Požadavky ke státní závěrečné zkoušce pro obor Analytická chemie

1. Analytická chemie - základy
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.
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.

2. Analytická chemie - instrumentální metody
I. 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.
II. 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. 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.

4. Volitelný předmět
a) 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.

b) Organická chemie
Struktura organických molekul a jejich znázornění - Modely, strukturní vzorce, projekční vzorce). Isomerie. Vztah mezi strukturou, vlastnostmi a reaktivitou organických sloučenin (vazebné faktory, sterické faktory). Typy organických reakcí a jejich mechanismus - Činidla a jejich klasifikace. Nejdůležitější kriteria klasifikace reakcí. Příprava, vlastnosti a reaktivita organických sloučenin: Uhlovodíky - alifatické, alicyklické, aromatické. Halogenderiváty uhlovodíků. Alkoholy. Fenoly. Sirné sloučeniny. Dusíkaté organické sloučeniny. Organické deriváty P, As, Si a B. Organokovové sloučeniny. Karbonylové sloučeniny - Aldehydy a ketony a jejich funkční deriváty. Dikarbonylové a trikarbonylové sloučeniny. Halogen-karbonylové sloučeniny. Hydroxykarbonylové sloučeniny, sacharidy. Amino-karbonylové sloučeniny. Chinony. Keteny. Karboxylové kyseliny a jejich funkční deriváty (halogen-, hydroxy- a keto-karboxylové kyseliny, amino-kyseliny, peptidy, proteiny). Funkční deriváty kyseliny uhličité.

c) Biochemie
Struktura a funkce aminokyselin, peptidů a bílkovin, metody jejich studia. Imunoanalýza bílkovin, složení bílkoviny. Struktura a funkce nukleových kyselin. Metabolismus bílkovin (degradace a biosynthesa). Mechanismus deaminace, transaminace a dekarboxylace aminokyselin,detoxikace amoniaku (tvorba amidů a močoviny). Oxidační dekarboxylace oxokyselin jako multienzymový systém. Syntéza mastných kyselin. Deriváty sacharidů důležité v metabolismu. Glykolýza a glukoneogeneze. Pentosový cyklus a jeho význam. Cyklus trikarboxylových kyselin a glyoxylátový cyklus. Fotosyntetická tvorba hexos (C3 a C4 rostliny). Odbourávání a biosyntéza lipidů. Složení a biosyntéza fosfolipidů, glykolipidy. Principy regulace metabolismu na enzymové a buněčné úrovni (kovalentní modifikace, allosterie, druhý posel, membránové receptory, G proteiny, proteinkinasy). Biochemie hemoglobinu. Přehled hormonů a mechanismus účinku. Přehled a význam vitamínů. Membránový transport, přenašeče a kanály.