Analytická chémia pre učiteľov (N-bUCH-037/16)

Študenti sa oboznámia s úvodnými informáciami o analytickom procese, princípoch analytických metód a prístupoch ku riešeniu problémov identifikácie, charakterizácie a kvantifikácie chemických látok v chémii, biochémii, biológii, lekárskych vedách, environmentálnych vedách, geológii, geochémii, potravinárstve, z pohľadu možností ich využitia pre vzdelávanie učiteľov stredných škôl. a chemické pokusníctvo. Súčasťou predmetu sú tiež výpočty v analytickej chémii a riešenie modelových situácií zo spoločenskej praxe, ktoré sú diskutované v tlači a médiách. Študent bude spoluriešiteľom ukážkových problémov z oblasti elementarizácie pokročilých poznatkov a pojmového mapovania poznatkov z analytickej chémie. Diskutované budú možnosti na pokusníctvo z metód analytickej chémie. Predmet sa vyučuje v troch formách. Teoretické a výpočtové základy sú vyučované v prednáške a na seminároch. Súčasťou predmetu je experimentálna práca v laboratóriu.

Sylabus prednášok

  1. Definícia analytickej chémie. Vedecká metóda poznávania. Poznatok. Informácia. Zdroje súčasnej analytickej chémie. Princíp merania chemických látok. Historické míľniky analytickej chémie. Sústava SI.
  2. Vzťah analytickej chémie a chemickej analýzy. Selektivita v analytickej chémii. Generovanie signálu. Analytický signál a jeho vlastnosti. Formy analytických signálov. Základy merania. Mierka a škála. Kalibrácia. Medza detekcie a medza stanovenia. Citlivosť merania a šum merania. Chyby merania- náhodné, systematické a hrubé.
  3. Analytický postup. Analytická metóda. Analytický princíp. Všeobecné úvahy v chemickej analýze. Metodológia. Odber vzorky.
  4. Vážková analýza. Odmerná analýza.
  5. Elektroanalytické metódy.
  6. Optické metódy.
  7. Úvod do separačných metód.
  8. Chromatografické metódy.
  9. Elektroseparačné metódy.
  10. Hmotnostná spektrometria.

Sylabus seminárov

  1. Úvodný seminár - vstupná informácia. Základné koncepcie v analytickej chémii.
  2. Využitie acidobázických rovnováh v analytickej chémii (základné koncepcie acidobázických rovnováh, acidobázické titrácie)
  3. Využitie zrážacích a komplexotvorných rovnováh v analytickej chémii.
  4. Využitie redoxných rovnováh v analytickej chémii.(redoxný potenciál polreakcie, posúdenie priebehu redoxnej reakcie, vplyv vedľajších rovnováh na redoxné reakcie)
  5. Chyby v meraných dátach. Vyjadrenie kvality výsledkov. (typy chýb v experimentálnych dátach, normálne rozdelenie, aritmetický priemer, medián a smerodajná odchýlka, lineárna regresia.
  6. Elektroanalytické metódy. (analytické využitie merania elektrických potenciálov, analytické využitie elektrolytických premien látok na elektródach)
  7. Optické metódy. (vlastnosti žiarenia, absopcia a emisia žiarenia molekulami a atómami, UV/Vis spektrofotometria)
  8. Transportné a distribučné procesy v separačných metódach. (difúzia, migrácia a konvekčný transport, adsorbcia, rozdeľovacie rovnováhy, iónová výmena)
  9. Chromatografické separačné metódy. (princíp, vyhodnocovanie signálu, výber podmienok)
  10. Elektroseparačné metódy. (princíp, vyhodnocovanie signálu, výber podmienok)
  11. Pedagogická prax
  12. Pedagogická prax
  13. Zápočtová písomka zo seminára

Hodnotenie predmetu

Maximálny počet 100 bodov

  1. Prednáška, max. 40 bodov:

    • povinná záverečná písomná skúška zložená z dvoch častí (písomnej a ústnej).

  2. Cvičenie, max. 40 bodov:

    • priebežné vstupné testy z prípravy na cvičenie (písomné podklady a odporúčenia vyučujúceho)
    • aktivita na cvičení
    • odovzdanie protokolov z každého cvičenia v určených termínoch podľa pokynov vyučujúdeho
    • vyhodnotenie protokolov vyučujúcim
    • záverečný test z cvičení.

  3. Seminár, max. 20 bodov:

    • záverečný test zo seminárov (koniec semestra)
    • aktivita a priebežné testy,
    • neúčať na záverečnom teste seminára je študent povinný ohlásiť aspoň 1 deň dopredu (ak je to možné) resp. sa ospravedlniť najviac 5 pracovných dní po písomke (ak tomu nebránia zvláštne dôvody), inak stráca nárok na náhradný termín písania písomky,
    • záverečný test je vytvorený na základe otázok a príkladov.

Celkové hodnotenie predmetu

92 - 100 bodov A
84 - 91 bodov B
76 - 83 bodov C
68 - 75 bodov D
60 - 67 bodov E
0 - 59 bodov FX

Laboratórne cvičenia

Zoznam úloh pre laboratórne cvičenia

  1. POTENCIOMETRIA
  2. ACIDOBÁZICKÉ TITRÁCIE S VIZUÁLNOU INDIKÁCIOU KONCA TITRÁCIE
  3. CHELÁTOMETRICKÉ TITRÁCIE
  4. SPEKTROFOTOMETRIA
  5. IZOTACHOFORÉZA
  6. PLYNOVÁ CHROMATOGRAFIA
  7. PAPIEROVÁ CHROMATOGRAFIA

Odporúčaná literatúra:

  • J. Garaj a kol.: Analytická chémia, SNTL/Alfa Bratislava 1987;
  • D. A. Skoog, F. J. West, F. J. Holler, S. R. Crouch: Analytical Chemistry. An Introduction. Saunders Coll. Publ.2000; G. Schwedt:The Essential Guide to Analytical Chemistry, Wiley, New York, 1997;
  • P. Klouda, Moderní analytické metody, Nakl. P. Klouda Ostrava, 2.vyd. 2002;R. Kellner, J-M. Mermet, M. Otto, Analytical Chemistry, John Wiley & Sons Australia, Ltd,  2013;
  • J. Lehotay., Separačné metódy v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2009; E. Plško, Všeobecná analytická chémia, 2 THETA, Český Těšín, 2011;
  • J. Sádecká, A. Purdešová, Úprava vzorky v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2012; 
  • J. Labuda a kol., Príručka vybraných pojmov v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2012; 
  • P. Májek (Ed.), e-Analytická chémia, ÚACH FCHPT, STU v Bratislave, 2006; P. Tarapčík, Elektronická zbierka príkladov a úloh z analytickej chémie, ÚACH FCHPT, STU v Bratislave, 2006; 
  • R. Halko, M. Hutta: Vizualizácia laboratória I (CD-ROM) 1. Vyd., Bratislava OMEGA INFO, 2010.
  • Cvičenie: návody sú dostupné na www.analytika.sk

Podmienky pre absolvovanie cvičení a seminárov

  • ak študent príde na cvičenie nepripravený (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno g a Článok 24, odsek 4) alebo v priebehu cvičenia sa bude chovať neadekvátne (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno h), poruší bezpečnosť pri práci a ohrozí tým svoje zdravie alebo zdravie svojich kolegov (VP UK č.8/2015, Článok 47), vyučujúci ho môže vylúčiť z cvičenia bez nároku na náhradné odcvičenie úlohy
  • študent musí absolvovať všetky laboratórne cvičenia (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9),
  • v prípade neúčasti študenta na cvičeniach, musí študent dokladovať dôvod svojej neúčasti, inak mu vyučujúci nemusí uznať zápočet a študent následne nebude pripustený ku skúške (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9 a Článok 24, odsek 4),
  • ak študent vymešká cvičenie a vyučujúci uzná jeho dôvody ako opodstatnené, docvičovanie úloh resp. získanie bodov stratených kvôli neúčasti sa bude riešiť individuálne na základe okolností a písomnej dohody medzi študentom a vyučujúcim (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9),
  • študenti majú nárok na jeden náhradný termín (spravidla v 13. týždni semestra), počas ktorého si môžu docvičiť vymeškané úlohy (okrem prípadov menovaných v prvom bode) (VP UK č.8/2015, Článok 21, odsek 9).
  • študent je povinný nahlásiť ešte pred absolvovaním cvičenia každú skutočnosť, ktorá by mohla ohroziť bezpečnosť a zdravie ľudí v laboratóriu alebo spôsobiť materiálne škody (VP UK č.8/2015, Článok 15, odsek 3, písmeno b a Článok 47)
  • ak študent vymešká viac ako jeden seminár bez dôveryhodného dokladovania dôvodu neúčasti, vyučujúci mu nemusí uznať zápočet a študent následne nebude pripustený ku skúške,
  • ak niektorý seminár alebo cvičenie odpadnú v dôsledku sviatkov alebo dekanského/rektorského voľna, body získateľné za tieto aktivity sa odpočítajú z maximálneho počtu bodov a percentuálna úspešnosť študenta sa vypočíta pomocou zníženého maximálneho počtu dosiahnuteľných bodov.

Ostatné problémy sa budú riešiť v zmysle Študijného poriadku UK v Bratislave zverejneného na webovej stránke fakulty.

Stručná osnova predmetu

Predmet záujmu a východiská analytickej chémie. História analytickej chémie v kontexte vývoja spoločnosti. Definovanie pojmov analytická chémia a chemická analýza. Princípy zelenej analytickej chémie a vzdelávanie. Ako získavame informácie o látkovej podstate sveta okolo nás?  Vedecká metóda poznávania, pozorovanie, meranie, hypotéza, teória. Metódy vedeckej práce v analytickej chémii.  Analytický signál a jeho vlastnosti. Klasifikácia analytických signálov a šumov.  Všeobecné princípy merania kvality a kvantity chemických látok. Možnosti a obmedzenia meracích a detekčných analytických metód.  Klasifikácia analytických princípov podľa selektivity, typu a vlastností analytického signálu (vážková analýza, odmerná analýza).  Klasifikácia analytických princípov podľa selektivity, typu a vlastností analytického signálu (optické metódy, elektroanalytické metódy). Klasifikácia separačných princípov a metód (separačné metódy založené na extrakcii, filtrácii, odstreďovaní, destilácii, chromatografické metódy, elektroseparačné metódy a metódy hmotnostnej spektrometrie a iné).  Analytický postup, metóda a princíp. Stopová analýza a mikroanalýza. Možnosti experimentovania v stredoškolskej chémii s využitím klasických metód analytickej chémie.  Možnosti experimentovania v stredoškolskej chémii využitím elementarizácie poznatkov z inštrumentálnych metód analytickej chémie. Prístupy ku riešeniu problémov identifikácie, charakterizácie a kvantifikácie látok v rôznych oblastiach nášho života.