615-0801/01 – Numerické metody v analytické chemii (NMACH)

Garantující katedraKatedra analytické chemie a zkoušení materiáluKredity6
Garant předmětudoc. Mgr. Lucie Bartoňová, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Mgr. Lucie Bartoňová, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2004/2005Rok zrušení2013/2014
Určeno pro fakultyFMT, HGFUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BAR57 doc. Mgr. Lucie Bartoňová, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2

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:

Bartoňová, L.: Výpočty rovnovážných stavů v analytické chemii, 125 s. VŠB-TU Ostrava, studijní opora. Bartoňová, L.: Animace ke studijní opoře: Výpočty rovnovážných stavů v analytické chemii. Kotouček, M.: Příklady z analytické chemie., 3. vydání, Olomouc: Univerzita Palackého, 1992. Vláčil, F. a kol. Příklady z chemické a instrumentální analýzy 4. přeprac. a rozšíř. Vydání, Praha Informatorium 1991. de Levie, R.: How to use Excel in analytical chemistry and in general scientific data analysis. Cambridge University Press 2001. ISBN 0521- 64282-5.

Doporučená literatura:

Berka, A., Feltl, L., Němec, I.: Příručka k praktiku z kvantitativní analytické chemie. Praha: SNTL, 1985. Fogl, J., Volka, K.: Analytické tabulky. VŠCHT Praha, FCHI, 1995. ISBN 80-7080-237-5. Fernando, Q., Ryan, M.D.: Calculations in analytical chemistry. New York 1982. Christian, G. D.: Analytical chemistry. 5th Ed., New York : John Wiley and Sons, 1994. Freiser, H.: Calculations in analytical chemistry – a spreadsheet approach. CRC Press, 1992. de Levie, R.: Aqueous acid-base equilibria ans titrations. Oxford University Press 1999. Biggs, P.: Computers in chemistry OCP, Oxford 1999.

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

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr, platnost do: 2011/2012 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 45 (45) 0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 10  0
                Písemka Písemka 20  0
                Jiný typ úlohy Jiný typ úlohy 15  0
        Zkouška Zkouška 55 (55) 0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 55  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2013/2014 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2005/2006 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2013/2014 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI 2012/2013 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI_ECTS 2011/2012 prezenční čeština povinný 600 - Děkanát FMT stu. blok