Chemické procesy a rovnováhy vo vzorkách

Študent sa oboznámi s transformáciou organických zlúčenín a ich degradačných produktov najmä v environmentálnych a biologických vzorkách. Po absolvovaní predmetu študent rozumie reakciám látok vo vzorkách životného prostredia (vzduch, voda, pôda, sedimenty), ako aj v biologických vzorkách (telové tekutiny, rastlinný materiál, a pod.) a reaktivite týchto látok pri nízkych koncentráciách reagujúcich zložiek.

Stručná osnova predmetu

·       Hlavné typy, zdroje, fyzikálno-chemické vlastnosti polutantov a kontaminantov. Správanie sa a transport polutantov a kontaminantov vo vodách, pôdach a ovzduší (stabilita, rozpustnosť, sorpcie, interakcie – špecifické a nešpecifické).

·       Prírodné organické látky (Natural Organic Matter, NOM), rozpustené organické látky (dissolved organic matter, DOM), humínové látky a ich vplyv na správanie sa a reaktivitu polutantov a kontaminantov.

·       Voda ako solvent a reaktant. Protolytické rovnováhy. Hydrolytické reakcie a premeny vo vzorkách: druhy kontaminantov a polutantov podliehajúcich hydrolytickým reakciám, katalýza a priebeh hydrolytických reakcií; konkurenčné reakcie hydrolytických reakcií.

·       Redoxné rovnováhy. Redukčné reakcie a premeny vo vzorkách: typy kontaminantov podliehajúcich redukčným reakciám, priebeh a kinetika redukcií. Oxidačné reakcie a premeny vo vzorkách: typy kontaminantov podliehajúcich oxidačným reakciám, priebeh oxidácií, reaktívne kyslíkaté častice.

·       Fotochemické premeny látok v prírodných vzorkách: typy polutantov a kontaminantov podliehajúcich fotochemickým reakciám (priama a senzibilizovaná fotolýza).

·       Reakcie a premeny v prítomnosti dezinfekčných činidiel (chlorácia a ozonizácia pitných vôd).

·       Reakcie a premeny v biote. Štruktúra zlúčenín a ich potenciálna toxicita a karcinogenita.

·       Chemosensing – princípy a využitie v analýze malých molekúl a iónov.

·       Vybrané skupiny kontaminantov a polutantov a ich transformácia: halogénované zlúčeniny (freóny, PCB, halogénované pesticídy, halogénoctové kyseliny, halogénované aromáty a ich transformačné produkty, napr. dioxíny a dibenzofurány); dusíkaté zlúčeniny (nitrozlúčeniny, nitrózoderiváty, azofarbivá); deriváty kyselín (amidy, estery, karbamáty); liečivá; environmentálne estrogény a pod.

Analýza vybraných polutantov a kontaminantov a ich degradačných produktov – prípadové štúdie.

Hodnotenie predmetu

Hodnotenie predmetu zahŕňa preverenie poznatkov zo seminárov a prednášok, spolu maximálne za 100 bodov. Seminár (maximálny počet 40 bodov) zahŕňa vypracovanie a prezentáciu seminárnej práce. Prednáška (maximálny počet 60 bodov) zahŕňa záverečný písomný test. Výsledná známka zahŕňa hodnotenie zo záverečného písomného testu a seminára.

Celkové hodnotenie predmetu

Odporúčaná literatúra

1.    H.F. Bender, P. Eisenbarth, Hazardous chemicals, Wiley, 2007.

2.    J.N. Israelachvili, Intermolecular and surface forces, 3. vyd., Academic Press, 2011.

3.    A.H. Neilson, A.S. Allard, Environmental degradation and transformation of organic chemicals, CRC, 2008.

4.    R.N. Reeve, Introduction to environmental analysis, Wiley, 2002.

5.    J.R. Dean, Methods for environmental trace analysis, Wiley, 2003.

6.    F.-G. Banica, Chemical sensors and biosensors, Wiley, 2012.

7.    A.P. Demchenko, Introduction to fluorescence sensing, 3. Vyd., Springer 2020.

8.    J.R. Lakowicz, C.D. Geddes, Advanced concepts in fluorescence sensing- Part A: Small molecule sensing, Springer, 2005.

9.    R.P. Schwarzenbach, P.M. Gschwend, Environmental organic chemistry, 2. Vyd. Wiley, 2003.

R.A. Larson, E.J. Weber, Reaction mechanisms in environmental organic chemistry, CRC Press, 1994.

Podmienky pre absolvovanie cvičení a seminárov

• a

  Študijný poriadok Univerzity Komenského v Bratislave, Prírodovedeckej fakulty Článok 4, odsek 9

• ak študent príde na cvičenie nepripravený alebo v priebehu cvičenia sa bude chovať neadekvátne, poruší bezpečnosť pri práci a ohrozí tým svoje zdravie alebo zdravie svojich kolegov, vyučujúci ho môže vylúčiť z cvičenia bez nároku na náhradné odcvičenie úlohy
• študent musí absolvovať všetky laboratórne cvičenia,
• 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
• 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
• 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)
• študent je povinný nahlásiť ešte pred absolvovaním cvičenia každú skutočnosť, ktorá by mohla ohroziť bezpečnosť a zdravie ľudí v laboratóriu alebo spôsobiť materiálne škody 
• 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.