pb180 - Environmental Analytical Chemistry (Complete module description)

pb180 - Environmental Analytical Chemistry (Complete module description)

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Module label Environmental Analytical Chemistry
Module code pb180
Credit points 12.0 KP
Workload 360 h
Institute directory Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment
Applicability of the module
  • Bachelor's Programme Biology (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Business Administration and Law (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Business Informatics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Chemistry (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Comparative and European Law (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Computing Science (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Economics and Business Administration (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Education (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Engineering Physics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Environmental Science (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Intercultural Education and Counselling (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Mathematics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Physics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Physics, Engineering and Medicine (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Social Studies (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Bachelor's Programme Sustainability Economics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Art and Media (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Biology (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Chemistry (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Computing Science (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Dutch Linguistics and Literary Studies (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Economic Education (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Economics and Business Administration (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Education (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Elementary Mathematics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme English Studies (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Gender Studies (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme General Education (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme German Studies (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme History (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-subject bachelor's programme Low German (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Material Culture: Textiles (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Mathematics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Music (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Philosophy / Values and Norms (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Physics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Politics-Economics (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Protestant Theology and Religious Education (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Slavic Studies (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Social Studies (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Special Needs Education (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Sport Science (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Dual-Subject Bachelor's Programme Technology (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
  • Fach-Bachelor Pädagogisches Handeln in der Migrationsgesellschaft (Bachelor) > Fachnahe Angebote Umweltwissenschaften
Responsible persons
  • Scholz-Böttcher, Barbara (module responsibility)
  • Böning, Philipp (Module counselling)
  • Brand, Izabella (Module counselling)
  • Dosche, Carsten (Module counselling)
  • Sutorius, Mika (Module counselling)
  • Walker, Gottfried (Module counselling)
  • Waska, Hannelore (Module counselling)
  • Wittstock, Gunther (Module counselling)
Prerequisites
keine
Skills to be acquired in this module

Kompetenzziele
Die Studierenden

(i) haben Überblickswissen über die verschiedenen Konzepte der analytischen Chemie und die wichtigsten Methoden zur Trennung und zur Konzentrationsbestimmung organischer und anorganischer Stoffe

(ii) können analytische Fragestellungen in Teilschritte zerlegen und sind mit den wichtigsten Methoden zur Lösung dieser Teilschritte vertraut

(iii) haben Kenntnis statistischer Methoden der Versuchsauswertung und der Qualitätssicherung

(iv) haben Kenntnis regulatorischer Aspekte (DIN, GLP)

(v) erhalten Detailwissen zur Probenahme, Probenaufbereitung

(vi) erhalten Detailwissen zu den wichtigsten physikalisch-chemischen Analyseverfahren.

Die Studierenden sollen die Analytik als eine systematische Herangehensweise erfahren, die es ihnen ermöglicht, analytische Fragestellungen aus allen naturwissenschaftlichen Fachrichtungen zu konkretisieren und zu lösen.

Der interdisziplinäre, fachübergreifende Stellenwert der Umweltanalytik wird vermittelt.


Fachkompetenzen
Die Studierenden

(Vorlesung)

  • erinnern, erkennen und bewerten die Konzepte der analytischen Chemie als Strategie zur Bestimmung der Konzentrationen organischer und anorganischer Stoffe in unterschiedlichen Konzentrationen und Matrices
  • erinnern, erkennen und bewerten die analytische Methodik als Summe von Teilschritten zur Lösung von analytischen Fragestellungen mit dem Ziel der Trennung und zur Konzentrationsbestimmung organischer und anorganischer Stoffe bis in den Spurenbereich
  • erinnern, benennen und bewerten Probenahme und Probeaufbereitung
  • erinnern, benennen und bewerten die wichtigsten statistische Methoden zur Versuchsauswertung und Qualitätssicherung unter Berücksichtigung regulatorischer Aspekte (DIN, GLP) und repräsentativer Probenahme Methoden zur kritischen Bewertung von analytischen Ergebnissen
  • ­erinnern und benennen wichtige physikalisch-chemische Grundlagen zur Trennung (Schwerpunkt Chromatographie) und zum Nachweis von anorganischen und organischen Substanzen
  • erinnern und benennen im Detail Prinzip und Funktionsweise moderne Analysengeräte zur organischen und anorganischen Spurenanalyse
  • erinnern und benennen elektrochemischen Zusammenhänge und Größen

(Praktikum)

  • erinnern, bewerten und organisieren die Bearbeitungsstrategie zur organischen und anorganischen Spurenanalyse an realitätsnahem und realem Probematerial unter Anleitung
  • erinnern, bewerten, implementieren und ordnen relevante Vorbereitungs- und Analyseschritte zu
  • überprüfen und bewerten die erhaltenen Datensätze in Hinblick auf die analytische Qualität
  • überprüfen und bewerten die erhaltenen Datensätze in Hinblick auf die (Umwelt-)Relevanz
  • generieren einen Ausblick im umweltanalytischen Kontext

 

Methodenkompetenzen
Die Studierenden

(Praktikum)

  • führen einen differenzierten, chemischen Analysenprozess aus,
  • organisieren die detaillierte Dokumentation zu Versuchserlauf und Ergebnissen
  • erkennen und bewerten analytischen Probleme
  • entwickeln und bewerten Alternativen bzw. Lösungen im Kontext
  • führen präzises und sauberes analytisches Arbeiten aus

führen aus:

  • Probenahme und –aufbereitung, Extraktionstechniken, externe- und interne Kalibrierung,
  • Chromatographie: Dünnschicht- und Säulenchromatographie, Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC/UPLC), Gaschromatographie (GC), Massenspektrometrische Detektion (GC-MS),
  • Spektroskopie: Atom- und Molekülabsorptionsspektrometrie, Atomemissionsspektrometrie, Röntgenfluoreszenzspektrometrie
  • Voltammetrie: Elektrodenarten, Polarographie, Differenz-Pulsvoltammetrie, Square-Wave-Voltammetrie, Methoden mit elektrolytischer Anreicherung.

 

Sozialkompetenzen
Die Studierenden

  • führen ausgewählte Arbeits- und Bewertungsschritte in Zweiergruppen aus
  • erstellen, präsentieren, diskutieren und dokumentieren Problemlösungen

 

Selbstkompetenzen
Die Studierenden

  • führen genaue (d.h. richtige und präzise), praktische Arbeiten in einem chemischen Labor aus
  • führen praktische Arbeiten mit Gefahrstoffen aus und erlernen einen bewussten Umgang mit diesen
  • führen präzise Versuchsanleitungen aus und bewerten diese
  • reflektiertes Arbeiten im Labor und den kritischen Umgang mit generierten Daten
Module contents

VL Konzentrationsanalytik

- Es wird ein Überblick über die analytische Chemie als Strategie zur Bestimmung der Konzentrationen organischer und anorganischer Stoffe in unterschiedlichen Konzentrationen und Matrices gegeben.

- Die analytische Methodik als Summe von Teilschritten zur Lösung von analytischen Fragestellungen wird vorgestellt.

- Methoden der Probenahme und Probeaufbereitung werden dargestellt.

- Es findet eine Einführung in statistische Methoden zur Versuchsauswertung und Qualitätssicherung unter Berücksichtigung regulatorischer Aspekte (DIN, GLP) und repräsentativer Probenahme statt.

- Es wird eine Übersicht über wichtige physikalisch-chemische Grundlagen zur Trennung (Schwerpunkt Chromatographie) und zum Nachweis von anorganischen und organischen Substanzen gegeben.

- Moderne Analysengeräte werden detailliert vorgestellt.

Grundlegenden elektrochemischen Zusammenhänge und Größen werden rekapituliert

 

PR Konzentrations- und Umweltanalytik

An realitätsnahem Probenmaterial werden je nach Erfordernissen die folgenden Verfahren angewendet:

- Probenvorbereitung/Basisparameter:

Probenahme und –aufbereitung, Extraktionstechniken, Standardisierungsmethoden, Elementaranalyse

- Chromatographie: Dünnschicht- und Säulenchromatographie, Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC/UPLC), Gaschromatographie (GC), Massenspektrometrische Detektion (GC-MS)

- Spektroskopie: Atom- und Molekülabsorptionsspektrometrie, Atomemissionsspektrometrie, Röntgenspektrometrie, Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma als Anregungsquelle,

- Elektrochemie: Potentiometrie, ionenselektive Elektroden, Direktpotentiometrie, potentiometrische Titration;

- Voltammetrie: Elektrodenarten, Polarographie, Differenz-Pulsvoltammetrie, Square-Wave-Voltammetrie, Methoden mit elektrolytischer Anreicherung.

 

Besonders im Praktikum Umweltanalytik sollen die Studierenden unter Anleitung und Diskussionsoption selbständig die Bearbeitungsstrategie der von ihnen möglichst auch selbst genommenen (Umwelt-)Proben sinnvoll planen und umsetzen. Hierzu finden anfangs regelmäßig, anschließend nach Bedarf begleitende Seminare und Sprechstunden statt.
Recommended reading

Diverse Vorlesungs-und Praktikumsskripte

K. Cammann, Instrumentelle Analytische Chemie, Spektrum, 2000

Skoog D.A. & Leary J.J., Instrumentelle Analytik, Springer Verlag, 1996, (Nov.) 2013.

Naumer H. & Heller W., Untersuchungsmethoden in der Chemie, 3. Aufl., Wiley-VCH, 2002.

Meyer V.R., Praxis der Hochleistungs-Flüssigchromatographie, Wiley, VCH, 2004

Links
Language of instruction German
Duration (semesters) 1 Semester
Module frequency jährlich
Module capacity 24
Reference text
Type of course Comment SWS Frequency Workload of compulsory attendance
Lecture 3 WiSe 42
Seminar 2 WiSe 28
Practical training 6 WiSe 84
Total module attendance time 154 h
Examination Prüfungszeiten Type of examination
Final exam of module
Klausur am Semesterende ca. 2-3 Wochen nach Veranstaltungsende, nach Vorankündigung
KL