 ПК-1 Л1.1, Л1.2
1.7. Особенности газовой экстракции. Сам. работа 3 4 ПК-1 Л1.1, Л1.2
Раздел 2. Физическая химия экстракции.
2.1. Основные типы экстракционных реагентов. Нейтральные; Кислые; Основные. Физическая химия экстракции. Основные термодинамические функции. Образование растворов. Активность неэлектролитов и электролитов, коэффициент активности. Средне ионный коэффициент активности и коэффициент активности иона. Влияние ионной силы на коэффициент активности. Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2
2.2. Основные типы экстракционных реагентов. Нейтральные; Кислые; Основные. Физическая химия экстракции. Основные термодинамические функции. Образование растворов. Активность неэлектролитов и электролитов, коэффициент активности. Средне ионный коэффициент активности и коэффициент активности иона. Влияние ионной силы на коэффициент активности. Сам. работа 3 4 ПК-1 Л1.1, Л1.2
2.3. Виды коэффициентов активности и их связь между собой. Экстракционные равновесия в системах неэлектролит-неэлектролит, электролит-электролит. Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2
2.4. Виды коэффициентов активности и их связь между собой. Экстракционные равновесия в системах неэлектролит-неэлектролит, электролит-электролит. Сам. работа 3 4 ПК-1 Л1.1, Л1.2
2.5. Равновесие в системе электролит в водной фазе–неэлектролит в органической фазе. Зависимость константы диссоциации электролита от диэлектрической проницаемости растворителя. Виды изотерм экстракции. Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2
2.6. Расчет константы межфазного анионного обмена в системе LH[FeCl4]- NaClO4. Практические 3 6 ПК-1 Л1.1, Л1.2
Раздел 3. Химия экстракции. Экстракция соединений ковалентного характера.
3.1. Распределение реагента при экстракции хелатов. Экстракция хелатов. Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.2. Величина и её регулирование. Ряды констант экстракции хелатов и их использование для увеличения селективности экстракции. Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.3. Расчет форм существования диантипирилалканов в экстракте в зависимости от кислотности водной фазы Практические 3 6 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.4. Расчет констант экстракции перхлоратов металлов диантипирилметаном Практические 3 6 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.5. Определение константы распределения диантипирилалкана между водной и органической фазами. Лабораторные 3 8 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.6. Определение состава извлекающихся соединений методами изомолярных серий, сдвига равновесия, анализа экстракта и построения изотермы экстракции. Лабораторные 3 8 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.7. Особенности трехфазной экстракции. Сам. работа 3 4 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.8. Особенности гомогенной экстракции. Сам. работа 3 4 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.9. Аналитическое применение сверхкритической флюидной экстракции Сам. работа 3 6 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.10. Расслаивание и структурная теория жидкостей. Сам. работа 3 6 ПК-1 Л1.1, Л1.2
3.11. Применение трехфазных экстракционных систем в аналитичес5кой химии и технологии. Сам. работа 3 5 ПК-1 Л1.1, Л1.2
Раздел 4. Различия в экстракции простых и комплексных кислот. Условия образования комплексных анионов.
4.1. Экстракция сильных кислот и комплексных металлокислот. Соэкстракция и подавление экстракции микрокомпонента извлекающимся макрокомпонентом Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2
Раздел 5. Корреляционные методы оценки экстракционной способности.
5.1. Влияние разбавителя на экстракцию. Экстракционная способность и строение реагентов. Лекции 3 2 ПК-1 Л1.1, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Содержатся в ФОС
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
не предусмотрены
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
прикреплен в Приложении

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 И.Г.Зенкевич и др. под ред. Л.Н.Москвина. Аналитическая химия в 3-х томах. Т.1 Методы идентификации и определения веществ. -575с. Т.2 Методы разделения веществ и гибридные методы анализа. -300 с. Т.3 Химический анализ. -365 с.: учебник для студентов высших учебных заведений/И.Г.Зенкевич и др. под ред. Л.Н.Москвина.- М.: Издательский центр «Академия».- 2008: учебник для студентов высших учебных заведений М.: Издательский центр «Академия»., 2008
Л1.2 Я. И. Коренман, П. Т. Суханов Задачник по аналитической химии: физико-химические методы анализа : учеб. пособие для вузов / Я. И. Коренман, П. Т. Суханов ; Воронежская государственная технологическая академия (Воронеж). - Воронеж, 2004. - 360 с. : учеб. пособие для вузов Воронежская государственная технологическая академия (Воронеж). - Воронеж,, 2004.
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Теоретические основы экстракционного разделения и концентрирования веществ portal.edu.asu.ru
Э2 http://ben.irex.ru БЕН Библиотека естественных наук
Э3 http://www.gpntb.ru ГПНТБ Государственная публичная научно-техническая библиотека
Э4 http://ban.pu.ru БАН Библиотека Академии наук
Э5 http://www.nlr.ru РНБ Российская национальная библиотека
Э6 http://www.elibrary.ru Научная электронная библиотека РФФИ
Э7 http://www.chem.msu.su Электронная библиотека на сервере химфака МГУ
Э8 http://www.lib.msu.su Библиотека МГУ
Э9 http://www.kge.msu.ru Библиотеки химической литературы
Э10 http://www.lib.asu.ru Электронная библиотека зарубежных изданий
Э11 http://www.chem.asu.ru Электронная библиотека/неорганич. химия
Э12 http://www.chem.port.ru/
Э13 http://www.ars.org/portalchemistry/
Э14 http://www.pstlib.nsc.ru/
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Windows 7 № 60674416 от 19.07.2012 г. (бессрочная);
Microsoft Office 2010 № 60674416 от 19.07.2012 г. (бессрочная).
6.4. Перечень информационных справочных систем
СПС КонсультантПлюс (инсталлированный ресурс АлтГУ или http://www.consultant.ru/).
Профессиональные базы данных:
1. Электронная база данных «Scopus» (http://www.scopus.com);
2. Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/);
3. Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru)

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
511К лаборатория атомной спектрометрии - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. раковина, оборудование, инструмент и приспособления, принадлежности, инвентарь для организации учебного процесса на подгруппу (15 человек): вытяжные шкафы, вытяжные зонты, технические весы, установки для титрования, лабораторная посуда, атомно-абсорбционный спектрометр (ААС 1), установка для фильтрования, пламенный анализатор жидкости (ПАЖ), компрессор – 2 ед., pH-метр милливольтметр (pH-121), баллоны с инертным газом, электрическая мешалка; респиратор, противогаз, резиновые перчатки фартук, защитная маска, защитный экран, защитные очки
518К лаборатория аналитического контроля живых и техносферных систем; лаборатория водоподготовки и водоочистки; лаборатория дозиметрии; лаборатория промышленной радиоэкологии - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска маркерная переносная - 1шт. Вытяжной шкаф 4-х секционный; лабораторные столы; набор химической посуды; набор ареометров; иономер-кондуктометр; весы аналитические; весы технические; штативы металлические; электроплитки; шкаф сушильный; электроаспиратор; газоанализатор портативный; магнитные мешалки; подъемный столик; вискозиметр Энглера; термостат; прибор для определения температуры вспышки в закрытом тигле; аппарат АРН-ЛАБ-03 для определения фракционного состава нефтепродуктов; прибор для определения вспышки по Мартенс-Пенскому; насос для отбора проб воздуха; газоадсорбционные трубки; мешки для хранения газовых проб; рН-метр 150МИ; весы НВ-600М

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Прикреплены в Приложении