Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ

Серия «Среднее медицинское образование»





        О. А. Мельникова, М. Ю. Мельников




ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ТЕХНИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ


Учебник

Рекомендовано Научно-методическим советом Международного научного общественного объединения «МАИТ» для использования в качестве учебника для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по специальности 31.02.03 «Лабораторная диагностика» (рецензия № РЭЗ 23-08 от 14.07.2023 г.)

Электронное издание


Ростов-на-Дону ФЕНИКС '
2024

УДК 577:616(075.32)
ББК28.07+52я723
КТК188
    М48

Рецензент
      Курило И. И. — зав. кафедрой физической, коллоидной и аналитиче-ской химии УО «БГТУ», кандидат химических наук, доцент

Авторы:
      Мельникова О. А. — генеральный директор РОО СО НИИ Фармации и химии, профессор кафедры управления и экономики фармации, фармакогнозии Уральского государственного медицинского университета, доктор фармацевтических наук, профессор;
      Мельников М. Ю. — доцент кафедры фармации и химии Уральского государственного медицинского университета, кандидат химиче-ских наук

      Мельникова, О. А.
М48 Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ : учебник [Электронный ресурс] / О. А. Мельникова, М. Ю. Мельников. — Электрон, текстовые дан. (1 файл pdf: 424 с.). — Ростов н/Д : Феникс, 2024. — (Среднее медицинское образование). — ISBN 978-5-222-35267-0
        Учебник составлен в соответствии с требованиями ФГОС СПО по специальности 31.02.03 «Лабораторная диагностика» и предназначен для изучения общепрофессиональной дисциплины «Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ» (ОП.06).
        В издании раскрываются основы деятельности медицинской лаборатории, ее устройство и организация работы, виды лабораторной посуды и техника лабораторных работ, рассматриваются методы и техники микроскопии, растворы и способы их приготовления, даются основы качественного и количественного анализа, рассматриваются физико-химические методы анализа, виды лабораторных неопределенностей и их погрешности. Впервые в системе среднего медицинского образования в единое издание объединены основные разделы дисциплины, подробно изложены основные положения, применяемые в деятельности лаборатории.
        Учебник предназначен учащимся и преподавателям медицинских колледжей, а также руководителям и специалистам медицинских организаций.
УДК 577:616(075.32)
ББК28.07+52я723

      Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ : учебник / О. А. Мельникова, М. Ю. Мельников. — Ростов н/Д : Феникс, 2024. — 423 с. : ил. — (Среднее медицинское образование). — ISBN 978-5-222-36483-3

                         © Мельникова О. А., Мельников М. Ю., 2023 © Оформление: ООО «Феникс», 2024
                         © В оформлении книги использованы иллюстрации по лицензии Shutterstock.com

Оглавление




Предисловие......................................................8

ГЛАВА 1
Основные представления о деятельности медицинской лаборатории...12
  1.1. Виды и назначение медицинских лабораторий................12
  Контрольные вопросы...........................................18
  1.2. Организация работы и устройство медицинских лабораторий..19
  Контрольные вопросы...........................................24
  13. Правила техники безопасности при проведении лабораторных исследований. Противопожарная безопасность.......24
  Контрольные вопросы...........................................50

ГЛАВА 2
Знакомство с лабораторной посудой...............................51
  2.1. Виды лабораторной посуды из стекла общего и специального назначения.....................................51
  2.2. Определение цены деления, работа с мерной лабораторной посудой.......................................................57
  2.5. Лабораторная посуда из керамики..........................48
  2.4. Лабораторная посуда из пластмассы........................50
  2.5. Металлическое оборудование и вспомогательные принадлежности.52
  Контрольные вопросы...........................................55
  2.6. Техника безопасности. Методы очистки
  и правила обращения с лабораторной посудой....................56
  Контрольные вопросы...........................................61
  Лабораторная работа «Навыки работы с автоматическим дозатором пипеточным».........................................61

ГЛАВА 5
Изучение видов лабораторного оборудования и техник лабораторных работ..............................................65
  5.1. Виды нагревательных приборов. Устройство, правила работы, техника безопасности..........................................65
  Контрольные вопросы...........................................72
  Лабораторная работа «Правила работы со спиртовкой»............75

Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ

  3.2. Сущность и основные методы дезинфекции и стерилизации лабораторной посуды..............................75
  Контрольные вопросы_____________________________________________83
  3.3. Перемешивание и высушивание веществ........................84
  Контрольные вопросы.............................................90
  3.4. Фильтрование...............................................90
  3.5. Центрифугирование..........................................99
  Контрольные вопросы............................................105
  Лабораторная работа «Изучение процесса фильтрования»...........106
  3.6. Взвешивание...............................................108
  Контрольные вопросы............................................125
  Лабораторная работа «Взвешивание на аналитических весах».......125
  3.7. Измерение температуры веществ.............................127
  3.8. Определение плотности веществ.............................140
  Контрольные вопросы............................................144
  Лабораторная работа «Определение плотности жидкостей и твердых тел».................................................145

ГЛАВА 4
Методы и техники микроскопии.....................................148
  4.1. История изобретения микроскопа. Принцип работы............148
  4.2. Строение современного микроскопа..........................152
  4.3. Виды микроскопов,техники исследования.....................155
  4.4. Правила обращения и техника безопасности при работе с микроскопом.......................................159
  4.5. Правила приготовления нативного и окрашенного препаратов. Уход за микроскопом............................................161
  Контрольные вопросы............................................175
  Лабораторная работа «Знакомство с биологическим микроскопом».............176

ГЛАВА 5 Растворы и способы их приготовления..............................178
  5.1. Общие понятия. Классификация растворов....................178
  5.2. Способы выражения концентрации растворов..................181
  5.3. Пересчет из одной концентрации раствора в другую..........196
  5.4. Способы приготовления растворов...........................198
  Контрольные вопросы............................................201
  Задачи_________________________________________________________201
  Лабораторная работа «Приготовление растворов»..................202

ГЛАВА 6 Изучение основ качественного анализа.............................204
  6.1.  Основные положения качественного анализа. Деление катионов на аналитические группы.......................204
  6.2. Разделение катионов внутри аналитической группы...........208
  6.3. Качественный анализ анионов...............................219
  6.4. Способы проведения качественных реакций...................229
  6.5. Анализ вещества неизвестного состава......................233
  Контрольные вопросы____________________________________________236
  Задачи_________________________________________________________237
  Лабораторная работа «Анализ анионов»...........................240
  Лабораторная работа «Анализ катионов»..........................243

ГЛАВА 7
Основы количественного анализа...................................246
  7.1. Задачи, методы количественного анализа....................246
  7.2. Сущность гравиметрического анализа, основные операции. Посуда, оборудование для гравиметрического анализа.............247
  Примеры гравиметрических определений...........................250
  Контрольные вопросы............................................251
  7.3. Титриметрические методы...................................252
  Приготовление титрованных растворов............................262
  Контрольные вопросы____________________________________________264
  7.4. Осадительное титрование...................................265
  Индикаторы.....................................................266
  Контрольные вопросы............................................270
  7.5. Меркуриметрический метод..................................271
  Контрольные вопросы............................................271
  7.6. Комплексонометрия.........................................272
  Контрольные вопросы____________________________________________274
  7.7. Окислительно-восстановительные методы титрования..........275
  Контрольные вопросы............................................288
  7.8. Расчетные формулы в титриметрическом анализе..............290
  Лабораторная работа «Установка концентрации раствора соляной кислоты с использованием карбоната натрия Na₂COj>......292
  Лабораторная работа «Аргентометрическое титрование»............293
  Лабораторная работа «Комплексонометрическое титрование»........294

Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ

ГЛАВА 8 Физико-химические методы анализа...............................296
  8.1. Основные принципы физико-химических методов анализа и их классификация...........................................296
  Контрольные вопросы..........................................298
  8.2. Спектральные методы анализа.............................299
  Контрольные вопросы..........................................307
  8.3. Спектрофотометрия в УФ и видимой области................308
  Контрольные вопросы..........................................316
  8.4. Поляриметрия............................................317
  Контрольные вопросы..........................................321
  8.5. Рефрактометрия..........................................321
  Контрольные вопросы__________________________________________325
  8.6. Введение в электрохимические методы анализа.............326
  Контрольные вопросы__________________________________________337
  8.7. Потенциометрический метод анализа.......................338
  Контрольные вопросы__________________________________________343
  8.8. Вольтамперометрия.......................................344
  Контрольные вопросы..........................................349
  8.9. Амперометрическое титрование............................349
  Контрольные вопросы__________________________________________352
  8.10. Кулонометрия...........................................352
  Контрольные вопросы__________________________________________354
  8.11. Кондуктометрия.........................................354
  Контрольные вопросы__________________________________________355
  8.12. Хроматографические методы анализа......................356
  Контрольные вопросы..........................................369
  8.13. Электрофорез...........................................370
  Контрольные вопросы..........................................378
  Лабораторная работа «Тонкослойная хроматография».............378
  Лабораторная работа «Спектрофотометрия»......................380
  Лабораторная работа «Потенциометрическое титрование».........382

ГЛАВА 9 Виды лабораторных неопределенностей (погрешностей), причины....383
  9.1. Общие понятия...........................................383
  Контрольные вопросы..........................................386
  9.2. Внугрилабораторный контроль качества измерений, термины.387
  Контрольные вопросы..........................................392

Оглавление

7

  9.3.  Виды контрольного материала, применение..................392
  Контрольные вопросы............................................396
  9.4.  Методики статистической обработки результатов количественных определений.....................................397
  Контрольные вопросы............................................402
  9.5.  Поверка и калибровка средств измерений...................402
  Контрольные вопросы............................................407
  9.6.  Статистические основы оценки погрешностей
  количественных методов исследования с применением контрольных материалов...........................407
  Контрольные вопросы............................................410
  9.7. Порядок проведения внутрилабораторного контроля качества.
  Оценка воспроизводимости и правильности результатов анализа....410
  Контрольные вопросы............................................419

Используемые источники...........................................420

Предисловие

   «Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ» — это важная научная дисциплина, которая объединяет научные достижения в таких областях знаний, как основы государственного регулирования, организация деятельности медицинской лаборатории, физико-химические методы анализа, основы органической и неорганической химии, основы аналитической химии и др.
   Согласно Федеральному государственному образовательному стандарту среднего профессионального образования по специальности «Лабораторная диагностика», утвержденному приказом Министерства просвещения¹, выпускник колледжа должен иметь соответствующие знания для работы в медицинских организациях; уметь готовить рабочее место, посуду, оборудование для проведения анализов; соблюдать технику безопасности и противопожарной безопасности; выполнять основные операции, которые соответствуют проведению лабораторных исследований; владеть практическими навыками проведения качественного и количественного анализа; готовить приборы к лабораторным испытаниям; знать устройство и уметь работать на спектрофотометрах, анализаторах; проводить калибровку мерной посуды; статистически обрабатывать результаты количественного анализа; оценивать воспроизводимость результатов исследования и их правильность.
   Структура книги соответствует тематическому плану рабочей программы дисциплины и включает в себя главы, посвященные основным представлениям о деятельности медицинской лаборатории (гл. 1), знакомству с лабораторной посудой (гл. 2), изучению видов лабораторного оборудования и техники лабораторных работ (гл. 3), методам и техникам микроскопии (гл. 4), растворам и способам их приготовления (гл. 5), изучению основ качественного

   ¹ Федеральный государственный образовательный стандарт среднего профессионального образования по специальности 31.02.03 «Лабораторная диагностика», утвержденный приказом Министерства просвещения Российской Федерации от 4 июля 2022 г. № 525.

Предисловие

9

анализа (гл. 6), основам количественного анализа (гл. 7), физико-химическим методам анализа (гл. 8), видам лабораторных неопределенностей (погрешностей) и причинам их возникновения (гл. 9).
   Медицинский лабораторный техник должен знать устройство лабораторий различного типа, лабораторное оборудование и аппаратуру, правила техники безопасности, классификацию методов физико-химического анализа, законы геометрической оптики, принципы геометрической оптики, понятие дисперсии света, основной закон свето-поглощения, сущность фотометрических, электрохимических и хроматографических методов анализа, современные методы анализа, принцип работы рефрактометров, методы статистической обработки результатов количественных определений, проведение контроля качества выполненных исследований. Он должен уметь проводить корректирующие мероприятия.
   При изложении материала авторы пытались сохранить преемственность изложения и структуру рабочей программы дисциплины колледжей, практикующих ее преподавание. В первой главе рассмотрены виды, назначение медицинских лабораторий, организация работы, правила техники безопасности при проведении лабораторных исследований в клинико-диагностических лабораториях различного профиля и санитарно-гигиенических лабораториях, противопожарная безопасность.
   Во второй главе представлены виды лабораторной посуды из стекла общего, специального назначения, определение цены деления; работа с мерной лабораторной посудой, правила обращения с различными видами лабораторной посуды, техника безопасности при работе со стеклянной посудой, вспомогательные принадлежности и их назначение, правила нагревания различных видов лабораторной посуды, правила предстерилизационной обработки лабораторной посуды, методы очистки, правила пипетирова-ния при проведении лабораторных исследований в клинико-диагностических лабораториях различного профиля, виды технических работ в лаборатории, их выполнение.

Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ

   Третья глава посвящена изучению видов нагревательных приборов (спиртовка, лабораторные бани, электронагревательные приборы), их устройству и правилам работы, технике безопасности. Описываются основные методы дезинфекции, стерилизации лабораторной посуды, режимы воздушной и паровой стерилизации, контроля работы стерилизаторов термоиндикаторами. Уделяется внимание техникам фильтрования, центрифугирования. Разбираются виды фильтров, правила их выбора. Рассматриваются способы фильтрования, виды центрифуг. Описываются приборы для взвешивания, устройство аптечных, техно-химических весов; точность взвешивания. Подготовка весов к работе. Правила работы с разновесом, весами. Техника безопасности при работе с химическими реактивами. Устройство торсионных, аналитических весов; точность взвешивания. Подготовка весов к работе; правила работы. Виды современных электронных весов, правила работы.
   В четвертой главе рассматриваются принцип работы микроскопа, методы микроскопии, виды микроскопов, их назначение, устройство биологического микроскопа, подготовка микроскопа к работе, техника безопасности при работе, правила обращения с микроскопом, его подготовка к работе с естественным освещением, правила приготовления, микроскопии нативного и окрашенного препаратов, уход за микроскопом.
   Пятая глава посвящена классификации растворов, способам выражения технических и аналитических концентраций растворов, расчетным формулам.
   Шестая и седьмая главы дают информацию о качественном и количественном анализе. Главы посвящены разделению ионов на аналитические группы, способам проведения качественных реакций, анализу вещества неизвестного состава. Рассмотрению основ гравиметрического анализа, сущности титриметрического анализа, методам осаждения, аргентометрии, окислительно-восстановительной титриметрии.
   Глава восьмая посвящена основам физико-химического анализа. Раскрывается сущность фотометрических, электрометрических, хроматографических методов, методов