Předmět Výpočty v analytické chemii (VACH)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu VACH - Výpočty v analytické chemii, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava (VŠB-TU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

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 vlasním stanovení,- popsat postup vyhodnocení naměřeného analytického signálu,- využití a aplikace teoretických poznatků při řešení konkrétních příkladů z analytické praxe.Získané znalosti: - schopnost charakterizovat jednotlivé veličiny potřebné pro rovnovážné výpočty,- schopnost definovat nejvýznamnější veličiny používané v instrumentální analytické chemii,- schopnost popsat vzájemný vztah těchto veličin,- schopnost popsat činitele ovlivňující hodnoty studovaných veličin (rovnovážné složení, hodnotu analytického signáluapod.).Získané dovednosti:- schopnost vypočíst rovnovážné složení roztoku,- schopnost zahrnout do výpočtu všechny významné ovlivňující činitele,- schopnost aplikovat teoretické výpočtové postupy na konkrétní analytické výsledky,- schopnost vybrat optimální podmínky analytického stanovení (pH, indikátor, teplota, složení roztoku apod.).

Osnova

Přednášky1. Chemická termodynamika roztoků. Základní vztahy mezi temodynamickými veličinami a jejich tabelace. Rovnovážnékonstanty, aktivita, aktivitní koeficient. Iontová síla rozotku a její výpočet. Standardní stavy, teorie meziontovéhopůsobení, solvatace a asociace iontů, iontové poloměry.2. Obecný postup při řešení chemických rovnováh, algoritmy řešení složitějších rovnováh, systematický přístup křešení rovnováh, bilanční rovnovážné rovnice – hmotnostní bilance, podmínka elektroneutrality.3. Acidobazické rovnováhy. pH silných / slabých kyselin a bází, hydrolýza solí, pH pufru, Henderson – Hasselbachovarovnice, pufrační kapacita, závislost pH na teplotě. Vícesytné kyseliny a zásady, rovnovážné složení jednotlivýchforem v roztoku v závislosti na pH, konstrukce logaritnických a semilogaritmických diagramů (na PC i bez použitíPC) a odečet distribuce jednotlivých forem v roztoku v závislosti na pH, využití diagramů při hodnocení vlivu pHpři složitějších rovnováhách (např. chelatometrických)4. Alkalimetrické titrace. Titrant, analyt, titrační křivky – titrace silné / slabé kyseliny a báze, pH v boděekvivalence, indikátory. Konstrukce titračních křivek na PC – zohlednění vlivu koncentrace kyseliny / báze, hodnotydisociační konstanty, využití matematických metod při vyhodnocování titračních křivek.5. Titrace v nevodném prostředí, amfiprotní rozpouštědla, titrace velmi slabých kyselin a bází, titrační křivky,volbarozpouštědla s ohledem na velikost disociační konstanty velmi slabé kyseliny / báze, využití, vyhodnocování titračníchkřivek.6. Komplexotvorné rovnováhy. Konstanta stability (nestability) komplexu, titrační křivky, výpočet rovnovážnýchpodílů 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, koncentracejednotlivých forem v roztoku při redoxní rovnováze, praktické využití hodnot standardních redoxních potenciálů,konstrukce titračních křivek, určování bodu ekvivalence, využití matematických metod při vyhodnocování titračníchkřivek.8. Srážecí rovnováhy, součin rozpustnosti, rozpustnost, gravimetrie, vliv přítomnosti společného iontu, vliv indiferentníhoelektrolytu, 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 vyhodnocovánítitračních 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 protonůpři elektrodovém ději, posouzení reversibility / ireversibility děje, vliv pH na tvar voltametrických křivek, využitívoltametrických metod při určování mechanismu složitější oxidačně – redukčních dějů.11. Separační metody – extrakce, Nernstův zákon, rozdělovací konstanta, výtěžek extrakce, rozdělovací poměr, měničeiontů, selektivní koeficient, výměnná kapacita měniče.12. Kolonová chromatografie. Eluční parametry, redukované eluční parametry, počet teoretických pater, počet efektivníchpater, 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-Beerůvzákon, molární absorpční koeficient, hmotnostní absorpční koeficient, matematické metody vyhodnocování při současnémstanovení 2 a více složek.Teoretické (výpočtové) cvičení1. 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 semilogaritmickýchdiagramů.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 ekvivalence8. Výpočty rozpustnosti a rovnovážného složení roztoku, vliv indiferentního elektrolytu, pH a dalších parametrůna rozpustnost, titrační křivky9. Příklady z potenciometrie a konduktometrie, výpočty rovnovážných konstant, vyhodnocování potenciometrickýchkřivek.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. efektivníchpater apod.13. Výpočet empirického vzorce, složení plynného vzorku po analýze orsatovým přístrojem, měrná otáčivost, indexlomu.14. Spektrální metody – přepočty základních veličin, absorpční koeficienty, matematické řešení překryvu píků.

Literatura

[1] BARTOŇOVÁ, Lucie. Výpočty rovnovážných stavů v analytické chemii, 125 s. VŠB-TU Ostrava, studijní opora.[2] BARTOŇOVÁ, Lucie. Animace ke studijní opoře: Výpočty rovnovážných stavů v analytické chemii. VŠB-TU Ostrava[1] VLÁČIL, František. Příklady z chemické a instrumentální analýzy 4. přeprac. a rozšíř. Vydání, Praha Informatorium1991.[3] VOHLÍDAL, Jiří, JULÁK, Alois, ŠTULÍK, Karel. Chemické a analytické tabulky. GRADA Publishing, 1999, 652 s[4] KOTOUČEK, Milan, SKOPALOVÁ, Jana. Příklady z analytické chemie., 3. vydání, Olomouc: Univerzita Palackého,1992.

Požadavky

Žádné

Garant

doc. Mgr. Lucie Bartoňová, Ph.D.

Vyučující

doc. Mgr. Lucie Bartoňová, Ph.D.