3671

2

УДК 574

Бельчинская Л.И., Новикова Л.А., Дмитренков А.И., Инструментальные методы анализа в биотехнологии [Текст]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 19.03.01 - «Биотехнология» профиль – Промышленная экология / Л. И. Бельчинская ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2017. – 25 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

Рецензент канд. хим. наук, доц. кафедры неорганической химии и химической технологии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Ю.С. Перегудов

3

3.Объем дисциплины и виды учебной работы…………………………….. 6

4.Содержание дисциплины …………………………………………………. 7

5.Лабораторный практикум, практические занятия, семинары и другие

виды аудиторных занятий……………………………………………….... 11 6.Перечень вопросов для промежуточных контро12

лей(1,2)………………………………………………………………………..

7. Методические рекомендации по организации самостоятельного изу16

чения дисциплины…………………………………………………………….

8.Перечень вопросов для итогового контроля19

экзамена……………………………………….………………………………

9.Перечень примерных тем рефератов ……………………………………... 22 Библиографический список ……………………………………………...... 23 Приложение 1. Пример оформления титульного листа реферата …….. 24

4

1. Цели и задачи дисциплины

Цель освоения дисциплины: подготовка специалистов, владеющих тео-

ретическими основами и практическими приемами по основным инструмен-

тальным (физико-химическим) методам анализа состава вещества.

1.2. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: изучить теоретические и практические основы классической аналитиче-

ской химии и физико-химические методы анализа, гравиметрии, титриметрии, хроматографии, фотометрии, потенциометрии, полярографии, кондуктометрии, поляриметрии, рефрактометрии, атомно-абсорбционного анализа;

усвоить теоретические и практические причинно-следственные зависимости между составом и свойствами веществ;

освоить методики измерений на приборах для получения результатов физико-химическими методами анализа.

1.3. Дисциплина «Инструментальные методы анализа в биотехнологии» относится к вариативной части основной профессиональной образовательной программы, индекс по учебному плану – Б1.В.ОД.5

2. Требование к результатам освоения дисциплины

2.1. Для эффективного освоения дисциплины «Инструментальные ме-

тоды анализа в биотехнологии» у обучающегося должны быть сформированы следующие предварительные компетенции или их части:

а) способность использовать основы философских знаний для формирования мировоззренческих позиций;

б) способность использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы;

в) сформированность представлений о месте инструментальных методов в биотехнологии в современной научной картине мира; понимание ее роли в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач;

2.2. Студент по результатам освоения дисциплины «Инструментальные методы анализа в биотехнологии» должен обладать следующими компетенциями (ПК):

готовностью оценивать технические средства и технологии с учетом экологи-

ческих последствий их применения(ПК - 3)

5

2.3.В результате освоения дисциплины студент должен:

–знать основные закономерности биотехнологических, а также способы их

применения для решения теоретических и прикладных задач;

– уметь пользуясь полученными знаниями, уметь выбирать оптимальные пути и методы решения поставленных задач; проводить физико-химические расчеты;

анализировать результаты физико-химических исследований.

– владеть навыками проведения типовых вычислений, связанных с проведени-

ем физико-химического анализа.

6

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

7

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Дисциплина “ Инструментальные методы анализа в биотехнологии ” для бакалавров направления подготовки «Биотехнология» включает следующие во-

просы: способы обработки результатов измерений, электрохимические методы анализа, спектральные и оптические методы анализа, хроматографические ме-

тоды, электрофизиологические методы анализа Все виды аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов по-

строены в виде логически связанной единой блочной системы, включающей обязательную систематическую подготовку студентов к лабораторным и семи-

нарским занятиям, сдачу отчетов по самостоятельной работе, отчетов по лабо-

раторным работам, текущему контролю и блочных семестровых экзаменов (по желанию), подготовке научных рефератов, занятие экспериментальной научной работой.

В таблицу 2 включены основные разделы дисциплины “ Инструментальные методы анализа в биотехнологии ” и сведения по видам работ, относящимся к данной дисциплине.

Таблица 2

8

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Способы обработки результатов измерений

Введение. Предмет и задачи физико-химических методов анализа. Значе-

ние физико-химических методов анализа в развитии биотехнологии.

Статистическая обработка результатов измерений. Основные характери-

стики метода анализа: правильность и воспроизводимость, коэффициент чувст-

вительности, предел обнаружения, нижняя и верхняя границы определяемых содержаний. Метод градуировочных кривых (графиков). Способы построения шкалы стандартов. Классификация погрешностей анализа. Систематические и случайные погрешности. Погрешности отдельных стадий химического анализа.

Причины появления погрешностей, виды погрешностей.

Раздел 2. Электрохимические методы анализа

Классификация электрохимических методов анализа.

Потенциометрия. Сущность и аналитические возможности метода. Пря-

мая потенциометрия (ионометрия) и потенциометрическое титрование. Реак-

ции, применяемые в потенциометрическом титровании. Графические способы нахождения конечной точки титрования. Электроды в потенциометрии, требо-

вания к индикаторным электродам и электродам сравнения. Классификация электродов. Ионоселективные электроды (ИСЭ). Основные характеристики ИСЭ. Выбор электродов. Аппаратура для измерения потенциала.

Кондуктометрия. Сущность и аналитические возможности метода. Элек-

тропроводность и ее зависимость от концентрации ионов в растворе. Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование. Кривые кондуктометриче-

ского титрования. Аппаратура метода. Электроды и ячейки для измерения электропроводности. Высокочастотное кондуктометрическое титрование. Сущ-

ность, аналитические возможности и особенности метода.

9

Раздел 3. Спектральные и оптические методы анализа

Классификация спектроскопических методов. Использование спектров для качественного и количественного анализа. Спектральные приборы и их ос-

новные узлы.

Эмиссионный спектральный анализ (пламенная, дуговая и искровая спектрофотометрия); область применения методов. Теоретические основы и аналитические возможности метода.

Молекулярная спектроскопия. Спектры поглощения, их происхождение и особенности. Характеристики полос поглощения. Качественный и количест-

венный анализ по спектрам поглощения. Законы светопоглощения: закон Буге-

ра – Ламберта – Бера, закон аддитивности. Причины отклонений от основного закона светопоглощения. Основные узлы приборов абсорбционной спектроско-

пии.

Абсорбционная спектроскопия в УФ- и видимой областях. ИК-

спектроскопия. Фотометрический и спектрофотометрический методы анализа,

их сравнительная характеристика. Оптимальные условия и основные приемы фотометрического определения. Определение светопоглощающих веществ в смеси. Аналитические возможности и практическое применение методов.

Нефелометрия и турбидиметрия. Теоретические основы методов. Про-

цессы взаимодействия света со взвешенными частицами. Условия проведения нефелометрических и турбидиметрических определений. Аналитические воз-

можности методов, причины их ограниченного применения. Приборы.

Рефрактометрия. Теоретические основы и аналитические возможности метода. Практическое применение. Аппаратура для проведения рефрактомет-

рических измерений.

Поляриметрия. Сущность поляриметрического метода анализа. Оптически активные вещества. Получение плоскополяризованного света. Явление двойно-

го лучепреломления. Применение поляриметрии. Вращение плоскости поляри-

10

зации плоскополяризованного света и его зависимость от различных факторов.

Количественная оценка вращения плоскости поляризации плоскополяризован-

ного света. Удельное и молярное вращение плоскости поляризации света. Оп-

ределение концентрации оптически активных веществ в растворе. Аппаратура для поляриметрических измерений

Раздел 4. Хроматографические методы

Классификация хроматографических методов. Способы получения хрома-

тограмм. Хроматографические параметры. Теория хроматографического разде-

ления. Аппаратура, обработка хроматограмм. Газовая хроматография. Газо-

твердофазная и газожидкостная хроматография. Области применения газовой хроматографии. Особенности газовых хроматографов. Жидкостная колоночная хроматография. Адсорбционная хроматография. Распределительная хромато-

графия. Ионообменная хроматография. Плоскостная хроматография.

Раздел 5. Электрофизиологические методы анализа

Биоиндикация и физиологические реакции. использование электрофизио-

логических методов для оценки устойчивости растений к внешним раздражите-

лям. Биоэлектрический потенциал. Определении значения биоэлектрического потенциала и расчет биоэлектрической реакции. Статистическая обработка биоэлектрических потенциалов.