Учебно-методический комплекс дисциплины «анализ природных объектов»

Абсолютная ошибка – разность между полученным результатом и истинным или наиболее достоверным значением
Учебно-методический комплекс дисциплины «анализ природных объектов»

Скачати 1.01 Mb.

Сторінка 1/5 Дата конвертації 24.04.2016 Розмір 1.01 Mb.

  1   2   3   4   5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ Документ СМК 3 уровня УМКД

УМКД 042-18-25.1.63/03-2013

УМКД

Учебно-методические материалы по дисциплине «Анализ природных объектов»

Редакция № 1 от 18.09.2013 г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ

«АНАЛИЗ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ»

для специальности 5В060800 – «Экология»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей

2013

УМКД 042-18-25.1.63/03-2013 Ред. № 1 от 18.09.2013 г. Страница из

ГЛОССАРИЙ

    • Абсолютная ошибка – разность между полученным результатом и истинным или наиболее достоверным значением.
    • Абсорбция – поглощение веществ из раствора или смеси газов твердыми или жидкими телами, происходящее равномерно во всей массе поглотителя.
    • Адсорбция – поглощение ( сгущение) поверхностным слоем твердого тела растворенных или газообразных веществ.
    • Алкалиметрия – метод объемного анализа – определение содержания щелочи в растворах.
    • Анализ химический – определение химических элементов или их соединений, входящих в состав исследуемых веществ.
    • Аналитическая химия – это наука о способах идентификации химических соединений, о принципах и методах определения химического состава веществ и их структуры. Она является научной основой химического анализа.
    • Аналитический контроль — аналитические работы, выполняемые с целью оценки соответствия состава, свойств и структуры объектов (веществ и материалов) установленным требованиям;
    • Ангстрем – единица длины, равная одной стомиллионной доле сантиметра. Название дано в честь шведского ученого-спектроскописта А. Ангстрема.
    • Анион – отрицательно заряженный ион (в растворе или расплаве).
    • Ароматизация нефти – химическая переработка нефти и нефтяных продуктов с целью увеличения содержания в них ароматических углеводородов.
    • Атом – мельчайшая частица химического элемента, мельчайшие частицы, из которых состоят молекулы.
    • Атомная связь (гомеополярная, или ковалентная, связь) – один из основных видов химической связи в молекулах простых и сложных веществ, вид связи, обусловленный взаимодействием электронов от каждого атома и образующих электронные пары, принадлежащие обоим атомам (H:H, H:Cl и т. п.).
    • Атомно-молекулярное учение ( атомистика) – учение о прерывистом, зернистом (дискретном) строении материи.
    • Атомный номер ( число) – порядковый номер места, занимаемого элементом в периодической системе Д. И. Менделеева.
    • Атомный вес – вес атома химического элемента, выраженный в кислородных единицах (1/16 часть веса атома кислорода) или в углеродных единицах (1/12 часть веса атома
    • Ацидиметрия – метод объемного анализа, сводящийся к определению содержания кислот в растворах по известной концентрации щелочи.
    • Возгонка ( сублимация) – превращение вещества из кристаллического состояния непосредственно в пар без перехода в жидкую фазу (без плавления).
    • Восстановление металлов – способ получения металлов из природных минералов (руд) и других соединений, сводящийся к реакции между оксидами металла и веществами, способными соединяться с кислородом (восстановителями).
    • Восстановление – химическая реакция, состоящая в присоединении электронов атомами или ионами и сопровождаемая понижением валентности.
    • Вулканизация – процесс превращения сырого каучука в резину путем совместного нагревания его с серой.
    • Выборка (выборочная совокупность) — часть объектов из генеральной совокупности, отобранных для изучения, с целью получения информации о всей генеральной совокупности.
    • Выветривание – разрушение горных пород на поверхности земли под влиянием физических и химических факторов (температуры, воздуха, воды).
    • Выщелачивание почв – процесс вымывания из почвы соединений, растворимых в воде.
    • Выщелачивание горных пород – процесс растворения и выноса подземными водами какой-либо растворимой части горной породы.
    • Газификация твердого топлива – промышленное превращение при высокой температуре твердого топлива в горючие газы при взаимодействии с водяным паром, воздухом, кислородом и другими газами.
    • Геохимия – наука, изучающая сочетание, распределение и миграцию химических элементов в земной коре и глубинах Земли.
    • Гербициды – химические средства, применяемые для уничтожения сорной и нежелательной растительности.
    • Гетерогенные реакции – химические реакции, протекающие в неоднородной среде (твердое вещество и газообразное; твердое и жидкость и др.).
    • Гетерогенный – неоднородный, состоящий из разнородных по своему составу частей.
    • Десиканты – химические средства, применяемые для предуборочной подсушки некоторых сельскохозяйственных растений.
    • Детонация – распространение взрыва на всю массу вещества или смеси, происходящее под воздействием удара, пламени, трения и других факторов.
    • Дефолианты – химические средства, применяемые для предуборочного удаления листьев растений.
    • Жесткость воды – свойство воды образовывать накипи, не мылиться и т. п., зависящее от количества растворенных в ней солей щелочноземельных металлов (кальция Ca, магния Mg, стронция Sr, бария Ba).
    • Зооциды – химические средства, применяемые для борьбы с вредными грызунами.
    • Известкование почвы – внесение извести в почву главным образом с целью понижения почвенной кислотности, вредно действующей на большинство сельскохозяйственных растений.
    • Изотопы – разновидности химического элемента, с разными атомными весами, но имеющими один и тот же заряд атомных ядер и потому занимающих одно и то же место в периодической системе.
    • Ингибиторы – вещества, незначительные добавки которых в среду, вызывающую коррозию, замедляют разрушение металлов.
    • Индикаторы – вещества, меняющие свою окраску в зависимости от реакции среды (кислотной, щелочной, нейтральной).
    • Инсектициды – ядохимикаты, применяемые для борьбы с вредными насекомыми.
    • Качественный анализ – установление наличия элементов или их соединений в исследуемом веществе.
    • Количественный анализ – точное определение количественных соотношений составных частей данного соединения или смеси веществ.
    • Компонент – составная часть чего-либо, преимущественно какого-либо химического соединения.
    • Концентрация – количество вещества, содержащегося в единице объема (раствора или газа).
    • Концентрирование – операция ( процесс), в результате которого повышается отношение концентрации или количества микрокомпонентов к концентрации или количеству макрокомпонентов.
    • Коррозия – разрушение твердых тел ( металлов) под влиянием различных физико- химических воздействий.
    • Методика анализа – подробное описание выполнения аналитических реакций с указанием условий их выполнения. Ее задачей является овладение навыками эксперимента и сущностью аналитических реакций.
    • Метрология — наука об измерениях, методах достижения их единства и требуемой точности.
    • Микроэлементы – элементы, находящиеся в организме человека, животных и растений (бор В, магний Mg, йод I, медь Сu, цинк Zn, молибден Mo, кобальт Co, естественные радиоактивные элементы и др.), имеющие, несмотря на их малое содержание в организме, большое значение в их жизни.
    • Минерал – природное химическое соединение, образовавшееся в земной коре.
    • Молекула – мельчайшая доля вещества, сохраняющая его химические свойства.
    • Нейтрон – элементарная частица, не имеющая электрического заряда, вес которой приблизительно равен весу протона.
    • Обогащение руд – процесс первичной обработки руд, отделение их от пустых пород, не представляющих непосредственной практической ценности в данных техноэкономических условиях.
    • Окисление – реакция, сущность которой состоит в повышении электровалентности окисляющихся атомов или ионов; процесс, сопровождающийся потерей электронов атомами или ионами окисляющегося вещества и переходом их к атомам или ионам окислителя; в узком смысле – реакция соединения каких-либо веществ с кислородом.
    • Относительная ошибка – отношение абсолютной ошибки к истинному значению.
    • Погрешность измерения — отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины. Также для обозначения этого понятия иногда используют термин ошибка.
    • Полимеры – высокомолекулярные вещества, образованные из большого числа сравнительно простых звеньев.
    • Протон – устойчивая элементарная частица с массой, равной 1 к. е., зарядом +1; ядро атома легкого водорода – протия.
    • Радикал – группа атомов в молекуле, переходящая без изменения из одного химического соединения в другое.
    • Радиоактивность – самопроизвольный распад атомных ядер некоторых элементов, сопровождающийся выделением элементарных частиц.
    • Разделение – это операция ( процесс), в результате которого компоненты, составляющие исходную смесь, отделяются один от другого.
    • Растворимость – характерная для простых и сложных веществ величина, определяющая наибольшее количество вещества, которое может быть растворено при той или иной температуре в 100 г растворителя (воды, спирта и др.).
    • Спектральный анализ – метод качественного и количественного определения веществ путем изучения их характерных спектров.
    • Технический анализ делится на общий – анализ веществ, встречающийся на всех предприятиях (Н2О, топливо, смазочные материалы) и специальный – анализ веществ, встречающихся только на данном предприятии (сырье, полупродукты, отходы производства, конечный продукт). С этой целью ежедневно тысячи химиков-аналитиков выполняют миллионы анализов, согласно соответствующим Международным ГОСТам.
    • Титр раствора – количество растворенного вещества в граммах, содержащееся в 1 мл раствора.
    • Титрование – прибавление раствора реактива из бюретки к анализируемому раствору до достижения точки эквивалентности в происходящей реакции.
    • Титрованные растворы – растворы точно известной концентрации, применяемые в объемном анализе.
    • Токсичность – ядовитые свойства веществ.
    • углерода); наиболее существенное свойство химического элемента.
    • Флотация – способ обогащения полезных ископаемых, основанный на различной смачиваемости твердых веществ жидкостями.
    • Фотосинтез – образование сложных веществ из более простых при действии света.
    • Фотохимическая реакция – химическая реакция, вызываемая действием света.
    • Фунгициды – химические средства, применяемые для зашиты растений от заболеваний, вызываемых грибками, бактериями и другими микроорганизмами.
    • Химическая прополка – борьба с сорняками с помощью химических средств (гербицидов).
    • Химический анализ – это получение опытным путем данных о составе и свойствах объектов. Впервые это понятие научно обосновал Р. Бойль в книге «Химик-скептик» (1661 г.) и ввел термин «анализ». На всех стадиях любого производства осуществляется технический контроль – т.е. проводятся работы по контролю качества продукции в ходе технологического процесса с целью предотвращения брака и обеспечения выпуска продукции, соответствующей ТУ и ГОСТам.
    • Химия – отрасль естествознания, предметом которой является изучение химических элементов и их соединений.
    • Число объектов, составляющих выборочную совокупность, называется объемом выборки.
    • Щелочи – небольшая группа растворимых в воде оснований, обладающих свойством изменять окраску индикаторов, вступать в реакции солеобразования и др.; электролиты, образующие при диссоциации анионы гидроксила ОН–.
    • Экстрагирование – извлечение веществ из смесей с помощью растворителей, основанное на различной растворимости компонентов смеси.
    • Ядохимикаты – вещества, применяемые для химической борьбы с вредными насекомыми, клещами, грызунами, бактериями, грибами, для уничтожения сорной растительности, а также для предуборочного обезлиствления и подсушки растений на корню.
    • Яды профессиональные, или производственные – вещества, встречающиеся в условиях производства и вызывающие при проникновении в организм нарушение его нормальной жизнедеятельности.
    • Яды каталитические – вещества, заметно снижающие активность катализаторов даже в том случае, когда они находятся в смеси в незначительном количестве.

3. КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Лекция № 1. Предмет и задачи курса.
1. Предмет и задачи дисциплины «Анализ природных объектов».

2. Анализ природных объектов в экологических исследованиях.

1. Анализ природных объектов является неотъемлемой часть исследовательской работы эколога. При этом используются качественные и количественные методы анализа, также физические, химические, физико-химические и биологические. При этом необходимо владеть не только методиками определения токсикантов, но и уметь определять основные физико-химические, биологические показатели природных объектов. Особую актуальность анализ природных объектов приобрел в настоящее время, поскольку основным фактором неблагоприятного антропогенного воздействия на природу является химическое загрязнение. Определение их концентрации в различных природных объектах становится важнейшей задачей.

Основная цель курса — сформировать целостное представление об основных методах и способах анализа и исследования природных объектов.

Задачи преподавания дисциплины:

• изучить основные классификации методов анализа природных объектов;

• сформировать знания о физико-химических методах анализа, как основных, используемых в экологических исследованиях;

• изучить особенности анализа различных природных объектов;

• ознакомится с основными приборами, используемыми при анализе природных объектов.

2. Почвы, растения природные воды – основные важнейшие компоненты биосферы. Огромные масштабы коммунального, сельскохозяйственного и промышленного использования этих объектов привели к необходимости аналитического контроля их качественного и количественного состава.

Проблема аналитического контроля любого процесса, объекта, всегда обусловлена принципиальными особенностями исследуемой системы. Представление о сущности изучаемого объекта определяют объем и структура аналитического контроля:

  1. Минимально необходимый ассортимент определяемых показателей;
  2. Требования к чувствительности и точности рекомендуемых методов, способов, места и периодичности отбора проб для анализа;
  3. Характер обработки получаемой аналитической информации.

Проблема охраны биосферы приобретает первостепенное значение. Многолетние загрязнение компонентов биосферы отходами производства и жизнедеятельности людей приводит к высокой, зачастую токсичной концентрации в почвах, водах, растениях таких элементов, как Pb, Hg, Cd , As, Se, F, V, Cr и др.

Внимание ученых привлекают необходимые для жизни растений и животных микроэлементы: B, Mn, Co, Cu, Zn, Mo, I. В последнее время возрос интерес к количественному определению редких и рассеянных элементов в природных объектах. Подвижные формы этих элементов часто содержаться в недостатке.

Аналитические данные необходимы для изучения круговорота веществ в природном и антропогенном ландшафте, для контроля чистоты экосистемы, для прогноза положительного действия и установления причин токсикоза повышенных количеств элементов в окружающей среде, кормах и пищевых продуктах, а также для разработки мер по борьбе с загрязнением биосферы.

В результатах количественного определения редких и рассеянных элементов в экосистеме нуждаются экологи и биологи, медики и агрохимики, ветеринары и почвоведы, географы и геологи.

Многокомпонентные природные материалы — сложные объекта анализа. Например, наличие органического вещества, соединений Si, Fe, Al в почве осложняет определение почти всех микро — и ультрамикроэлементов. В тоже время большинство рекомендованных аналитических методов анализа проверялись на относительно простых по составу растворах и образцах. Поэтому на долю экологов, биологов и почвоведов выпадает сложная задача апробации и доработки метода применительно к природным объектам.

По возрастающей сложности анализа природные материалы располагаются в такой ряд:

воздух » природные воды » зола растений » почвы.

Современный этап развития контроля и охраны природной среды от загрязнения требует увеличения числа определяемых элементов, многие из которых содержатся в ультрамикроконцентрациях. Наиболее перспективными окажутся те методы, которые позволяют одновременно получать информацию о содержании большого числа элементов без значительных затрат времени на предварительную пробоподготовку.

Часто для экономичности и высокой продуктивности массовых анализов природных объектов количество определяемых компонентов сокращают и используют упрощенные методы определения, что достаточно оправдано.

Например, при анализе сточных вод аграрного комплекса определяют только БПК или ХПК, упуская другие компоненты, содержание которых значительно ниже нормативных значений. В тоже время в случае частого определения высоких значений БПК и ХПК вместо классического метода, протекающего 5 дней, используют экспресс-анализ, который осуществляется за 0,5 часа.

Т.о., в экологических исследованиях анализ природных объектов играет большую роль и является важным звеном экологических изысканий. В цепочке постановки цели и задач, выбора методов, отбора проб, анализа природных объектов, обработки результатов, формулировке выводов, именно анализ природных объектов определяет корректность дальнейшего проведения экологических исследований.
Лекция № 2. Классификация методов исследования природных объектов.

  1. Выбор метода.
  2. Количественные и качественные методы анализа.
  3. Физические, химические, физико-химические, биологические методы анализа.
  4. Физико-химические методы, как основные в экологических исследованиях.

1.

Основные требования к методам аналитической химии: правильность, хорошая воспроизводимость результатов, низкий предел обнаружения нужных компонентов, избирательность, экспрессность, простота анализа, возможность его автоматизации.

Выбирая метод анализа, необходимо четко знать цель анализа, задачи, которые нужно при этом решить, оценить достоинства и недостатки доступных методов анализа. Наибольшее практическое значение в химическом качественном анализе имеют качественные реакции, позволяющие обнаруживать данный элемент даже при небольших его концентрациях в присутствии большого числа других элементов. Помимо селективности, важнейшей характеристикой реакции является ее чувствительность, выраженная наименьшим количеством обнаруживаемого элемента или же наименьшей концентрацией раствора, при которой данный элемент может быть однозначно обнаружен без предварительного обогащения (предельная концентрация).

Чувствительность – минимальная определяемая концентрация вещества.

В основе аналитических методов – получение и измерение аналитического сигнала, т.е. любое проявление химических и физических свойств вещества в результате протекания химической реакции.

Качественные аналитические реакции по способу их выполнения делятся на реакции

«мокрым» и «сухим» путем. Анализ «сухим» путем проводится с твердыми веществами.

Анализ сухим путем применяется для предварительных испытаний и при исследовании минералов. Он включает испытание на окрашивание пламени газовой горелки, в которое на платиновой игле вносят исследуемое вещество, смоченное 7,5 н. растворе HCl. Таким путем обнаруживают Hg(I), Pb, Cu, As, Sb, Te, Ga, Ba, Sr, Ca, Li, Na, K, Rb, Cs. Другим классическим методом предварительного испытания «сухим» путем является получение перлов буры со следами анализируемого вещества при нагревании. По окраске перлов можно судить о наличии Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Mo, W, Nb. Иногда нагревают небольшую пробу анализируемого материала в закрытой или открытой стеклянной трубке и наблюдают образующиеся на холодных частях трубки возгоны или распознают выделяющиеся газы по запаху либо другим путем.

Наибольшее значение имеют реакции, проводимые «мокрым» путем. Для их проведения исследуемое вещество нужно предварительно растворить. В качественном анализе используются только те реакции, которые сопровождаются какими-либо хорошо заметными внешними эффектами: изменением окраски раствора, выпадением или растворением осадка, выделением газов с характерным запахом или цветом и др. Анализируемый объект ( индивидуальное вещество или смесь веществ) может находиться в любом агрегатном состоянии (твердом, жидком, газообразном). Объект для анализа называется образцом или пробой. Перед исследованием вещество предварительно подготавливают к анализу. Отбор средней пробы является одной из важнейших подготовительных операций. Его цель – получить относительно небольшое количество исходного вещества, в котором количественное содержание всех компонентов должно быть равно количественному содержанию их во всей массе анализируемого вещества. Если средняя проба анализируемого вещества не соответствует составу всей партии, то теряет смысл даже самый тщательный анализ этого вещества. Методы отбора пробы различных материалов сильно отличаются друг от друга. При отборе проб руководствуются правилами, подробно описанными в ГОСТах, посвященных анализу этих материалов.
2.

Существуют следующие классификации методов анализа:

1. По объектам анализа: неорганический и органический;

2. По цели: качественный и количественный.

Количественный анализ позволяет установить количественные соотношения составных частей данного соединения или смеси веществ. В отличие от качественного анализа количественный анализ дает возможность определить содержание отдельных компонентов анализируемого вещества или общее содержание определяемого вещества в исследуемом объекте.

Методы качественного и количественного анализа, позволяющие определить в анализируемом веществе содержание отдельных элементов, называют элементным анализом; функциональных групп – функциональным анализом; индивидуальных химических соединений, характеризующихся определенной молекулярной массой, – молекулярным анализом, отдельных структурных ( фазовых) составляющих гетерогенных систем, различающихся по свойствам и физическому строению и ограниченных друг от друга поверхностями раздела, – фазовым анализом.

3. По способу выполнения: химические, физические и физико-химические (инструментальные) методы.

4. По массе пробы: макро– (>> 0,10г), полумикро– (0,10 – 0,01г), микро– (0.01 – 10−6г), ультрамикроанализ (< 10−6г).

  1   2   3   4   5
База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка
Інформація Автореферат Анализ Диплом Додаток Доклад Задача Закон Занятие Звіт Инструкция

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий