617-2008/01 – Výpočty v analytické chemii (VACH)
| Garantující katedra | Katedra chemie | 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 | 3 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2014/2015 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cíle předmětu:
- popsat základní večiny potřebné pro popis a výpočet rovnovážného složení roztoku,
- popsat výpočtové postupy při řešení acidobazických, komplexotvorných, srážecích a redoxních rovnováh,
- zmapovat činitele ovlivňujícící jednotlivé rovnováhy a zahrnutí těchto faktorů do výpočtu,
- popsat základní veličiny používané při instrumentální analýze a jejich význam při vlastním stanovení,
- popsat postup vyhodnocení naměřeného analytického signálu,
- využití a aplikace teoretických poznatků při řešení konkrétních příkladů z analytické praxe.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Přednášky jsou zaměřeny na základní principy, veličiny a postupy potřebné pro provádění výpočtů v analytické chemii – při výpočtech rovnovážných stavů, při gravimetrickém stanovení, titračních metodách a také u instrumentálních metod. Zvláštní důraz je kladen na procvičování praktických příkladů a na využití PC.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Absolvování výpočtových testů.
Odevzdání vypracovaných programů.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky
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. Komplexotvorné 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.
Teoretické (výpočtové) cvičení
1. Výpočty aktivitních koeficientů, iontové síly roztoku; základní termodynamické výpočty.
2. Řešení složitějších rovnováh – výpočty rovnovážného složení roztoků, formulování bilančních rovnic.
3. Výpočty pH v závislosti na složení roztoků, vícesytné kyseliny a báze, konstrukce logaritmických a semilogaritmických diagramů.
4. Výpočty titračních křivek a vlivu vybraných parametrů na jejich tvar, umístění bodu ekvivalence apod.
5. Výběr vhodného acidobazického indikátoru, vliv nevodného rozpouštědla na tvar titračních křivek.
6. Výpočet rovnovážného složení roztoku u komplexotvorných rovnováh, výpočtet koncentrace kovu nevázaného do komplexu, titrační křivky.
7. Výpočty redoxních rovnováh, titračních křivek, určování bodu ekvivalence
8. Výpočty rozpustnosti a rovnovážného složení roztoku, vliv indiferentního elektrolytu, pH a dalších parametrů na rozpustnost, titrační křivky
9. Příklady z potenciometrie a konduktometrie, výpočty rovnovážných konstant, vyhodnocování potenciometrických křivek.
10. Příklady z polarografie a voltametrie, počet vyměněných elektronů, analytické využití limitního difúzního proudu, určování reverzibility / irreverzibility elektrodového děje.
11. Separační metody – výpočty výměnné kapacity iontoměniče, příklady s rozdělovacími konstantami a poměry.
12. Kolonová chromatografie – výpočty pomocí elučních parametrů, redukovaných veličin, počet teoretických vs. efektivních pater apod.
13. Výpočet empirického vzorce, složení plynného vzorku po analýze orsatovým přístrojem, měrná otáčivost, index lomu.
14. Spektrální metody – přepočty základních veličin, absorpční koeficienty, matematické řešení překryvu píků.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky