C5030 Chemická struktura - seminář

Přírodovědecká fakulta
podzim 2020
Rozsah
0/1/0. 1 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: z.
Vyučující
doc. RNDr. Pavel Brož, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. RNDr. Pavel Brož, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 15:00–15:50 prace doma
Předpoklady
( C3401 Fyzikální chemie I && C4402 Fyzikální chemie II )||( C3140 Fyzikální chemie I && C4020 Fyzikální chemie II )|| C4660 Fyzikální chemie I && NOW( C5020 Chemická struktura )
Současná účast na přednášce Chemická struktura (C5020).
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 11 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Cílem předmětu jsou praktické výpočty k jednotlivým tématům přednášky Chemická struktura (C5020).
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen:
- využít znalostí o základních základních fyzikálně-chemických metodách studia chemických látek k řešení praktických výpočetních problémů
- vyhodnotit a správně interpretovat získané informace ze spektroskopických metod (hmotnostní spektrometrie, difrakční analýza, IČ spektroskopie, NMR atd.) k identifikaci chemické struktury
- navrhnout vhodný postup pro zpracování experimentálních údajů
- posoudit informace z aplikovaných metod studia a provést jejich cílený výběr s ohledem na daný chemický problém
Osnova
  • 1. Elektromagnetické záření. Absorpce elektronů a gama záření. Mössbauerova spektroskopie (izomerní posun, kvadrupólové štěpení). Hmotnostní spektrometrie (metody ionizace, rozlišení a detekce, hmotnostní spektrum, skupina molekulového píku, hlavní typy fragmentace, metastabilní ionty).
  • 2. Difrakce elektronů a RTG záření. Elektrony jako částice i záření, kvantová čísla, základní principy krystalografie, difrakce na souboru rovin, (Huygensova a Ewaldova konstrukce), přímá a reciproká mřížka, interference (Laueho a Braggova metoda), indexování difrakcí, strukturní faktor, neutronová a elektronová difrakce, radiální distribuční funkce (Wierlova rovnice).
  • 3. Fotoelektronová spektroskopie. Absorpce RTG fotonu (XPS, ESCA), UV kvanta (UPS) a elektronu (Auger). RTG fluorescence.
  • 4. Absorpce UV a VIS záření. Elektronová spektroskopie, Franckův-Condonův princip (vibrační struktura energetických diagramů), termická relaxace, fluorescence, fosforescence (typy elektronových přechodů, částice v jednorozměrné potenciálové jámě, chromofory, auxochromy, posuny absorpcí vnějšími a vnitřními vlivy). Využití elektronové spektroskopie ve strukturní a kvantitativní analýze (Lambertův-Beerův zákon).
  • 5. Molekuly v elektrickém poli (polarizovatelnost, indukovaný a permanentní dipolový moment, permitivita dielektrika). Polarizace indukovaná a orientační, Clausius-Mossotiho a Debyeova rovnice. Měření dipólových momentů (Halverstadt-Kumlerova metoda, Gugenheim-Smithova metoda). Index lomu a molární refrakce.
  • 6. Přechod světla látkami. Lom světla (Snellův zákon, měření indexu lomu, závislost na vlnové délce, hustotě). Vliv elektrického pole (Kerrův efekt, Kerrův faktor a konstanta a jejich využití ve strukturní analýze).
  • 7. Molekuly v elektrickém poli světelné vlny. Rayleighův a Ramanův rozptyl, Ramanova spektroskopie (anisotropie polarizovatelnosti, depolarizace, Stokesovy a antistokesovy přechody, Ramanova spektra vibrační a rotační).
  • 8. Absorpce MW záření. Spektra rotační (tuhý a elastický rotor, rotační distorsní konstanta). Přechody mezi rotačními energetickými hladinami.
  • 9. Absorpce IR záření. Spektra vibračně-rotační (harmonický a anharmonický oscilátor, energie vibračních hladin, typy normálních vibrací). Přechody mezi vibračními energetickými hladinami (NIR spektroskopie v kvalitativní a kvantitativní analýze).
  • 10. Molekuly v magnetickém poli. Magnetická indukce, magnetizace, anisotropie magnetické susceptibility. Diamagnetika, paramagnetika, feromagnetika (Curieův zákon, Weissova korekce, Curieova teplota).
  • 11. Elektronová paramagnetická resonanční spektroskopie. Elektron v magnetickém poli, podmínka resonance, Landého g-faktor, hyperjemné štěpení - multiplicita signálů, pulsní EPR.
  • 12. Nukleární magnetická resonanční spektroskopie. Chování jader v magnetickém poli, jaderný spin, kvantová čísla, podmínka resonance, stínící konstanta (substituční, sterická a solvatační složka). Spin-spinová interakční konstanta, postupná redukce multipletů, počet NMR signálů a symetrie molekuly, intenzita signálů a využití v kvantitativní analýze.
Literatura
    doporučená literatura
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 9th ed. Oxford: Oxford University Press, 2010, xxxii, 972. ISBN 9780199543373. info
Výukové metody
Výpočtový seminář v oblasti spektroskopických metod pro identifikaci chemické struktury s praktickými výstupy. Seminář bude probíhat distančně přes internetovou aplikaci MS Teams.
Metody hodnocení
Pro získání zápočtu je nutná pravidelná účast na semináři a splnění příkladů řešených v rámci semináře.
Navazující předměty
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, 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, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.