Karta modułu/przedmiotu

Informacje ogólne o module/przedmiocie

1. Kierunek studiów: Farmacja

2. Poziom kształcenia: jednolite studia magisterskie 3. Forma studiów: stacjonarne

4. Rok: I

5. Semestr: I / II

6. Nazwa modułu/przedmiotu: Chemia Analityczna I

7. Status modułu/przedmiotu: obowiązkowy

8. Jednostka realizująca moduł/przedmiot:

Zakład Chemii Analitycznej, Katedra Chemii Ogólnej i Analitycznej Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach Adres: ul. Jagiellońska 4, 41-200 Sosnowiec Adres e-mail: [e-mail] Adres strony internetowej: http://zakladchemiianalitycznej.sum.edu.pl/

9. Prowadzący moduł/przedmiot (imię, nazwisko, adres e-mail):

Prof. dr hab. Alina Pyka; adres e-mail: [e-mail]

10. Cel kształcenia:

Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi metod klasycznej analizy ilościowej: miareczkowej i wagowej oraz metodami elektroanalitycznymi, jak również zasadami obliczeń zawartości substancji w próbce w oparciu o wyniki analizy w/w metodami. Student nabywa umiejętności praktycznych w zakresie technik: elektroanalitycznych, miareczkowania oraz ważenia, uczy się odpowiednio przygotować próbkę do analizy ilościowej i poprawnie wykonać analizę miareczkową, elektroanalityczną lub odpowiednio wagową substancji zawartej w próbce z wykorzystaniem określonego przepisu analitycznego podanego w literaturze np. Farmakopei Polskiej. Wyrobienie umiejętności poprawnego interpretowania uzyskanych wyników analizy ilościowej miareczkowej, wagowej, elektroanalitycznej oraz dokonywania ich obróbki statystycznej zgodnie z Zasadami Dobrej Praktyki Laboratoryjnej (GLP) Student postępuje zgodnie z zasadami BHP, zna zagrożenia wynikające z pracy z danym odczynnikiem chemicznym. Jest przygotowany do udzielenia pomocy w zakresie skaleczeń i oparzeń w pracowni chemicznej.

11. Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji:

Student poprawnie klasyfikuje i nazywa związki nieorganiczne i organiczne stosowane w chemii ze szczególnym uwzględnieniem chemii analitycznej Rozróżnia i poprawnie interpretuje przebieg reakcji: zobojętniania, tworzenia związków kompleksowych, reakcji redoks i strącania osadów Umie poprawnie wykonać obliczenia związane z wyznaczaniem: pH kwasów, zasad, soli w roztworach wodnych, pH buforów, rozpuszczalności związków w wodzie. Potrafi dokonać obliczeń związanych ze sporządzaniem roztworów substancji o danym stężeniu procentowym i molowym Potrafi sporządzić roztwór o danym stężeniu z wykorzystaniem odpowiedniego szkła laboratoryjnego i sprzętu stosowanego w tym celu.

12. Efekty kształcenia

Numer efektu kształcenia

Efekty kształcenia Student, który zaliczył moduł/przedmiot:

Odniesienie do efektów kształcenia dla programu

01

Zna i opisuje klasyczne metody analizy ilościowej: analizę wagową, analizę objętościową, alkacymetrię, redoksymetrię, argentometrię, kompleksometrię oraz metody elektroanalityczne.

B.W.12

02

Zna kryteria wyboru metody analitycznej oraz zna i stosuje zasady walidacji metody analitycznej. Wyciąga i formułuje wnioski z własnych pomiarów i obserwacji

B.W.14 B.U.14 B.K.2

03

Dobiera metodę analityczną do rozwiązania konkretnego zadania analitycznego z uwzględnieniem określonych efektów ekonomicznych.

B.U.7

04

Wykonuje analizy ilościowe związków chemicznych metodami klasycznymi i elektroanalitycznymi.

B.U.8

05

Potrafi dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych metod analitycznych oraz metod elektroanalitycznych.

B.U.8

13. Formy zajęć w odniesieniu do efektów kształcenia

Numer efektu kształcenia

Forma zajęć dydaktycznych

wykład

seminarium

ćwiczenia laboratoryjne

ćwiczenia praktyczne

inne

e-learning

01

x

x

x

02

x

x

x

03

x

x

x

04

x

x

05

x

x

14. Treści programowe

14.1. Forma zajęć: Wykłady

Liczba godzin

W1

Zagadnienia ogólno analityczne i statystyczna ocena wyników - zadania chemii analitycznej; podział analizy chemicznej; podział analityki; próbka; metoda analityczna; błędy w analizie ilościowej; analiza statystyczna wyników pomiarów; pobieranie próbek, standaryzacja i kalibrowanie.

3

W2

Równowagi chemiczne w roztworach wodnych, wpływ elektrolitów na równowagi chemiczne - skład chemiczny roztworów wodnych, równowaga chemiczna, wpływ elektrolitów na położenie stanu równowagi chemicznej, względna moc sprzężonych par kwas-zasada, roztwory buforowe, równanie Hendersona-Hasselbalcha, wpływ elektrolitów na położenie stanu równowagi chemicznej, współczynniki aktywności, rozwiązywanie problemów związanych z równowagą w złożonych układach, równowagi w procesach specyficznego oznaczania leków.

3

W3

Wiadomości ogólne dotyczące metod miareczkowych i alkacymetria - klasyfikacja metod miareczkowych, naczynia miarowe, substancje wzorcowe, roztwory wzorcowe i mianowane, błędy w analizie miareczkowej, roztwory i wskaźniki w miareczkowaniach kwas-zasada, roztwory buforowe, krzywe miareczkowania prostych i złożonych układów kwas-zasada, zastosowanie metod alkacymetrycznych, miareczkowanie alkacymetryczne w roztworach niewodnych. Zastosowanie oznaczeń alkacymetrycznych do oznaczeń substancji leczniczych.

5

W4

Redoksymetria - podstawowe wiadomości o reakcjach utleniania i redukcji, wielkości charakteryzujące układ redoks, czynniki wpływające na przebieg reakcji utleniania i redukcji, krzywa miareczkowania redoksymetrycznego, manganometria, jodometria, chromianometria, bromianometria, askorbinometria, cerometria, tytanometria, ferrometria . Zastosowanie oznaczeń redoksymetrycznych do oznaczeń substancji leczniczych.

4

W5

Miareczkowanie strąceniowe, argentometria - charakterystyka miareczkowych metod wytrąceniowych, mianowany roztwór azotanu (V) srebra, oznaczanie chlorków metodami Volharda oraz Mohra, krzywa miareczkowania wytrąceniowego; oznaczanie jonów srebra metodą Volharda, oznaczanie tiocyjanianów metodą Volharda.

1

W6

Kompleksometria - podział kompleksometrii; podstawy teoretyczne kompleksometrii, budowa kompleksów; kompleksy chelatowe; czynniki wpływające na trwałość kompleksów, stała trwałości i nietrwałości kompleksów, kolejne stałe trwałości, skumulowana stała trwałości; kompleksony; czynniki wpływające na trwałość kompleksów metali z EDTA; krzywa miareczkowania kompleksometrycznego; wskaźniki kompleksometryczne (wskaźniki redoks i metalowskaźniki); sposoby miareczkowania roztworem EDTA (bezpośrednie, odwrotne, podstawieniowe); sposoby nastawiania miana roztworów EDTA; Przykłady oznaczeń kompleksometrycznych (Al(III), Fe(III), Ca(II), oznaczanie twardości wody). Zastosowanie oznaczeń kompleksometrycznych do oznaczeń substancji leczniczych.

4

W7

Wagowe metody analizy - wagi i ważenie, wagowa analiza strąceniowa, mechanizm powstawania osadu, podział i właściwości osadów oraz odczynników strącających, współstrącanie, sposoby zapobiegania współstrącaniu, rozpuszczanie osadów, czynniki wpływające na rozpuszczalność osadów, technika pracy w analizie wagowej, przykłady oznaczeń wagowych w tym substancji leczniczych.

4

W8

Potencjometria - podstawowe definicje - potencjał elektryczny; półogniwo, potencjał półogniwa - bezwzględny i względny, wzór Nernsta, ogniwo, siła elektromotoryczna (SEM); elektrody - wskaźnikowe i odniesienia ( pierwszego, drugiego i trzeciego rodzaju), elektrody redoks, elektrody membranowe oraz elektrody zespolone - przykłady, schematy; ogniwo pomiarowe; klucz elektrolityczny; Potencjometria bezpośrednia, pomiar pH i stężenia jonów oznaczanych przy pomocy elektrod jonoselektywnych; pehametr, zasada działania i kalibracja pehametru; miareczkowanie potencjometryczne: alkacymetryczne, redoksymetryczne, precypitometryczne, kompleksometryczne; sposoby przeprowadzania miareczkowania potencjometrycznego; wyznaczanie punktu końcowego w miareczkowaniu potencjometrycznym metodą klasyczną, metodą pierwszej i drugiej pochodnej.

2

W9

Konduktometria - pojęcia ogólne: przewodnictwo (właściwe, elektryczne, molowe, molowe graniczne, jednostki), zależność przewodnictwa od stężenia, rodzaju elektrolitu, temperatury elektrolitu , naczyńko konduktometryczne: stała naczyńka; konduktometria bezpośrednia: pomiar stałej naczynka, pomiar przewodnictwa elektrolitu, prawo Kohlrauscha (addytywność przewodnictwa); miareczkowanie konduktometryczne: przykłady oznaczeń alkacymetrycznych i precypitometrycznych, krzywe miareczkowania, wyznaczanie punktu końcowego miareczkowania.

2

W10

Elektroliza - Podstawy elektrolizy: prawa Faradaya, procesy elektrodowe, polaryzacja elektrod , nadnapięcie, potencjał i napięcie rozkładowe oraz wydzielania; zastosowanie metod elektroanalitycznych do oznaczeń substancji leczniczych.

2

Łącznie

30

14.2. Forma zajęć: seminaria

S1

Statystyczna ocena wyników:- statystyczna obróbka wyników oznaczeń laboratoryjnych uzyskanych wybranymi metodami analitycznymi

2

S2

Obliczenia w alkacymetrii: wyznaczanie alkacymetrycznego współczynnika równoważności; sporządzanie i nastawianie miana titrantów stosowanych w alkacymetrii; obliczanie składu [%] próbek oraz masy substancji oznaczanych w układzie kwas - zasada oraz zasada - kwas.

2

S3

Krzywe miareczkowania alkacymetrycznego: obliczanie pH roztworu w charakterystycznych punktach krzywej miareczkowania ; alkacymetrycznego w układzie mocny kwas - mocna zasada, mocna zasada - mocny kwas, słaba zasada - mocny kwas i słaby kwas - mocna zasada; - określanie skoku miareczkowania alkacymetrycznego.

2

S4

Obliczenia w redoksymetrii : uzupełnianie współczynników w reakcjach redoks w formie cząsteczkowej i jonowej; wyznaczanie redoksymetrycznego współczynnika równoważności; sporządzanie i nastawianie miana titrantów stosowanych w red oksymetrii; obliczanie potencjału redoks w charakterystycznych punktach krzywej miareczkowania red oksymetrycznego; obliczanie stałej równowagi reakcji redoks.

2

S5

Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności: obliczanie rozpuszczalności związków w wodzie na podstawie wartości ich iloczynu rozpuszczalności; wpływ pH i wspólnego jonu na rozpuszczalnośc związków; przewidywanie efektu strącania osadu z roztworu. Obliczenia w analizie wagowej: zasada obliczania mnożnika analitycznego; obliczanie masy oraz zawartości [%] substancji w próbkach oznaczanych metodą wagową.

2

S6

Obliczenia w analizie kompleksometrycznej i precypitometrii: obliczenia masy i zawartości [%] jonów wybranych metali oznaczanych metodą miareczkowania kompleksometrycznego - obliczenia masy i zawartości [%] halogenków oznaczanych precypitometrycznie

2

S7

Metody elektroanalityczne: obliczenia w potencjometrii; obliczenia w konduktometrii; obliczenia w elektrolizie.

2

S8

Odrabianie zaległości - poprawa niezaliczonych kolokwiów

1

Łącznie

15

14.3. Forma zajęć: ćwiczenia laboratoryjne

C1

Ćwiczenia wstępne - ćwiczenia w sporządzaniu i rozcieńczaniu roztworów, zapoznanie się z techniką ważenia substancji chemicznych; zapoznanie się z techniką miareczkowania.

4

C2

Acydymetryczne oznaczanie wodorowęglanu sodu.

4

C3

Alkalimetryczne oznaczanie naproksenu i ćwiczenie ważenia.

4

C4

Manganometryczne oznaczanie wody utlenionej.

4

C5

Kompleksometryczne oznaczanie wapnia i magnezu obok siebie.

4

C6

Wagowe oznaczanie magnezu.

4

C7

Precypitometryczne oznaczanie jonów cynku.

4

C8

Charakterystyka pomiarowa elektrody szklanej. Pomiar pH przy użyciu elektrody chinhydronowej i zespolonej.

4

C9

Oznaczanie kwasu salicylowego w preparacie farmaceutycznym metodą potencjometrycznego miareczkowania alkalimetrycznego.

4

C10

Konduktometryczny pomiar stężenia mieszaniny soli. Oznaczanie zawartości NaCl w roztworze soli fizjologicznej metodą miareczkowania strąceniowego.

4

C11

Dobór metody analitycznej do oznaczania jonów srebra.

2

C12

Odrabianie zaległości: poprawa niezaliczonych ćwiczeń oraz niezaliczonych kolokwiów

3

Łącznie

45

Łączna liczba godzin z przedmiotu

90

15. Metody kształcenia

15.1. Wykład

Metody podające, metody problemowe

15.2. Seminaria

Metody problemowe, metody praktyczne

15.3. Ćwiczenia laboratoryjne

Metody praktyczne, metody programowe

16. Sposoby weryfikacji efektów kształcenia i sposoby oceny

Numer efektu kształcenia

Sposoby weryfikacji

Warunki zaliczenia

01

Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami otwartymi oraz egzamin pisemny opisowy z pytaniami otwartymi

51% poprawnych odpowiedzi

02

Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami otwartymi oraz egzamin pisemny opisowy z pytaniami otwartymi

51% poprawnych odpowiedzi

03

Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami otwartymi oraz egzamin pisemny opisowy z pytaniami otwartymi

51% poprawnych odpowiedzi

04

Sprawdzian praktyczny: wykonanie analizy

Wykonanie analizy z dopuszczalnym błędem względnym w stosunku do wartości rzeczywistej 3%

05

Sprawdzian pisemny opisowy z pytaniami otwartymi oraz egzamin pisemny opisowy z pytaniami otwartymi

51% poprawnych odpowiedzi

17. Obciążenie pracą studenta

Forma aktywności

Przeciętna liczba godzin na zrealizowanie aktywności

Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim:

udział w wykładach

30 h

udział w ćwiczeniach

45 h

udział w seminariach

15 h

udział na egzaminie pisemnym

2h

konsultacje

1h

łącznie

93 h

Samodzielna praca studenta

przygotowanie do seminarium

30 h

przygotowanie do ćwiczeń

24 h

Przygotowanie do kolokwiów z seminarium

14 h

Przygotowanie do kolokwiów z ćwiczeń

12 h

Przygotowanie do egzaminu pisemnego z przedmiotu

20 h

…

łącznie

100 h

Łącznie

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu

7

18. Sumaryczne wskaźniki charakteryzujące przedmiot

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich

3

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym

3

19. Literatura

19.1. Podstawowa

J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. T.2. Chemiczne metody analizy ilościowej, PWN, Warszawa, 2011. A. Cygański: Chemiczne metody analizy ilościowej, WNT, Warszawa, 2005. W. Szczepaniak: Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa, 2010. A. Cygański, B. Ptaszyński, J. Krystek: Obliczenia w chemii analitycznej, WNT, Warszawa 2000. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej. T.1. i T.2., PWN, Warszawa 2006.

19.2. Uzupełniająca

J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. T.1. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, PWN, Warszawa, 2011. R. Kocjan (red): Chemia analityczna. T.1 i T.2. Analiza jakościowa. Analiza ilościowa klasyczna, PZWL, Warszawa, 2000. A. Cygański: Metody elektroanalityczne, WNT, Warszawa, 1995. W. Wardas (red): Chemia analityczna, ćwiczenia laboratoryjne. Wybrane metody wagowe, miareczkowe oraz elektroanalityczne, Wyd. ŚAM, Katowice, 2001. W. Wardas, J. Czogała (red): Repetytorium z Chemii Ogólnej i Analitycznej. Zagadnienia, pytania, obliczenia, Wyd. ŚAM, Katowice, 2003. Z. Galus (red): Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej, PWN, Warszawa, 2004. F. Buhl, K. Kania, B. Mikuła: Obliczenia rachunkowe z chemii analitycznej. Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 2004.

20. Inne przydatne informacje o module/przedmiocie

20.1. Liczebność grup

Ćwiczenia laboratoryjne: 9-11 osób Ćwiczenia seminaryjne: 20-21 osób

20.2. Materiały do zajęć

komputer, rzutnik multimedialny, kalkulator, szkło, sprzęt laboratoryjny: wirówka, waga analityczna, pH-metr, elektrody, konduktometr, odczynniki chemiczne, roztwory, instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych, zestawy zadań rachunkowych do seminarium

20.3. Miejsce odbywania się zajęć

Ćwiczenia laboratoryjne: 9-11 osób Ćwiczenia seminaryjne: 20-21 osób

20.4. Miejsce i godzina konsultacji

20.5. Strona internetowa

http://zakladchemiianalitycznej.sum.edu.pl/

21. Formy oceny - szczegóły

Efekt

Na ocenę 2

Na ocenę 3

Na ocenę 4

Na ocenę 5

Efekt 01

Nie zna i nie umie opisać klasycznych metod analitycznych i elektroanalitycznych

W sposób ogólny zna i opisuje klasyczne metody analityczne i elektroanalityczne

W sposób dokładny zna i opisuje klasyczne metody analityczne i elektroanalityczne

W sposób szczegółowy zna i umie opisać, analizować i porównywać klasyczne metody analityczne i elektroanalityczne

Efekt 02

Nie zna i nie umie dokonać wyboru metody analitycznej oraz nie zna i nie stosuje zasady walidacji metody analitycznej

Zna i umie dokonać wyboru metody analitycznej ale nie zna i nie stosuje zasady walidacji metody analitycznej

Zna i umie dokonać wyboru metody analitycznej, zna i stosuje w podstawowym zakresie zasady walidacji metody analitycznej

Zna i umie dokonać wyboru metody analitycznej, zna i stosuje w pełnym zakresie zasady walidacji metody analitycznej oraz potrafi zinterpretować uzyskane wyniki walidacji

Efekt 03

Nie potrafi dobrać metody analitycznej do rozwiązania konkretnego zadania analitycznego

Potrafi dobrać metodę analityczną do rozwiązania konkretnego zadania analitycznego

Potrafi dobrać metodę analityczną do rozwiązania konkretnego zadania analitycznego oraz potrafi uzasadnić dobór metody

W sposób selektywny dobiera metodę do postawionego zadania analitycznego z uwzględnieniem kosztów i czasu analizy

Efekt 04

Wykonanie analizy z błędem względnym w stosunku do wartości rzeczywistej większym niż 3%

Wykonanie analizy z błędem względnym w stosunku do wartości rzeczywistej pomiędzy 2% i 3%

Wykonanie analizy z błędem względnym w stosunku do wartości rzeczywistej pomiędzy 2% i 1%

Wykonanie analizy z błędem względnym w stosunku do wartości rzeczywistej mniejszym niż 1%

Efekt 05

Nie potrafi dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych metod analitycznych oraz metod elektroanalitycznych.

Częściowo potrafi dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych metod analitycznych oraz metod elektroanalitycznych.

Potrafi w pełni dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych metod analitycznych oraz metod elektroanalitycznych bez głębszej interpretacji uzyskanych wyników.

Potrafi w pełni dokonać obliczeń chemicznych w zakresie klasycznych metod analitycznych oraz metod elektroanalitycznych oraz potrafi dokonać pełnej interpretacji uzyskanych wyników.

* ocena celująca - wiedza i umiejętności wykraczają poza wymagania określone dla oceny 5 „bardzo dobry”

---