Verím, že to zvládnete k svojej najlepšej spokojnosti.

Transkript

1 Inštrukcie ku skúške AC II: Na skúške budete mať : 1. otázky, na ktoré treba odpovedať aktívne, podľa možnosti čo najúplnejšie to, čo k danej téme patrí; 2. výberový test, v ktorom sa musíte vyjadriť pri každej otázke k 3 odpovediam, či sú správne (áno, nie, alebo neviem) Obidve časti musíte zvládnuť lepšie ako na 50 %, až potom sa bude zvažovať hodnotenie skúšky a bonusové body. Ak píšete príklady na skúške, opäť musíte zvládnuť aspoň na 50% riešenie z každej témy. Ak namiesto odpovede na dané otázky budete písať na inú tému, ktorú viete, nebude sa to uznávať ako odpoveď. Máte k dispozícii zoznam tém (možných formulácií otázok aktívneho testu), otázky vo výberovom teste budú zodpovedať tiež uvedeným témam - konkretizujú otázky na podmienky v danej metóde, základ konkrétneho merania, vplyv rôznych faktorov pri meraní, spôsob interpretácie výsledku merania, a prvky zariadení. Na učenie použite prednášky (pdf. súbory, ktoré som poskytla na prednáškach, dajú sa aj tlačiť), najlepšie v takom poradí ako sme ich preberali (úvodná predn.- elektroanalytické m.-separačné m.-ms- m.založené na meraní parametrov elektromagn. žiarenia-spájanie techník. Úvod a teoretické základy celých veľkých skupín metód sú NUTNÁ vedomosť, aj keď nie sú explicitne náplňou jednej otázky. Na doplnenie informácií k jednotlivým témam použite celý text ACII z elektronickej učebnice alebo skrípt ACII (v e-verzii sú vykonané opravy, napr. vzťahov alebo preklepov oproti tlačeným skriptám). Informácie doplniť aj z textov, ktoré ste dostali k lab. cvičeniu na učenie pre jednotlivé cykly (tlačené, boli aj v.pdf Acrobat verzii) a z knižky Praktikum... doplniť potrebné informácie o zariadeniach a interpretácii hlavne pre metódy optické, MS a NMR (tie sú v prednáškach veľmi stručné). Pripomeňte si aj praktické práce, ktoré ste robili k daným témam. Prvý okruh tém treba zvládnuť už aj so zovšeobecnením alebo príkladmi z jednotlivých metód, ktoré sa učili podrobne cez semester. Všeobecne používané metódy hodnotenia meraní a kvantitatívnej analýzy sú NUTNÁ vedomosť. Verím, že to zvládnete k svojej najlepšej spokojnosti.

2 Príklady znenia otázok aktívneho testu - zahŕňajú vždy väčšiu tému na prípravu Inštrumentálne metódy analýzy, vzťah meraných veličín k prítomnosti a množstvu látok, ich aktuálnych hodnôt, časových závislostí a priestorovej distribúcie. Základné hľadiská výberu metódy analýzy. Analytické pozorovania - analytický signál - základný model Parametre analytických meraní - citlivosť, detekčný limit, miera zhody meraní Selektivita, stabilita meraní, odozvový čas, dynamický rozsah meraní Metódy porovnávania analytického signálu v kvantitatívnej analýze - podľa príkladov pre chromatografické, elektroanalytické a spektrálne metódy Charakterizuje proces vedenia elektrického prúdu v roztokoch a cez rozhranie tuhá fáza /kvapalná fáza, uveďte možnosti, ako sa dá tento proces merať. Ako sa využíva migrácia iónov v roztokoch vplyvom elektrického prúdu v analytických meraniach, ktoré metódy sú na tomto jave založené? Vysvetlite priebeh nepriamych reakcií prenosu náboja, ich využitie na meranie, ktoré má poskytnúť informáciu o prítomných analytoch a ich koncentrácii. Charakterizujte elektrochemický článok, uveďte rôzne zapojenie článkov a ich využitie na analytické účely - stanovenie koncentrácie látok v roztoku. Vysvetlite pojem elektróda, aké zapojenia elektród sa používajú v elektrochemických článkoch, aké základné elektródy sú potrebné na analytické meranie, podľa skupín metód. Opíšte deje prebiehajúce na elektróde, ktoré majú význam pre elektroanalytické stanovenie látky, opíšte stručne teoretický model, znázornenie priebehu reakcie v súradniciach prúd-potenciál elektródy (I-E krivka). Elektrochemicky reverzibilné a ireverzibilné systémy. Aké procesy v roztoku sa podieľajú na privádzaní častíc látky k elektróde, ako ich možno charakterizovať, ako sa dajú ovplyvniť? Uveďte podmienky ktorým musia vyhovovať referenčné elektródy pre elektroanalytické merania, aké druhy sa používajú, ich vlastnosti. Opíšte zostavu elektrochemického článku pre potenciometrické merania pri nulovom prúde, zapojenie elektród, podmienky meraní, prípravu roztoku vzorky, interpretáciu nameranej hodnoty.

3 Druhy indikačných elektród využívaných na potenciometrické merania pri nulovom prúde, ich rozdelenie, základné podmienky, ktorým musia vyhovovať. Elektródy využívajúce redox reakcie, základné rovnice pre potenciál, ich vzťah voči koncentrácii analytu. Princíp indikácie titrácií potenciometricky pri nulovom prúde. Membránové iónovoselektívne elektródy, základné rovnice pre potenciál elektródy, hlavné typy elektród na analytické účely, možné vplyvy prostredia na meranie. Sklená elektróda. Prídavkové metódy stanovenia analytu v potenciometrii, vysvetliť na príklade použitia iónovoselektívnych elektród. Teoretický základ coulometrickej analýzy, zostava elektrochemického článku na coulometrické meranie, odlišnosti meraní pri konštantnom potenciáli a pri konštantnom prúde. Coulometria s riadeným (konštantným) potenciálom, podmienky na výber hodnoty potenciálu pracovnej elektródy, spôsoby určenia spotrebovaného náboja z meraní, výpočet výsledku stanovenia. Coulometrická analýza s konštantným prúdom, realizácia meraní, dôležité parametre a ich nastavovanie, určenie spotrebovaného elektrického náboja. Opíšte, ako sa pri coulometrickej analýze s konštantným prúdom dosahuje vysoká účinnosť elektrolýzy. Aké reakcie možno využiť na stanovenie analytu pri coulometrických titráciách, aké sú potrebné pomocné látky, uveďte príklady generovania činidla a stanovovaných látok. Opíšte základnú zostavu a zapojenie elektrochemického článku pre voltamperometrické merania. Vysvetlite, ako sa líšia stacionárne a nestacionárne podmienky meraní vo voltampérometrii, s čím súvisia, ako sa to prejaví na záznamoch I-E kriviek. Uveďte, aké typy indikačných elektród sa používajú na voltampérometrické merania, uveďte príklady, rozdelenie metód. Polarografické merania, meracia zostava a pracovná elektróda, opis I-E krivky, dôležité parametre, pracovný rozsah potenciálu, ktorý možno využiť v polarografickej analýze. Na polarografické stanovenie elektroaktívnych látok je najvýhodnejší limitný difúzny prúd, uveďte hlavný dôvod, vysvetlite označenie, a uveďte pri akých hodnotách potenciálu sa bude hodnota odčítavať zo záznamu. Aké príspevky k meranej hodnote prúdu sa môžu uplatňovať pri voltamperometrických (polarografických) meraniach, ktoré sú faradaické príspevky a ktoré nesúvisia s priebehom reakcie prenosu náboja? Aká je úloha tzv. základného elektrolytu vo voltampérometrických metódach, čo je súčasťou pracovného roztoku, ako to môže ovplyvniť meranie, napr. pracovný rozsah potenciálu?

4 Opíšte realizáciu meraní vo voltampérometrii, ako sa získava analytický signál pri jednotlivých metódach (merania s lineárnou zmenou potenciálu, pulzné techniky, hydrodynamická voltampérometria), aké ďalšie parametre ovplyvnia meranie? Pulzné VA metódy (vrátane polarografie), opíšte stručne princíp meraní, charakter výsledného záznamu, vysvetlite, v čom je prínos metód z hľadiska vyhodnotenia analytického signálu pre kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu analytov. Cyklická voltampérometria, stručne opíšte princíp meraní, charakter výsledného záznamu (načrtnite pre jednu elektroaktívnu látku), naznačte, ktorý parameter je dôležitý pre kvantitatívnu analýzu, uveďte aké ďalšie informácie možno získať z meraní. VA metódy sa nahromadením analytu (elektrochemická rozpúšťacia analýza) - uveďte princíp meraní, vysvetlite k akým procesom dochádza pri meraní, čo je analytickým signálom merania, v čom je prínos metódy pre stanovenie elektroaktívnych látok. Ktoré spôsoby nahromadenia sa využívajú v elektrochemickej rozpúšťacej analýze (uveďte príklady), vysvetlite rozdiel medzi anodickou a katodickou rozpúšťacou VA analýzou (ASV a CSV VA), oblasť použitia. Vysvetlite indikáciu s polarizovateľnými elektródami pri titračných stanoveniach, ampérmetricky a potenciometricky pri nenulovom prúde. Opíšte rozdiely v meraní pri indikácii titrácií: pre ampérometrickú indikáciu s jednou indikačnou elektródou a ampérometrickú indikáciu s dvoma rovnakými indikačnými elektródami, podmienky pre voľbu pracovného potenciálu. Prietokové techniky elektronalytických meraní, ampérmetrická detekcia v kvapalinovej chromatografii Analytické využitie separácie látok, ktoré javy možno využiť na separáciu látok všeobecne a ktoré sa uplatnia v chromatografických a elektroseparačných metódach. Vysvetlite ako sa v chromatografických meraniach (a metódach) využíva ustaľovanie rovnováhy v heterogénnych sústavách, definujte fázy, ich základné vlastnosti a spôsob práce s nimi. Rozdelenie metód chromatografie podľa použitých heterogénnych sústav a princípu separácie, základné možnosti realizácie meraní a oblasti použitia. Opis rozdeľovacej rovnováhy v sústave kvapalina-kvapalina, základ rozdeľovacej chromatografie. Opis iónovej výmeny, základy ionexovej chromatografie, charakterizácia stacionárnej a mobilnej fázy. Princíp vylučovania na základe veľkosti molekúl látok, základ deliaceho procesu, opis stacionárnej a mobilnej fázy. Vysvetlite realizáciu experimentu, spôsob dávkovania vzorky v technike elučnej chromatografie a získanie chromatografického záznamu z kolónovej chromatografie.

5 Definujte základné elučné charakteristiky, používané v kolónovej chromatografii na kvalitatívnu analýzu, vysvetlite veličiny a symboly, závislosť od pracovných parametrov. Uveďte relatívne elučné charakteristiky, používané v kolónovej chromatografii, uveďte aký majú význam a ich závislosť od pracovných parametrov! Aký je dôvod zavedenia elučných indexov v kolónovej chromatografii? Ktorý základný údaj zo spracovania chromatogramu sa použije na kvantitatívnu analýzu vzorky v elučnej kolónovej chromatografii a ako sa zisťuje jeho hodnota? Ako možno hodnotiť separačnú účinnosť chromatografickej kolóny, aké číselné charakteristiky sa používajú, vysvetlite symboly a veličiny. Vysvetlite základy rozlišovania signálov látok na chromatograme z kolónovej chromatografie, ktorá charakteristika sa môže použiť na zhodnotenie separácie dvoch zložiek, čím je ovplyvnená a ako sa dá zlepšovať Opíšte základné spôsoby spracovania signálu detektora v chromatografických metódach, podstatu integrácie signálu, hľadanie analytických signálov. Uveďte základné charakteristiky detektorov pre chromatografiu, vysvetlite ich význam. Charakterizujte základné typy kvapalinovej chromatografie podľa hlavného (prevládajúceho) mechanizmu zbrzďovania látok v kolóne (t.j. princípu separácie ), uveďte kombináciu stacionárna fáza/mobilná fáza a stručne opíšte proces, ku ktorému dochádza! Opíšte základné časti prístroja pre kvapalinovú chromatografiu, ich funkcie a možné rozsahy pracovných parametrov alebo vlastností, ktoré musia spĺňať (okrem parametrov kolón a detektorov). Čo tvorí náplne chromatografických kolón pre kvapalinovú chromatografiu, aké požiadavky majú zložky náplne spĺňať? Opíšte rozdiely medzi "klasickou" a vysokoúčinnou kvapalinovou chromatografiou. Kvapalinová chromatografia s chemicky viazanými fázami, k akým procesom dochádza medzi molekulami separovaných látok a stacionárnou fázou, aké sú možnosti prípravy stacionárnej fázy, aké typy stacionárnych fáz sa používajú. Kvapalinová chromatografia - charakterizovanie mobilnej fázy, voľba mobilnej fázy podľa typu stacionárnej fázy (a metódy), príklady kombinácií stacionárna fáza-mobilná fáza. Gélová chromatografia, základ metódy, stacionárne fázy. Princíp a druhy detektorov látok po separácii v kvapalinovej kolónovej chromatografii? Aplikačný rozsah kvapalinovej chromatografie, typy vzoriek, analytov, príklady separácií. Opíšte vplyv separačných podmienok (napr. tok mobilnej fázy) a parametrov kolón na účinnosť separácie, súvislosť so šírkou píku a rozlíšením píkov, v HPLC a v GC.

6 Opíšte kvapalinovú chromatografiu v plošnom usporiadaní, prevedenie experimentu, spôsoby detekcie látok po separácii, používané elučné charakteristiky, ich vzťah k charakteristikám pre kolónovú chromatografiu Uveďte, ktoré kombinácie stacionárnej fázy a mobilnej fázy možno realizovať v kvapalinovej chromatografii v plošnom usporiadaní (TLC, HPLTC), odlišnosti od kolónového usporiadania. Základ metódy plynovej chromatografie, princíp separácie látok, základné typy stacionárnych fáz pre plynovú chromatografiu. Opíšte základné časti prístroja pre plynovú chromatografiu, ich funkcie a približne možné rozsahy pracovných parametrov! Parametre kolón pre plynovú chromatografiu, podmienky výberu. Vlastnosti mobilnej fázy v plynovej chromatografii, spôsoby regulácie toku mobilnej fázy, vplyv na priebeh separácie. Uveďte, ktoré pracovné parametre v plynovej chromatografii majú významný vplyv na správanie látok a výsledné chromatografické elučné charakteristiky látok, a ako sa zvyčajne pri analýzach nastavujú. Spôsoby zavádzania vzoriek na analýzu plynovou chromatografiou, výber podľa typu vzoriek. Základné detektory v plynovej chromatografii - FID, ECD, TCD - uveďte aká hlavná vlastnosť látok alebo prúdu plynu, alebo proces sa v nich využíva na tvorbu signálu? Detektory v plynovej chromatografii (okrem FID, ECD, TCD), uveďte aká hlavná vlastnosť látok alebo prúdu plynu, alebo proces sa v nich využíva na tvorbu signálu? Aplikačný rozsah plynovej chromatografie, typy vzoriek, analytov, príklady separácií. Uveďte princíp chromatografie s nadkritickou parou ako mobilnou fázou, hlavné výhody oproti kvapalinovej a plynovej chromatografii Vysvetlite teoretické základy elektromigračných separačných metód, jav elektroforetickej migrácie iónov a jeho opisné charakteristiky. Vysvetlite (aj náčrtom) jav elektroozmózy, uveďte ako sa uplatní v kapilárnych technikách spolu s javom elektroforézy, aký je dôsledok pre praktické merania a realizáciu detekcie. Vysvetlite stručne princíp metódy zónovej elektroforézy, a techniku zónovej elektroforézy na nosičoch. Charakterizujte kapilárnu techniku zónovej elektroforézy, použité zariadenie a opíšte parametre výsledného záznamu. Vysvetlite stručne princíp izotachoforézy (aj kapilárnej), a izoelektrickej fokusácie, prípravu a realizáciu merania.

7 Princíp metódy hmotnostnej spektrometrie (MS), hmotnostné spektrum. Časti prístroja pre hmotnostnú spektrometriu (MS), ich základné funkcie a podmienky ich činnosti. Voľba ionizačnej techniky v MS, elektrónová ionizácia. Chemická ionizácia v MS, reagenčné plyny, základ mechanizmu ionizácie. Metódy separácie iónov v hmotnostnej spektrometrii, princípy funkcie analyzátorov iónov. Detekcia iónov a základy spracovania signálu a interpretácie spektier. Využitie hmotnostnej spektrometrie na analýzu organických zlúčenín, kvalitatívna a kvantitatívna analýza Uveďte základné charakteristiky elektromagnetického žiarenia, vzťah voči rýchlosti šírenia žiarenia a energii žiarenia. Uveďte základné parametre na vyjadrovanie polohy v elektromagnetickom spektre a uveďte vhodné jednotky veličín pre jednotlivé oblasti spektra, využiteľného na analýzu. Využitie prenosu energie elektromagnetickým žiarením a interakcie žiarenia s látkou na analytické účely, rozdelenie metód podľa parametrov žiarenia a procesov, ku ktorým dochádza pri interakcii. Opíšte proces absorpcie žiarenia, uveďte, k akým zmenám dochádza v časticiach absorbujúceho prostredia (podľa aktuálneho stavu látok). Uveďte, ako je možné pozorovať a merať proces absorpcie žiarenia látkou, ako sa realizuje experiment, definujte potrebné veličiny. Kvalitatívna analýza na základe absorpcie žiarenia. Uveďte základné vzťahy, ktorými sa opisuje absorpcia žiarenia pre kvantitatívne účely, v atómovej aj molekulovej spektrometrii, v UV-VIS oblasti, vysvetlite symboly a veličiny. Vysvetlite, ako dochádza k emisii žiarenia látkou, ako je možné tento proces merať, čo je emisné spektrum látky, aké sú odlišnosti pri emisii žiarenia izolovanými atómami a molekulami. Opíšte jav fotoluminiscencie, ako sa analyticky využíva a v ktorých analytických metódach. Ktoré javy pri interakcii žiarenia s prostredím (obsahujúcim analyzované látky), ktoré nie sú spojené s výmenou energie, sa využívajú na analytické účely, stručne ich opíšte a uveďte v ktorých metódach sa uplatnia.

8 Opíšte základné nutné súčasti spektrometrov v optickej atómovej spektrometrii, stručne vysvetlite ich funkciu. Opíšte disperzné zariadenia (a monochromátory) spektroskopických prístrojov, uveďte parametre, ktorými sa charakterizujú. Sekvenčné a simultánne usporiadanie spektrometra. Uveďte podrobnejšie princíp činnosti detektorov žiarenia v optickej atómovej spektrometrii (v UV- VIS). Napíšte, aké budiace zariadenia (na excitáciu látok) sa používajú v atómovej emisnej spektrometrii, opíšte ich základnú funkciu a princíp činnosti, vysvetlite hlavné rozdiely. Na akom princípe je založená kvalitatívna analýza v atómovej emisnej spektrometrii, aký charakter má emisné spektrum, aké prechody sa uplatnia v UV-VIS oblasti, aké signály v emisnom spektre im zodpovedajú? Kvantitatívna analýza v atómovej emisnej spektrometrii, vzťah intenzity emitovaného žiarenia voči koncentrácii analytu v pôvodnej vzorke, súvis s charakterom vzorky, selekcia analytického signálu. Aplikačný rozsah atómovej emisnej spektrometrie, typy vzoriek a spôsob ich spracovania, podľa metód. Charakterizujte zdroje žiarenia, ktoré sa používajú v metódach atómovej absorpčnej a fluorescenčnej spektrometrie (UV-VIS). Atómová absorpčná spektrometria, zariadenie, najčastejšie spôsoby atomizácie vzoriek, výber spektrálneho signálu, analytické využitie. Metódy molekulovej absorpčnej spektrometrie, rozdelenie podľa usporiadania experimentu a spektrálnej oblasti, vysvetlenie procesov, ku ktorým dochádza v molekulách. Absorpčná molekulová spektrometria v UV-VIS, dôležité časti zariadenia, usporiadanie spektrometra, príprava vzoriek. Opis molekulových spektier získaných z roztokov analytov, charakterizácia látok absorpčným spektrom (UV-VIS). Kvantitatívna analýza v molekulovej spektrometrii, viaczložková (kvantitatívna) spektrofotometrická analýza, optimálny rozsah meraných veličín. Molekulová fluorescenčná spektrometria, princíp, zariadenie, analytická informácia, typy meraných spektier.

9 Molekulová spektrometria v IČ oblasti, techniky získavania spektier, princíp vzniku absorpčného signálu. Základné prvky zariadení pre molekulovú absorpčnú spektrometriu v IČ oblasti, zdroje, detektory. Opis molekulového absorpčného spektra v IČ spektrometrii, základy interpretácie pre kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu. Metódy využívajúce rozptyl žiarenia, nefelometria a turbidimetria, princíp, usporiadanie zariadenia. Analytické využitie meraní indexu lomu kvapalín, princíp, refraktometria, interferometria. Analytické využitie meraní optickej otáčavosti, princíp, vlastnosti prostredia, získané informácie, kvantifikácia meraní. Základy metódy NMR, generovanie signálu, základné časti prístroja. Základy interpretácie NMR meraní. Spojené techniky analytických metód spektrometrie s prietokovými metódami (napr. chromatografie), v kvapalnej fáze a plynnej fáze pre atómovú a molekulovú informáciu.