Optické metódy chemickej analýzy (N-mCAl-105/15)

Študenti sa oboznámia s informáciami o postavení optických metód v systéme vedeckého poznávania sveta; ich nevyhnutnej potrebe pri detekcii a identifikácii rôznorodých látok a  generovaní analytického signálu. Na výučbu optických metód chemickej analýzy využívame zjednocujúci prístup založený na na koncepcii interakcií elektromagnetického žiarenia  s časticami hmoty, ktoré sa uplatňujú v optických metódach. Optické metódy chemickej analýzy sú často krát základom metód chemickej analýzy a tiež kvalitatívneho a kvantitatívneho merania charakteristík chemických látok pri takých činnostiach akými sú kontrolou kvality pri analýze technologických produktov, v bioanalytických aplikáciách, analýze cudzorodých látok v životnom prostredí, v diagnostickej a klinickej analýze, v kriminalistickej vede, produkcii širokého sortimentu látok a podobne. Študent získa informácie o analytických a priemyselných aplikáciách princípov rôznych optických metód. Zároveň študent získa informácie o klasifikácii optických metód. Súčasťou predmetu sú tiež výpočty z oblasti optických metód a riešenie modelových situácií zo spoločenskej praxe. Teoretické a výpočtové základy sú vyučované v prednáške a na seminároch. Súčasťou predmetu je inštrumentálna experimentálna práca v laboratóriu.

Sylabus prednášok

  1. Teoretické základy optických metód. Vlastnosti elektromagnetického žiarenia. Interakcia žiarenia a častíc hmoty. Vlnový charakter elektromagnetického žiarenia. Vznik a zákonitosti optických atómových a molekulových spektier.
  2. Experimentálne základy optických metód. Klasifikácia optických metód.
  3. Atómová absorpčná spektrometria (AAS): FAAS; ETAAS; priama analýza tuhých vzoriek; generovanie a atomizácia prchavých zlúčenín; analytické využitie.
  4. Atómová emisná spektrometria (AES): budenie emisných spektier; inštrumentácia; zavedenie vzorky; detektory žiarenia;.analytické využitie.
  5. UV-Vis, spektrometria: vznik elektrónového spektra;  parametre ovplyvňujúce absorbanciu; experimentálne usporiadanie; identifikácii štruktúry látok; stanovenie prvkov a zlúčenín.
  6. Fluorescenčná spektrometria (FL): vznik fotoluminiscenčných spektier; štruktúra látok a fluorescencia; zhášanie fluorescencie; hustota fluorescenčného toku; experimentálne usporiadanie; analytické využitie.
  7. Infračervená spektrometria (IČ): vznik vibračno-rotačných spektier; základné rozdelenie infračervených oblastí; experimentálne usporiadanie;  identifikácii štruktúry látok.
  8. Ramanova spektrometria: vznik Ramanových spektier; Ramanov posun; vibračné chovanie látok; Ramanové vs. IČ spektrum; analytické využitie.
  9. Nespektrálne optické metódy: rozdelenie nespektrálnych optických metód; polarizácia svetla; chiralita látok; analytické využitie polarimetrie.
  10. Dynamický rozptyl svetla (DLS) a DLS technika na meranie veľkosti častíc molekúl – princíp merania, experimentálne usporiadanie a analytické využitie.
  11. Validovanie analytických metód so zameraním na optické metódy chemickej analýzy.
  12. Riešenie typových problémov z rôznych oblastí spoločenskej a výrobnej praxe a typické využitie optických metód v analytických postupoch a priemyslových postupoch (case studies).Využitie optických metód vo vybraných oblastiach spoločenskej praxe (klinická diagnostika, kontrola zložiek životného prostredia, kontrola kvality potravín, farmaceutické a biotechnologické aplikácie)
  13. Budúce trendy vo vývoji optických metód chemickej analýzy a podobne podľa aktuálneho vývoja. 

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.

  3. Seminár, max. 20 bodov:

    • seminárna práca (vypracovanie a prezentácia) + aktivita.

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

Zoznam úloh pre laboratórne cvičenia

  1. Počítačová simulácia základov optických metód I."Atómová spektrometria"
  2. Počítačová simulácia základov optických metód II."Molekulová spektrometria"
  3.  Atómová absorpčná spektrometria s plameňovou atomizáciou
  4. Molekulová absorpčná spektrometria
  5. Ramanová spektrometria
  6. Atómová absorpčná spektrometria s elektrotermickou atomizáciou
  7. Molekulová absorpčná spektrometri

Odporúčaná literatúra

  • S. Miertuš a kol.: Atómová a molekulová spektroskopia. Alfa Bratislava 1991
  • V. Milata, P. Segľa: Vybrané metódy molekulovej spektrometrie, Slovenská technická univerzita v Bratislave, 2007
  • R. Halko, M. Žemberyová: Atómová spektrometria a možnosti jej kombinácie s kvapalinovou chromatografiou, Kartprint, Bratislava 2010
  • E. Plško, Všeobecná analytická chémia, 2 THETA, Český Těšín, 2011
  • J. Labuda kol., Príručka vybraných pojmov v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2012
  • J. Garaj a kol.: Analytická chémia, SNTL/Alfa Bratislava 1987
  • R. Kellner a kol.: Analytical Chemistry,Willey-VCH, 1998
  • J.C. Lindon: Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry, Academic Press, 2010
  • 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.