1 курс / Химия / Uchebnik_Osnovy_analiticheskoy_khimii

10.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии / Ю.Ю. Лурье.

–М.: Химия, 1989.

11.Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия: в 3 т. / под ред. И.П. Калинкина. – СПб.: Мир и семья, 2002.

Дополнительный

К главе 1

1.Золотов Ю.А. Очерки аналитической химии / Ю.А. Золотов. – М.:

Химия, 1977.

2.Золотов Ю.А. Аналитическая химия: проблемы и достижения / Ю.А. Золотов. – М.: Наука, 1992.

3.Золотов Ю.А. О химическом анализе и о том, что вокруг него/ Ю.А. Золотов. – М.: Наука, 2004.

4.Данцер К. Аналитика. Систематический обзор / К. Данцер, Э. Тан, Д. Мольх. – М.: Химия, 1981.

5.Шаевич А.Б. Аналитическая служба как система / А.Б. Шаевич. – М.: Химия, 1981.

К главе 2

1.Дворкин В.И. Метрология и обеспечение качества количественного анализа / В.И. Дворкин. – М.: Химия, 2001.

2.Рябов В.П. Аналитика. Проблемы метрологии / В.П. Рябов. – СПб.: СПбГТУ, 2001.

3.Дерффель К. Статистика в аналитической химии / К. Дерффель. –

М.: Мир, 1994.

4.Чарыков А.К. Математическая обработка результатов анализа / А.К. Чарыков. – Л.: Химия, 1984.

5.Вершинин В.И. Планирование и математическая обработка результатов химического эксперимента / В.И. Вершинин, Н.В. Перцев. – Омск:

ОмГУ, 2005.

К главе 3

1.Янсон Э.Ю. Теоретические основы аналитической химии /

Э.Ю. Янсон. – М.: Высшая школа, 1987. Современное пособие повышенного уровня. Краткое математизированное изложение наиболее трудных теоретических вопросов по химическим методам анализа.

2.Дорохова Е.Н. Задачи и вопросы по аналитической химии / Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова. – М.: Мир, 2004. Руководство содержит множество примеров решения расчетных задач теоретического типа.

3.Булатов М.И. Расчеты равновесий в аналитической химии / М.И. Булатов. – Л.: Химия, 1984.

4.Гуляницкий А. Реакции кислот и оснований в аналитической химии

/А. Гуляницкий. – М.: Мир, 1975.

571

6.Инцеди Я. Применение комплексов в аналитической химии / Я. Инцеди. – М.: Мир, 1979.

7.Турьян Я.И. Окислительно-восстановительные реакции и потенциалы в аналитической химии / Я.И. Турьян. – М.: Высшая школа, 1989.

8.Индикаторы: в 2 т. / под ред. Э. Бишопа. – М.: Мир, 1976.

9.Марк Г. Кинетика в аналитической химии / Г. Марк, Г. Рехниц. – М.: Мир, 1972. Классическая монография.

К главе 4

1.Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа

/В.Н. Алексеев. – М.: Химия, 1973.

2.Пилипенко А.Т. Аналитическая химия / А.Т. Пилипенко, И.В. Пятницкий. – М.: Химия, 1990. Детально рассматриваются только химические методы анализа.

3.Гармаш А.В. Кривые титрования для любознательных. – М.: МГУ,

1992.

4. Крешков А.П. Аналитическая химия неводных растворов / А.П. Крешков. – М.: Химия, 1982.

5.Шварценбах Г. Комплексонометрическое титрование / Г. Шварценбах, Г. Флашка. – М.: Химия, 1970. Классическая монография.

6.Яцимирский К.Б. Кинетические методы анализа / К.Б. Яцимирский.

–М.: Химия, 1967.

К главе 5

1.Аналитическая химия. Физические и физико-химические методы анализа. – Т. 2 / А.Ф. Жуков, И.Ф. Колосова, В.В. Кузнецов / под ред. О.М. Петрухина. – М.: Химия, 2001.

2.Васильев В.П. Теоретические основы физико-химических методов анализа / В.П. Васильев. – М.: Химия, 1979.

3.Юинг Д. Инструментальные методы химического анализа. – М.: Мир, 1989.

4.Будников Г.К. Что такое сенсоры / Г.К. Будников // Соровский образовательный журнал. – 1998. – № 3.

К главе 6

1.Будников Г.К. Основы современного электрохимического анализа / Г.К. Будников, В.Н. Майстренко, М.Р. Веселов. – М.: Бином, 2003.

2.Терек Т. Эмиссионный спектральный анализ / Т. Терек, И. Мика, Э. Гегуш. – М.: Мир, 1982.

3.Кузяков Ю.Я. Методы спектрального анализа / Ю.Я. Кузяков, К.Н. Семененко, Н.Б. Зоров. – М.: МГУ, 1989.

4.Прайс В.В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия / В. Прайс. – М.: Мир, 1986.

572

5.Пешкова В.М. Методы молекулярной абсорбционной спектроскопии / В.М. Пешкова, М.И. Громова. – М.:Высшая школа, 1976.

6.Вершинин В.И. Теория фотометрических реакций / В.И. Вершинин.

–Омск: ОмГУ, 1985.

7.Булатов М.И. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа / М.И. Булатов, И.П. Калинкин. – Л.: Химия, 1986.

8.Гришаева Т.И. Методы люминесцентного анализа / Т.И. Гришаева.

–СПб.: СПбГУ, 2003.

9.Головина А.П. Люминесцентный анализ неорганических веществ / А.П. Головина, Л.В. Левшин. – М.: Химия, 1981.

10.Вилков Л.В. Физические методы исследований в химии / Л.В. Вилков, Ю.Я. Пентин. – М.: Высшая школа, 1987.

К главе 7

1.Москвин Л.Н. Методы разделения и концентрирования в аналитической химии / Л.Н. Москвин, Л.Г. Царицына. – Л.: Химия, 1991.

2.Кузьмин Н.М. Концентрирование следов элементов / Н.М. Кузьмин, Ю.А. Золотов. – М.: Наука, 1988.

3.Айвазов Б.В. Введение в хроматографию / Б.В. Айвазов. – М.: Высшая школа, 1983.

4.Шпигун О.А. Ионная хроматография / О.А. Шпигун, Ю.А. Золотов.

–М.: МГУ, 1990.

К главе 8

1.Определение рудных и рассеянных элементов в минеральном сырье / под ред. Г.В. Остроумова. – М.: Недра, 1982.

2.Карпов Ю.А. Методы пробоотбора и пробоподготовки / Ю.А. Карпов, А.П. Савостин. – М.: Бином; Лаборатория знаний, 2003. Руководство по анализу металлов.

3.Климова В.А. Основные микрометоды анализа органических соединений / В.А. Климова. – М.: Химия, 1975.

4.Сиггиа С. Количественный анализ по функциональным группам / С. Сиггиа., Дж. Ханна. – М.: Мир, 1983.

5.Вершинин В.И. Компьютерная идентификация органических соединений / В.И. Вершинин, Б.Г. Дерендяев, К.С. Лебедев. – М.: Академкни-

га, 2002.

6.Другов Ю.С. Экологическая аналитическая химия / Ю.С. Другов,

А.А. Родин. – СПб.: Lab-press, 2002.

7.Лурье Ю.Ю. Методы анализа природных вод / Ю.Ю. Лурье. – М.:

Химия, 1977.

8.Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. –

М.: Химия, 1984.

573

К главе 9

1.Золотов Ю.А. История и методология аналитической химии / Ю.А. Золотов, В.И. Вершинин. – М.: Изд. центр «Академия», 2007.

2.Сабадвари Ф. История аналитической химии / Ф. Сабадвари, А. Робинсон. – М.: Мир, 1984.

3.Марьянов Б.М. Избранные главы хемометрики / Б.М. Марьянов. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004.

4.Шараф М. Хемометрика / М. Шараф, Д. Иллмэн, Б. Ковальски. –

Л.:Химия, 1989.

5.Золотов Ю.А. Химические тест-методы анализа / Ю.А. Золотов, В.М. Иванов, В.Г. Амелин. – М.: УРСС, 2002.

574

Приложение

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В ШКОЛЕ (для студентов и преподавателей педвузов)

На первый взгляд аналитическая химия как наука имеет лишь косвенное отношение к общеобразовательной школе. Действительно, в отличие от неорганической и органической химии, аналитическая химия не составляет самостоятельного раздела школьного курса химии. Исходя из этого, некоторые ошибочно считают, что химический анализ в школе вообще не изучают, и более того, он не нужен ни школьникам, ни учителям. Опровергнуть эту точку зрения легко (и далее это будет сделано). Значительно сложнее и важнее показать, где именно в своей деятельности учитель химии может и должен применять знания по аналитической химии, полученные им в вузе. Тем более что в методической литературе будущему учителю нелегко найти ответы на некоторые простые и практически важные вопросы. Что должны знать школьники о химическом анализе? Как можно наиболее эффективно дать эти знания? Как применить сформированные знания при изучении курса химии и других учебных дисциплин, как использовать эти знания для профессиональной ориентации, для формирования в сознании учащихся целостной научной картины мира, наконец, для воспитания необходимых личностных качеств? Дать глубокие и развернутые ответы на все эти вопросы в рамках данной книги нельзя, но некоторые краткие рекомендации сделать можно.

Место химического анализа в структуре общеобразовательной подготовки. Напомним, что в соответствии с действующими (2006 г.) в России нормативными документами курс химии последовательно изучают в виде двух концентров – как часть программы основного общего образования (в VIII–IX классах) и как часть программы среднего (полного) общего образования (в X–XI классах). Базовые химические понятия формируют в основной школе, а затем, в рамках второго концентра, расширяют объем фактических знаний, развивают теоретические представления, формируют специальные умения и навыки. При этом в «старшей школе» реализуют два возможных уровня подготовки – базовый и профильный. Теперь в структуре обоих концентров появились курсы по выбору учащихся, так называемые вариативные курсы (элективы). Они имеют относительно небольшой объем, но обязательны для выбора учащимися. В отличие от регламентированной стандартами инвариантной части школьного курса, содержание элективов определяет школа, а реально – конкретный учитель химии. В структуре подготовки

575

школьника предусматривается также изучение факультативов. Здесь творческий подход учителя может проявиться в еще большей мере.

Концентрическая модель школьного курса химии, как и традиционная линейная, направлена на изучение основ общей, неорганической и органической химии. Несмотря на то, что аналитическая химия не представлена в инвариантной составляющей школьного курса как самостоятельная структурная единица, содержание всех образовательных программ предполагает начальную подготовку учащихся в области химического анализа. Ту же цель отражают многие программы элективных и факультативных курсов, а также некоторые направления внеклассной работы. Далее мы последовательно рассмотрим три направления:

химический анализ в общеобразовательной подготовке (в обыч-

ном курсе химии);

химический анализ в рамках элективных и факультативных кур-

сов. Сразу же отметим, что курс «Основы химического анализа» – один из самых распространенных факультативов, для него разработаны и программа, и соответствующее учебное пособие;

учебно-исследовательская работа школьника, связанная с анали-

зом веществ. Речь идет о внеклассных занятиях в школьном химическом кружке, во внешкольных образовательных учреждениях, в школе «Юный химик» высшего учебного заведения. Сюда же можно отнести самостоятельное углубленное изучение химии.

Химический анализ на уроках химии. Программа курса химии направлена на формирование знаний и умений, относящихся к составу, строению и свойствам веществ. Эти три основных линии равноправны, но освоение их идет не одновременно, на первом месте – информация о составе веществ. Еще М.В. Ломоносов говорил, что «для познания частных качеств тел и их изменений обязательно требуется познание их состава». Доля времени, отводимого на изучение качественного и количественного состава веществ, в новых стандартах существенно увеличена. Поскольку практически все наши знания о составе веществ получены в результате химического анализа, на уроках необходимо рассматривать источники информации о составе веществ, а для этого – сформировать само понятие «анализ» и рассказать о возможностях и некоторых видах анализа. В соответствии с обязательным минимумом содержания основных образовательных программ, понятие о химическом анализе должно быть сформировано еще в основной школе. Оно должно стать опорой для формирования в старшей школе четких представлений о химическом анализе как одном из методов познания веществ и химических явлений, как научном методе исследования. Это особенно актуально для профильного уровня старшей школы.

576

Методически неверно сводить вопрос о химическом анализе только к линии изучения состава веществ, как бы важен он ни был для формирования соответствующих знаний. Другие линии школьной программы (материал по химическим реакциям и по структуре веществ) тоже связаны с анализом. К сожалению, многие учителя не понимают, что вся информация о химических реакциях (стехиометрия, равновесия, кинетика, механизм) получена в ходе количественного анализа соответствую-

щих реакционных смесей. Значительная часть информации о структуре веществ (например, о строении макромолекул ДНК и других биополимеров) также получена путем анализа, хотя здесь использовались гораздо более тонкие и сложные методы, чем в анализе неорганических веществ или мономерных органических соединений, например, массспектрометрия, рентгеноспектральные и резонансные методы.

Очевидно, формирование химических знаний в целом (а не только по какой-то одной линии) требует привлечения материала о химическом анализе. Замалчивание источников знаний ставит под сомнение достоверность соответствующей информации, во всяком случае, для самостоятельно мыслящих учеников, не находящих в учебниках ответа на естественный вопрос: «А откуда известно, что реакции идут именно так?» Без введения в школьный курс химии представлений о химическом анализе невозможно полноценное раскрытие основной мировоззренческой идеи: «Свойства веществ зависят от их качественного и количественного состава, а также от строения». Невозможно и полноценное формирование естественнонаучной картины мира как важнейшего интегрированного результата образования.

Итак, одной из важнейших задач учителя химии – как в основной, так и в старшей школе – является формирование общих представлений о химическом анализе. Начинать решение этой задачи можно одновременно с формирования понятий чистое вещество и смесь. Раскрывая содержание понятия чистое вещество на примерах таких классов неорганических соединений, как кислоты и основания (щелочи), еще в VIII классе следует ввести понятие качественная реакция. На этом этапе обучения качественные реакции могут быть определены как реакции, с помощью которых распознают определенные химические вещества (говорить школьникам о распознавании ионов или молекул пока рано). В случае кислот и щелочей это реакции с индикаторами. Именно на основе наблюдений окраски индикаторов у учащихся закладываются первоначальные представления о возможности обнаружения группы веществ, имеющих сходный качественный состав. При этом можно обратить внимание на неодинаковые результаты взаимодействия разных веществ одного и того же класса (например, солей) с индикаторами. Это позволит

577

перейти от обнаружения группы веществ к обнаружению индивидуальных соединений.

Развитие представлений о химическом анализе осуществляется параллельно изучению состава и свойств основных классов неорганических и органических соединений. Расширение объема представлений о качественных реакциях позволяет ввести видовое понятие – качественный анализ. В соответствии с требованиями к уровню общеобразовательной подготовки по химии, учащиеся должны знать и уметь проводить довольно много качественных реакций. Анализ содержания ком-

плекта учебников О.С. Габриеляна и соавторов показывает, что в IX классе школьники изучают реакции на ионы Cl–, SO42–, NH4+, Fe2+, Fe3+,

CO32–; реакции на углекислый газ, на крахмал и многоатомные спирты. В аналитическом аспекте рассматриваются свойства индикаторов, аминокислот, взаимодействие этилена с бромной водой и раствором перманганата калия, реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра и даже цветные реакции белков. В старшей школе сюда добавляются характеристические свойства непредельных соединений, фенолов и ряда других веществ. В рамках профильного обучения школьники должны обнаружить витамин А в растительном масле, витамин С – в яблочном соке, витамин Д – в желтке куриного яйца (это достаточно трудные задачи даже для профессиональных аналитиков, и обоснованность их включения автором учебника в школьный курс вызывает сомнения). Предлагается обнаружить аспирин в готовой лекарственной форме (после гидролиза). Предусматривается выполнение учащимися экспериментальных задач по распознаванию индивидуальных веществ сложного состава (смесей). Например, надо исследовать действие водных растворов брома и перманганата калия на образцы сливочного, подсолнечного и машинного масла. Аналитический аспект этого опыта очевиден – и не случайно далее предлагается распознать образцы сливочного масла и маргарина.

Не только учебники, но и стандарты школьного образования требуют от учителя целенаправленного формирования знаний о методах исследования веществ, умения применять отдельные методы анализа для идентификации типичных и (или) наиболее распространенных представителей основных классов неорганических и органических соединений. В структуре федерального компонента стандартов основного и среднего (полного) общего образования эти требования конкретизированы. В таблице представлены некоторые выписки из нормативных документов. Подчеркнем, что приведенные требования – не исчерпывающие, а минимальные.

578

Требования к уровню формирования химических знаний и умений выпускников

Говоря о качественных реакциях, надо подчеркивать, что эти реакции – лишь один из многих методов качественного анализа, самый простой, самый старый, но сегодня далеко не самый важный. Иначе у учащихся сложится ошибочное мнение, что любой химический анализ сводится к использованию пробирок и индикаторов. Преодолеть этот ошибочный стереотип потом (в вузе или на производстве) будет очень трудно.

Следующий этап в формировании представлений о химическом анализе в основной школе может быть реализован, начиная с введения понятия смесь. Характеризуя свойства смесей, состоящих из одних и тех же чистых веществ (компонентов), важно указывать, что свойства смесей зависят от количественного соотношения компонентов, что это соотношение устанавливают с помощью химического анализа. Таким образом, понятие химический анализ рассматривается уже не только как способ установления качественного состава объектов, но и как способ установления их количественного состава. Для введения понятия количественный анализ следует давать информацию о качественном и количественном составах некоторых известных смесей по мере изучения не-

579

органической и органической химии. Например, характеризуя металлы как простые вещества, целесообразно познакомить учащихся с составом наиболее распространенных сплавов. Аналогичные приемы можно использовать при изучении всех классов неорганических и органических соединений. Однако этого недостаточно. Формирование первоначальных представлений о количественном анализе требует введения понятий массовая и объемная доля компонента смеси. В дальнейшем вводятся такие понятия, как молярная концентрация раствора, константа равновесия, константа диссоциации, произведение растворимости, ионное произведение воды и даже водородный показатель (рН раствора). Все они необходимы для осознанного восприятия информации о химических методах количественного анализа. Другое условие – знание основных законов химии: сохранения массы, постоянства состава, эквивалентов, а также закона действия масс.

Первоначальные представления о двух основных видах химического анализа – качественном и количественном анализе – формируются на основе изучаемого на уроках химии материала о неорганических и органических соединениях, а также о качественном и количественном составе некоторых смесей. Вводить на этом этапе обучения другие классификационные основания, выделять другие виды анализа нецелесооб-

разно. Понятия объект анализа и объект определения еще не вводятся;

точность, чувствительность, продолжительность анализа не рассматриваются. Объем фактических знаний, которыми располагают учащиеся, недостаточен для этого. Вместе с тем учитель должен понимать, что, осваивая содержание школьного курса химии, учащиеся реально знако-

мятся с элементным, молекулярным и структурно-групповым анализом.

Важной составляющей представлений о химическом анализе являются знания о методах анализа. Обязательный минимум содержания основных общеобразовательных программ по химии позволяет учащимся познакомиться с некоторыми методами идентификации, разделения и концентрирования. Так, изучаемые на уроках физические методы разделения смесей и очистки веществ – фильтрование, кристаллизация, экстракция, дистилляция и т. п. – позволяют рассказать о методах разделения и концентрирования в целом. Примерами могут быть разделение смеси бензин – вода с помощью делительной воронки, экстрагирование красителей и других веществ (например, иода) бензолом из водных растворов. Освоение этих методов связано с выполнением химического эксперимента, решением экспериментальных задач. А вот серьезное знакомство с методами количественного определения веществ в базовом школьном курсе химии не предполагается. В основном оно сводится к определению рН водных растворов с помощью индикаторной бумаги

580