Цели и задачи дисциплины
После изучения дисциплины "Методы контроля и анализа веществ" студент должен:
получить четкое представление о роли и месте аналитического контроля в металлургическом производстве;
знать теоретическую сущность химических методов количественного опре-деления элементов и аналитического контроля;
усвоить основы инструментальных методов анализа: спектроскопических, структурных, рентгеноструктурных, электронноскопических;
совершенствовать ранние приобретенные навыки в выполнении химических и физико-химических расчетов;
уметь ставить простейшие химические и физико-химические эксперименты, обрабатывать их результаты на основе соответствующих законов с использова-нием математических приемов и графических построений.
Краткое содержание дисциплины
Химические методы анализа
Сущность химических методов анализа, их преимущества и недостатки. Классификация химических методов анализа.
Основные теоретические положения гравиметрического метода.
Сущность и назначение метода. Классификация гравиметрических методов. Требования к осадкам в гравиметрии. Произведение растворимости и растворимость осадков. Выбор осадителя. Образование и свойства осадков. Виды соосаждения. Вычисление результатов количественного определения в гравиметрии. Аналитический множитель. Факторные навески. Основная аппаратура и техника выполнения эксперимента в гравиметрическом методе анализа.
Титрометрические методы анализа. Сущность титрометрического метода. Классификация методов по химическим процессам и приемам титрования. Расчеты в титрометрии.
Метод кислотно-основного титрования в водных растворах. Кривые титрования. Влияние температуры и концентрации реагирующих веществ на процесс титрования и точность количественных определений. Теория кислотно-основные индикаторов. Применение метода кислотно-основного титрования.
Методы окисления-восстановления. Окислительно-восстановительный потенциал и его значение для титрометрического метода анализа. Константа равновесия окислительно-восстановительной реакции и ее взаимосвязь с окислительно-восстановительным потенциалом. Скорость процесса окисления восстановления и факторы влияющие на изменение скорости этого процесса. Кривые титрования. Окислительно-восстановительные индикаторы.
Комплексонометрический метод. Сущность комплексонометрического метода и область его применения. Условия обращования и устойчивости комплексонатов. Механизм действия металл-индикаторов в комплексонометрии. Способы комплексонометрического титрования.
Спектроскопические методы анализа и контроля
Понятие о спектроскопических методах анализа и контроля. Принцип классификации и метрологические характеристики этих методов.
Эмиссионный спектральный анализ. Возникновение спектров испускания. Типы спектров. Аппаратура для спектрального анализа: измерительная система; источники воз-буждения; способы введения вещества в источник возбуждения. Качественный спектраль-ный анализ. Выбор линий спектра для проведения качественного анализа. Спектр сравне-ния. Идентификация спектральных линий с помощью таблиц и атласов спектральных ли-ний. Количественный спектральный анализ. Уравнение Ломакина. Гомологическая пара линий. Визуальная фонтометрия. Фотографический метод аналитического контроля: тео-ретические основы метода; фотопластинка и ее свойства; измерение плотностей почерне-ния; метод трех эталонов.
Молекулярно-абсорбционный анализ. Происхождение молекулярных спектров погло-щения. Теоретические основы молекулярной абсорбцтонной спектроскопии. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Закон аддитивности светопоглощения. Методы количественного анализа по светопоглощению. Спектрофото-метрический и фотоэлектроколориметрический. Выбор условий для количественных определений. Определение концентрации светопоглощающего вещества в растворе с помощью градуировочного графика и методом сравнения со стандартом. Спектрофотометрическое титрование. Приборы для измерения свето-поглощения растворов: принцип действия; оптическая схема.
Рентгеноструктурный анализ
Природа и основные свойства рентгеновских лучей. Спектр рентгеновских лучей. Основные принципы и методы рентгеноспектралъного анализа. Рентгеновская дефектоскопия. Уравнение Вульфа-Брэггов и его значение для структурного и спектрального анализов. Характеристика основных методов рентгеноструктурного анализа. Метод поликристаллов. Определение вещества по межплоскостным расстояниям. Индицирование рентгенограмм веществ с кубической решеткой и установление типа кристаллической решетки. Определение параметров кристаллической решетки. Прецизионные измерения параметров решетки. Рентгеноструктурный анализ спла¬вов. Качественный и количественный фазовый анализ. Определение предельной растворимости в твердом состоянии.
Электронноскопические методы
Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) и просвечивающий рас¬тровый элек-тронный микроскоп (ПРЭМ). Основные принципы работы ПЭМ и ПРЭМ. Взаимодействие пучка быстрых электронов с образцом. Принципы формирования изображения. Понятие упругого и неупругого рассеяния электронов. Рассеяние электронов тонкими, слабо и сильно рассеивающими объектами, тонкими периодическими объектами, более толстыми и очень толстыми кристаллами.
Аналитическая электронная микроскопия. Основы рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии в аналитическом электронном микроскопе. Энергодисперсионный спектрометр. Использование энергодисперсионного спектрометра для получения интенсивностей характеристического излучения элементов, присутствующих в анализируемом образце. Определение химического состава образцов в виде тонких фолы. Спектроскопия энергетических потерь электронов. Взаимодействие электронов с твердым телом. Спектр энергетических потерь электронов. Идентификация элементного состава образца. Микроанализ методом спектроскопии энергетических потерь электронов.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
ОПК-4
Способен проводить измерения и наблюдения в сфере профессиональной деятельности, обрабатывать и представлять экспериментальные данные
ОПК-5
Способен решать научно-исследовательские задачи при осуществлении профессиональной деятельности с применением современных информационных технологий и прикладных аппаратно-программных средств
УК-9
Способен использовать базовые дефектологические знания в социальной и профессиональной сферах