Praktikum z analizy instrumentalnej geomateriałów 1300-WPAIG-GEP
Celem praktikum jest zapoznanie studentów z elementami metod instrumentalnych stosowanych w analizie chemicznej. Zakres prezentowanego na ćwiczeniach laboratoryjnych materiału obejmuje zestaw podstawowych metod przygotowywania próbek środowiskowych do analiz geochemicznych, w tym izotopowych, wybranymi technikami spektrometrycznymi.
Ponadto studenci zostają zapoznani z metodami klasycznej analizy ilościowej minerałów prowadzonej metodami na mokro tzn. na próbkach minerałów lub skał przeprowadzonych uprzednio do roztworu (analiza wagowa, równe typy miareczkowania).
Część teoretyczna
Główne cele prowadzonych zajęć. Algorytm geochemicznego procesu badawczego, schemat drogi analitycznej. Zmniejszanie i homogenizacja próbki, przygotowanie próbki do badań (różnica między rozpuszczaniem a roztwarzaniem) wskazanie na możliwe źródła błędów w procesie analitycznym.
Metody przygotowywania próbek do oznaczeń składu chemicznego i izotopowego. Sposoby uniknięcia kontaminacji próbki pierwiastkami, będącymi przedmiotem analizy.
Techniki separacji minerałów z użyciem cieczy ciężkich.
Analiza chemiczna, podstawowe pojęcia (dokładność, precyzja itd.), specjacja analityczna.
Błędy w analizie chemicznej. Źródła błędów, rodzaje i ich wpływ na wynik końcowy. Statystyka błędów i ich eliminowanie w procesie analitycznym.
Laboratorium
Bezpieczeństwo w laboratorium (oznakowanie odczynników i materiałów niebezpiecznych, obsługa sprzętu i aparatury). Szkło oraz naczynia laboratoryjne (typy materiałów z jakich wykonano naczynia, ich zastosowanie), typy odczynników, wody używanych w laboratorium.
Sporządzanie i mieszanie roztworów. Reguła krzyżowa, obliczenia niezbędne do przygotowania roztworów. Różnice między rozpuszczaniem a roztwarzaniem próbki, roztwarzanie próbek w różnych mediach.
Charakterystyka próbki przy użyciu mikroskopu petrograficznego ze zautomatyzowanym stolikiem. Planimetria preparatu z zastosowaniem oprogramowania graficznego, z naciskiem na jakościowe i ilościowe określenie zawartości minerałów z grupy węglanów.
Kruszenie i mielenie skały w młynku kulowo-planetarnym, w oparciu o procedurę, umożliwiającą zminimalizowanie ryzyka kontaminacji próbki. Usuwanie węglanów z separatów minerałów krzemianowych, przy użyciu rozcieńczonego HCl (2 ćwiczenia).
Roztwarzanie sproszkowanych próbek w mieszaninach kwasów nieorganicznych (HCl, HNO3, HClO4, H2SO4) oraz stapianie przy użyciu topników (metaboranów i tetraboranów sodu lud litu) (2 ćwiczenia)
Oznaczanie laboratoryjne wody ‘-‘ w próbkach laboratoryjnych, nauka obsługi wag analitycznych, precyzyjnego odważania i ważenia próbek laboratoryjnych, zapoznanie się z naczyniami wagowymi, eksykatorem itd. Straty prażenia, oznaczanie wody ‘+’, rurki penfilda.
Separacja minerałów za pomocą cieczy ciężkiej.
Zastosowanie metody wagowej na przykładzie oznaczania Fe w wybranym minerale (2 ćwiczenia).
Zastosowanie analizy miareczkowej do oznaczania zawartości pierwiastków w roztworze wodnym na przykładzie (do wyboru):
• jodometrycznego oznaczania Cu
• manganometrycznego oznaczanie Fe.
Rozdział mieszanin za pomocą destylacji na wybranych zestawach cieczy. Zastosowanie danych termodynamicznych do przewidzenia przebiegu procesu destylacji.
Interpretacja wyników wybranych danych uzyskanych w trakcie badań przy pomocy wybranego przez studenta programu. Prezentacja wizualna wyników, interpretacja.
Rodzaj przedmiotu
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Po ukończeniu przedmiotu student:
- umie posługiwać się sprzętem laboratoryjnym i podstawową aparaturą pomiarową;
- potrafi wybrać i prawidłowo zastosować metody analityczne do rozwiązywania problemów geologicznych;
- potrafi scharakteryzować próbkę geologiczną na potrzeby wykonania oznaczeń składu chemicznego oraz izotopowego wybranych pierwiastków;
- potrafi wykonać kompletną procedurę przeprowadzania próbki do roztworu, nadającego się do oznaczeń spektrometrycznych lub metodami chemii mokrej – od fragmentu skały lub minerału do roztworu wodnego;
- potrafi graficznie przedstawić uzyskane dane geochemiczne oraz wykonać ich interpretację.
KRK dla kierunku Geologia poszukiwawcza
Efekty kierunkowe w obszarze wiedzy
K_W01 – ma wiedzę na temat procesów i czynników kształtujących Ziemię w zakresie geologii czwartorzędu, geomorfologii, stratygrafii, sedymentologii, paleontologii, geochemii, mineralogii, petrologii, geologii złóż
K_W06 – zna nowoczesne instrumentalne metody analityczne wykorzystywane w badaniach substancji mineralnych i organicznych, zna zalety i ograniczenia poszczególnych metod , zna znaczenie badań empirycznych w rekonstrukcji środowisk przyrodniczych
K_W07 – zna zasady działania i możliwości analityczne określonej aparatury badawczej oraz zasady optymalnego planowania badań z wykorzystaniem dostępnego zaplecza badawczego
K_W10 – ma wiedzę na temat doboru i wykonania specjalistycznych badań laboratoryjnych i dokumentacyjnych w badaniach różnych typów skał; ma wiedzę o procesach sedymentacyjnych, tektonicznych i diagenetycznych zachodzących w różnych typach skał
Efekty kierunkowe w obszarze umiejętności
K_U01 – stosuje zaawansowane techniki badań laboratoryjnych, umie posługiwać się sprzętem laboratoryjnym, podstawową i zaawansowaną aparaturą badawczą
K_U04 – umie samodzielnie zanalizować zgromadzony materiał naukowy, zinterpretować wyniki i wyciągnąć stosowne wnioski w oparciu o własne doświadczenia i najnowsze dane literaturowe
K_U11 – ma umiejętność studiowania fachowej literatury polskiej i światowej oraz materiałów niepublikowanych, posiada umiejętności językowe na poziomie B2+, zdobyte poprzez korzystanie z anglojęzycznej literatury podczas przygotowywania się do seminariów oraz pisania pracy magisterskiej; ma umiejętność samodzielnego wyciągania wniosków i wykorzystania w pracy badawczej
Efekty kierunkowe w obszarze kompetencji społecznych
K_K02 - współdziała w grupach tematycznych na zajęciach terenowych oraz podczas grupowych zajęć kameralnych
K_K03 – potrafi odpowiednio określić harmonogram czynności oraz priorytety służące realizacji zadania badawczego
K_K04 - realizując geologiczne zadania badawcze umie zidentyfikować problemy i zaproponować właściwe sposoby ich rozwiązania
K_K07 – wykazuje odpowiedzialność za bezpieczeństwo swoje i innych podczas prac laboratoryjnych, w czasie kursów terenowych i na praktykach zawodowych
Kryteria oceniania
1. Kolokwium na zakończenie przedmiotu sprawdzające w praktyce uzyskane umiejętności. W tym ustna część z nazewnictwa i zastosowania szkła laboratoryjnego.
2. Wykonanie sprawozdań z każdych ukończonych ćwiczeń. Każde sprawozdane musi zostać zaliczone przez prowadzącego.
3. Aktywność i obecność na zajęciach.
Dopuszcza się dwukrotną usprawiedliwioną nieobecność na zajęciach.
Praktyki zawodowe
brak
Literatura
Bielański A., 2007. Podstawy chemii nieorganicznej, tom 1 i 2. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Cygański A., 2005.Chemiczne metody analizy ilościowej. Wydawnictwo Naukowo –Techniczne, Warszawa.
Cygański A., Ptaszyński B., Krystek J., 2000 - Obliczenia w chemii analitycznej. Wydawnictwo Naukowo –Techniczne, Warszawa.
Holland H.D., Turekian K.K., (eds.) 2003 – Treatise on geochemistry, vol. 1-9. Elsevier, Oxfrord.
Marczak M., 1980 . Wstęp do chemicznej analizy minerałów i skał; Wydawnictwo Uniwersytet Śląski, Katowice.
Minczewski, J., Marczenko, Z., 1980. Chemia analityczna, tom 1-3. PWN, Warszawa.
Modzelewski M., Woliński J., 1996. Pracownia chemiczna. Technika laboratoryjna. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne. Warszawa.
Namieśnik J., Jamrógiewicz Z., Pilarczyk M., Torres L., 2000 Przygotowanie próbek środowiskowych do analizy. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.
Szczepaniak W., 2022. Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Van Loon G.W., Duffy S.J., 2008. Chemia środowiska. PWN
Galus Z. (red.) 2011. Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej. PWN.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: