C5230 Analytická chemie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2022
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Viktor Kanický, DrSc. (přednášející)
doc. Mgr. Karel Novotný, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Viktor Kanický, DrSc.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 8:00–9:50 C14/207
Předpoklady
! C3100 Analytická chemie I && ! C4050 Analytická chemie II && !NOWANY( C3100 Analytická chemie I , C4050 Analytická chemie II )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Cílem kursu Analytická chemie je naučit studenta učitelského studia chemie pro střední školy následujícím analytickým metodám a postupům, vysvětlit jejich principy a ukázat jejich využití v praxi: Odběr vzorků a jejich rozklad; kvalitativní analýza; analytické reakce; gravimetrie; acidobazické, srážecí, komplexometrické a redoxní titrace; potenciometrie, měření pH; konduktometrie; polarografie a voltametrie; coulometrie; absorpční spektrometrie v oblasti UV/Vis a IR; fluorimetrie; atomová absorpční spektrometrie; atomová emisní spektrometrie; hmotností spektrometrie; separační metody; chromatografické metody; elektromigrační metody, organická analýza. Cílem studia je naučit studenta vysvětlit principy a základy analytických metod studentům na střední škole.
Výstupy z učení
Po absolvování tohoto kursu student učitelského studia chemie pro střední školy rozumí následujícím analytickým metodám a postupům, umí vysvětlit jejich principy a zná jejich využití v praxi; gravimetrie; acidobazické, srážecí, komplexometrické a redoxní titrace; potenciometrie, měření pH; konduktometrie; polarografie a voltametrie; coulometrie; absorpční spektrometrie v oblasti UV/Vis a IR; fluorimetrie; atomová absorpční spektrometrie; atomová emisní spektrometrie; hmotností spektrometrie; separační metody; chromatografické metody; elektromigrační metody, organická analýza. Student učitelského studia umí vysvětlit principy a základy analytických metod studentům na střední škole.
Osnova
  • 1. Předmět a cíl analytické chemie, postavení analytické chemie mezi vědními disciplínami, analyt, klasifikace metod analytické chemie, metody stanovení, metody separační, chemické nezávislé metody, instrumentální metody, biochemické metody, rozdíly v principu analýzy anorganických a organických analytů; kvalitativní a kvantitativní analýza, důkaz, stanovení, mez detekce, mez stanovitelnosti, rozsahy použitelnosti vybraných metod; jednotky, vyjadřování složení roztoků, vyjadřování výsledků; obecný postup analýzy, zásady odběru vzorků, základy teorie chyb, základy statistického vyhodnocení výsledků analýz, přesnost, správnost, spolehlivost výsledků. 2. Teoretické základy analytické chemie, anorganická analýza, chemické reakce v roztocích, rozpustnost látek; koncentrace, iontová síla, aktivita, termodynamické a koncentrační rovnovážné konstanty; definice kyseliny a zásady, protolytické rovnováhy, disociační konstanta kyseliny a zásady; komplexotvorné rovnováhy, konstanta stability komplexu, podmíněné konstanty stability, koeficienty vedlejších reakcí, tvorná funkce, distribuční koeficienty; rozpouštěcí rovnováhy, oxidačně-redukční rovnováhy, redukční potenciál, podmíněný potenciál, vlivy vedlejších reakcí; rozdělovací rovnováhy; rovnováhy na měničích iontů; grafické znázorňování rovnovážných systémů v roztocích, logaritmický diagram, distribuční diagramy. 3. Rozklady vzorků na mokré cestě, účinek kyselin a hydroxidů, rozklady vzorků na suché cestě, tavení vzorků, spalování; teorie roztoků a rozpouštění, vlastnosti rozpouštědla a rozpouštěné látky; kvalitativní analýza, předběžné zkoušky, reakce skupinové, selektivní, specifické; důkazy kationtů, důkazy aniontů. 4. Gravimetrie (vážková analýza), srážení, součin rozpustnosti, podmíněný součin rozpustnosti, rozpustnost, ovlivňování rozpustnosti, vliv přebytku srážedla, vliv komplexujících látek, vliv pH, vlastnosti a typy sraženin, stárnutí sraženin, znečištění sraženin, filtrace sraženin, promývání sraženin, sušení sraženin, žíhání sraženin, vážení sraženin, typy a příklady vážkových stanovení, gravimetrický faktor. 5. Volumetrie (odměrná analýza, titrační stanovení), principy a klasifikace titračních stanovení; odměřování kapalin, příprava roztoků, stechiometrické vztahy poměry v budu ekvivalence, standardizace (faktorizace) roztoků; acidobazické titrace, tlumivé roztoky, výpočty pH slabých a silných kyselin a zásad, pH hydrolýzy solí, titrační exponent pT, pH tlumivých roztoků, výpočty pH titračních křivek, titrace vícesytné kyseliny, logaritmické diagramy acidobazických titrací, acidobazické indikátory, acidimetrie, alkalimetrie. 6. Příklady acidobazických titrací, standardizace odměrného roztoku hydroxidu na kyselinu šťavelovou, standardizace odměrného roztoku kyseliny na uhličitan sodný, stanovení nerozpustných uhličitanů, stanovení kyseliny octové, stanovení kyseliny borité, stanovení aminokyselin, přechodná tvrdost vody, zpětná titrace, stanovení amoniaku, stanovení dusíku metodou dle Kjeldahla, stanovení alkalického hydroxidu vedle uhličitanu, acidobazické titrace v nevodném prostředí pro stanovení velmi slabých zásad a kyselin, nivelizující a rozlišující rozpouštědla. 7. Srážecí titrace - argentometrie, reakce, stechiometrie, standardizace odměrných roztoků, indikace ekvivalenčního bodu, výpočet titrační křivky; komplexní rovnováhy v analytické chemii; centrální ion, ligand, koordinační vazba, koordinační číslo, náboj komplexu, stabilita komplexu, cheláty, aci-skupiny, cyklo-skupiny, komplexometrické (chelatometrické) titrace, EDTA, Chelaton III, standardizace odměrného roztoku, určení bodu ekvivalence, metalochromní indikátory, výpočet titrační křivky, stanovení Mg, Ca, Mg+Ca, . 8. Elektrodové potenciály, Nernstova rovnice, Petersova rovnice, oxidačně-redukční titrace, ekvivalentové vztahy, titrační křivky, oxidačně redukční indikátory, manganometrie, standardizace odměrného roztoku, autokatalýza, stanovení Fe3+, CHSK-Mn, jodometrie, stanovení H2O2, BSK5, postup při jodometrickém stanovení oxidovadel a redukovadel, chromátometrie, bromátometrie, bromometrie; úvod do instrumentálních metod a jejich klasifikace, 9. Elektroanalytické metody, klasifikace metod podle elektrodového děje, velikosti elektrolytického proudu, charakteru elektrodové reakce, potenciometrie, indikační a referentní elektrody, iontově-selektivní elektrody (ISE), skleněná elektroda, měření potenciálu, nasycená kalomelová elektroda (SCE), indikační elektrody pro acidobazické, argentometrické, chelatometrické a oxidačně-redukční titrace. 10. Polarografie, voltamperometrie, stripping metoda pro stopovou analýzu, konduktometrie, dielektrometrie, elektrogravimetrie, rozkladné napětí, přepětí vodíku, coulometrie; optické analytické metody, přehled dle povahy interakce analytu a záření, kmitočet, frekvence, vlnová délka, vznik spekter, metody emisní, absorpční, fluorescenční, atomová a molekulová spektrometrie, spektrofotometrie, Lambert-Beerův zákon, absorbance, absorpční křivka, kalibrační funkce; fluorimetrie. 11. Atomová absorpční spektrometrie (AAS), stopová analýza kovů ve vodách a roztocích, emisní plamenová spektrometrie pro stanovení alkalických kovů a kovů alkalických zemin, atomová emisní spektrometrie s obloukovým a jiskrovým buzením, plazmová spektrometrie v analýze roztoků, rentgenová analýza sekundární emisí; strukturní analytické metody, vibrační spektroskopie, nukleární magnetická rezonance, elektronová paramagnetická rezonance; hmotnostní spektrometrie; metody založené na změně směru, rychlosti a optické otáčivosti záření, refraktometrie, polarimetrie. 12. Separační metody; extrakce, chromatografie, elektroforetické metody; destilace, adsorpce, absorpce, výměna iontů, dialýza, elektrodialýza, ultrafiltrace, reverzní osmóza; extrakce chelátů, extrakce iontových asociátů; klasifikace chromatografických metod; kapalinová chromatografie, plynová chromatografie, stacionární a mobilní fáze. 13. Adsorpční ch., rozdělovací ch., iontově výměnná ch., gelová chromatografie, sloupcová ch., planární ch., papírová ch. a ch. na tenké vrstvě; elektroforéza, zónová elektroforéza, izoelektrická fokuzace, izotachoforéza; organická analýza, důkaz, detekce, identifikace, konstituční analýza, konfigurační a konformační analýza; obecný postup analýzy, fyzikální konstanty, bod varu, bod tání, hustota, refrakce; elementární analýza, strukturní analýza; úprava vzorku, předběžné zkoušky, třídy rozpustnosti; důkazy prvků. 14. Exkurze na pracoviště katedry analytické chemie a laboratoře atomové spektrochemie, ukázky metod s výkladem: spektrofotometrie UV, Vis, atomová absorpční spektrometrie, optická emisní spektrometrie, hmotnostní spektrometrie, kapalinová chromatografie, elektrochemické metody.
Literatura
  • JANČÁŘ, Luděk a Irena JANČÁROVÁ. Analytická chemie. první, 2003. MZLU Brno: MZLU Brno, 2003, 195 s. ISBN 80-7157-647-6. info
  • KLOUDA, Pavel. Moderní analytické metody. 2., upr. a dopl. vyd. Ostrava: Pavel Klouda, 2003, 132 s. ISBN 8086369072. info
  • MAJER, Jaroslav. Analytická chémia : učebnica pre farmaceutické fakulty. 1. vyd. Martin: Osveta, 1989, 363 s. info
  • VONDRÁK, Dalibor a Jaroslav VULTERIN. Analytická chemie. 1. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1985, 262 s. info
  • KLOUDA, Pavel. Moderní analytické metody :učebnice základů instrumentálních analytických metod. 1. vyd. Ostrava: Pavel Klouda, 1996, 203 s. ISBN 80-902155-0-5. info
  • HOLZBECHER, Záviš a Jaroslav CHURÁČEK. Analytická chemie. 1. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1987, 663 s. info
  • KLOUDA, Pavel. Moderní analytické metody: učebnice základů instrumentálních analytických metod. Ostrava: Klouda Pavel, 1996. info
  • Moderní analytické metody cvičení :cvičebnice - soubor pracovních listů. Edited by Pavel Klouda. 1. vyd. Ostrava: Pavel Klouda, 1996, 128 s. ISBN 80-902155-1-3. info
  • KLOUDA, Pavel. Moderní analytické metody cvičení : cvičebnice - soubor pracovních listů. Ostrava: Klouda Pavel, 1996. info
  • Analytical chemistry : the approved text to the FECS curriculum analytical chemistry. Edited by Robert Kellner. Weinheim: Wiley-VCH, 1998, xxv, 916. ISBN 3527286101. info
  • Analytical chemistry : a modern approach to analytical science. Edited by Jean-Michel Mermet - Matthias Otto - M. Valcárcel Cases. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2004, xxviii, 11. ISBN 3527305904. info
  • CHRISTIAN, Gary D. Analytical chemistry. 6th ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2003, xix, 828 s. ISBN 0-471-21472-8. info
  • CHRISTIAN, Gary D. Analytical chemistry. 5th ed. New York: John Wiley & Sons, 1994, 812 s. ISBN 0471305820. info
  • Instrumental analysis. Edited by Gary D. Christian - James E. O'Reilly. 2nd ed. Boston: Allyn and Bacon, 1986, xviii, 933. ISBN 0-205-08685-3. info
  • CHRISTIAN, Gary D. Analytical chemistry. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1980, 643 s. ISBN 0471051810. info
Výukové metody
přednáška
Metody hodnocení
písemná nebo ústní zkouška
Navazující předměty
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.