Požadavky ke státní závěrečné zkoušce pro obor Aplikovaná chemie

1. Obecná a fyzikální chemie
Skupenské stavy
Ideální reálné plyny a jejich stavové chování, Jouleův-Thomsonův efekt, van der Waalsova a jiné rovnice reálných plynů, kritický stav. Zkapalňování plynů a metody zkapalňování plynů Stavové chování kapalin. Tlak páry nad kapalinou. Výparné teplo. Povrchové napětí. Viskozita. Termodynamické vlastnosti pevných látek.
Rovnovážná termodynamika a chemická energetika
Teplo, tepelné kapacity, objemová práce. Obecný pojem práce. Vnitřní energie. Vratný a nevratný děj. Aplikace I. věty termodynamiky na ideální plyny. Tepelné kapacity. Enthalpie. Termochemické zákony. Reakční tepla. Závislost reakčního tepla na teplotě. Enthalpiometrie. Tepelné stroje. Carnotův teorém. Entropie a její závislost na tlaku a teplotě. Helmholtzova a Gibbsova energie. Závislost Gibbsovy energie na tlaku a teplotě. Termodynamická rovnováha. III. věta termodynamiky .
Rovnovážné stavy
Chemický potenciál a jiné parciální molární veličiny ideálního i reálného plynu, fugacita. Termodynamické funkce vícesložkových systémů. Podmínka fázové rovnováhy. Fázový zákon. Termodynamický rozbor diagramu p-T. Clausius-Clapeyronova rovnice. Tenze páry nad zakřivenými povrchy. Přeměna jedné tuhé formy v druhou. Složení roztoků, aktivita a aktivitní koeficient. Raoultův zákon a jeho důsledky. Osmotický tlak. Rozpustnost tuhých látek. Rozpustnost plynů v kapalinách - Henryho zákon. Fázové diagramy dvousložkových soustav. Tuhá látka - kapalina - jednoduché diagramy s eutektikem. Kapalina - kapalina, tuhá látka - tuhá látka. Destilace, frakční destilace, rektifikace, destilace s vodní parou. Rovnováhy na fázovém rozhranní. Adsorpce - adsorpční isotermy. Adsorpce na pevné nosiče. Adsorpce do povrchu roztoků. Povrchové filmy.
Chemická afinita, chemická rovnováha.
Gibbsova energie jako míra chemické afinity. Kriteria samovolnosti a rovnováhy pro děje probíhající za různých podmínek. Dynamická rovnováha. Podmínka chemické rovnováhy. Reakční izoterma. Rovnovážná konstanta a její závislost na p,T. Klasická termodynamika a biologické systémy. Vztahy LFER.
Interakce hmoty a záření
Dielektrická polarizace. Index lomu. Mosottiho a Clausiova rovnice. Molární refrakce. Dipólový moment a struktura molekul. Optická aktivita. Absorpce světla. Barevnost látek. Sekundární světelné záření - fluorescence fosforescence. Fotosyntéza. Chemiluminiscence.
Rovnovážná elektrochemie
Faradayovy zákony, vodivost iontů. Specifická a molární vodivost. Silné a slabé elektrolyty. Kohlrauschův a Ostwaldův zákon. Převodová čísla. Aktivity iontů v roztocích. Součin rozpustnosti. Galvanické a elektrolytické články. Elektrochemický potenciál. Nernstova rovnice. Elektrolýza a chemické zdroje proudu. Přepětí a polarizace.Princip polarografie. Elektrody 1.druhu, 2.druhu, oxidačně-redukční a jejich standardní potenciály. Iontově selektivní elektrody. Termodynamika elektrochemického článku. Disociace a disociační konstanta. Teorie kyselin a zásad a acidobazické rovnováhy. pH a jeho měření.
Chemická dynamika
Rychlost chemických reakcí. Rychlostní konstanta a řády reakcí. Molekularita. Isolované reakce 1. řádu , 2. řádu a jejich kinetické rovnice, zvratné, následné a paralelní reakce. Základní představy o homogenní, heterogenní a enzymatické katalýze, autokatalýza. Teplotní závislost reakční rychlosti . Srážková teorie. Teorie aktivovaného komplexu, reakční koordináta, přechodový stav, aktivační energie. Výpočet aktivačních parametrů.
Koloidní soustavy
Základní charakteristiky koloidů. Dělení koloidních soustav. podle fázového složení a vzájemných interakcí disperzní fáze a disperzního prostředí. Příprava koloidních soustav. Stabilita koloidů. Povrchově aktivní látky. Micelární koloidy. Molekulárně kinetické, optické a elektrické vlastnosti koloidních soustav.

2. Analytická chemie
Analytická měření, odběr a úprava vzorků. Základy zpracování analytických výsledků. Protolytické, komplexotvorné, srážecí, oxidačně redukční reakce a rovnováhy. Základy fázových rovnováh. Kvalitativní analýza anorganických látek. Metody a analytické aplikace gravimetrických a volumetrických metod, způsoby indikace bodu ekvivalence. Základy analýzy organických látek (fyzikálně chemické vlastnosti, základy elementární analýzy a důkazu a stanovení fukčních skupin). Instrumentální metody. Metody atomové a molekulové spektrometrie, metody emisní a absorpční. Elektroanalytické metody. Separační metody. Extrakce, ionexy, chromatografické a elektroforetické metody. Aplikace instrumentálních metod při analýze vzorku.

3., 4. Volitelný předmět (dva z nabídky)
a) Anorganická chemie
Stereochemie anorganických molekul (hybridizace, VSEPR). Definice kyselin a zásad, nevodná prostředí. Chemické reakce (klasifikace, redox reakce, hydrolýza solí). Krystalová struktura anorg. látek (izomorfie, polymorfie, kryst. soustavy, kryst. mřížky). Periodická soustava prvků. Charakteristika podskupin. Vlastnosti prvků a jejich významnějších sloučenin (pouze přehledně prvky 3., 4. a 5. vedlejší podskupiny, lanthanoidy, aktinoidy). Metody přípravy, významnější reakce. Základy anorganických průmyslových výrob

b) 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 (S_N1 a S_N2 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. 5-Členné heterocykly - Nekondenzované i kondenzované. 6-Členné heterocykly - Nekondenzované a kondenzované. Vzájemně kondenzované heterocykly.

c) Biochemie
Aminokyseliny, jejich vzorce, acidobazické rovnováhy, izoelektrický bod, Peptidy, peptidová vazba, primární, sekundární, terciární, kvarterní struktura, metody stanovení primární a sekundární struktury,, souvislost mezi primární a sekundární strukturou, vazby stabilizující sekundární strukturu. Metody dělení a izolace bílkovin, chování bílkovin v roztoku (IEC, afinitní chromatografie, GPC, elektroforéza, elektroforéza v SDS, izoelektrická fokusace). Biochemie hemoglobinu, Sacharidy. pentosy, hexosy, aldosy, ketosy. Glysosidy, glykosidová vazba a její vlastnosti, disacharidy, homopolysacharidy (škrob, celulosa, glykogen, chitin), heteropolysacharidy, proteoglykany. Lipidy, acylglyceroly, mastné kyseliny, glycerofosfolipidy, plasmalogeny, sfingolipidy, steroidy, liproteiny. Nukleové kyseliny, baze, DNA, RNA, typy šroubovice DNA, superhelikální struktura, vazby stabilizují sekundární strukturu DNA. Termodynamika enzymových reakcí. makroergické vazby.Reakční kinetika, enzymy jako biokatalyzátory. aktivní místo, katalytické místo, kofaktory, koenzymy a prostetické skupiny, mechanismus působení serinových proteináz,. Rovnice Michaelise-Mentenové, metody stanovení Km a VL, číslo přeměny, aktivita enzymu, konstanta specifity, Inhibice enzymové reakce, dvousubstrátové reakce, Regulace enzymové aktivity: pH, zymogeny, kovalentní modifikace (fosforylace, adenylylace, disulfidy). Anaerobní glykolýza, její jednotlivé kroky, energetická bilance. Substrátová fosforylace. Glukoneogeneze. Krebsův cyklus, Pentosafosfátová dráha. Oxidace mastných kyselin, syntéza mastných kyselin, acetogeneze. Odbourávání aminokyselin. rozdělení a význam proteáz. Vylučování dusíku, močovinový cyklus. Respirační řetězec, jeho komponenty. Oxidační fosforylace, Membránový transport, Fotosyntéza, temná fáze, světelná fáze. Mechanismus svalového stahu, biochemie vidění, přenos nervového vzruchu. Imunochemie. Hormony. mechanismu funkce některých hormonů (adrealin, glukagon, prostaglandiny, steroidní hormony, thyroxin, inzulin, rostlinné hormony). Druhý posel. Struktura a funkce G-proteinů. Xenobiochemie, cytochrom P450.