1 курс / Химия / Uchebnik_Osnovy_analiticheskoy_khimii

УДК 543

ББК 24.4я73 В 370

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ОмГУ

Рецензенты:

кафедра аналитической химии и химической экологии Саратовского госуниверситета им. Н.Г. Чернышевского;

канд. хим. наук, доц. кафедры неорганической химии Омского государственного педагогического университета Э.М. Анфингер

Вершинин В.И., Власова И.В., Никифорова И.А.

В 370 Основы аналитической химии: учебное пособие / под ред. В.И. Вершинина. – Омск: Изд-во ОмГУ, 2007. – 592 с. (Сер. «Учебные издания Омского университета»)

ISBN 978-5-7779-0785-1

Кратко изложены теоретические основы современной аналитической химии. Содержание и глубина излагаемого материала соответствуют действующим в РФ государственным стандартам высшего профессионального образования. Наибольшее внимание уделяется общетеоретическим основам и инструментальным методам химического анализа.

Книга будет полезна в качестве учебного пособия студентам-хими- кам классических университетов (особенно будущим бакалаврам), а также студентам нехимических вузов. При подготовке бакалавров и специалистов химического профиля в педагогических вузах данная книга может быть основным учебником, так как ее содержание охватывает типовые программы курса «Аналитическая химия», утвержденные соответствующими УМО. Нетрадиционный подход к изложению учебного материала, несомненно, заинтересует преподавателей высших учебных заведений, а также специалистов-аналитиков.

УДК 543

ББК 24.4я73

4

7

ПРЕДИСЛОВИЕ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ

Учебная дисциплина «Аналитическая химия» – важная часть общепрофессиональной и естественнонаучной подготовки будущих химиков, учителей химии и биологии, фармацевтов, инженеров-технологов, агрономов и многих других специалистов. Базовый курс аналитической химии (далее – АХ) изучают десятки тысяч студентов не менее чем в 600 вузах РФ. Содержание курса, регламентируемое государственными образовательными стандартами (ГОС), рекомендациями учебно-методи- ческих объединений (УМО) и внутривузовскими рабочими программами, зависит от целого ряда факторов. Надо учитывать: практические задачи, которые встанут перед выпускником вуза; роль, место и объем курса в той или иной образовательной программе; подготовленность студентов к освоению, а преподавателей – к изложению того или иного материала; наличие учебной литературы, оборудования и т. п. Реальное содержание курса АХ в разных вузах сильно различается. Требуется множество учебников и учебных пособий, отличающихся не только по содержанию, но и по способу изложения учебного материала. Однако все учебники должны отражать один и тот же современный уровень развития аналитической химии как науки.

Старшему поколению преподавателей-аналитиков хорошо известны учебники В.Н. Алексеева, А.П. Крешкова, И.В. Пятницкого, Н.Я. Логинова и соавторов. Несмотря на различную направленность и неравноценность этих учебников, все они отражали уровень развития науки, достигнутый к 50–60-м гг. XX века. Основное внимание уделялось трем химическим методам анализа: прежде всего качественному анализу с применением групповых реагентов и цветных реакций, в меньшей степени – гравиметрии и титриметрии. Из теоретических вопросов детально рассматривались лишь способы управления ионными равновесиями, которые со времен Оствальда используются в химических методах элементного анализа неорганических веществ. Такой подход стал традиционным и привычным. Он имеет свои методические преимущества: позволяет закрепить и конкретизировать знания студентов, полученные при изучении неорганической и общей (физической) химии; не требует сложного и дорогого оборудования.

Однако к концу XX века аналитическая химия как наука ушла далеко вперед. Она сблизилась с физикой, метрологией, информатикой;

8

приобрела междисциплинарный характер, т. е. перестала быть только частью химии. Изменился и арсенал методик, применяемых на практике для установления состава веществ. Теперь в аналитических лабораториях никто не проводит качественный анализ сплавов или минералов, пользуясь сероводородной (или какой-либо другой) схемой; соответствующую информацию гораздо проще получить спектроскопическими методами. В большинстве лабораторий не применяется и гравиметрия. Даже титриметрические определения, сохранившие свою практическую значимость, теперь проводят реже, чем 30–40 лет назад. Преимущественное положение в аналитических лабораториях к концу XX века заняли так называемые инструментальные методы (физические, физикохимические, биохимические), которым ранее в вузах должного внимания не уделялось. Некоторые инструментальные методы изучались, но кратко и поверхностно (фотометрия, потенциометрия, электрогравиметрия); другие только упоминались (атомно-эмиссионный спектральный анализ, газовая хроматография), а многие важные методы даже не упоминались (ферментативный анализ, атомная абсорбция, масс-спектрометрия). Практически не рассматривались и общетеоретические вопросы, связанные с инструментальными методами.

Проблема «чему учить студентов?» не сводится к соотношению классических и инструментальных методов анализа, она имеет и другие аспекты. Преподаватели российских вузов зачастую недостаточное внимание уделяют анализу органических веществ и объектов окружающей среды, метрологическим аспектам анализа, методам разделения и концентрирования микропримесей. Основное внимание они обращают на элементный анализ, пренебрегая вещественным, молекулярным, струк- турно-групповым и локальным, хотя в XX веке эти виды анализа стали не менее важными, чем элементный. В учебниках иногда ничего не говорится о реальных объектах анализа и о задачах, которые решают аналитики в своих лабораториях. А ведь с этими задачами сталкиваются не только профессионалы-аналитики, но и множество инженеров, врачей, фармацевтов, экологов, агрономов и других выпускников российских вузов!

Отставание традиционного содержания вузовского курса аналитической химии от современного уровня развития нашей науки, его отрыв от практики работы контрольно-аналитических лабораторий, безусловно, снижают качество подготовки специалистов. Это отставание все еще не преодолено. Особенно оно проявляется в педагогических и некоторых технических вузах. Там, как правило, нет отдельных кафедр аналитической химии, и соответствующий учебный курс нередко рассматривается как вспомогательный, как средство закрепления и углубления

9

знаний по неорганической химии. Авторы устаревших программ и учебников обосновывают такой подход тем, что данные вузы не занимаются подготовкой специалистов-аналитиков1. Но базовой курс аналитической химии на это не рассчитан даже в тех вузах, которые действительно готовят профессиональных аналитиков. Этот курс должен обеспечить достижение совсем других целей. Систематизируя и сопоставляя мнения ведущих специалистов, можно составить перечень задач, решаемых при преподавании курса АХ. В него входят:

ознакомление с методами химического анализа и их возможно-

стями;

обоснование происхождения знаний о составе веществ, химизме

имеханизме химических реакций; формирование научного мировоззрения;

изучение материала по химическим процессам, не входящего в другие учебные курсы (характеристические свойства атомов и молекул, комплексообразование в растворе, экстракция и др.);

развитие и закрепление учебного материала других курсов, а также формирование знаний и умений, обеспечивающих последующее изучение других дисциплин;

развитие творческих способностей, логики мышления, аккуратности и т. п.;

обучение технике лабораторных работ и самостоятельному выполнению простейших анализов, работе на приборах, выбору методик, оценке точности результатов анализа и т. п.

От типа вуза зависит лишь приоритетность тех или иных целей, способы решения тех или иных задач. Определять приоритеты в каждом

случае следует с учетом требований к выпускникам, изложенным в государственных стандартах2.

Так, при изучении курса АХ в педагогических вузах на первое место, вероятно, следует ставить историко-методологический и ознакомительный аспекты. Сейчас многие выпускники педвузов хорошо знают, как устроены молекулы белков, как именно проходят реакции замещения в ароматических углеводородах, какой состав имеют атмосферы Марса и Венеры. Молодые учителя передают подобные знания своим

1См., например, предисловие к учебнику Н.Я. Логинова, А.Г. Воскресенского, И.С. Солодкина «Аналитическая химия». 2-е изд. (М.: Просвещение, 1979.

– 480 с.).

2Эти вопросы более детально рассмотрены в статье В.И. Вершинина «Содержание и методическое обеспечение базового курса аналитической химии» (Журнал аналитической химии. – 2005. – Т. 60. – № 9. – С. 992–1003).

10