PředmětyPředměty(verze: 953)
Předmět, akademický rok 2023/2024
   Přihlásit přes CAS
Analytická chemie II (kata) - MC230P36N
Anglický název: Analytical Chemistry II
Český název: Analytická chemie II (kata)
Zajišťuje: Katedra analytické chemie (31-230)
Fakulta: Přírodovědecká fakulta
Platnost: od 2008 do 2023
Semestr: zimní
E-Kredity: 4
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:3/0, Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Poznámka: povolen pro zápis po webu
Garant: prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D.
Vyučující: prof. RNDr. Zuzana Bosáková, CSc.
prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D.
doc. RNDr. Karel Nesměrák, Ph.D.
Anotace -
Analytická chemie je aplikovaný vědní obor zabývající se studiem chemického složení nejrůznějších materiálů a hledáním nových metod zjišťování přítomnosti a množství látek v těchto materiálech. Cílem přednášky je seznámit posluchače se strukturou a základními nástroji tohoto oboru a poskytnout ucelený přehled o principech jednotlivých analytických metod, jejich praktickém významu a aplikační oblasti. Součástí této přednášky je studijní povinnost MC230S36N - Seminář z analytické chemie II KATA, kterou je nutné si zapsat.

Výsledky učení: Po absolvování předmětu posluchač provede redoxní titrace, objasní metody instrumentální analýzy, provede elektroanalytické metody, vysvětlí elektrochemické články a elektrodové potenciály, objasní potenciometrii, objasní voltametrii a elektrochemické senzory, objasní coulometrii, objasní konduktometrii, vysvětlí přehled a rozdělení spektrálních metod, vysvětlí přehled a rozdělení separačních metod a provede statistické vyhodnocení výsledků analytických měření.
Poslední úprava: Coufal Pavel, prof. RNDr., Ph.D. (05.02.2024)
Literatura -

Prezentace k přenášce:

  • http://web.natur.cuni.cz/~pcoufal
  • http://web.natur.cuni.cz/~analchem/bosakova/index.html
  • prezentace v SIS

Základní literatura:

Doporučená literatura:

  • Christian G.D.: Analytical Chemistry (5. edition), John Wiley & Sons, New York, 1994 (ISBN 0-471-30582-0)
  • Christian G.D., O'Reilly J.E.: Instrumental Analysis (2. edition), Allyn and Bacon, Boston, 1986 (ISBN 0-205-08640-3)
  • Townshend A. (editor): Encyclopedia of Analytical Science, Vol. I - X, Academic Press, London 1995 (ISBN 0-12-226700-1)
  • Willard H.H., Merritt L.L., Dean J.A.: Instrumental Methods of Analysis (5. edition), D. Van Nostand Comp., New York 1974 (ISBN 0-442-29479-4)
Poslední úprava: Coufal Pavel, prof. RNDr., Ph.D. (05.02.2024)
Požadavky ke zkoušce -

Organizace zkoušky

Zkouška z předmětu Analytická chemie II (KATA) je v akademickém roce 2022/2023 pouze písemná (s výjimkou II. opravného termínu při druhém zápisu předmětu). Písemný test je v rozsahu 90 minut čistého času, přičemž má dvě části: první je zaměřena na výpočty v analytické chemii (zejména titrační křivky, ale zahrnuje i výpočty z instrumentálních metod či výpočty z chemických rovnováh), druhá obsahuje otázky z teorie analytické chemie (pokud možno aplikované, například princip barevné změny indikátorů, výběr vhodného indikátoru pro konkrétní stanovení, výběr vhodné metody pro stanovení v konkrétním případě).

Jednotlivé otázky písemného testu jsou bodovány, a na základě součtu dosažených bodů je udělena klasifikace:

  • zisk ≥ 86 % bodů z možných = výborně
  • zisk ≥ 76 % bodů z možných = velmi dobře
  • zisk ≥ 65 % bodů z možných = dobře
  • zisk < 65 % bodů z možných = neprospěl/a.

Studenti patřící mezi studenty se speciálními potřebami, kteří požadují navýšení času na zkoušku nebo oddělenou místnost pro její konání, si musí tento termín domluvit se zkoušejícím nejméně 10 dní předem, jinak nebude na jejich požadavek brán zřetel.

Rozsah požadovaných znalostí

Rozsahem zkouška pokrývá učivo předmětů Analytická chemie I (KATA) a Analytická chemie II (KATA) a je prospěšné si při přípravě na zkoušku projít i výpočty ze semináře z analytické chemie a úlohy ze základního praktika z analytické chemie. Kromě poznámek z přednášky jsou vhodnou literaturou pro přípravu zkoušce knihy:

  • Opekar F. a kol.: Základní analytická chemie. Praha, Karolinum 2002.
  • Coufal P. a kol.: Seminář z analytické chemie. Teorie, příklady, cvičení. Praha, Karolinum 2007.
  • Skoog D.A. a kol.: Analytická chemie. Praha, VŠCHT 2019.

Následující seznam má přiblížit okruhy, ze kterých jsou tvořeny otázky pro obě části písemného testu – nejedná se tedy o seznam otázek. V jednotlivých okruzích jsou zdůrazněny významné pojmy a souvislosti, ale nikoliv nutně všechny. Seznam má tedy být jen jakými vodítkem. Jinak platí, že se zkouší vše, co bylo odpřednášeno.

1. Základní pojmy analytické chemie

  • Definice analytické chemie. Kvalitativní a kvantitativní analýza. Důkaz, identifikace, stanovení. Rozsah analytických metod: makro-, semimikro-, mikro- a ultramikro, stopová, ultrastopová. Chemické a instrumentální metody. Metody selektivní a specifické. Metody kalibrační a absolutní. Vzorek, matrice, interferent.
  • Vyjadřování koncentrací: procenta, promile, molarita, ppm, ppb.
  • Kalibrace odměrných nádob. Proces analýzy, vzorkování, rozklad vzorku.

 

2. Kvalitativní analýza

  • Systém dělení kationtů a aniontů do tříd, skupinová činidla.
  • Specifické či selektivní důkazy kationtů a aniontů (u každého iontu nutné znát alespoň jeden).
  • Aplikace na daný případ, tedy identifikovat na základě popsaných reakcí o jakou sloučeninu se jedná. Například: bílý ve vodě rozpustný prášek, pro kation zjištěno, že je z V. třídy a sráží se jen s octanem uranylo-zinečnatým, pro anion zjištěno, že je II. třídy, a s Fe3+ tvoří krvavě červený komplex.

 

3. Vážková analýza

  • Princip vážkové analýzy. Základní postupy: filtrační materiály, kelímky.
  • Součin rozpustnosti a výpočty z něho: molární rozpustnost, vliv vlastního iontu, vliv indiferentního elektrolytu, minimální koncentrace srážedla.
  • Výpočet gravimetrického faktoru, výpočet obsahu stanovované složky.
  • Srážecí činidla pro významné ionty, nutné znát pro tyto konkrétní: Ag+, Al3+, Ba2+, Fe3+, Hg22  +, Mg2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+, Cl, Br, I, SO42  −, PO43  .

 

4. Odměrná analýza obecně

  • Základní principy odměrné analýzy. Přímá a nepřímá titrace.
  • Příprava a standardizace odměrných roztoků, faktor odměrného roztoku.
  • Primární standardy.
  • Bod ekvivalence a bod konce titrace. Indikace subjektivní a objektivní.
  • Výpočet obsahu stanovované složky ze spotřeby odměrného činidla, vyčíslování chemických rovnic.

 

5. Neutralizační titrace

  • Principy neutralizačních reakcí. Disociační konstanta. Výpočty pH: silné/slabé kyseliny a zásady, vícesytné kyseliny/zásady, soli včetně hydrolyzujících, tlumivé roztoky.
  • Odměrná činidla, příprava a standardizace odměrných roztoků (bezuhličitanový odměrný roztok hydroxidu sodného).
  • Vizuální acidobazické indikátory a jejich výběr (pH oblast přechodu nutné znát minimálně u methyloranži, methylčerveně a fenolftaleinu). Instrumentální indikace bodu konce titrace.
  • Použití acidobazických titraci: stanovení různých druhů analytů, stanovení podle Kjeldahla.
  • Výpočet průběhu titrační křivky pro různé případy, včetně vícesytných kyselin/zásad.

 

6. Srážecí titrace

  • Principy srážecích titrací: argentometrie, merkurimetrie.
  • Odměrná činidla, příprava a standardizace odměrných roztoků.
  • Vizuální indikátory srážecích titrací (včetně konkrétních látek a principů indikace). Instrumentální indikace bodu konce titrace.
  • Použití srážecích titraci při stanovení různých druhů analytů.
  • Výpočet průběhu titrační křivky pro různé případy.

 

7. Oxidačně-redukční titrace

  • Principy oxidačně-redukčních titrací: manganometrie, cerimetrie, dichromátometrie, bromátometrie, jodometrie, ferrometrie.
  • Nernstova rovnice, potenciál standardní, normální, formální. Výpočty spojené s Nernstovou rovnicí.
  • Úprava oxidačního čísla analytu před stanovením, reduktory.
  • Odměrná činidla, příprava a standardizace odměrných roztoků.
  • Vizuální indikátory oxidačně-redukčních titrací (včetně konkrétních látek a principů indikace). Instrumentální indikace bodu konce titrace.
  • Použití oxidačně-redukčních titraci při stanovení různých druhů analytů (titrace podle Karl Fischera, stanovení chemické spotřeby kyslíku).
  • Výpočet průběhu titrační křivky pro různé případy.

 

8. Komplexotvorné titrace

  • Princip komplexotvorných titrací.
  • Typy ligandů, EDTA, místa vazby.
  • Konstanta stability: celková, konsekutivní, podmíněná.
  • Odměrná činidla, příprava a standardizace odměrných roztoků.
  • Vizuální indikátory komplexotvorných titrací (včetně konkrétních látek a principů indikace). Instrumentální indikace bodu konce titrace.
  • Použití komplexotvorných titraci při stanovení různých druhů analytů (stanovení tvrdosti vody, stanovení kationtů ve směsích).
  • Výpočet průběhu titrační křivky pro různé případy.

 

9. Potenciometrie

  • Princip rovnovážné potenciometrie. Nernstova rovnice.
  • Druhy elektrod, jejich potenciály.
  • Iontově selektivní elektrody (pH, fluoridová, dusičnanová).
  • Aplikace potenciometrie. Plynové senzory.

 

10. Voltametrie a polarografie. Ampérometrie

  • Základní princip, polarizace elektrod.
  • Druhy pracovních elektrod.
  • DC voltametrie, pulzní metody. Rozpouštěcí voltametrie.
  • Aplikace voltametrie.
  • Amperometrie. Využití v titracích, průtokových metodách. Clarkovo čidlo. Glukometr.

 

11. Coulometrie

  • Základní princip, Faradayův zákon.
  • Druhy pracovních elektrod.
  • Elektrogravimetrie, coulometrie.
  • Coulometrické titrace, výhody, využití.

 

12. Konduktometrie, dielektrimetrie

  • Základní princip.
  • Využití v analytické chemii.

 

13. Základy separačních a spektrálních metod

  • Základní pojmy z extrakce, kapalinové a plynové chromatografie (stacionární, mobilní fáze, detektory).
  • Základní rozdělení spektrálních metod, Lambertův-Beerův zákon.

 

14. Aplikace analytické chemie

Aplikace znalostí metod a postupů analytické chemie na reálné případy, zejména výběr vhodné metody z hlediska pravdivosti, preciznosti a ekonomické náročnosti. Například:

  • Důkaz a stanovení dusičnanu stříbrného: výběr vhodné metody pro převod do roztoku, návrh postupu důkazu kationtu a aniontu, výběr vhodné metody pro stanovení.
  • Kvantitativní analýza slitiny mědi a zinku: výběr vhodné metody pro převod do roztoku, výběr vhodného postupu pro stanovení mědi a zinku ve vzniklém roztoku (vzít do úvahy možnost vzájemného ovlivnění).
  • Gravimetrické stanovení obsahu železa ve vzorku rudy: výběr vhodné metody pro převod do roztoku, výběr vhodného postupu srážení a převodu sraženiny na vážkovou formu.
  • Rozbor minerální vody: stanovení tvrdosti vody, stanovení dusičnanů, stanovení síranů, stanovení chemické spotřeby kyslíku.
  • Rozbor hnojiva: stanovení dusičnanů, stanovení chloridů, stanovení dusíku.
  • Stanovení stopových koncentrací kovů v mořské vodě (předpokládáme koncentrace okolo 10−8 mol dm−3).
  • Stanovení vody ve vzorku.
Poslední úprava: Coufal Pavel, prof. RNDr., Ph.D. (05.02.2024)
Sylabus -

Redoxní titrace. Metody instrumentální analýzy. Elektroanalytické metody. Elektrochemické články a elektrodové potenciály. Potenciometrie. Voltametrie a elektrochemické senzory. Coulometrie. Konduktometrie. Přehled a rozdělení spektrálních metod. Přehled a rozdělení separačních metod. Statistické vyhodnocení výsledků analytických měření.

Poslední úprava: Coufal Pavel, prof. RNDr., Ph.D. (05.02.2024)
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK