Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Ochrona środowiska (S1)
Sylabus przedmiotu Metody spektrofotometryczne w analizie:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Ochrona środowiska | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Metody spektrofotometryczne w analizie | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Chemii Organicznej i Chemii Fizycznej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Jacek Soroka <Jacek.Soroka@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 1 | Grupa obieralna | 2 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawowa wiedza z chemii, fizyki i matematyki |
| W-2 | Posiadanie umiejętności obsługi komputera, w tym statstycznej obróbki wyników |
| W-3 | umiejetnośc obliczania naważek, wykonywania roztworów mianowanych i przeliczania stężeń |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Poznanie teorii najważniejszych metod spektrometrycznych |
| C-2 | Zdobycie umiejętności samodzielnego przygotowywania próbek i wykonywania pomiarów |
| C-3 | Nabycie umiejetności doboru metody do rozwiązywanego problemu |
| C-4 | Nabycie umiejętności pracy w grupie |
| C-5 | Uświadomienie sobie wpływu cywilizacji na zrównoważony rozwój i roli analityki w monitoringu środowiska |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Podstawy BHP w pracy laboratoryjnej. Przygotowanie roztworów badanych analitów. Analiza UV-vis układów dwu - wiecej analitowych: porównanie metody klasycznej algebraicznej z metodą korelacji widmowych. | 4 |
| T-L-2 | Wyznaczanie składu mieszanin trzech bezbarwnych rozpuszczalników z wykorzystaniem barwnika solwatochromowego, refraktometru i metody powierzchni kalibracyjnych. Wyznaczanie błędów oznaczeń. Wpływ ortogonalności powierzchni kalibracyjnych na użytecznośc metody | 4 |
| T-L-3 | Badanie folii polimerowych metodą IR. Identyfikacja polimeru i wyznaczanie grubości folii. | 4 |
| T-L-4 | Pomiar widm IR nieznaych substancji i ich identyfikacja w oparciu o częstosci grupowe; weryfikacja w oprciu o atlasy widm | 4 |
| T-L-5 | Wyznaczanie składów mieszanin dwu- i wiecej składnikowej metodą korelacji widmowych. Zaburzenia metody powodowane interakcją składników i sposoby ich redukcji. | 8 |
| T-L-6 | Przygotowanie próbek do pomiarów metodą ASA-ETA. Metody mineralizacji. Mineralizacja mikrofalowa | 6 |
| T-L-7 | Oznaczanie metodą ETA-ASA zawartości Pb w liściach wybranych roślin, w tym spożywczych | 6 |
| T-L-8 | Oznaczanie metodą ASA-ETA zawartości Cd i Cu w wybranych preparatach roślinnych | 6 |
| T-L-9 | Oznaczanie siarczanów i chlorków metodą turbidymetryczną | 6 |
| T-L-10 | Badanie widm wzbudzeniowych wybranych barwników fluorescencyjnych | 4 |
| T-L-11 | Uczestnictwo przy pomiarze widm NMR. Analiza widm 1H NMR i 13C NMR nieznanych substancji organicznych oraz ich identyfikacja | 8 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Promieniowanie elektromagnetyczne, stosowane źródła, monochromacja, polichromatory, detektory: matrycowe, diodowe, fotopowielające. Schematy ideowe spektrofotometrów prcujących w systemie cw. Spektrofotometry z transformacją Fouriera | 2 |
| T-W-2 | Oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią. Zakres mikrofalowy. Powstawanie widm rotacyjnych i informacje z nich wynikające. Zakres IR. Podstwowe wiadomości o powstawaniu widm rotacyjnych; sposoby przygotowania próbek; materiały stosowane w spektrofotometrii IR. Techniki absorpcyjne transmisyjne i osłabionego całkowitego wewnętrznego odbicia (ATR); informacje strukturalne dostepne z widm IR | 2 |
| T-W-3 | Reguły wyboru, widma absorpcyjne IR i rozproszeniowe Ramana, przyczyny komplementarności IR/Raman. Równanie Schroedingera, przyczyny absorpcji w obszarze wzbudzeń elektronowych, czas życia w stanie wzbudzonym. | 2 |
| T-W-4 | Siła oscylatora, widma absorpcyjne UV-vis, wymiarowanie osi widm, prawo Labmberta-Beera i odstepstwa od niego (stęzeniowe, cienkowarstwowe, wywołane natężeniem promieniowania próbkujacego). Typowe chromogeny molekularne | 2 |
| T-W-5 | Chromogeny molekularne w przykładach ich występowania. Cechy chromogenów; chromogeny cyjaninowe i merocyjaninowe. Efekty solwatochromowe. Teoria VBHB w oddziaływaniach z pojedynczym solwentem. Analityczne zastosowania solwatochromii. | 2 |
| T-W-6 | Zaburzenia wyników wpływem rozpuszczalnika. Solwatochromia w układach dwu i wiecej solwentowych. Teoria solwatochromii SA-SAB-SB. Zastosowanie solwatochromii w analityce bezbarnych ciekłych układów wieloskładnikowych - metoda powierzchni kalibracyjnych. Analiza UV-vis i IR wieloskładnikowych mieszanin analitów absorbującyh promieniowanie w obszarze IR lub UV-vis - metoda korelacji widmowych. Typowe metody niwelowanie ograniczeń aparaturowych - regresja maskowana. | 2 |
| T-W-7 | Źródła błędów w badaniach spektrofotometrycznych i sposoby ich unikania lub minimalizowania. Spektrometria emisyjna cząsteczkowa - fluorescencja i fosforescencja a rozpraszanie. Przykłady zastosowań. Turbidymetria a nefelometria. Wykorzystanie spektrofotometru UV-vis w turbidymetrii. Spektrometria absorpcyjna atomowa (ASA, AAS) - oznaczalnośc pierwiastków, przygotowanie próbek, metody mineralizacji. Program temperaturowy w atomizerze elektrotermicznym (ETA). Atomowa spektrometria emisyjna z plazmą wzbudzaną indukcyjnie (ICP AES). Czułośc, wady i zalety | 2 |
| T-W-8 | Absorpcja promieniowanie elektromagnetycznego w przyłożonym polu magnetycznym - metody rezonansowe. Koncepcja spektrometrii Paramagnetycznego Rezonansu Elektronowego (EPR, ESR), widma wolnych rodników i układów z niesparowanymi spinami elektronowymi. Typowe widma i ogólna zasada ich analizy. Koncepcja wysokorozdzielczego Magnetycznego Rezonansu Jądrowego (NMR, MRJ), przykłady widm prostych związków organicznych. | 1 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 60 |
| 60 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Udział w wykładach, z możliwością zadawania pytań (wykład interaktywny) | 15 |
| A-W-2 | Czytanie zalecanej literatury | 30 |
| A-W-3 | korzystanie z konsultacji | 15 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny interaktywny, połączony z prezentacją multimedialną |
| M-2 | Cwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: wykład - zaliczenie końcowe z oceną |
| S-2 | Ocena formująca: laboratorium - z cząstkowymi ocenami sprawozdań |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KOS_1A_B09b_W01 Ma wiedzę na temat wykorzystania promieniowania elektromagnetycznego, w tym światła, do ustalania struktur i stężeń zwiazków chemicznych. Zna efekty oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z materią, zna metody wymusznia emisji promieniowania z atomów i molekuł. Zna metody współdziałania fali elektromagnetycznej i pola magnetycznego na materię. nabywa i utrwala wiedzę na temat procesu analitycznego, od przygotowania próbki, wykonania pomiaru i analizy uzyskanych wyników. | KOS_1A_W01, KOS_1A_W02, KOS_1A_W03 | T1A_W01 | — | C-1 | T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8 | M-1 | S-1 |
| KOS_1A_B09b_W02 poznaje podstawowe metody analizy instrumentalnej służące monitorowaniu środowiska i wspomagające procesy technologiczne | KOS_1A_W05 | T1A_W01 | — | C-1 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-2 | S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KOS_1A_B09b_U01 Ma umiejętnośc wyboru spektrometrycznych metod analtycznych adekwatnych do problemu | KOS_1A_U01 | T1A_U01 | — | C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-2 | S-2 |
| KOS_1A_B09b_U02 Potrafi pobrac i przygotowac próbke do pomiaru | KOS_1A_U08 | T1A_U07 | — | C-2 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-2 | S-2 |
| KOS_1A_B09b_U03 Potrafi wykonac pomiar i zinterpretowac jego wynik | KOS_1A_U11 | T1A_U09 | InzA_U02 | C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-2 | S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KOS_1A_B09b_K01 Potrafi zidentyfikowac zagrożenia cywilizacyjne i ocenic ich siłę, doskonale rozumie potrzebę zrównoważonego rozwoju | KOS_1A_K02 | T1A_K02 | InzA_K01 | C-5 | T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
| KOS_1A_B09b_K02 Grupowe cwiczenia laboratoryjne kształtują nawyk współdziałania i tolerancji społecznej | KOS_1A_K04 | T1A_K03 | InzA_K02 | C-4 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11 | M-2 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KOS_1A_B09b_W01 Ma wiedzę na temat wykorzystania promieniowania elektromagnetycznego, w tym światła, do ustalania struktur i stężeń zwiazków chemicznych. Zna efekty oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z materią, zna metody wymusznia emisji promieniowania z atomów i molekuł. Zna metody współdziałania fali elektromagnetycznej i pola magnetycznego na materię. nabywa i utrwala wiedzę na temat procesu analitycznego, od przygotowania próbki, wykonania pomiaru i analizy uzyskanych wyników. | 2,0 | |
| 3,0 | Zna podstawy działania spektrometrów, umie powiązac problem z metodą, potrafi przygotowac próbki do pomiarów, umie przeliczac stężenia | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KOS_1A_B09b_W02 poznaje podstawowe metody analizy instrumentalnej służące monitorowaniu środowiska i wspomagające procesy technologiczne | 2,0 | |
| 3,0 | Umie wykonac typowe pomiary i interpretowac nieskomplikowane wyniki | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KOS_1A_B09b_U01 Ma umiejętnośc wyboru spektrometrycznych metod analtycznych adekwatnych do problemu | 2,0 | |
| 3,0 | Umie zaplanowac proces analityczny i wykonac proste pomiary | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KOS_1A_B09b_U02 Potrafi pobrac i przygotowac próbke do pomiaru | 2,0 | |
| 3,0 | Potrafi pobrac i przygotowac próbkę do pomiaru | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KOS_1A_B09b_U03 Potrafi wykonac pomiar i zinterpretowac jego wynik | 2,0 | |
| 3,0 | Potrafi wykonac podstawowy pomiar i zinterpretowac jego wynik | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KOS_1A_B09b_K01 Potrafi zidentyfikowac zagrożenia cywilizacyjne i ocenic ich siłę, doskonale rozumie potrzebę zrównoważonego rozwoju | 2,0 | |
| 3,0 | potrafi identyfikowac zagrożenia i propnowac metody ich oceny | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KOS_1A_B09b_K02 Grupowe cwiczenia laboratoryjne kształtują nawyk współdziałania i tolerancji społecznej | 2,0 | |
| 3,0 | Potrafi pracowac w grupie pod nadzorem | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- W. Zieliński, A. Rajca, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji zwiazków organicznych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1995
- W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa
- A. Cygański, Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa
Literatura dodatkowa
- L.A. Kazicyna, N.B. Kupletska, Metody spektroskopowe wyznaczania struktury zwiazków organicznych, Państwowe Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1974
- J.A. Soroka, K.B. Soroka, Solvatochromism of dyes. Part I. Derivatives of the 7H-indolo[1,2-a]quinolinium cation. A new model of solvatochromism., Journal of Organic Physical Chemistry, 4, 592-604, EU, 1991
- K.B. Soroka, J.A. Soroka, Solvatochromism of Dyes. Part III. Solvatochromism od Merocyanines in Some Binary Mixtures of Solvents. SA-SAB-SB a New Model of Solvatochromism, Journal of Physical Organic Chemistry, UE, 1997
- J.A. Soroka, K.B. Soroka, Spectral Correlations Methods in Analysis of Multicomponent Mixtures. Part I. Determination of Hydrocarbons Using IR nad UV Spectra, Chemia Analityczna, 47(1), 49-63, Polska, 2002
- J.A. Soroka, K.B. Soroka, Calibration Surfaces in Analysis of Ternary Mixtures, Chemia Analityczna, 47(1), 95-112, Polska, 2002
- E.K. Wróblewska, J.A. Soroka, K.B. Soroka, Solwatochromia i barwniki solwatochromowe, Wiadomości Chemiczne, 56, 113-150, Polska, 2002