Кафедра аналитической химии и химической экологии

• Сотрудники кафедры
• Учебная работа кафедры
• Основные публикации

История и научные направления

Кафедра аналитической химии открыта в составе химического факультета СГУ в 1930 г. Начиная с 1950 г., исследования на кафедре приобретают единое научное направление: изучение и применение органических реагентов в анализе (зав. кафедрой, профессор Кульберг Л.М.). Разрабатывается теория действия реагентов, создаются оригинальные методики анализа. За период 1955 – 1968 гг. (зав. кафедрой, проф. И.С. Мустафин) на кафедре и в отделе НИИ Химии продолжается развитие теории действия органических реагентов, синтезируется более 10 новых реагентов, которые получают путевку в жизнь; ведутся крупные хоздоговорные исследования; защищается 11 кандидатских диссертаций; выпускается 3 монографии. Кафедра становится одним из крупных центров развития аналитической химии в стране.

В настоящее время кафедра аналитической химии и химической экологии в составе шести докторов химических наук (Чернова Р.К., Штыков С.Н.,Кулапина Е.Г., Панкратов А.Н, Сумина Е.Г., Доронин С.Ю.), семи профессоров (включая канд.хим. наук, профессора Козлову Л.М.), трех доцентов (Белолипцева Г.М., Русанова Т.Ю., Смирнова Т.Д.) и инженерного состава( Субботина А.В., Юрова Л.А., Шестопалова Н.Б., Варыгина О.В.) осуществляет научную и учебно - исследовательскую работу на химическом, биологическом и геологическом факультетах СГУ.

Кафедру возглавляет заслуженный деятель науки РФ,доктор химических наук, профессор Чернова Р.К.

С 1971 г. на кафедре проводятся многоплановые исследования по приоритетным направлениям науки. Так «второе дыхание» получила теория действия и практика применения в анализе органических реагентов, модифицированных поверхностно-активными веществами (ПАВ). Исследуются закономерности аналитических реакций в наноразмерных гетерофазных средах. Впервые показана роль электростатических и гидрофобных факторов в оптимизации химико-аналитических параметров реакций в многокомпонентных системах. Разработана теория действия органических реагентов в супрамолекулярных средах на основе ПАВ, обладающая прогнозными характеристиками (направленность сдвига рК диссоциации протонсодержащих функционально-аналитических и аналитико-активных групп реагентов; увеличение числа координированных лигандов при комплексообразовании с ионами металлов; многоцентровое взаимодействие лиганда; расширение плато рН комплексообразования; смещение комплексообразования в сильнокислую область; селекция с помощью ионов ПАВ, аналитически значимых форм интермедиатов и др.). В прикладном аспекте более чем для 23 элементов Периодической системы на порядок и более уменьшена нижняя граница определяемых содержаний в тест- и спектроскопических методах анализа, флотационном концентрировании. В рамках данного направления защищено 4 докторские и 17 кандидатских диссертаций, опубликовано 3 монографии, более 250 работ в периодической печати, получено более 30 патентов и авторских свидетельств (научный руководитель профессор Чернова Р.К.).

Профессор Штыков С.Н. с коллегами (Смирнова Т.Д., Русанова Т.Ю., Сумина Е.Г., аспиранты) развивает направление, основанное на применении организованных сред, принципов супрамолекулярной химии, нанохимии в химическом анализе. Направление базируется на эффектах локального изменения свойств среды, переноса энергии возбуждения, сорбции, концентрирования и сближения компонентов аналитических реакций в организованных средах на основе прямых и обратных мицелл, микроэмульсий и молекул-рецепторов (циклодекстрины, каликсарены), а также на твердой поверхности. Указанные наносистемы используются для развития фотометрического, флуоресцентного, фосфориметрического методов анализа, оптических и пьезокварцевых химических сенсоров, мицеллярной экстракции, хроматографии. Большое внимание уделяется изучению термодинамики организованных сред и применению для их изучения метода молекулярного зонда. В данном направлении защищено 5 докторских и 17 кандидатских диссертаций (аналитическая и физическая химия), опубликована монография, более 250 статей, 10 патентов.

Видное место в исследованиях кафедры занимает установление связи физико-химических свойств и реакционной способности с электронным строением молекул и нанокластеров в основном и возбуждённых состояниях на основе углубления представлений об электронных эффектах, электроотрицательности атомных групп, водородной связи, обобщения воззрений на механизмы реакций (включая окисление и восстановление, нитрозирование, нитрование, азосочетание, галогенирование, алкоксилирование, конденсации, другие электрофильные, нуклеофильные и радикальные процессы, комплексообразование, обмен лигандов, молекулярную и ионную ассоциацию, диссоциацию, таутомерию и двойственную реакционную способность, изомеризацию, перенос протона, атома водорода и “гидрид-иона”), на региоселективность реакций гомолитического (окислительного и восстановительного) сочетания веществ различных классов; изучение влияния среды на протекание химических процессов; нахождение количественных соотношений структура - свойство в рядах неорганических, органических, элементоорганических, координационных соединений; развитие теории строения и действия аналитических реагентов; молекулярное моделирование биоспецифического белок-лигандного взаимодействия; развитие физической химии морфообразующих белков высших грибов; квантовая химия низкомолекулярных регуляторов процессов жизнедеятельности высших грибов; систематизация и обобщение сведений об информационных ресурсах по естественным наукам, по экологии (профессор Панкратов А.Н.). В данном направлении защищено 6 кандидатских диссертаций, опубликованы монография и глава книги в международном издательстве, более 600 научных трудов.

Тесное сотрудничество специалистов в области ПАВ (Р.К. Чернова, Е.Г. Кулапина) и ионометрии (Е.А. Матерова) привело к созданию на кафедре крупного центра по ионометрии ПАВ, лекарственных средств и других органических соединений.

Профессором Л.М. Козловой, научным сотрудником И.В. Косыревой (Мызниковой), разрабатываются тест-методы определения ионов металлов в природных объектах; изучаются свойства природных и синтетических сорбентов; поведение иммобилизованных на ксерогеле кремниевой кислоты и бумажных матрицах органических реагентов.

Расширяются направления по применению ПАВ и циклодекстринов в хроматографии, предложен новый вариант метода планарной хроматографии с использованием газовой фазы в хроматографической камере (профессор Сумина Е.Г.).

Реакции органических аналитов в супрамолекулярных самоорганизующихся средах на основе ПАВ изучаются д.х.н. Дорониным С.Ю. Зол-гель нанотехнологии и Лангмюра-Блоджетт применяются для разработки оптических и пьезоэлектрических сенсоров (доцент Русанова Т.Ю.).

Всего за период с 2005 по 2009 гг. сотрудниками кафедры опубликовано более 374 статьи, в том числе более 70 в изданиях, рекомендованных ВАК, более 40 в престижных зарубежных изданиях: Analytica Chimica Acta, Talanta, Helvetica Chimica Acta, The Journal of Physical Chemistry, International Journal of Quantum Chemistry, Food Technology and Biotechnology, Mycological Progress и др., в том числе 6 обзоров в отечественных и зарубежных изданиях.

Издано 2 монографии: Кулапина Е.Г.,Чернова Р.К., Кулапин А.И. "Ионометрическое определение синетических ПАВ ","Научная книга",2008 г.С.178 (инновационный проект) и Anderson J.S.M., Tolosa Arroyo S., Pankratov A.N. et al. "Quantum Chemistry Research Trends" (New York, Nova Science Publishers, Inc., 2007. 261 p.

Получено 7 патентов на изобретения; издано 9 учебных пособий:

Панкратов А.Н. «Кислоты и основания в химии», СГУ,2006.С.196 (гриф УМО).

Чернова Р.К.,Козлова Л.М.,Белолипцева Г.М. «Экологический мониторинг природных вод.Пробоотбор»,СГУ, 2006.С.56.

Чернова Р.К., Козлова Л.М., Белолипцева Г.М. «Экологический мониторинг почв.Пробоотбор».СГУ.2008.С.70.(инновационный проект)

Климов Б.Н.,Штыков С.Н., Горин Д.А. и др. «Наноструктурные материалы» . СГУ, Саратов,2008. С.98

Штыков С.Н., Русанова Т.Ю. «Проблемы и тенденции развития современной аналитической химии». СГУ, 2006.Саратов. С.28.

Сумина Е.Г.,Штыков С.Н.,Тюрина Н.В. «Тонкослойная хроматография.Теоретические основы и практическое применение». СГУ, 2006. С.112.

Сумина Е.Г.,Штыков С.Н.,Тюрина Н.В. «Основы модифицирующего действия ПАВ в жидкостной хроматографии». СГУ, 2006 С.136. 

Кулапина Е.Г. «Электрохимические методы анализа». СГУ, 2007.С.108.

Березкин В.Г., Сумина Е.Г., Штыков С.Н., Атаян В.З. и др. «Тонкослойная хроматография с влияющей на разделение управляемой газовой фазой». М.2008.С.39.

Получено 10 грантов:

1) Грант РФФИ 04-03-33077 «Разработка теоретических основ применения микрореакторов – мицелл ПАВ для направленного изменения физико-химических характеристик реакций с участием органических реактантов», 2004 – 2006 гг., н. рук. - профессор Чернова Р.К.;

2) Грант РФФИ 05-03-33178 «Теоретическое и экспериментальное изучение нового варианта тонкослойной хроматографии с изменяемой во времени газовой фазой», 2006 -2008гг. отв. исполнитель, профессор Сумина Е.Г.;

3) Роснаука, ФЦП 08-03-00725 «Создание мембран и каталитических систем на основе нанотехнологий, наносистем и принципов самосборки», 2005-2007 гг., н.рук.профессор Штыков С.Н.;

4) Грант РФФИ 06-08-0892а «Нанотехнология создания дермального и сосудистого эквивалентов для медицинских целей на основе биополимерных носителей», 2006-2008гг.,н.рук. профессор Козлова Л.М.;

5) Грант РФФИ 08-03-00725 «Наносистемы и принципы супрамолекулярной химии в химическом анализе», 2008 – 2009 гг.,н.рук. профессор Штыков С.Н.;

6) Грант РФФИ «Развитие стратегии применения нанореакторов на основе организованных сред в химическом анализе», 2004 – 2006,н.рук. профессор Штыков С.Н.;

7) Организация и проведение конференции ARGUS,10, 2007 г. профессор Штыков С.Н.

8) Проект РФФИ – поездка на конференцию, 2007 г., доцент Русанова Т.Ю.

9) «Разработка методологии оптимизации иммуноанализа для неинструментального скрининга токсикантов», 2008 г., доцент Русанова Т.Ю.;

10) Грант Министерства образования и науки РФ и DAAD (Германия), доц. Русанова Т.Ю.

Аспирантами кафедры в срок защищено 10 кандидатских диссертаций (Богомолова И.,Шалабай А.,Федоренко Е., Михалева Н., Иноземцева О., Барагузина И., Сафарова М., Ларионова Д.,Неврюева Н., Загниборода Д.). В 2009 г.защищено 2 докторские диссертации (Доронин С.Ю., Русанова Т.Ю.-докторант).

Ряд сотрудников и выпускников кафедры отмечен присвоением почетных званий, премий и наград: профессору Черновой Р.К. присвоено звание Заслуженного деятеля науки РФ (2006г); за подготовку научных кадров профессор Чернова Р.К. награждена Дипломом Министерства образования РФ(2001 г.); профессору Кулапиной Е.Г

Профессор Панкратов А.Н. в 2005 г. избран действительным членом Американского химического общества.

Результаты научных исследований активно внедряются в учебный процесс. Кафедрой подготовлены и читаются 3 общефакультетских курса («Аналитическая химия», проф. Чернова Р.К.;

Наличие дополнительной квалификации способствует расширению и углублению профессиональных знаний выпускников, а также росту их конкурентоспособности на рынке труда. Наличие грантов и участие в инновационном проекте способствовало значительному улучшению материальной базы кафедры. Так, впервые в университете в 2004 г. был создан Ценр коллективного пользования, оснащенный уникальным оборудованием:

1) высокочувствительным, высокоскоростным квадрупольным хромато-масс-спектрометром TermoFinnigan “Trace DSQ” с турбомолекулярным насосом, ионизацией электронным ударом и тремя библиотеками масс-спектров и химических структур;

2) ВЭЖХ «Стайер» UV/VIS фирмы «Аквилон»;

3) видеоденситометр «Сорбфил» для расчета параметров и количественной оценки хроматограмм;

4) оборудование для отбора проб воды, воздуха и пробоподготовки исследуемых веществ и материалов.

Новое оборудование, а также фонды и базы данных измерений сертифицированы в Госстандарте РФ.

В рамках инновационного проекта приобретено также уникальное современное спектроскопическое и хроматографическое оборудование (спектрофотометр "Shimadzu UV-1800 ", система капиллярного электрофореза "Капель" и вольт-амперометрический компекс). Инновационными структурами являются: Центр коллективного пользования ( научн. рук. профессор Штыков С.Н.), лаборатория "Химическая диагностика веществ и материалов".

Международное сотрудничество кафедры отражается в участии в совместных научных программах (Министерства образования и науки РФ и DAAD (Германия), доц. Русанова Т.Ю.), заказных обзорах и статьях в международные журналы, монографии, в контактах и публикациях с отдельными учеными: Prof. Dr. Eduardo A. Castro, INIFTA. Departamento de Quimica, Universidad Nacional de La Plata, La Plata, Argentina, а также с Associate Professor Dr. Sc. Venelin Enchev, Head of Laboratory of Theoretical Chemistry Institute of Organic Chemistry with Centre of Phytochemistry, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria (профессор Панкратов А.Н.),

Ведущие профессора кафедры активно участвуют в работе различных научных Советов. Так профессора Чернова Р.К., Штыков С.Н., Кулапина Е.Г, доц.Русанова Т.Ю., д.х.н.Доронин С.Ю. являются членами Научного Совета РАН по аналитической химии. Членами Диссертационного совета Института химии являются все профессора кафедры. Кроме того профессор Чернова Р.К. является членом диссертационого совета СВИБиХБ.

При кафедре успешно работает аккредитованная "Испытательная лаборатория"

Сотрудники кафедры имеют высокие Российские индексы научного цитирования (www.еlibrary.ru): Штыков С.Н  583 (182 публ.); Панкратов А.Н. 542 (130 публ.); Чернова Р.К. 363 (75 публ.); Кулапина Е.Г. 181 (76 публ.); Сумина Е.Г. 141 (19 публ.), Смирнова Т.Д. 37 (22 публ.), Русанова Т.Ю. 36 (30 публ.), Доронин С.Ю. 35 (21 публ.), Козлова Л.М. 18 (11 публ.). Индекс цитируемости (критерий Хирша) для указанных выше авторов (Панкратов А.Н. - 13, Штыков С.Н. - 9) не противоречит указанной последовательности. Сведения о цитируемости работ Панкратова А.Н. входят в списки 2010 и 2011 гг. в рамках проекта "Кто есть кто в российской науке", активный список 2008-2009 гг., списки 2005, 2007 гг. на сайте междисциплинарного научного сервера Scientific.ru. Данные о цитируемости научных трудов сотрудников кафедры отражены в статье: Берёзкин В.Г., Сидоренко Н.А., Архипов Д.Б. Как нас цитируют. Российская аналитическая химия в зеркале Science Citation Index: 1991-2004 // Журнал аналитической химии. 2007. Т. 62, № 1. С. 100-110.

Сотрудники кафедры активно повышают свою квалификацию как в российских ведущих научных учреждениях, так и за рубежом. Профессор Штыков прошел стажировку в Японии (г. Окаяма); Докторант Русанова Т.Ю. прошла стажировки в Италии ( университет во Флоренции, 2007 г.), в Бельгии (университет г.Гента, 2007,2008 гг.), Германии (университет г.Мюнхена,2009 г.) Доцент Доронин С.Ю. и аспирант Бурмистрова А.А. стажировались в МГУ (2008 г.). Инженер Шестопалова Н.Б. и аспирант Селифонова Е.И. прошли стажировку в Москве в 2008 г.

Признание научных заслуг кафедры является организация на ее базе всероссийских и международных симпозиумов, конференций, выездных заседаний Бюро Научного Совета РАН: всего более 10, в том числе за последние годы - "Тест-методы химического анализа" (2004г.); "АРГУС-2007-наноаналитика", "Мустафинские чтения" (2009г).

Кафедра играет важную роль в жизни университета и факультета. На протяжении многих десятков лет ведущие специалисты кафедры выполняли административные функции декана, зам. декана, директора и зам. директора НИИ химии. В последние годы обязанности зам. декана химического факультета по воспитательной работе исполняла доц. Русанова Т.Ю. Методическую комиссию факультета многие годы возглавляла профессор Кулапина Е.Г.

В настоящее время кафедра является одной из ведущих в области аналитической химии в России, известна за рубежом, имеет сильный кадровый потенциал, сложившуюся научную школу и является конкурентноспособной среди других творческих коллективов данного направления.