615-0801/01 – Numerické metody v analytické chemii (NMACH)
| Garantující katedra | Katedra analytické chemie a zkoušení materiálu | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. Mgr. Lucie Bartoňová, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Mgr. Lucie Bartoňová, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2004/2005 | Rok zrušení | 2013/2014 |
| Určeno pro fakulty | HGF, FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem tohoto předmětu je získat širší teoretický základ a zároveň praktické dovednosti při provádění složitějších analytických výpočtů. Důraz je kladen především na osvojení praktických postupů při konstrukci distribučních diagramů, titračních křivek apod. a jejich vyhodnocování na počítači pomocí programu MS Excel.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
V rámci přednášek jsou vysvětleny principy výpočtů a matematických postupů při řešení složitějších chemických rovnováh jak z oblasti vážkových a titračních metod, tak i z oblasti metod instrumentální analýzy.
Hlavní důraz v tomto předmětu je však kladen na praktická cvičení, v kterých studenti samostatně řeší složitější výpočtové příklady. Významnou součástí předmětu je využívání programu MS Excel ke složitějším a komplikovanějším výpočtům, ke konstrukcím logaritmických a semi-logaritmických distribučních diagramů, titračních křivek apod.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Vstupní test (základní znalosti výpočtů v analytické chemii), průběžné testy, kontrola programů zpracovaných na PC
E-learning
L. Bartoňová: Výpočty rovnovážných stavů v analytické chemii - e-learningová studijní opora doplněná animacemi.
Další požadavky na studenta
Programy připravené na PC
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Chemická termodynamika roztoků. Základní vztahy mezi temodynamickými veličinami a jejich tabelace. Rovnovážné konstanty, aktivita, aktivitní koeficient. Iontová síla rozotku a její výpočet. Standardní stavy, teorie meziontového působení, solvatace a asociace iontů, iontové poloměry.
2. Obecný postup při řešení chemických rovnováh, algoritmy řešení složitějších rovnováh, systematický přístup k řešení rovnováh, bilanční rovnovážné rovnice – hmotnostní bilance, podmínka elektroneutrality.
3. Acidobazické rovnováhy. pH silných / slabých kyselin a bází, hydrolýza solí, pH pufru, Henderson – Hasselbachova rovnice, pufrační kapacita, závislost pH na teplotě. Vícesytné kyseliny a zásady, rovnovážné složení jednotlivých forem v roztoku v závislosti na pH, konstrukce logaritnických a semilogaritmických diagramů (na PC i bez použití PC) a odečet distribuce jednotlivých forem v roztoku v závislosti na pH, využití diagramů při hodnocení vlivu pH při složitějších rovnováhách (např. chelatometrických)
4. Alkalimetrické titrace. Titrant, analyt, titrační křivky – titrace silné / slabé kyseliny a báze, pH v bodě ekvivalence, indikátory. Konstrukce titračních křivek na PC – zohlednění vlivu koncentrace kyseliny / báze, hodnoty disociační konstanty, využití matematických metod při vyhodnocování titračních křivek.
5. Titrace v nevodném prostředí, amfiprotní rozpouštědla, titrace velmi slabých kyselin a bází, titrační křivky, volba rozpouštědla s ohledem na velikost disociační konstanty velmi slabé kyseliny / báze, využití, vyhodnocování titračních křivek.
6. Komplexometrické rovnováhy. Konstanta stability (nestability) komplexu, titrační křivky, výpočet rovnovážných podílů jednotlivých forem EDTA na pH, vliv pH při chelatometrickém stanovení, konstrukce titračních křivek na PC, využití matematických metod při vyhodnocování titračních křivek.
7. Oxidačně – redukční rovnováhy. Oxidačně-redukční děje u organických látek, rovnovážná konstanta reakce, koncentrace jednotlivých forem v roztoku při redoxní rovnováze, praktické využití hodnot standardních redoxních potenciálů, konstrukce titračních křivek, určování bodu ekvivalence, využití matematických metod při vyhodnocování titračních křivek.
8. Srážecí rovnováhy, součin rozpustnosti, rozpustnost, gravimetrie, vliv přítomnosti společného iontu, vliv indiferentního elektrolytu, vliv pH roztoku a tvorby komplexních sloučenin na rozpustnost sraženiny. Konstrukce titračních křivek, využití matematických metod při vyhodnocování titračních křivek.
9. Potenciometrie a konduktometrie. Potenciometrická titrační křivka, využití matematických metod při vyhodnocování titračních křivek. Výpočet rovnovážných konstant reakcí, galvanické články, odporová konstanta vodivostní nádobky, Ostwaldův zřeďovací zákon.
10. Polarografie a voltametrie. Difúzní proud, polarografická vlna. Výpočet počtu vyměněných elektronů a protonů při elektrodovém ději, posouzení reversibility / ireversibility děje, vliv pH na tvar voltametrických křivek, využití voltametrických metod při určování mechanismu složitější oxidačně – redukčních dějů.
11. Separační metody – extrakce, Nernstův zákon, rozdělovací konstanta, výtěžek extrakce, rozdělovací poměr, měniče iontů, selektivní koeficient, výměnná kapacita měniče.
12. Kolonová chromatografie. Eluční parametry, redukované eluční parametry, počet teoretických pater, počet efektivních pater, výškový ekvivalent teoretického patra, van Deemterova rovnice, účinnost kolony.
13. Elementární analýza. Analýza plynů Orsatovým přístrojem. Optické metody. Kmitočet, vlnočet, energie fotonu, úhlová disperze hranolu, rozlišovací schopnost mřížky. Polarimetrie, měrná otáčivost. Refraktometrie, index lomu.
14. Absorpční spektrometrie. Spektrální propustnost, absorptance, reflektance, koeficient turbidity, Lambert-Beerův zákon, molární absorpční koeficient, hmotnostní absorpční koeficient, matematické metody vyhodnocování při současném stanovení 2 a více složek.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.