Požadavky ke státní závěrečné zkoušce pro obor Anorganická chemie

1. Anorganická chemie
Metody studia anorganických sloučenin (rentgenografie, magnetochemie, termická analýza, spektrální metody). Symetrie molekul. Krystalová struktura anorganických látek, krystalochemie. Koordinační chemie obecná i speciální (vazby v komplexech, vazba kov-kov, metody přípravy koordinačních sloučenin, trans-efekt, komplexy s π-akceptory, π-komplexy, významnější koordinační sloučeniny prvků). Stabilizace méně běžných oxidačních stavů. Mechanismy reakcí v anorg. chemii (základy kinetiky, metody studia, reakce substituční, radikálové, redox, fotochemie, katalýza). Anorganické polymery (struktura polymerů, vznik polymerů ? termická kondenzace, kationtová agregace, aniontové kondenzace, koordinační polymerace). Organokovové sloučeniny (vazby M-C, organokovy přechodných i nepřechodných prvků, reaktivita, využití v katalýze). Bioanorganická chemie. Syntézy anorganických látek. Základy průmyslových anorganických výrob.

2. Analytická chemie
I. Protolytické rovnováhy ? klasifikace rozpouštědel; stupnice kyselosti ve vodném, smíšeném a nevodném prostředí; distribuce složek v rovnovážných systémech. Komplexotvorné rovnováhy ? podmínky tvorby a stability komplexů v roztoku, vliv prostředí na posun rovnováh; distribuce složek v rovnovážných systémech; konstanty stability a hlavní metody jejich zjištění; organická činidla v anorganické analýze. Srážecí rovnováhy ? podmínky vzniku sraženin, vliv reakčního prostředí na rozpustnost sraženin, selektivní srážení. Oxidačně redukční rovnováhy ? podmínky kvantitativního průběhu redoxní reakce; oxidačně redukční potenciál a jeho ovlivnění prostředím. Extrakční rovnováhy v systému kapalina-kapalina. Katalytické a indukované reakce.
II. Podmínky chemické analýzy; statistické zpracování výsledků analýzy; citlivost reakcí, detekční limit, mez stanovitelnosti. Gravimetrie, termická analýza a enthalpiometrie; metody a analytická aplikace odměrné analýzy, průběh acidobázických, chelatometrických, srážecích a redoxních titračních křivek; způsoby indikace bodu ekvivalence ve vodném i nevodném prostředí, charakterizace jakosti barevných přechodů indikátorů (včetně systému CIE). Chemická analýza organických látek ? třídění na základě rozpustnosti, elementární analýza, analýza funkčních skupin.
III. Instrumentální metody. Separační analytické metody ? prekoncentrační techniky (HSA, LLE, LSE, SPE, SPME, SFE, destilace/extrakce); teorie chromatografického děje; plynová chromatografie (GLC, GSC, dávkovací systémy, kolony, detektory); kapalinová chromatografie (plošná a kolonová, LLC, LSC, GPC, IEC, chirální separace, detektory); elektromigrační techniky (ITF, CE); spojené techniky (GC, HPLC, CE/MS, FTIR, AAD). Optické a spektrální metody ? optická emisní spektrometrie, plazmová spektrometrie, AAS, atomová fluorescenční spektroskopie, rentgenová spektroskopie; molekulová absorpční spektrometrie v oblasti UV/VIS, IČ, Ramanova spektrometrie, NMR, EPR, Mössbauerova spektroskopie; luminiscenční metody; spektropolarimetrie; metody elektronové spektroskopie (ESCA, Augerova aj.); hmotnostní spektrometrie; propojení metod. Elektroanalytické metody ? potenciometrie v diskontinuálních a kontinuálních systémech, rovnovážná potenciometrie (včetně pH-metrie), titrace; polarografické a voltametrické techniky (DCP, ACP, SWP, DPP, DMPP; CV), metody s kontrolovanou konvekcí (ASV, CSV, AdSV, PSA), voltametrická detekce v průtokových systémech; chronopotenciometrie; titrace s polarizovanými elektrodami; coulometrie, voltametrické a coulometrické analyzátory; vodivostní metody.
IV. Aplikovaná analýza ? odběr a úprava vzorků anorganických a organických materiálů, převádění vzorků do roztoku; analýza kovových slitin, silikátů, vod a půd; analýza polutantů životního prostředí, analytika zemědělských laboratoří, analýza potravin; určování struktury a identifikace organických látek.

3. Organická chemie
Struktura organických molekul a jejich znázornění. Názvosloví organických sloučenin. Vztah mezi strukturou, vlastnostmi a reaktivitou organických sloučenin. Typy organických reakcí (adice, eliminace, substituce, přesmyky) a jejich mechanismy. Nejdůležitější kriteria klasifikace reakcí. Nejdůležitější metody reakčních mechanismů. Mechanismus a syntetické využití adičních reakcí. Mechanismus a syntetické využití substitučních reakcí (SN1 a SN2 mechanismus a vliv faktorů na podporu reakčních mechanismu, S_E, S_R). Mechanismus a syntetické využití eliminačních reakcí. Trans-eliminace, E₁ a E₂. Přesmyky. Elektrofilní i nukleofilní přesmyky nasycených systémů. Přesmyky nenasycených systémů. Přesmyky aromatických systémů.
Příprava, vlastnosti (fyzikálně-chemické a chemické) a reaktivita organických sloučenin ? Uhlovodíky ? Alifatická řada. Alicykly. Aromatická řada ? Nekondenzované aromáty. O-kondenzované aromáty. Halogenderiváty (alifatické, alicyklické a aromatické). Hydroxyderiváty ? Jednosytné alkoholy. Vícesytné alkoholy. Fenoly jednosytné a vícesytné. Ethery. Organické sirné sloučeniny. Dusíkaté organické sloučeniny. Nitrosloučeniny. Nitrososloučeniny. Organické deriváty hydroxylaminu a N-oxidy. Aminy ? Dělení aminů (primární, sekundární, terciální, kvartérní ammoniové soli). Diaminy. Diazoniové soli. Kopulační reakce. Azosloučeniny a azobarviva. Organické deriváty hydrazinu. Triaziny, organické azidy. Sloučeniny s větším počtem vzájemně vázaných atomů dusíku. Diazosloučeniny ? jejich příprava a reaktivita. Reakce s kyselinami, s karbonylovými sloučeninami, s acylhalogenidy. Diazolátky jako komponenty při 1,3-dipolárních cykloadicích. Aldehydy a Ketony. Aldolizace. Aldolová kondenzace. α, β-nenasycené karbonylové sloučeniny. Specifické reakce aldehydů (Cannizzarova reakce, Tiščenkova reakce, oxidace aldehydů, Acyloinová kondenzace). Funkční deriváty aldehydů a ketonů ? hemiaceta, acetaly, iminosloučeniny, hydrazony, oximy. Dikarbonylové sloučeniny - α, β, γ, oxoenolová tautomerie. Dikarbonylové sloučeniny jako syntony pro heterocykly. Chinony a jejich vztah k fenolům. Chinoidní barviva. Keteny ? příprava a použití při acylačních reakcích. Halogenkarbonylové sloučeniny - α, β, γ. Hydroxykarbonylové sloučeniny - α, β, γ. Sacharidy a jejich rozdělení ? monosacharidy. Cyklořetězová tautomerie. Tvorba hydrazonů a osazonů. Glykosidy. Disacharidy redukující i neredukující. Heteroglykosidy. Nukleosidy. Karboxylové kyseliny. Halogenidy. Estery. Tuky. Amidy. Nitrily. Nitriloxidy. Hydroxamové kyseliny. Hydrazidy a azidy. Thiokyseliny a thioestery. Halogenkyseliny ? alifatické a aromatické. Hydroxykyseliny - α, β, γ. Laktony. Ketokyseliny - α, β, γ. β-ketoestery. Aminokyseliny - α, β, γ. Přírodní aminokyseliny. Peptidy a peptidové syntézy. Funkční deriváty kyseliny uhličité ? halogenidy, estery, amidy kyseliny uhličité. Kyselina kyanatá a isokyanatá. Guanidin. Karbodiimidy.
Heterocykly ? Rozdělení heterocyklů v závislosti na velikosti kruhu, druhu a počtu heteroatomu a z hlediska jejich aromaticity. Obecné principy syntézy cyklizace, cykloadice, transformace jiných heterocyklů. 3- a 4- Členné heterocykly. 7- a vícečlenné heterocykly. 5-Členné heterocykly ? Nekondenzované i kondenzované. 6-Členné heterocykly ? Nekondenzované a kondenzované. Vzájemně kondenzované heterocykly.
Molekulární geometrie, vazebné poměry. Molekulární symetrie a chiralita. Stereoisomerie a centrum chirality. Axiální a planární chiralita. Topicita a prostereoizomerie. Racemizace a metody dělení. Určování konfigurace. Konformace acyklických molekul. Konformace cyklických molekul. Konformace cyklických sloučenin. Konformace kondenzovaných a můstkových cyklických systémů. Molekulární disymetrie a chirooptické vlastnosti. Dynamická stereochemie. Stereoselektivní reakce.

4. Fyzikální chemie
Termodynamika. Ideální a reálné plyny. Stavové funkce. Entropie. Clausiova nerovnost. Gibbsova a Helmholtzova energie. Chemický potenciál. Fugacita. Standardní stavy. Fázové rovnováhy. Podmínky fázové rovnováhy. Fázový diagram. Clapeyronova rovnice. Vícesložkové soustavy. Parciální molární veličiny. Raoultův a Henryho zákon. Aktivita. Roztoky. Chemické rovnováhy. Závislost Gibbsovy energie na rozsahu reakce. Rovnovážná konstanta a její závislost na tlaku a na teplotě. Le Chatelierův princip. LFER. Rovnovážná elektrochemie. Aktivity iontů. Debyeova-Hückelova teorie silných elektrolytů, iontová síla. Rovnováhy v roztocích slabých elektrolytů, pufry. pH a jeho měření. Galvanické články. Druhy elektrod. Nernstova rovnice. Kapalinové spojení a membránový potenciál. Elektrochemické zdroje proudu. Základní pojmy statistické termodynamiky. Kinetická teorie ideálního plynu. Boltzmannovo rozdělení, molekulární partiční funkce a její vztah k vnitřní energii a entropii. Základy nerovnovážné termodynamiky. Produkce entropie. Onsagerův princip reciprocity. Curieův princip symetrie, stacionární stavy a jejich stabilita. Základy nelineární nerovnovážné termodynamiky. Transport iontů a kinetika přenosu elektronu. Faradayovy zákony, vodivost iontů. Kohlrauschův a Ostwaldův zákon. Iontové pohyblivosti, převodová čísla. Elektrodová dvojvrstva. Přepětí a polarizace. Difúze, 1. a 2. Fickův zákon. Difúzní koeficienty. Stokesův-Einsteinův vztah. Elektrochemické syntézy, koroze. Chemická dynamika. Rychlost chemických reakcí, rychlostní konstanta a řády reakcí. Molekularita. Izolované a simultánní reakce. Řetězová reakce, fotochemické reakce, katalýza a autokatalýza. Arrheniova rovnice. Srážková teorie. Teorie aktivovaného komplexu. Molekulová dynamika. Fázové rozhraní a koloidy. Povrchová energie, kapilární jevy. Adsorpce na fázových rozhraních. Freundlichova, Langmuirova a BET izoterma. Povrchově aktivní látky. Typy disperzních soustav. Příprava a vlastnosti koloidů. Koagulace koloidů. Osmóza a dialýza. Rozptyl a absorpce světla v koloidech. Elektrokinetické jevy, elektroforéza. Viskozita. Interakce hmoty a záření. Základní metody studia struktury molekul.