ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Учебные курсы по химии
для студентов нехимических факультетов МГУ

Аналитическая химия

Программа дисциплины для студентов  факультета фундаментальной медицины МГУ
(специальность  «Фармация»)

Введение
Предмет аналитической химии, её место в системе наук, связь с практикой. Аналитическая химия и химический анализ. Метод, методика и средства химического анализа. Виды анализа: качественный и количественный; изотопный, элементный, структурно-групповой (функциональный), молекулярный, вещественный, фазовый анализ; валовый (локальный), деструктивный (недеструктивный), дискретный (непрерывный), контактный (дистанционный); макро-, полумикро-, микро- и ультрамикроанализ. Химические, физические и биологические методы анализа. Классические, инструментальные методы анализа. Основные этапы химического анализа. Выбор метода анализа и составление схем анализа. Объекты анализа.
Современное состояние и тенденции развития аналитической химии: инструментализация, автоматизация, математизация, миниатюризация, увеличение доли и роли физических методов, переход к многокомпонентному анализу, создание сенсоров и тест-методов.
Значение аналитической химии для фармации. Краткий очерк развития аналитической химии и фармацевтических наук в исторических параллелях. Фармацевтический анализ. Фармакопейные методы.

Метрологические основы химического анализа
Аналитический сигнал и помехи. Контрольный опыт. Абсолютные (безэталонные) и относительные методы анализа. Единичные и параллельные определения. Способы определения содержания вещества по данным аналитических измерений (метод градуировочного графика, метод стандартов, метод добавок). Основные характеристики метода анализа: точность (правильность и воспроизводимость), чувствительность (коэффициент чувствительности, предел обнаружения, нижняя и верхняя границы определяемых содержаний) и селективность.
Погрешности химического анализа: абсолютные и относительные; систематические и случайные; грубые промахи. Погрешности отдельных стадий химического анализа. Способы оценки правильности: применение стандартных образцов, метод добавок, метод варьирования навесок, сопоставление с другими методами. Стандартные образцы, их изготовление, аттестация и использование.
Статистическая обработка результатов измерений. Закон нормального распределения случайных погрешностей, t- и F-распределения. Некоторые понятия математической статистики: объём выборки (генеральная и выборочная совокупность); среднее, дисперсия, стандартное отклонение, относительное стандартное отклонение, доверительная вероятность, доверительный интервал. Сходимость и повторяемость. Оценка допустимого расхождения результатов параллельных определений. Сравнение дисперсий и средних двух методов анализа.
Регрессионный анализ. Использование метода наименьших квадратов для построения градуировочных функций. Примеры метрологической обработки и представления результатов количественного фармацевтического анализа. Требования к метрологической оценке в зависимости от объекта и цели анализа. Способы повышения воспроизводимости и правильности анализа.

Типы химических реакций и процессов в аналитической химии
   Основные типы химических реакций в аналитической химии: кислотно-основные, комплексообразования, окисления-восстановления. Используемые процессы: осаждение-растворение, экстракция, сорбция. Константы равновесия реакций и процессов. Состояние веществ в идеальных и реальных системах. Поведение электролитов и неэлектролитов в растворах. Коэффициенты активности. Теория Дебая-Хюккеля и ее ограничения. Концентрационные константы. Описание сложных равновесий. Общая и равновесная концентрации. Условные константы.
   Скорость реакций в химическом анализе. Факторы, влияющие на скорость. Катализаторы, ингибиторы. Автокаталитические реакции. Индуцированные и сопряженные реакции. Примеры ускорения и замедления реакций и процессов, используемых в химическом анализе.
   Кислотно-основные реакции. Современные представления о кислотах и основаниях. Теория Бренстеда-Лоури. Равновесие в системе кислота - сопряженное основание и растворитель. Гидролиз как частный случай кислотно-основного равновесия. Константа и степень гидролиза. Константы кислотности и основности. Кислотные и основные свойства растворителей. Константа автопротолиза. Влияние природы растворителя на силу кислоты и основания. Нивелирующий и дифференцирующий эффект растворителя.
   Кислотно-основное равновесие в многокомпонентных системах. Буферные растворы и их свойства. Буферная емкость. Использование буферных систем в анализе. Вычисления рН растворов незаряженных и заряженных кислот и оснований, многоосновных кислот и оснований, смесей кислот и оснований.
   Реакции комплексообразования. Теория Льюиса-Пирсона. Типы комплексных соединений, используемых в аналитической химии. Классификация комплексных соединений по характеру взаимодействия металл-лиганд, по однородности лиганда и центрального иона (комплексообразователя). Свойства комплексных соединений, имеющие аналитическое значение: устойчивость, растворимость, летучесть, спектральные характеристики.
   Ступенчатое комплексообразование. Количественные характеристики комплексных соединений: константы устойчивости (ступенчатые и общие), степень образования комплекса. Факторы, влияющие на комплексообразование: строение центрального атома и лиганда, концентрация компонентов, рН, ионная сила раствора, температура. Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексных соединений.
   Влияние комплексообразования на растворимость соединений, кислотно-основное равновесие, окислительно-восстановительный потенциал систем, стабилизацию различных степеней окисления элементов. Способы повышения чувствительности и избирательности анализа с использованием комплексных соединений.
   Теоретические основы взаимодействия органических реагентов с неорганическими ионами. Влияние их природы, расположения функционально-аналитические групп, стереохимии молекул реагента на его взаимодействие с неорганическими ионами. Теория аналогий взаимодействия ионов металлов с неорганическими реагентами типа H2O, NH3 и H2S и кислород-, азот-, серосодержащими органическими реагентами. Основные типы соединений, образуемых с участием органических реагентов. Хелаты, внутрикомплексные соединения. Факторы, определяющие устойчивость хелатов. Важнейшие органические реагенты, применяемые в анализе для разделения, обнаружения, определения ионов металлов, для маскирования и демаскирования. Органические реагенты для фармацевтического анализа. Возможности использования комплексных соединений и органических реагентов в различных методах анализа.
  Окислительно-восстановительные реакции. Электродный потенциал. Уравнение Нернста и его связь с законами химической термодинамики. Стандартный и формальный потенциалы. Связь константы равновесия со стандартными потенциалами. Направление реакций окисления-восстановления. Факторы, влияющие на направление окислительно-восстановительных реакций. Понятие о смешанных потенциалах. Механизмы окислительно-восстановительных реакций и их значение для аналитической химии.
Основные неорганические и органические окислители и восстановители, применяемые в анализе. Методы предварительного окисления и восстановления определяемого элемента.
  Процессы осаждения и соосаждения. Равновесие в системе раствор ¾ осадок. Осадки и их свойства. Схема образования осадка. Кристаллические и аморфные осадки. Зависимость структуры осадка от его индивидуальных свойств и условий осаждения. Зависимость формы осадка от скорости образования и роста первичных частиц. Константы растворимости малорастворимого сильного электролита (термодинамическая, реальная и условная). Способы выражения растворимости малорастворимых электролитов. Факторы, влияющие на растворимость осадков: температура, ионная сила, действие одноименного иона, реакции протонизации, комплексообразования, окисления-восстановления, структура и размер частиц. Условия получения кристаллических осадков. Гомогенное осаждение. Полное и дробное осаждение, дробное растворение. Старение осадка. Причины загрязнения осадка. Классификация различных видов соосаждения. Положительное и отрицательное значение явления соосаждения в анализе. Особенности образования коллоидно-дисперсных систем. Использование коллоидных систем в химическом анализе.

Методы обнаружения и идентификации
Задачи и выбор метода обнаружения и идентификации атомов, ионов и химических соединений. Качественный химический анализ. Аналитические признаки веществ и аналитические реакции. Типы аналитических реакций и реагентов (специфические, селективные, групповые). Характеристики чувствительности качественных аналитических реакций (предельное разбавление, предельная концентрация, минимальный объём предельно разбавленного раствора, предел обнаружения, показатель чувствительности).
Дробный и систематический анализ. Качественный анализ катионов. Классификация катионов по аналитическим группам в соответствии с сероводородной (сульфидной), аммиачно-фосфатной, кислотно-основной схемами анализа. Систематический анализ катионов по кислотно-основной схеме. Аналитические реакции катионов различных аналитических групп. Качественный анализ анионов. Классификация анионов по аналитическим группам (по способности к образованию малорастворимых соединений, по окислительно-восстановительным свойствам). Систематический анализ анионов по кислотно-основной схеме. Аналитические реакции анионов различных аналитических групп. Качественный анализ смесей катионов и анионов, лекарственных средств.
Микрокристаллоскопический анализ, пирохимический анализ (окрашивание пламени, возгонка, образование перлов). Капельный анализ. Анализ растиранием порошков. Хроматографические методы качественного анализа. Физические методы обнаружения и идентификации неорганических и органических веществ. Экспрессный качественный анализ в заводских и полевых условиях. Тест-методы и тест-средства. Примеры практического применения методов обнаружения. Использование качественного анализа в фармации.

Методы выделения, разделения и концентрирования
Основные методы разделения и концентрирования, их роль в химическом анализе. Сочетание методов разделения и концентрирования с методами определения; гибридные методы. Одноступенчатые и многоступенчатые процессы разделения. Константы распределения. Коэффициент распределения. Степень извлечения. Фактор разделения. Коэффициент концентрирования.
Методы экстракции. Теоретические основы методов. Закон распределения Нернста-Шилова. Классификация экстракционных процессов. Скорость экстракции. Типы экстракционных систем: неионизированные соединения (молекулярные вещества, хелатные соединения, комплексы металлов со смешанной координационной сферой, включающей неорганический лиганд и нейтральный экстракционный реагент) и ионные ассоциаты (металлсодержащие кислоты и их соли, минеральные кислоты, координационно-несольватированные ионные ассоциаты, гетерополисоединения, экстрагируемые кислородсодержащими растворителями, прочие ионные ассоциаты). Условия экстракции неорганических и органических соединений. Реэкстракция. Природа и характеристика экстрагентов. Разделение и концентрирование элементов методом экстракции. Основные органические реагенты, используемые для разделения элементов методом экстракции. Селективное разделение элементов методом подбора органических растворителей, изменения рН водной фазы, маскирования и демаскирования. Использование процессов экстракции в фармацевтическом анализе.
Методы осаждения и соосаждения. Применение неорганических и органических реагентов для осаждения. Способы разделения осаждением либо растворением при различных значениях рН, за счет образования комплексных соединений и применения окислительно-восстановительных реакций. Групповые реагенты и предъявляемые к ним требования. Характеристики малорастворимых соединений, наиболее часто используемых в анализе. Концентрирование микроэлементов соосаждением на неорганических и органических носителях (коллекторах).
Другие методы. Отгонка (дистилляция, возгонка). Ионный обмен. Понятие об электрофорезе.

Хроматографические методы анализа
Определение хроматографии. Понятие о подвижной и неподвижной фазах. Классификация методов по агрегатному состоянию подвижной и неподвижной фаз, по механизму разделения, по технике выполнения, по цели и задачам анализа. Способы получения хроматограмм (фронтальный, вытеснительный, элюентный). Основные параметры хроматограммы. Основное уравнение хроматографии. Селективность и эффективность хроматографического разделения. Теория теоретических тарелок. Кинетическая теория. Качественный и количественный хроматографический анализ.
Газовая хроматография. Газо-адсорбционная (газо-твердофазная) и газо-жидкостная хроматография. Сорбенты и носители, требования к ним. Механизм разделения. Схема газового хроматографа. Колонки. Детекторы, их чувствительность и селективность. Понятие о хромато-масс-спектрометрии. Области применения газовой хроматографии. Достоинства и недостатки газовой хроматографии.
Жидкостная колоночная хроматография. Виды жидкостной хроматографии. Преимущества высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Схема жидкостного хроматографа. Насосы, колонки. Основные типы детекторов, их чувствительность и селективность. Достоинства и недостатки ВЭЖХ.
Адсорбционная и распределительная жидкостная хроматография. Нормально-фазовый и обращенно-фазовый варианты. Полярные и неполярные неподвижные фазы и принципы их выбора. Модифицированные силикагели как сорбенты. Подвижные фазы и принципы их выбора. Области применения жидкостной хроматографии.
Ионная и ионообменная хроматография. Строение и физико-химические свойства ионообменников. Ионообменное равновесие. Селективность ионного обмена и факторы его определяющие. Области применения ионообменной хроматографии. Особенности строения и свойства сорбентов для ионной хроматографии. Одноколоночная и двухколоночная ионная хроматография, их преимущества и недостатки. Ионохроматографическое определение катионов и анионов.
Ион-парная и лигандообменная хроматография. Общие принципы. Подвижные и неподвижные фазы. Области применения.
Эксклюзионная хроматография. Общие принципы метода. Особенности неподвижных фаз и механизма разделения. Определяемые вещества и области применения метода.
Плоскостная хроматография. Общие принципы разделения. Способы получения плоскостных хроматограмм (восходящий, нисходящий, круговой, двумерный). Реагенты для проявления хроматограмм. Преимущества и недостатки.
Тонкослойная хроматография. Механизмы разделения. Сорбенты и подвижные фазы. Области применения.
Бумажная хроматография. Механизмы разделения. Требования к бумаге для проведения хроматографического анализа. Подвижные фазы. Области применения.
Использование различных хроматографических методов в фармацевтическом анализе.

Гравиметрический метод анализа
Сущность гравиметрического анализа, преимущества и недостатки метода. Прямые и косвенные методы определения. Методы отгонки и осаждения. Важнейшие органические и неорганические осадители. Погрешности в гравиметрическом анализе. Общая схема определений. Требования к осаждаемой и гравиметрической формам. Изменения состава осадка при высушивании и прокаливании. Термогравиметрический анализ.
Аналитические весы. Чувствительность весов и ее математическое выражение. Факторы, влияющие на точность взвешивания. Техника взвешивания.
Примеры практического применения гравиметрического метода анализа.Определение воды в фармацевтических препаратах. Определение элементов (железа. алюминия, титана) в виде оксидов. Определение кальция и магния; источники погрешностей при их определении. Определение серы, галогенов в неорганических и органических соединениях. Различные методы определения фосфора и кремния. Применение органических реагентов для определения никеля, кобальта, цинка и магния.

Титриметрические методы анализа
Методы титриметрического анализа. Классификация. Требования, предъявляемые к реакции в титриметрическом анализе (общие и специальные, зависящие от конкретного титриметрического метода). Виды титриметрических определений (прямые, обратные, косвенные). Способы определения концентрации титруемого вещества (способы отдельных навесок и пипетирования). Способы выражения концентраций растворов в титриметрии. Эквивалент, молярная масса эквивалента, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр, титриметрический фактор пересчёта (титр по определяемому веществу), поправочный коэффициент. Первичные и вторичные стандартные растворы. Фиксаналы. Кривые титрования, их основные параметры и связь с основными законами химического равновесия, виды кривых титрования. Факторы, влияющие на характер кривых титрования и величину скачка титрования в различных методах. Точка эквивалентности. Точка электронейтральности. Способы определения конечной точки титрования в различных методах. Индикаторы. Интервалы изменения окраски индикаторов. Современные методы титриметрического анализа и приборы.
Кислотно-основное титрование. Построение кривых титрования. Влияние величин констант кислотности или основности, концентрации кислот или оснований, температуры на характер кривых титрования. Кислотно-основное титрование в неводных средах. Факторы, определяющие выбор неводного растворителя. Кислотно-основные индикаторы. Ионно-хромофорная теория кислотно-основных индикаторов. Погрешности титрования при определении сильных и слабых кислот и оснований, многоосновных кислот и оснований.
Примеры практического применения. Первичные стандартные растворы для установления концентрации растворов кислот и оснований. Приготовление и стандартизация растворов соляной, серной кислот и гидроксида натрия. Титрование кислот, оснований, смесей кислот и смесей оснований, амфолитов. Анализ смесей карбоната и гидрокарбоната натрия, карбоната и гидроксида натрия. Определение азота по методу Кьельдаля и солей аммония прямым и косвенным методами. Определение нитратов и нитритов; формальдегида. Применение кислотно-основного титрования в неводных средах (определение борной и соляной кислот в их смеси, аминокислот).
Окислительно-восстановительное титрование.Кривые титрования: расчёт, построение, анализ. Влияние концентрации ионов водорода, комплексообразования, образования и растворения малорастворимых соединений, ионной силы раствора на характер кривых титрования. Способы определения конечной точки титрования. Индикаторы в окислительно-восстановительных процессах. Погрешности титрования.
Методы окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия. Определение железа(II), оксалатов, пероксида водорода, нитритов. Дихроматометрия. Определение железа(II).
Иодометрия и иодиметрия. Система иод-иодид как окислитель или восстановитель. Определение арсенитов, арсенатов, железа(III), меди(II), галогенид-ионов, пероксидов,кислот. Определение воды и функциональных групп органических соединений.
Хлориодометрия, иодатометрия, бромометрия, броматометрия, цериметрия, нитритометрия. Первичные и вторичные стандартные растворы методов, используемые индикаторы. Определение неорганических и органических соединений.
Применение методов окислительно-восстановительного титрования в фармацевтическом анализе.
Комплексометрическое титрование. Неорганические и органические титранты в комплексометрии. Меркуриметрическое титрование. Сущность метода. Индикаторы метода. Применение меркуриметрии.
Использование аминополикарбоновых кислот в комплексонометрии. Построение кривых титрования. Металлохромные индикаторы и требования, предъявляемые к ним. Важнейшие универсальные и специфические металлохромные индикаторы. Способы комплексонометрического титрования: прямое, обратное, косвенное. Селективность титрования и способы ее повышения. Погрешности титрования. Примеры практического применения: определение кальция, магния, железа, алюминия, меди, цинка в растворах чистых солей и при совместном присутствии.
Осадительное титрование. Методы осадительного титрования: аргентометрия (методы Гей-Люссака, Мора, Фаянса-Фишера-Ходакова, Фольгарда), тиоцианатометрия, меркурометрия, гексацианоферратометрия, сульфатометрия, бариметрия. Первичные и вторичные стандартные растворы различных методов осадительного титрования, их приготовление, стандартизация. Кривые осадительного титрования, их расчёт, построение, анализ. Способы определения конечной точки титрования; осадительные, металлохромные, адсорбционные индикаторы. Погрешности осадительного титрования: их происхождение, расчёт, способы устранения. Примеры практического использования различных методов осадительного титрования в фармацевтическом анализе.
Другие титриметрические методы анализа. Термометрическое, радиометрическое титрование. Сущность методов, практическое применение.

Электрохимические методы анализа
бщая характеристика методов. Классификация. Электрохимические ячейки. Индикаторные электроды и электроды сравнения. Равновесные и неравновесные электрохимические системы. Явления, возникающие при протекании тока (омическое падение напряжения, концентрационная и кинетическая поляризация).

Потенциометрия
Прямая потенциометрия
. Измерение потенциала. Обратимые и необратимые окислительно-восстановительные системы. Индикаторные электроды: металлические и ионселективные. Ионометрия. Классификация ионселективных электродов. Уравнение Никольского-Эйзенмана. Характеристики ионселективных электродов: электродная функция, крутизна электродной функции, предел обнаружения, потенциометрический коэффициент селективности, время отклика. Примеры практического применения ионометрии. Определение рН, ионов щелочных и щелочноземельных металлов, галогенид- и нитрат-ионов.
Потенциометрическое титрование. Изменение электродного потенциала в процессе титрования. Способы обнаружения конечной точки титрования в реакциях: кислотно-основных, комплексообразования, окисления-восстановления; процессах осаждения.
Примеры практического применения. Титрование фосфорной, смесей соляной и борной, соляной и уксусной кислот в водной и водно-органических средах. Определение иодидов и хлоридов при совместном присутствии.
Кулонометрия
Теоретические основы метода. Законы Фарадея. Прямая кулонометрия и кулонометрическое титрование. Условия проведения кулонометрических измерений при постоянном потенциале и постоянном токе. Способы определения количества электричества в прямой кулонометрии и кулонометрическом титровании. Внешняя и внутренняя генерация кулонометрического титранта. Титрование электроактивных и электронеактивных компонентов. Определение конечной точки титрования. Преимущества и ограничения метода кулонометрического титрования по сравнению с другими титриметрическими методами. Применение кулонометрического титрования для определения малых количеств кислоты и щелочи, тиосульфата натрия, окислителей-ионов металлов, воды.

Вольтамперометрия
Классификация вольтамперометрических методов. Индикаторные электроды. Получение и характеристика вольтамперной кривой. Предельный диффузионный ток. Полярография. Уравнение Ильковича. Уравнение полярографической волны Ильковича - Гейровского. Потенциал полуволны. Идентификация и определение неорганических и органических соединений. Современные виды вольтамперометрии: прямая и инверсионная, переменнотоковая; хроноамперометрия с линейной разверткой (осциллография). Преимущества и ограничения по сравнению с классической полярографией. Регистрация и расшифровка полярограммы индивидуального деполяризатора ¾ иона металла. Регистрация полярографического спектра. Определение концентрации веществ методом градуировочного графика и методом добавок с использованием классической, осциллографической, переменнотоковой полярографии.
Амперометрическое титрование. Сущность метода. Индикаторные электроды. Выбор потенциала индикаторного электрода. Виды кривых титрования. Понятие об амперометрическом титровании с двумя индикаторными электродами. Амперометрическое титрование неорганических и органических веществ.
Примеры практического применения вольтамперометрических методов и амперометрического титрования в фармацевтическом анализе.

Кондуктометрия
Сущность метода. Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование. Постояннотоковая и переменнотоковая; контактная и бесконтактная кондуктометрия. Определение концентрации анализируемого раствора по данным измерения электропроводности (расчётный метод, метод градуировочного графика). Кондуктометрическое титрование. Понятие о высокочастотном кондуктометрическом титровании. Виды кривых кислотно-основного и осадительного кондуктометрического титрования. Достоинства и недостатки кондуктометрии.
Сравнительная характеристика чувствительности и избирательности, областей применения электрохимических методов.

Спектроскопические методы анализа
Место и роль спектроскопических методов в аналитической химии и химическом анализе. Сравнительная характеристика чувствительности и избирательности, областей применения спектроскопических методов.
Электромагнитное излучение и его характеристики. Спектр электромагнитного излучения. Основные типы взаимодействия вещества с излучением: поглощение, эмиссия (тепловая, люминесценция), рассеяние, светопреломление, отражение. Классификация спектроскопических методов по энергии. Классификация спектроскопических методов на основе спектра электромагнитного излучения и объекта: атомная, молекулярная, абсорбционная, эмиссионная спектроскопия.
Энергетические переходы. Правила отбора. Законы испускания и поглощения, уравнения Эйнштейна. Вероятности переходов и времена жизни возбужденных состояний. Основные виды светорассеяния (Релея–Ми и Тиндаля), комбинационное рассеяние. Основные законы поглощения (Бугера-Ламберта) и излучения электромагнитного излучения (Больцмана, Мозли). Связь аналитических сигналов с концентрацией определяемого соединения.
Спектры атомов. Основные и возбужденные состояния атомов, характеристики состояний. Характеристики атомных спектральных линий: положение в спектре, интенсивность, ширина. Факторы, влияющие на ширину атомных линий.
Спектры молекул; их особенности. Схемы электронных уровней молекулы. Представление о полной энергии молекул как суммы электронной, колебательной и вращательной. Связь химической структуры соединения с молекулярными спектрами. Функциональный анализ по колебательным и электронным спектрам.
Аппаратура. Источники излучения. Способы монохроматизации электромагнитного излучения. Классификация спектральных приборов, их характеристики. Приемники излучения. Инструментальные помехи. Шумы и отношение сигнал-шум; оценка минимального аналитического сигнала.

Методы атомной оптической спектроскопии
Атомно-эмиссионный метод. Термодинамика процессов в атомно-эмиссионной спектроскопии (испарение, атомизация, возбуждение, ионизация). Источники атомизации и возбуждения: пламена, плазмотроны, индуктивно-связанная плазма, электрические разряды (искровые, тлеющий разряд, дуговые), лазеры; их основные характеристики. Физические и химические процессы в источниках атомизации и возбуждения.
Качественный и количественный анализ методом атомно-эмиссионной спектроскопии. Уравнение Ломакина-Шайбе и причины отклонения от закона Больцмана. Спектральные, химические и физико-химические помехи, способы их устранения.
Методы атомно-эмиссионной спектроскопии. Эмиссионная фотометрия пламени, атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой, искровая атомно-эмиссионная спектроскопия и их сравнение. Метрологические характеристики и аналитические возможности.
Атомно-абсорбционный метод. Атомизаторы (пламенные и непламенные), основные достоинства. Основной закон светопоглощения в атомно-абсорбционной спектроскопии, его особенности. Источники излучения (газоразрядные лампы, источники сплошного спектра, лазеры), их характеристики, причина основного использования газоразрядных ламп. Спектральные и физико-химические помехи, способы их устранения. Основные узлы атомно-абсорбционного спектрометра. Метрологические характеристики, возможности, преимущества и недостатки метода, его сравнение с атомно-эмиссионным методом.
Атомно-флуоресцентный метод. Принцип метода; особенности и применение.
Примеры практического применения атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного методов в фармацевтическом анализе.

Методы молекулярной оптической спектроскопии
Молекулярная абсорбционная спектроскопия в оптической области (спектрофотометрия).Основной закон светопоглощения в спектрофотометрии (Бугера-Ламберта-Бера). Основные причины отклонения от закона (инструментальные, физико-химические и химические). Понятия об истинном и кажущемся молярном коэффициенте поглощения, удельном коэффициенте поглощения (Е1% 1 см).
Фотометрическая реакция. Фотометрические аналитические реагенты; требования к ним. Примеры фотометрических реакций для определения лекарственных веществ различной природы. Роль пробоподготовки в спектрофотометрии.Экстракционно-фотометрический анализ. Способы определения концентрации веществ:метод стандартных серий, метод уравнивания окрасок, метод разбавления; их применение в фармации.
Измерение высоких, низких оптических плотностей (дифференциальный метод). Анализ многокомпонентных систем. Производная спектрофотометрия. Применение метода для исследования реакций в растворах (комплексообразования, протолитических, процессов агрегации), сопровождающихся изменением спектров поглощения. Основные типы и характеристики приборов. Понятие о спектрофотометрическом титровании. Метрологические характеристики и аналитические возможности. Примеры практического применения метода в фармацевтическом анализе.

Колебательная спектроскопия.
Сравнительная характеристика ИК-спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР-спектроскопии). Причины отличия ИК-спектроскопии от спектрофотометрии. Возможности ИК-спектроскопии в качественном, количественном, функциональном и структурном анализе. Основные приборы (спектрофотометры, интерферометры), преимущества ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье. Основной закон светопоглощения в ИК-спектроскопии, чувствительность метода. Применение ИК-спектроскопии в фармацевтическом анализе (идентификация лекарственных веществ, доказательство подлинности лекарственных средств, количественный анализ в ИК-области спектра). Ограничения ИК-спектроскопии. Использование КР-спектроскопии в неорганическом и органическом анализе, при неразрушающем анализе биологических и фармацевтических объектов.
Молекулярная люминесцентная спектроскопия.Особенности люминесценции как явления. Классификация видов люминесценции по источникам возбуждения (хемилюминесценция, биолюминесценция, электролюминесценция, фотолюминесценция и др.), механизму и длительности свечения. Флуоресценция и фосфоресценция. Диаграмма Теренина-Льюиса (Яблонского). Законы и правила люминесценции: Стокса-Ломмеля, Каши, Вавилова, Левшина (зеркальной симметрии). Количественный анализ люминесцентным методом, основное уравнение метода, требования к реакциям. Факторы, влияющие на интенсивность люминесценции. Тушение люминесценции. Основные приборы в люминесценции, требования к источникам излучения. Спектральные и физико-химические помехи. Метрологические характеристики и аналитические возможности метода. Сравнение возможностей молекулярной абсорбционной и люминесцентной спектроскопии при определении неорганических соединений. Преимущества люминесцентной спектроскопии при идентификации и определении органических соединений. Экстракционно-флуоресцентный анализ. Титрование с применением флуоресцентных индикаторов. Примеры использования люминесцентной спектроскопии в фармацевтическом анализе.
Спектроскопия светорассеяния. Основные типы светорассеяния и их использование в аналитической химии. Нефелометрия и турбидиметрия, их сравнительная характеристика и сопоставление с люминесцентной спектроскопией и спектрофотометрией. Основные уравнения методов, требования к объектам исследования и реакциям. Основные приборы, чувствительность и селективность методов. Примеры практического применения. Представления о современных методах спектроскопии рассеяния.
Другие методы молекулярной спектроскопии. Рефрактометрия. Поляриметрия. Спектроскопия диффузного отражения в оптической и ИК-областях. Флуоресцентная микроскопия. Оптические сенсоры.

Масс-спектрометрия
Основные принципы методов. Идентификация и определение органических веществ; элементный и изотопный анализ. Основные узлы масс-спектрометра и их назначение. Основные типы ионизации и источники ионов (электронный удар, химическая ионизация, ионизация электрораспылением, индуктивно-связанная плазма, бомбардировка атомами, лазерная десорбция). Характеристика масс-анализаторов, их основные типы (магнитный секторный анализатор, квадрупольный фильтр масс, квадрупольная ионная ловушка, времяпролетный масс-анализатор циклотронно-резонансный анализатор). Основные типы детекторов. Масс-спектр и его интерпретация и обработка. Примеры использования масс-спектрометрии. Хромато-масс-спектрометрия и ее использование в вариантах жидкостной и газовой хроматографии.

Кинетические методы анализа
Сущность методов. Каталитический и некаталитический варианты кинетических методов; их чувствительность и селективность. Типы используемых каталитических и некаталитических реакций: окисления-восстановления, обмена лигандов в комплексах, превращения органических соединений, фотохимические и ферментативные реакции. Способы определения концентрации по данным кинетических измерений.
Примеры практического применения. Определение неорганических и органических соединений. Использование каталитических реакций для определения малых количеств веществ.

Теория и практика пробоотбора и пробоподготовки
   Представительность пробы; взаимосвязь с объектом и методом анализа. Факторы, обусловливающие размер и способ отбора представительной пробы. Отбор проб гомогенного и гетерогенного состава. Способы получения средней пробы твердых, жидких и газообразных веществ; устройства и приемы, используемые при этом; первичная обработка и хранение проб; дозирующие устройства.
   Основные способы перевода пробы в форму, необходимую для конкретного  вида анализа: растворение в различных средах; спекание, сплавление, разложение под действием высоких температур, давления, высокочастотного разряда; комбинирование различных приемов; особенности разложения органических соединений. Способы устранения и учета загрязнений и потерь компонентов при пробоподготовке.
   Особенности пробоподготовки твёрдых, жидких и мягких лекарственных форм в фармацевтическом анализе.

Рекомендуемая литература
Основная
1. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика. В двух книгах. 3-е издание. М.: Высш. шк., 2005.
2. Практикум по аналитической химии. / Под ред. Пономарёва В.Д., Ивановой Л.И. М.: Высш. шк., 1983.
3. Харитонов Ю.Я., Григорьева В.Ю. Аналитическая химия. Практикум. Качественный химический анализ. М.: Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа», 2007.
4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1989.

Дополнительная

1. Пономарёв В.Д. Аналитическая химия. М.: Высш. шк., 1982.
2. Основы аналитической химии (под ред. Ю.А. Золотова). В двух книгах. Общие вопросы. Методы разделения. Методы химического анализа. М.: Высш. шк.. 2004. Серия «Классический университетский учебник».
3. Основы аналитической химии. Задачи и упражнения. / Под ред. Ю.А. Золотова. М.: Высш. шк., 2004.
4. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. М.: Высш. шк., 1991.
5. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Задачи и упражнения по аналитической химии. М.: Мир, 2001.
6. Васильев В.П. Аналитическая химия. В двух книгах. М.: Дрофа, Кн. 1. 2004, Кн. 2. 2005.
7. Государственная Фармакопея СССР. XI издание. Вып. 1. Общие основы анализа. М.: Медицина, 1987.
8. Государственная Фармакопея СССР. XI издание. Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырьё. М.: Медицина, 1990.
9. Государственная Фармакопея СССР. Х издание. М.: Медицина, 1968.
10. Джабаров Д.Н. Сборник упражнений и задач по аналитической химии. М.: Русский врач, 1997.
11. Кёлнер Р. Аналитическая химия. Проблемы и подходы. В двух томах. М.: Мир, 2004.
12. Отто М. Современные методы аналитической химии (в двух томах). / Пер. с нем. и под ред. А.В. Гармаша. Т.1. М.: Техносфера, 2003. Т.2. М.: Техносфера, 2004.
13. Аналитическая химия. Проблемы и подходы. В 2-х томах. / Пер. с англ., под ред. Ю.А. Золотова. М.: Мир, 2004.
14. Марченко З., Бальцежак М. Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.
15. Хенце Г. Полярография и вольтамперометрия. Теоретические основы и аналитическая практика. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008.
16. Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа. М.: Мир, 1997.
17. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В двух томах. М.: Химия, 1990.
18. Петрухин О.М., Власова Е.Г., Жуков А.Ф. и др. Аналитическая химия. Химические методы анализа. М.: Химия, 1993.
19. Лайтинен Г.А., Харрис В.Е. Химический анализ. М.: Химия, 1979.
20. Петерс Д., Хайес Дж., Хифтье Г. Химическое разделение и измерение. В двух книгах. М.: Химия, 1978.
21. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. В двух книгах. М.: Мир, 1979.
22. Фритц Дж., Шенк Г. Количественный анализ. М.: Мир, 1978.
23. Юинг Д. Инструментальные методы химического анализа. М.: Мир, 1989.
22. Янсон Э.Ю. Теоретические основы аналитической химии. М.: Высш. шк., 1987.
23. Дерффель К. Статистика в аналитической химии. М.: Мир, 1994.
24. Журнал аналитической химии. Ежемесячное издание издательства «МАИК».

 

Программа составлена
доц. Мугиновой С.В.
Редактор проф. Шеховцова Т.Н.




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору