Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku
Ukončeno v akademickém roce 2020/2021

Numerické metody v analytické chemii

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky čeština
Kód 617-1801/01
Zkratka NMACH
Název předmětu česky Numerické metody v analytické chemii
Název předmětu anglicky Numerical Methods in Analytical Chemistry
Kreditů 6
Garantující katedra Katedra chemie
Garant předmětu doc. Mgr. Lucie Bartoňová, Ph.D.

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.

E-learning

L. Bartoňová: Výpočty rovnovážných stavů v analytické chemii - e-learningová studijní opora doplněná animacemi.

Povinná literatura

[1] Bartoňová, L.: Výpočty rovnovážných stavů v analytické chemii, 125 s. VŠB-TU Ostrava, studijní opora.

[2] Bartoňová, L.: Animace ke studijní opoře: Výpočty rovnovážných stavů v analytické chemii.

[3] Kotouček, M.: Příklady z analytické chemie., 3. vydání, Olomouc: Univerzita Palackého, 1992.

[4] Vláčil, F. a kol. Příklady z chemické a instrumentální analýzy 4. přeprac. a rozšíř. Vydání, Praha Informatorium 1991.

[5] 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.