Analitikai kémia Az analitikai kémia a kémia alapszak (BSc) képzés szakmai törzsanyagának egyik tantárgyát képezi. Oktatása 14 kreditben és ugyanennyi óraszámban (6 óra elmélet, 8 óra labor gyakorlat) az alábbiak szerint történik: Tantárgy neve Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Számonkérés módja Előfeltétel (tantárgyi kód) Tantárgyfelelős neve Tantárgyfelelős beosztása
Analitikai kémia 1. KEB1201 2 4 3+0+0 kollokvium KEB1003 Dr. Balogh József tanszékvezető egyetemi tanár
1. A tantárgy általános célja és specifikus célkitűzései A hallgatók ismerkedjenek meg a minőségi analízis, elválasztási módszerek és a klasszikus analitika elméleti és gyakorlati kérdéseivel. Általános cél az is, hogy a hallgatók megismerjék a tantárgy alapvető törvényszerűségeit és módszertanát és ezáltal könnyebben megtanulhassák a speciális részterületek anyagát is. A több specifikus célkitűzés között szerepel a hallgatók logikai gondolkodási és kémiai megfigyelői készség fejlesztése, az analitikai kémia sajátos elvének kialakítása a matematika, fizika és kémiai tárgyak körében. 2. A tantárgy tartalma Az analitikai kémia feladatai, jelentősége és módszerei. Az analitikai jel fogalma. Az ion reakciók és a reakciók elméleti alapjai. Az analitikai reakciók típusai, érzékenysége, szelektivitása. Minőségi analízis. Sav-bázis, komplexképződési, csapadékképződési és redoxi egyensúlyok alkalmazása az analitikai kémiában. A csapadékok feloldása. „Száraz” analitikai reakciók, termikus analitikai módszerek. A lángfestés. Az analitikai reakciók csoportosítása észlelhetőség, szelektivitásuk és gyakorlati szempontok alapján. Reakciók szerves reagensekkel. Az ionok csoportosítása. A kationok és anionok reakciói. Szerves vegyületek és ionok reakciói. Csoportreakciók, csoportreagens fogalma. Ismeretlen anyagok analízise és azonosítása. Titrimetriás módszerek. Acidi-alkalimetria, komplexometria. Csapadékos és redoxi titrálás. A módszerek titrálási görbéi, szerkesztése, meghatározó tényezők. Titrimetriás indikátorok, indikátorkitevő, átcsapási tartomány. Az indikátorok működését befolyásoló tényezők, működési mechanizmus, az indikátorok kiválasztása, indikátor hiba. A tömeg szerinti analízis (gravimetria), előnyei és korlátai. Szerves reagensek a gravimetriában. Termoanalitika: differenciál termikus analízis, termogravimetria és egyéb eljárások. Klasszikus elválasztási és dúsítási módszerek: fázisátalakulással, fázison belüli, membrános és új fázis képződésével járó eljárások. Elválasztás csapadék formájában, kioldás. A kollektoros elválasztás. Extrakció, desztilláció, szublimáció, flotáció, szorpció. Kromatográfiás módszerek (oszlop-, papír-, vékonyréteg-, ioncserés kromatográfia). Elválasztás szűrőpapíron. Elektrokémiai és egyéb elválasztási módszerek. 3. Évközi ellenőrzés módja: Zárthelyi dolgozatok íratása. Számonkérés: kollokvium.
Analitikai kémia 1. vizsgatételek 1. Az analitikai kémia feladatai, jelentősége és módszerei. Az analitikai jel fogalma. Analitikai reakciók típusai, érzékenysége, szelektivitása. 2. Minőségi kémiai analízis: a reakciók és módszerei csoportosítása és jellemzése. 3. Egyszerű és összetett minőségi analízis. Kationok és anionok csoportosítása. Csoport- és specifikus reakciók. 4. Reakciók szerves reagensekkel. 5. Elválasztási és dúsítási módszerek: csoportosítása és jellemzése. 6. Elválasztások csapadék Elektrogravimetria.
formájában.
Tömeg
szerinti
analízis
(gravimetria).
7. Extrakciós elválasztások. Kromatográfia. Desztillációs és egyéb elválasztási módszerek. 8. A kationok I. osztálya: jellemző reakciók, elválasztása. 9. A kationok II. osztálya: jellemző reakciók, elválasztása. 10. A kationok III. osztálya: jellemző reakciók, elválasztása. 11. A kationok IV. osztálya: jellemző reakciók, elválasztása. 12. A kationok V. osztálya: jellemző reakciók, azonosítása. 13. Az anionok I. osztálya: jellemző reakciók, elválasztása. 14. Az anionok II. osztálya: jellemző reakciók, elválasztása. 15. Az anionok III. osztálya: jellemző reakciók, elválasztása. 16. Az anionok IV. osztálya: jellemző és specifikus reakciói. 17. Hőhatásra bekövetkező minőségi reakciók (változások): olvadás, szublimáció, hőbomlás, színváltozás, forrasztó-csőpróba, bóraxgyöngypróba, lángfestés. 18. A csapadékos és színreakciók érzékenysége, szelektivitásuk jellemzése. 19. A csoportreakciók összefoglalása; HCl, H2S, (NH4)2S, H2SO4, (NH4)2CO3, KI, Na2HPO4, NaOH, NH4OH-reagensek jellemzése. 20. Sav-bázis egyensúlyok. Sav-bázis titrálások általános jellemzése; elvi alapjai. Az oldatok pH-jának számolása. 21. Erős sav-erős bázis rendszer titrálási görbéi, indikátor kiválasztása. 22. Gyenge sav-erős bázis rendszer titrálási görbéje, indikátor kiválasztása.
23. Nátrium-karbonát-erős sav rendszer titrálási görbéje, indikátorok kiválasztása. 24. Sav-bázis titrálás végpontja, indikátorok kiválasztása, indikátor hiba. 25. Sav-bázis mérésekre visszavezethető eljárások (H3BO3, H3PO4, HgO, HgCl2, Na2S2O3, CuSO4 meghatározása). 26. Ammóniumsók ammóniatartalmának meghatározása sav-bázis titrálással. Sav-bázis titrálások nemvizes közegben. 27. Oxidációs-redukciós (redoxi) egyensúlyok. Redoxi-titrálások. Redoximetria elvi alapjai. A normál elektród és redoxipotenciál. 28. Redoxi titrálási görbék, fontosabb indikátorok. A redoxititrálások végpontjelzése. 29. Permanganometria, a vas(II)- és mangán(II)-ionok meghatározása. 30. Oxidimetriás módszerek: Kromatometria. Cerimetria. Bromatometria. A módszerek alapjai. 31. Jodometria. Jodometriás feladatok: Réz(II)-ionok, aktív klór meghatározása. 32. Reduktometriás módszerek: Aszkorbimetria, titanometria, sztannometria. 33. A kelatometriás titrálás elvi alapjai. A komplex stabilitását befolyásoló tényezők. Titrálási görbék, titrálások végpontjelzése. 34. Kelatometria EDTA-val. Közvetlen, közvetett, visszaméréses, kiszorításos titrálások. A fémkelátok kiválasztása, a kelatometria szelektivitása. 35. Kálcium- és magnézium-ionok kelatometriás meghatározása. Merkurimetria. 36. Csapadékos titrálások elvi alapjai. Az oldékonysági szorzat. Titrálási görbék, a titrálás végpontjelzése. 37. Argentometriás mérések (Gay-Lussac-, Mohr-, Volhard- és Fajans-módszerek). Egyéb csapadékos titrálások. 38. Termoanalitikai módszerek. 4.
A tárgy előírt külső szakmai gyakorlatai Külső laborlátogatás (ismerkedés modern kromatográfiás elválasztási módszerekkel). 5. A kötelező, illetve ajánlott irodalom jegyzéke: Erdey L., Mázor L.: Analitikai kézikönyv. Műszaki Könyvkiadó. Budapest. 1974. Pungor E.: Analitikusok kézikönyve. Műszaki Könyvkiadó. Budapest. 1987. Pungor E.: Analitikai kémia. Kézirat. Tankönyvkiadó. Budapest. 1991. Inczédy G.: Komplex egyensúlyok analitikai alkalmazása. Műszaki Könyvkiadó. Budapest, 1970. Burger Kálmán: Az analitikai kémia alapjai. Kémiai és műszeres elemzés. Alliter Kiadói
és Oktatásfejlesztő Alapítvány. Budapest. 2002. Barcza Lajos, Buvári Ágnes: Minőségi kémiai analízis alapjai. Medicina Könyvkiadó RT. Budapest, 2001. 6. A tantárgy tárgyi szükségletei és ellátása Az intézményi és a tanszéki könyvtár szakirodalmi bázisa CD és videoállománya, valamint audiovizuális eszközökkel felszerelt előadóterem. Tantárgy neve Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Számonkérés módja Előfeltétel (tantárgyi kód) Tantárgyfelelős neve Tantárgyfelelős beosztása
Analitikai kémia labor 1. KEB1202 2 3 0+0+4 gyakorlati jegy KEB1201(E) Dr. Balogh József tanszékvezető egyetemi tanár
1. A tantárgy általános célja és specifikus célkitűzései A hallgatók ismerkedjenek meg a minőségi analízis, titrimetria, klasszikus elválasztási módszerek gyakorlati alkalmazásával. 2. A tantárgy tartalma Egyszerű és összetett minőségi analízis. Az ionok (kationok és anionok) jellemző reakcióinak és elválasztási lehetőségeinek gyakorlása. Ismeretlen összetételű oldatok és anyagok azonosítása. Térfogatos (sav-bázis, komplexképződési, csapadékképződési és redoxi titrálások) és tömeg szerinti elemzés. E tárgy keretében történik a mérőoldatok készítésének, faktorozásnak, analitikai számításoknak és példa megoldásoknak a gyakorlása. Vékonyréteg, papír és ioncserés oszlopkromatográfiás és extrakciós elválasztások. 3. Évközi ellenőrzés módja A gyakorlaton zárthelyi dolgozatok íratása, a laboratóriumi jegyzőkönyv, illetve a témával kapcsolatos számítások ellenőrzése. A mérési eredmények pontosságának értékelése. 4. A tárgy előírt külső szakmai gyakorlatai 5. A kötelező ill. ajánlott irodalom Inczédy G.: Komplex egyensúlyok analitikai alkalmazása. Műszaki Könyvkiadó. Budapest. 1970. Pungor E.: Analitikai kémia. Kézirat. Tankönyvkiadó. Budapest. 1991. Bessenyei János: Minőségi analitikai gyakorlatok. Tankönyvkiadó. Budapest. 1970. Bognár János: Minőségi kémiai elemzés (jegyzet). Miskolc.1980. Szepesváry Pálné: Analitikai kémiai laboratóriumi gyakorlatok I. (Titrimetriás és gravimetriás módszerek). Tankönyvkiadó. Budapest. 1990. Bessenyei J., Perczel G.: Mennyiségi analitikai gyakorlatok. Tankönyvkiadó. Budapest. 1977. 6. A tantárgy tárgyi szükségletei és ellátása A gyakorlatok elvégzéséhez szerves és szervetlen reagensekkel ellátott laboratórium, műszerszoba, mérlegszoba, számítógépek állnak a hallgatók rendelkezésére.
Tantárgy neve Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Számonkérés módja Előfeltétel (tantárgyi kód) Tantárgyfelelős neve Tantárgyfelelős beosztása
Analitikai kémia 2. KEB1203 3 4 3+0+0 kollokvium KEB1201 Dr. Balogh József tanszékvezető egyetemi tanár
1. A tantárgy általános célja és specifikus célkitűzései A hallgatók ismerkedjenek meg a műszeres analitika elméleti és gyakorlati kérdéseivel, valamint a mintavétel és minőségbiztosítás alapfogalmaival. 2. A tantárgy tartalma Műszeres analitikai módszerek csoportosítása. Spektrokémiai módszerek. Molekulaspektroszkópia: infravörös spektrometria, Raman-spektrometria, elektrongerjesztésű spektrofotometria, fluoreszcenciás és foszforeszcenciás analízis, fotoakusztikus spektrometria. Ultraibolya, infravörös és látható spektrofotometria, koncentrációmérés, a Lambert-Beer törvény, mérési pontosság. Egy és többkomponensű rendszerek fényelnyelése. Minőségi és mennyiségi elemzés. Atomspektroszkópia: emissziós színképelemzés, atomabszorpciós spektrometria, lángfotometria, atomfluoreszcencia-spektrometria. Az atomabszorpciós módszer elve, műszerezettsége, mennyiségi elemzés, zavaró hatások a módszer gyakorlati alkalmazása. Egyéb optikai módszerek. Mágneses analitikai módszerek: mágneses magrezonancia-spektroszkópia, elektronspinrezonancia-spektroszkópia, tömegspektrometria alapjai. Magkémiai módszerek: aktivációs analízis, radiometriás titrálás, izotóphigításos eljárás, jelzett vegyületek radioanalitikai alkalmazása. Röntgensugarak analitikai alkalmazása: abszorpciós, diffrakciós, fluoreszcenciás eljárások. Elektroanalitikai módszerek: potenciometria, voltammetria, elektrogravimetria, coulombmetria, konduktometria, oszcillometria, dielektrometria. Ionometria, ionszelektív elektródok. A módszerek alapelvei, mérési technikák és analitikai alkalmazásuk lehetőségei. Immunelemzési és bioanalitikai módszerek alapelve. Csatolt technikák alkalmazása az analízisben (ICP-MS, ICP-AES, GC-ICP-MS, HPLC-UV-HG-AFS stb.) Automatikus és folyamatos mérőrendszerek. Az analízis előkészítő műveletei. Mintavétel. Mintaelőkészítési eljárások. Szervetlen és szerves minták feltárása. Minaralizálás módszerei. Kemometria alkalmazása az analitikai kémiában. Az analitikai mérési eredmények feldolgozása. A legvalószínűbb érték és a hiba számítása. Egyéb statisztikai módszerek. Minőségbiztosítás alapelve a kémiai analízisben. 3. Évközi ellenőrzés módja: Zárthelyi dolgozatok íratása. Számonkérés: kollokvium.
Tételsor (Analitikai kémia 2). 1. A műszeres analitikai kémia tárgya, feladatai, módszerek csoportosítása. 2. Spektrokémiai módszerek alapjai, gyakorlati jelentősége. 3. Molekulaspektroszkópia módszerei, elvi alapok. 4. Spektrofotometria alapjai, alkalmazása az analitikában. 5. Króm(VI) és mangán(VII) egymás melletti meghatározása spektrofotometriás módszerrel. 6. A króm(VI) és króm(III) elválasztása és fotometriás meghatározása. 7. Fluoreszcenciás és foszforeszcenciás analízis. 8. Ultraibolya- és infravörös spektrometria, gyakorlati alkalmazása. 9. Atomspektroszkópiai módszerek alapjai. 10. Nehézfémek megheatározása atomabszorpciós módszerrel. 11. Az atomabszorpció gyakorlati kérdése (műszerek, hibaforrások, gerjesztés, mintabevitel stb.). 12. Optikai forgatóképesség és cirkulás dikroizmus, alapelvek, gyakorlati alkalmazás. 13. Mágneses magrezonancia-spektroszkópiai és elektronspinrezonancia-spektroszkópiai módszerek. 14. Tömegspektrometria alapjai, gyfakorlati jelentősége. 15. Röntgensugarak analitikai alkalmazása, módszerek csoportosítása. 16. Elektroanalitikai módszerek, alapelvek, csoportosítás. 17. Potenciometria. Elvi alapok, potenciometriás elektródtípusok. 18. A potenciometria fontosabb mérési módszerei, pH- és pX-mérés. Ionszelektív elektródok. 19. Kationok és anionok (Na+, K+, Ca2+,Mg2+, NO3-, Cl-, Br-) 20. Voltammetria, polarográfia alapja és gyakorlati alkalmazása. 21. Elektrogravimetria és coulonometria analitikai alkalmazása. 22.
Vezetőképesség
mérésen
alapuló
módszerek
(konduktometria,
oszcillometria,
dielektrometria). 23. Az analízis előkészítő műveletei. Mintavétel. Minta előkészítési eljárások. Az analitikai módszer helyes megválasztása. 24. Szervetlen és szerves minták feltárása, feltáró reagensek, mineralizálás módszerei. 25. Az analitikai mérési eredmények statisztikai feldolgozása. 26. Kemometria. Analitikai minőségbiztosítás. 4.
A tárgy előírt külső szakmai gyakorlatai Külső laborlátogatás (ismerkedés modern műszeres módszerekkel).
5.
A kötelező, illetve ajánlott irodalom jegyzéke: Erdey L., Mázor L.: Analitikai kézikönyv. Műszaki Könyvkiadó. Budapest. 1974. Pungor E.: Analitikus kézikönyve. Műszaki Könyvkiadó. Budapest. 1987. Pungor E.: Analitikai kémia. Kézirat. Tankönyvkiadó. Budapest. 1991. Csányi L., Farsang Gy., Szakács O.: Műszeres analízis, Tankönyvkiadó, Budapest. 1969. Burger Kálmán: Az analitikai kémia alapjai. Kémiai és műszeres elemzés. Alliter Kiadói és Oktatásfejlesztő Alapítvány. Budapest. 2002. D.A. Skoog, D.M. West, F. J. Holler: Holler Fundamentals of Analytical Chemistry 6th ed. Saunders College Publ. (USA), 1992.
6.
A tantárgy tárgyi szükségletei és ellátása Audiovizuális és szemléltető eszközökkel ellátott előadóterem.
Tantárgy neve Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Számonkérés módja Előfeltétel (tantárgyi kód) Tantárgyfelelős neve Tantárgyfelelős beosztása
Analitikai kémia labor 2. KEB1204 3 3 0+0+4 gyakorlati jegy KEB1201 Dr. Balogh József tanszékvezető egyetemi tanár
1. A tantárgy általános célja és specifikus célkitűzései A hallgatók ismerkedjenek meg a műszeres analitika gyakorlati alkalmazásával. 2. A tantárgy tartalma Potenciometriás és konduktometriás titrálások gyakorlása és mennyiségi meghatározások elvégzése. Ionszelektív elektród készítése és alkalmazása. Ultraibolya és látható spektrofotometria alkalmazása az anyagvizsgálatban és a speicációs nyomelemzésben. A spektrofotometria méréstechnikák megismerése. Lángtechnikás atomabszorpciós mérések oldatokból. Modern kromatográfiás technikák megismerése (akkreditált külső laboratóriumban). 3. Évközi ellenőrzés módja Zárthelyi dolgozatok írása. 4. A tárgy előírt külső szakmai gyakorlatai Külső laborlátogatás. 5. A kötelező ill. ajánlott irodalom Csányi L., Farsang Gy., Szakács O.: Műszeres analízis, Tankönyvkiadó, Budapest. 1969. Pungor E.: Analitikus kézikönyve. Műszaki Könyvkiadó. Budapest. 1987. Pungor E.: Analitikai kémia. Kézirat. Tankönyvkiadó. Budapest. 1991. Burger Kálmán: Az analitikai kémia alapjai. Kémiai és műszeres elemzés. Alliter Kiadói és Oktatásfejlesztő Alapítvány. Budapest. 2002. Farsang György, Szakács Ottó: Műszeres analitikai kémiai gyakorlatok méréseinek rövid leírása. Kézirat. Nemzeti Tankönyvkiadó. Budapest. 1996. 6. A tantárgy tárgyi szükségletei és ellátása Szerves és szervetlen vegyszerekkel, gázégőkkel, elszívófülkével, speciális eszközökkel és műszerekkel ellátott laboratóriumok.
