Програма для студентів II курсу (IV семестр) бакалаврів напрямку 040103 геологія



Скачати 428.12 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації30.12.2016
Розмір428.12 Kb.
  1   2   3


Київський національний університет імені Тараса Шевченка
геологічний факультет

Кафедра мінералогії, геохімії та петрографії
Укладач:_доцент Андреєв О.В.


Аналітична геохімія
РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА
для студентів II курсу (IV семестр) бакалаврів

напрямку 6.040103 – геологія

спеціальності 070702 – геохімія і мінералогія

Затверджено

на засіданні кафедри



Протокол № ___

від „___”___________2007 р.

Зав. Кафедри
_____________ /Шнюков Є.Ф./
Декан факультету
_____________/ Вижва С.А./


КИЇВ – 2007
Робоча навчальна програма з дисципліни «Аналітична геохімія».

Укладач: канд. геол.-мін. наук, Андреєв Олександр В’ячеславович



Лектор: канд.геол.-мін.наук Андреєв О.В.

Погоджено

з науково-методичною комісією

«____» ______________ 2007 р.
___________________________

Підпис голови НМК факультету/ інституту

Вступ

Дисципліна «Аналітична геохімія» є базовою нормативною дисципліною для спеціальності «геохімія», що викладається на ІІ курсі 3 семестру в обсязі 133 годин, з них лекцій 85 год., самостійна робота 17 год., консультацій 12 год., перевірка контрольних робіт 10 год. та форма підсумкового контролю іспит 6 год.



Метою і завданням навчальної дисципліни «Аналітична геохімія» є ознайомлення студентів з сучасними аналітичними методами вивчення складу мінеральної речовини, що використовуються при проведенні геохімічних та мінералого-геохімічних досліджень, та та теоретично підготувати до виконання лабораторних робіт з курсу «Методи дослідження мінеральної речовини».

Предмет навчальної дисципліни «Аналітична геохімія» складається з різноманітних фізичних методів визначення хімічного (елементного) складу мінеральної речовини.

Вимоги до знань та вмінь.

Студент повинен мати чіткі уявлення про вимоги, що стоять перед аналітичними методами при дослідженні мінеральної речовини, специфіку їх застосування, основний зміст різних методів та їх метрологічні характеристики, ґрунтовно ознайомитися з рентгенівськими методами дослідження складу речовини.

Студент повинен вміти обрати в якості головного та додаткового з аналітичних методів такі, що задовольняють вимоги та задачі його майбутньої бакалаврської або магістерської роботи.

Місце навчальної дисципліни в структурно-логічній схемі спеціальності. Нормативна навчальна дисципліна «Аналітична геохімія» є складовою циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "бакалавр", є базовою для вивчення таких спеціальних дисциплін як «Методи дослідження мінеральної речовини», «Геохімія».

Система контролю знань та умови складання іспиту. Навчальна дисципліна "Аналітична геохімія" оцінюється за модульно-рейтинговою системою. Вона складається з двох модулів та підсумкового контролю у формі іспиту.

Контроль знань.

Контроль знань здійснюється за модульно-рейтинговою системою та передбачає проведення двох модульних контрольних робіт на протязі всього періоду навчання і завершується іспитом. Підсумковий семестровий контроль у формі іспиту передбачає врахування кількості балів, отриманих за модульні контрольні роботи.

Поточний:


  • письмова контрольна робота ( 2 контрольні роботи на семестр) – 30 балів

Підсумковий контроль у формі іспиту - 40 балів

Нижче наводиться таблиця розрахунку підсумкової оцінки за накопичувальною системою.

Таблиця 1





Змістовний модуль №1

Змістовний модуль №2

Комплексний підсумковий модуль

Підсумкова оцінка

Максимальна кількість балів

30

30

40

100


При цьому, кількість балів відповідає оцінці:

1-34 – «незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням дисципліни;

35-59 – «незадовільно» з можливістю повторного складання;

60-64 – «задовільно» («достатньо») ;

65-74 – «задовільно»;

75 - 84 – «добре»;

85 - 89 – «добре» («дуже добре»);

90 - 100 – «відмінно».

Шкала відповідності1

За 100-бальною шкалою

Оцінка за національною шкалою

90 – 100

5

відмінно

85 – 89

4

добре

75 – 84

65 – 74

3

задовільно

60 – 64

35 – 59

2

незадовільно

1 – 34

До складання іспиту допускаються студенти, які отримали не менше ніж 20 балів за дві модульні контрольні роботи.



НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ


№ лекції

Назва лекції

Кількість годин

Лекції

Самостійна робота

Контр.-мод робота

Консуль

тації


Змістовний модуль №1

Вступ. Фізичні методи аналітичних досліджень (без рентгенівських)



1

Предмет, методи та задачі аналітичної хімії в геохімії.

2










2

Класифікація методів, головні метрологічні характеристики, природа похибок.

2










3

Фізичні методи. Загальна характеристика.

4







1

4

Поділ спектральних методів за діапазоном електромагнітного випромінювання.

2










5

Емісійний спектральний аналіз.

6










6

Емісійний спектральний аналіз з індуковно зв’язаною плазмою (ICP оптика).

2







1

7

Оптичний спектральний аналіз з плазмовим збудженням.

2










8

Атомно-абсорбційний метод.

4










9

Активаційний метод.

4










10

Мас-спектрометричні методи. Принципи та апаратура.

4










11

Класичний метод ізотопного розведення.

2










12

Метод LA-ICP-MS.

2




4




Змістовний модуль №2

Рентгеноспектральні методи аналітичних досліджень



13

Засади фізики рентгенівських променів.

2










14

Взаємодія рентгенівських променів з речовиною.

2







1

15

Поглинання рентгенівського випромінювання.

2







1

16

Розсіювання рентгенівських променів атомами та речовиною.

2

2




1

18

Апаратура рентгеноспектральних досліджень.

2










19

Енерго-дисперсійні спектрометри.

2










20

Хвильові спектрометри.

2










21

Кількісний РСФА. Формула Блохіна.

4










22

Методи повного елементного аналізу.

2










23

Методи визначення елементів-домішок.

4










24

Особливості енерго-дисперсійного РСФА.

4










25

Локальні методи РСФА.

4










26

Оцінка похибок кількісного РСФА.

4




6




27

Електоно-зондовий рентгеноспектральний аналіз. Принцип метода.

2










28

Апаратура для Е-ЗРСА.

2










29

Якісний Е-ЗРСА.

2










30

Кількісний Е-ЗРСА.

4










31

Огляд аналітичних можливостей лабораторії кафедри.

3













Всього

85

17

13

12

Загальний обсяг - 133 год., в тому числі :

Лекції – 85 год.

Самостійна робота – 17 год.

Перевірка контрольних робіт – 13 год.

Консультації – 12 год.

Іспити – 6 год.

Змістовий модуль 1
Тема 1 Вступ
Лекція 1. Предмет, методи та задачі аналітичної хімії в геохімії. – 2 год.

Геохімія - наука, що вивчає хімічний склад Землі, поширеність у ній хімічних елементів і їхніх стабільних ізотопів, закономірності розподілу хімічних елементів у різних геосферах, закони їхнього поводження, сполучення і міграції (концентрації і розсіювання) у природних процесах. (Довідник по геохімії. М."Надра",1990).

Якість геохімічної інформації визначається похибками, що накопичуються на всіх етапах дослідження, а саме: при опробуванні (відборі проб), зберіганні й обробці проб, проведенні аналізу, передачі, згортанні і збереженні інформації. Ці етапи розділяють на два періоди. Перший включає етапи від опробування до проведення аналізу і закінчується одержанням первинної геохімічної інформації (ПГІ) у вигляді вмістів хімічних елементів у випробуваних точках геологічного простору. Другий період пов'язаний з перетворенням первинних даних і одержанням вторинної геохімічної інформації у виді геохімічних карт, характеристик хімічного складу природних утворень, параметрів ореолів розсіювання, показників міграції та ін.
Тема 1 Вступ
Лекція 2. Класифікація методів, головні метрологічні характеристики, природа похибок. – 2 год.

У залежності від характеру поставленої задачі розрізняються наступні види аналізу:



  1. Елементний аналіз - установлення наявності і вмісту окремих хім. елементів у даній речовині, тобто визначення його елементного складу.

  2. Фазовий аналіз - установлення наявності і вмісту окремих фаз досліджуваного матеріалу. (Наприклад вуглець у сталі може знаходитися у виді графіту й у виді карбідів - сполук заліза або іншого металу з вуглецем. Задача фазового аналізу - знайти скільки вуглецю утримується у виді графіту і скільки у виді карбідів).

  3. Молекулярний аналіз (речовинний аналіз, іноді неправильно називають фазовим аналізом) - установлення наявності і вмісту молекул різних речовин (сполук) у матеріалі.

  4. Функціональний аналіз - установлення наявності і вмісту функціональних груп у молекулах органічних сполук, наприклад аміно-(-NH2), нитро-(-NO2), гідрокси-(-OH) і інших груп.

Відповідно до задач розрізняються два види аналізу - якісний і кількісний. Задача якісного аналізу - знайти які елементи або їхні сполуки входять до складу аналізованого матеріалу. Якісний аналіз звичайно передує кількісному аналізові. Задача останнього - знайти кількісні співвідношення між компонентами, знайденими при якісному дослідженні. Часто вирішується і більш вузька задача - визначення вмісту тільки одного або декількох, але не всіх компонентів проби.

Методи аналізу умовно поділяються на хімічні і фізичні. Розподіл цей умовний, між методами обох груп немає різкої границі. В усіх випадках виявлення і кількісне визначення засноване на спостереженні і вимірі якої-небудь фізичної властивості системи. Вимірюють, наприклад, електропровідність, щільність, інтенсивність фарбування, інтенсивність різного роду випромінювань, масу, об'єм і т.п. і на цій підставі роблять висновок про кількість даного елемента або його сполук. Однак при аналізі фізичними методами, спостереження і вимір виконують безпосередньо з аналізованим матеріалом, причому хімічні реакції або зовсім не проводять, або вони відіграють допоміжну роль. У хімічних методах пробу піддають спочатку дії якого-небудь реагенту, тобто проводять певну хімічну реакцію, і тільки після цього спостерігають і вимірюють фізичну властивість. Відповідно до цього в хімічних методах аналізу головну увагу приділяють правильному виконанню хімічної реакції, а у фізичних методах основний наголос робиться на апаратурне визначення фізичних властивостей.



Головні метрологічні характеристики аналітичних методів.

Узагальненою характеристикою якості аналізу є точність, що відображає близькість результату до істинного значення вимірюваної величини. Це поняття містить у собі відтворюваність і правильність аналізу.



Відтворюваність (або розсіювання) характеризує ступінь близькості один до одного результатів аналізів, виконаних у різних умовах.

Правильність - якість вимірів, що відбиває близькість до нуля систематичних похибок у їхніх результатах.

Межа виявлення - це найменший вміст, при якому за даною методикою можна знайти присутність обумовленого компонента з заданою довірчою імовірністю.

Діапазон вмістів, що визначаються - це передбачена даною методикою область значень вмістів, що має верхню і нижню границі.

Типи похибок.

Систематична похибка - це складова загальної похибки виміру, що залишається постійною або закономірно змінюється при повторних вимірах однієї і тієї ж величини і не зменшується шляхом усереднення результатів багаторазових вимірів.

Випадкова похибка (або відхилення) - це складова загальної похибки виміру, що змінюється випадковим чином при повторних вимірах. Алгебраїчна сума випадкових похибок прагне до нуля при збільшенні числа вимірів.

Груба похибка (промах) - це така похибка виміру, що істотно перевищує очікувану за даних умов. Джерелом її є грубе порушення умов проведення вимірів (наприклад зараження проби, проведення аналізу не по інструкції і т.п.).
Тема 2 Фізичні методи.
Лекція 3. Загальна характеристика. – 4 год.

Геохімічні дослідження в зв'язку з їхньою специфікою висувають наступні головні вимоги до аналітичних методів:

- Висока відтворюваність і низька межа виявлення кількісних методів аналізу - n*10-4 - n*10-7 %.

- Широкий діапазон вмісту, що визначається, від n*10-4% (у породах і мінералах) до n*10% у рудах і продуктах їхнього збагачення.

- Одночасне визначення широкого кола (до 20-30 і більш) елементів.

- Велике число аналізованих зразків і проб, що вимагає використання високопродуктивних експресних методів аналізу.

- Порівнянність (однакова правильність) результатів аналізів, виконаних у численних лабораторіях, що істотно при проведенні регіональних геохімічних робіт на великих територіях.

- Локальність аналізу, що забезпечує визначення не тільки валового вмісту елементів, але і вивчення форм входження їх у мінерали.

Цьому комплексові вимог в основному задовольняють фізичні методи аналізу, що забезпечують достатню відтворюваність, локальність і продуктивність, особливо в сучасних, забезпечених застосуванням ЕОМ варіантах.
Тема 2 Фізичні методи.
Лекція 4. Поділ спектральних методів за діапазоном електромагнітного випромінювання..

Усі фізичні методи аналізу складу речовини по суті своєї є спектральними методами. Тобто методами, заснованими на вимірі різних спектрів.

У загальному випадку

Спектром називається розподіл сукупності (ансамблю) певних фізичних об'єктів за значенням деякої, властивої даним об'єктам, фізичної величини.

Розглянуті методи оперують найчастіше спектрами розподілу частинок або квантів електромагнітного випромінювання (фотонів) по енергії (енергетичні спектри) або довжині хвилі (хвильові спектри). Рідше – спектрами розподілу частинок по масах (спектри мас).

Згідно квантової механіки електромагнітне випромінювання складається з окремих квантів (порцій енергії), енергія яких Е зв'язана з частотою електромагнітних коливань (або їхньою довжиною хвилі) формулою Планка

E = h = h / (c), [1]

де c – швидкість світла (2,998  108 м/сек або 300000 км/сек);



h – постійна Планка (4,14  10-15 евсек, у системі СІ 6,623810-27 ергсек).

Відзначимо, що енергія кванта і довжина хвилі це одна і таж характеристика електромагнітного випромінювання, висловлена в термінах корпускулярної та хвильової теорії. Однозначний зв'язок між чисельними значеннями цієї величини (E в електрон-вольтах - еВ, в нанометрах - нм) випливає з приведеної формули



[2]

Відповідно до діапазону використовуваних енергій або довжин хвиль спектральні методи поділяють на оптичні, рентгенівські та гамма-методи.

Група оптичних методів використовує електромагнітне випромінювання оптичного діапазону (одиниці еВ або сотні нм). Це:

- емісійний спектральний аналіз (ЕСА);

- атомно-абсорбційний спектральний аналіз (ААС).

Група рентгенівських методів працює в рентгенівському діапазоні електромагнітного випромінювання (0.05 кеВ - 100 кеВ або відповідно 20 нм - 0.01 нм). Це:

- рентгеноспектральний (локальний) аналіз (РСА);

- рентгеноспектральний флуоресцентний аналіз (РСФА або РФА, у закордонній літературі XRF). Сюди ж варто віднести так званий рентгено-радіометричний метод.

Група гамма-методів (ядерно-фізичних) працює в області гамма-випромінювання (100 кеВ - 3000 кеВ). Це:

- активаційний аналіз (АА);

- радіометричні, радіографічні та радіохімічні методи.

  1   2   3


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка