Zaawansowane metody instrumentalne
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 0600-S2-CM-ZAI |
Kod Erasmus / ISCED: |
13.3
|
Nazwa przedmiotu: | Zaawansowane metody instrumentalne |
Jednostka: | Wydział Chemii |
Grupy: |
Grupy przedmiotów dla chemii medycznej s2 |
Strona przedmiotu: | https://www.chem.umk.pl/katedra-chemii-analitycznej-i-spektroskopii-stosowanej/dydaktyka/pracownia-analizy-instrumentalnej/ |
Punkty ECTS i inne: |
0 LUB
8.00
(w zależności od programu)
|
Język prowadzenia: | polski |
Wymagania wstępne: | Wiedza z analizy instrumentalnej i spektroskopii na poziomie licencjata chemii lub kierunków wymienionych zasadach naboru na S2. |
Całkowity nakład pracy studenta: | Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (125 godz.): - udział w wykładach – 15 - udział w laboratoriach – 45 - konsultacje – 65 Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (75 godz.): - przygotowania do laboratoriów – 45 - przygotowanie do egzaminu – 30 Łącznię 200 h / 25 h = 8 ECTS |
Efekty uczenia się - wiedza: | W1: posiada rozszerzoną wiedzę z zakresu podstawowych działów chemii, jej rozwoju i znaczenia dla postępu nauk ścisłych i przyrodniczych oraz poznania świata i rozwoju ludzkości. K_W01 W2: zna zasady prawidłowego planowania eksperymentu i weryfikacji wiarygodności wyniku; posiada wiedzę na temat metod statystycznych potrzebnych w analizie danych eksperymentalnych – K_W09 W3: zna i rozumie podstawy teoretyczne różnych metod analitycznych i ich wykorzystanie w interpretacji wyników pomiarowych – K_W12 W4: zna zasady bezpieczeństwa i higieny pracy w stopni pozwalającym na samodzielną pracę na stanowisku badawczym lub pomiarowym – K_W14 |
Efekty uczenia się - umiejętności: | U1: potrafi korzystać z rozszerzonej wiedzy z podstawowych działów chemii oraz twórczo wykorzystać ją w zakresie swojej specjalności – K_U01 U2: posiada umiejętność pracy z normami polskimi oraz międzynarodowymi w celu wykonania oznaczania wybranych właściwości fizycznych i chemicznych substancji chemicznych – K_U05 U3: umie posługiwać się wybraną grupą metod analitycznych; potrafi w sposób krytyczny ocenić wyniki analiz i przedyskutować błędy pomiarowe – K_U14 U4: potrafi analizować wybrane rodzaje widm (UV-Vis, IR) i wyciągać wnioski odnośnie struktury związków; umie wyszukiwać i porównywać z widmami zgromadzonymi w różnych bazach danych – K_U13 |
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne: | K1: zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego uczenia się przez całe życie; potrafi samodzielnie podjąć działania w celu poszerzania i pogłębiania wiedzy chemicznej – K_K01 K2: ma świadomość profesjonalizmu, doceniania uczciwości intelektualnej i przestrzegania etyki zawodowej, zarówno w działaniach własnych, jak i innych osób – K_K06 K3: potrafi odpowiednio określić priorytety służące rozwiązaniu określonego przez siebie lub innych problemu chemicznego – K_K05 |
Metody dydaktyczne: | Metody dydaktyczne podające: Wykład – konwencjonalny z elementami dyskusji Metody dydaktyczne poszukujące.: Laboratorium: laboratoryjna - zajęcia związane są z treściami programowymi (metodami instrumentalnymi) omawianymi na wykładzie. Student wykonuje samodzielnie zadania w oparciu o instrukcje i dostępną literaturę. |
Metody dydaktyczne podające: | - wykład informacyjny (konwencjonalny) |
Metody dydaktyczne poszukujące: | - doświadczeń |
Skrócony opis: |
Celem zajęć jest zapoznanie studentów z zaawansowanymi metodami analitycznymi, w tym z teorią, budową i zasadą działania aparatury oraz technikami pomiarowymi. Wykład omawia najważniejsze zagadnienia z zakresu spektroskometrii mas, spektroskopii oscylacyjnej (IR i Ramana), elektrochemii, polarografii, kulometrii, metod rentgenowskich, fluorescencji rentgenowskiej, spektroskopii elektronów, technik obrazowania mikroskopowego oraz metody analizy termicznej. W trakcie laboratoriów studenci poznają metody: (a) elektrochemiczne (polarografia, woltamperometria), (b) spektroskopowe: podczerwień (IR, Raman), spektrofluorymetria, (c) termiczne (TG/DTG/DTA, DSC), (d) mikroskopowe (SEM, AFM) i (e) dyfraktometria rentgenowska (XRD). |
Pełny opis: |
Wykład: Spektroskopia mas w zastosowaniach do identyfikacji i analizy ilościowej związków chemicznych. Techniki łączone ze spektroskopią mas (ESI-MS, HPLC–ICP-MS, LDI). Zastosowanie laserowej ablacji w analizie chemicznej. Absorpcyjna i emisyjna spektroskopia atomowa (ASA, ICP, AES). Metody wykorzystujące promienie rentgenowskie (XRF, XRD, TEM, XPS) jako źródło informacji o badanej próbce. Metody elektrochemiczne: polarografia stałoprądowa, wiszącej kropli, kulometria, sensory na bazie tranzystora efektu polowego w analizie chemicznej. Sensory i biosensory. Spektroskopia elektronów (Augera) w badaniach materiałowych. Mikroskopia elektronowa (SEM, TEM, STEM) oraz mikroskopia sił atomowych (STM, AFM) w zastosowaniach do badania materiałów. Metody analizy termicznej w charakterystyce materiałów (TGA, DTA, DSC). Ćwiczenia laboratoryjne: 1. Dyfrakcja rentgenowska (XRD); Identyfikacja związków chemicznych metodą proszkową. Omawiane są problemy teoretyczne i praktyczne: elementy symetrii cząsteczek, układy krystalograficzne, podstawowe typy struktury krystalicznej związków nieorganicznych, budowa i działanie aparatury, techniki badawcze, interpretacja dyfraktogramów. 2. Analiza termiczna (TG/DTG/DTA, DSC); Analiza przebiegu reakcji termicznego rozkładu substancji, na przykładzie soli nieorganicznych i związków kompleksowych. Omawiane są problemy teoretyczne i praktyczne: podział metod termoanalitycznych, analiza termiczna i termograwimetryczna (definicje, aparatura, zasada pomiaru), krzywe TG, DTA, DTG oraz ich interpretacja, przemiany fazowe pierwszego i wyższych rodzajów, efekty energetyczne towarzyszące reakcjom chemicznym, skaningowa kalorymetria różnicowa (definicje, aparatura, zasada pomiaru, czynniki wpływające na przebieg pomiaru), zastosowania skaningowej kalorymetrii różnicowej. 3. Spektroskopia w podczerwieni (IR, TG/IR); Spektroskopowa analiza ilościowa mieszaniny wieloskładnikowej, Zastosowanie spektroskopii oscylacyjnej do analizy jakościowej produktów termicznego rozkładu. Omawiane problemy teoretyczne i praktyczne: prawa absorpcji i ich praktyczne zastosowanie w analizie jakościowej i ilościowej, metody oznaczeń ilościowych z zastosowaniem spektroskopii w podczerwieni (krzywej wzorcowej, arytmetyczna, wzorca wewnętrznego), widmo oscylacyjne, parametry opisujące pasmo absorpcyjne (problem intensywności i intensywności integralnej pasma absorpcyjnego) i ich znaczenie dla pomiarów ilościowych (transmitancja, absorbancja), dokładność metody i przyczyny błędów. 4. Spektrofluorymetria; Oznaczanie witamin z grupy B w preparatach farmaceutycznych. Omawiane problemy teoretyczne i praktyczne: rodzaje luminescencji, różnice pomiędzy absorpcją, fluorescencją i fosforoscencją, przejścia pomiędzy poziomami energetycznymi, cząsteczki charakterystyczne dla fluorescencji i fosforoscencji, parametry fizykochemiczne wpływające na wartość natężenia fluorescencji, wygaszanie fluorescencji, budowa spektrofluorymetru, zastosowanie, zalety i wady metod fluorymetrycznych. 5. Skaningowa mikroskopia elektronowa i mikroskopia sił atomowych (SEM, AFM); Wykorzystanie techniki obrazowania metodą mikroskopii elektronowej i AFM do oceny różnych materiałów. Omawiane są problemy teoretyczne i praktyczne: skanningowy mikroskop elektronowy – budowa i zasada działania, sposoby detekcji stosowane w SEM, techniki pracy przyczyny zakłóceń obrazu, metody przygotowania próbek; AFM – tryby pracy, ograniczenia metody, środowisko pracy mikroskopu. Porównane zostają metody SEM i AFM między sobą oraz z mikroskopią optyczną. 6. Polarografia, Oznaczanie metali ciężkich metodą dodatku wzorca. Omawiane problemy teoretyczne i praktyczne: podstawy teoretyczne polarografii zmiennoprądowej i stałoprądowej (wzory, schematy, wykresy), analiza jakościowa i ilościowa, budowa układu pomiarowego, procesy elektrodowe, rola elektrolitu podstawowego w analizie polarograficznej, prądy faradajowskie, maksima polarograficzne. 7. Woltamperometria cykliczna, inwersyjna; Oznaczanie stężenia żelaza w postaci [Fe(III)(CN)6]3- metodą woltamperometrii cyklicznej, Oznaczanie metali ciężkich w wodzie z zastosowaniem wiszącej kroplowej elektrody rtęciowej. Omawiane są problemy teoretyczne i praktyczne: równania Nernsta, zjawisko ładowania podwójnej warstwy, prawa Faradaya, procesy faradajowskie i niefaradajowskie, prąd anodowy i katodowy, elektrody stosowane w woltamperometrii, parametry krzywych wolt amperometrycznych, kryteria odwracalności procesów elektrodowych, rodzaje metod wolt amperometrycznych, wisząca kroplowa elektroda rtęciowa, krzywe wolt amperometryczne, procesy elektrochemiczne, zasady pomiaru. |
Literatura: |
1. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, W-wa 1992. 2. W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, W-wa 1985. 3. J. Stankowski, W. Hilczer, Wstęp do spektroskopii rezonansów magnetycznych, PWN, W-wa 2005. 4. G.W. Ewing, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, W-wa 1980. 5. A. Cygański, Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, W-wa 1993, WNT. 6. M. Szafran, Z. Dega-Szafran, Określanie struktury związków organicznych metodami spektroskopowymi, W-wa 1988, PWN. Tablice i ćwiczenia 7. J. Ciba, Poradnik chemika analityka, Analiza instrumentalna, W-wa, 1991, WNT. 8. J. Kryściak, Chemiczna analiza instrumentalna, PZWL, Warszawa 1999. 9. Z. Witkiewicz, Podstawy chromatografii, WNT, Warszawa 2000. 10. M. Balcerzak, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii analitycznej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1998. 11. A. Cygański, Metody elektrochemiczne, W-wa 1993, WNT. 12. E. Hoffmann, J. Charette, V. Strbant Mass Spectrometry, Prociples and applications. Wiley, 1996. 13. D. C. Harris Quantitative Chemical Analysis. Freeman&Co. NY. 8th ed. 2010. |
Metody i kryteria oceniania: |
Metody Wykład: egzamin pisemny 3h, pytania otwarte. wg stopnia trudności określonego poniżej, lub egzamin ustny wg tych samych kryteriów. Kryteria: Na ocenę dostateczną: min. 50 % punktów egzaminu. Student zna podstawowe treści przedmiotu przedstawione na wykładzie. Na ocenę dostateczny plus 61-65% pkt. Student zna i rozumie podstawy teoretyczne metody analitycznej i zasady działania aparatury analitycznej. Na ocenę dobrą: 66-75% Zna treści i rozumie zależności pomiędzy jakością analizy i zasadami teoretycznymi oraz potrafi rozwiązać problemy analityczne Na ocenę dobry plus 76-80% Zna treści i rozumie zależności pomiędzy różnymi metodami analitycznymi, stosuje wiedzę do rozwiązywania problemów teoretycznych i praktycznych w analizie chemicznej. Na ocenę bardzo dobry powyżej 80% Posiada wiedzę wykraczająca poza zakres tematyczny wykładu zdobytą samodzielnie pod czas pracy z literaturą przedmiotu. Laboratorium: zdane sprawdziany pisemne pisane przed rozpoczęciem pracowni, ocena sprawozdań z wykonanych ćwiczeń. Na zaliczenie Pracowni wymaganych jest 50 % punktów zdobytych w trakcie semestru. Na ocenę dostateczną: 50% min. Student zna podstawy teoretyczne metody analitycznej oraz potrafi opisać doświadczenia przeprowadzone w pracowni. Na ocenę dostateczny plus 61-65% Student zna i rozumie podstawy teoretyczne metody analitycznej oraz potrafi zna zasady opisu analizy chemicznej przeprowadzonej w pracowni. Na ocenę dobrą: 66-75% Zna metodę i rozumie zasady teoretyczne oraz sposób wykonania analizy. Potrafi planować doświadczenia analityczne i samodzielnie opisać analizę oraz wyciągnąć prawidłowe wnioski. Na ocenę dobry plus 75 -80% Posiada pełną wiedzę o metodzie analitycznej rozumie zasadę pracy aparatury analitycznej i potrafi zastosować do rozwiązywania nowych problemów analitycznych. Na ocenę bardzo dobry powyżej 80% Posiada wiedzę wykraczająca poza zakres tematyczny wykładu zdobytą samodzielnie pod czas pracy w bibliotece, stosuje właściwe metody badania złożonych matryc analitycznych i potrafi zastosować do rozwiązywania nowych problemów analitycznych wykraczających poza temat wykładu. |
Praktyki zawodowe: |
Nie dotyczy |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2022/23" (zakończony)
Okres: | 2022-10-01 - 2023-02-19 |
Przejdź do planu
PN WT LAB
LAB
LAB
ŚR CZ WYK
PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Robert Szczęsny, Edward Szłyk | |
Prowadzący grup: | Marzanna Kurzawa, Iwona Łakomska, Tadeusz Muzioł, Piotr Piszczek, Aleksandra Radtke, Robert Szczęsny, Iwona Szymańska | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: | Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/24" (zakończony)
Okres: | 2023-10-01 - 2024-02-19 |
Przejdź do planu
PN LAB
LAB
LAB
WYK
WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Robert Szczęsny, Edward Szłyk | |
Prowadzący grup: | Marzanna Kurzawa, Iwona Łakomska, Tadeusz Muzioł, Piotr Piszczek, Aleksandra Radtke, Robert Szczęsny, Edward Szłyk, Iwona Szymańska | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/25" (w trakcie)
Okres: | 2024-10-01 - 2025-02-23 |
Przejdź do planu
PN WT WYK
LAB
ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 45 godzin
Wykład, 15 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Robert Szczęsny | |
Prowadzący grup: | Marzanna Kurzawa, Iwona Łakomska, Tadeusz Muzioł, Piotr Piszczek, Aleksandra Radtke, Robert Szczęsny, Iwona Szymańska | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.