(in Polish) Praktikum z analizy instrumentalnej geomateriałów

Student zostaje zapoznany z wyposażeniem i technikami pracy w laboratorium chemicznym, z metodami pobierania i przygotowywania próbek minerałów i skał do analizy chemicznej, z etapami procesu analitycznego, ze sposobami separacji minerałów, ze sposobami rozkładu minerałów i skał, z aktualnie stosowanymi metodami analitycznymi w analizie minerałów i skał, metodami zatężania i rozdzielania pierwiastków, ze sposobami interpretacji wyników, metodami przeliczania wyników analiz minerałów na wzory krystalochemiczne. Na ćwiczeniach z tego przedmiotu student wykorzystuje w praktyce zdobytą na wykładzie wiedzę.

Praktikum dotyczy zagadnień związanych z przygotowywaniem próbek do analiz chromatograficznych oraz spketrofotometrycznych. Obejmuje ćwiczenia laboratoryjne pozwalające zapoznać się z podstawowymi metodami instrumentalnymi stosowanymi w laboratoriach z zakresu geochemii, analizy minerałów i skał, a także analizy skażeń środowiska przyrodniczego.

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.

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.

Marczenko, Z. 1979 – Spektrofotometryczne oznaczanie pierwiastków. PWN, Warszawa.

Minczewski, J., Marczenko, Z. 1980 – Chemia analityczna, tom 1-3. PWN, Warszawa.

Namieśnik J., Jamrógiewicz Z., Pilarczyk M., Torres L., 2000 – Przygotowanie próbek środowiskowych do analizy. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.

Myślińska E., 1998 – Laboratoryjne badania gruntów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.

Peters K.E., Moldowan J.M., 1993 – Biomarkers guide. Interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J.

Pinta, M. 1977 – Absorpcyjna spektrometria atomowa. Zastosowanie w analizie chemicznej. PWN, Warszawa.

Szczepaniak W. – 2008 - Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.

vanLoon G.W., Duffy S.J., Chemia środowiska. PWN 2008.

Szczepaniak W., Metody instrumentalne w analizie chemicznej. PWN 2011.

Witkiewicz Z., Chromatografia gazowa. WNT 2009.

Galus Z. (red.), Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej. PWN 2011.

Jóźwiak Z., Bartosz G. (red.), Biofizyka, wybrane zagadnienia wraz z ćwiczeniami. PWN 2012.

Po ukończeniu przedmiotu student:

- umie posługiwać się sprzętem laboratoryjnym i podstawową aparaturą pomiarową,

- potrafi pobrać materiał geologiczny do badań analitycznych;

- potrafi wybrać i prawidłowo zastosować metody analityczne do rozwiązywania problemów geologicznych,

- potrafi graficznie przedstawić uzyskane dane geochemiczne oraz wykonać ich interpretację;

- potrafi przeliczyć uzyskane wyniki analiz chemicznych minerałów na wzory krystalochemiczne.

Po zakończeniu praktikum student powinien posiadać praktyczną wiedzę dotyczącą najważniejszych metod przygotowywania i oznaczania różnych próbek środowiskowych do analizy instrumentalnej. Powinien także posiadać umiejętności wykonywania oznaczeń ilościowych metodami chromatografii powszechnie stosowanymi w laboratoriach analitycznych.

Po zakończeniu praktikum student posiada praktyczną wiedzę dotyczącą najważniejszych metod przygotowywania i oznaczania różnych próbek środowiskowych do analizy instrumentalnej. Powinien także posiadać umiejętności wykonywania oznaczeń ilościowych metodami chromatografii powszechnie stosowanymi w laboratoriach analitycznych.

K_W02 – ma wiedzę na temat wielorakich związków między elementami środowiska, powiązaniami abiotyczno-biotycznymi oraz oddziaływaniami antropogenicznymi, zna podstawowe parametry i schematy opisujące te oddziaływania oraz metody ich zapisu matematycznego i analizy statystycznej

K_W03 – ma wiedzę na temat rodzajów zanieczyszczeń, źródeł ich pochodzenia i warunków migracji w warstwie wodonośnej, podatności gruntów i wód podziemnych na zanieczyszczenia

K_W04 – ma wiedzę z zakresu rodzajów zasobów złóż surowców mineralnych i wód podziemnych, metod ich rozpoznawania i obliczania ich wielkości oraz dokumentowania i trybu zatwierdzania w związku z obowiązującymi aktami prawnymi, zna zasady gospodarowania zasobami surowców mineralnych i wody, ma wiedzę z zagadnień bilansu złóż i bilansu wodno-gospodarczego

K_W08 – ma wiedzę w zakresie specjalistycznych programów komputerowych, zna zasady metodyczne modelowania geologicznego, ma wiedzę w zakresie planowania badań w celach

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

K_W12 – zna podstawy metod pozwalających na prezentację wyników badań w ujęciu statystycznym. Zna metody referowania wyników badań oraz referowania stanu wiedzy odnoszącej się do tych badań na podstawie istniejącej literatury krajowej i obcej; zna i prawidłowo stosuje terminy w języku obcym (j. angielskim) w zakresie geologii, ze szczególnym uwzględnieniem terminologii związanej z wdrażaniem europejskich norm

K_W13 – posiada wiedzę nt. zasad planowania badań z wykorzystaniem technik i narzędzi badawczych dostępnych w jednostce a także poza nią. zna również zasady bezpieczeństwa jakie obowiązują w trakcie prac w laboratorium oraz w trakcie pobytu w terenie

K_W14 – ma pogłębioną wiedzę o powiązaniach dziedzin nauki i dyscyplin naukowych, właściwych dla studiowanego kierunku studiów z innymi dziedzinami nauki i dyscyplinami naukowymi obszaru albo obszarów, z których został wyodrębniony studiowany kierunek studiów, pozwalającą na integrowanie perspektyw właściwych dla kilku dyscyplin naukowych

K_U01 – stosuje zaawansowane techniki badań laboratoryjnych (petrograficzne, geochemiczne, hydrochemiczne, geotechniczne, hydrogeologiczne, geoinżynierskie)

K_U02 – korzysta z zasobów internetowych danych geologicznych, potrafi dokonać ich weryfikacji, wykorzystuje do obliczeń geologicznych proste oraz zaawansowane programy komputerowe (np. Visual MODFLOW, AutoCAD czy Arc GIS), interpretuje wyniki obliczeń w sposób opisowy lub graficzny

K_U03 – umie określić genezę złoża surowców mineralnych, procesy prowadzące do jego powstania i wykorzystanie określonych surowców w celach naukowych i przemysłowych ; potrafi określić jakość wód podziemnych, ocenia ich przydatność do różnych potrzeb, ocenia stopień ich zanieczyszczenia, interpretuje mapy chemizmu i jakości wód podziemnych, ocenia podatność tych wód na zanieczyszczenia i określa zasady ich monitoringu i ochrony

K_U08 – potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań i mieć własne zdanie temat różnic w poglądach; potrafi sprawnie korzystać z różnorodnej literatury fachowej polskiej i zagranicznej i krytycznie oceniać jej zawartość; potrafi referować wyniki badań oraz stan wiedzy odnoszącej się do tych badań na podstawie istniejącej literatury polskiej i obcej za pomocą technik multimedialnych; umie napisać pracę badawczą w języku polskim

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

K_U12 – wykazuje umiejętność wyboru specjalności i tematu pracy magisterskiej pod kątem przyszłej kariery zawodowej, umie opracować w formie tekstowej, graficznej i multimedialnej zadanie geologiczne, w tym pracę magisterską

K_K01 – rozumie konieczność ciągłego podnoszenia swoich zawodowych kompetencji oraz znajdowania nowych technologii w celu rozwiązywania problemów badawczych poprzez zapoznawanie się z literaturą fachową i aktami prawnymi

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_K05 – potrafi przedstawić i wyjaśnić społeczne i środowiskowe aspekty praktycznego stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności, także w zakresie istniejącego ryzyka i możliwych zagrożeń środowiskowych

K_K06 – skutecznie komunikuje się ze specjalistami oraz społeczeństwem w mowie, na piśmie i poprzez prezentację multimedialną wyników badań

K_K07 – wykazuje odpowiedzialność za bezpieczeństwo swoje i innych podczas prac laboratoryjnych, w czasie kursów terenowych i na praktykach zawodowych

K_K09 – jest przygotowany do podjęcia pracy zawodowej związanej z wybraną specjalnością

Na zajęciach student oceniany jest zarówno pod kątem zaangażowania w zajęcia jak i wiedzy uzyskanej w trakcie zajęć. Na końcu przewidziane jest kolokwium sprawdzające w praktyce uzyskane umiejętności.

brak