Spektrometrické metody

Sylabus

Princip a rozdělení spektrometrických metod: Vlastnosti elektromagnetického záření. Energetické stavy atomů a molekul. Rozdělení metod (interakce záření a hmoty s výměnou a bez výměny energie).

Základní části přístrojů: Zdroje záření. Disperzní systém a pomocná optika. Detektory záření.

Analytická stanovení využívající spektrometrických metod: Stanovení koncentrace analytu. Hodnocení a chyby spektrometrických měření.

Rentgenová spektrometrie: Teoretický základ (vznik a charakter emisních rentgenových spekter, základní vztahy). Metody využívající emise primárního rentgenového záření (EMA, PIXE), sekundárního záření (rentgenová fluorescenční spektrometrie) a absorpce záření. Rentgenová difrakce. Experimentální uspořádání a analytické aplikace jednotlivých metod.

Atomová emisní spektrometrie (emisní spektrální analýza): Teoretický základ (vznik a zákonitosti emisních atomových spekter, charakter spektrálních čar, základní vztahy). Plamenová fotometrie, spektrografie, automatická spektrometrie, AES-ICP. ICP-MS. Experimentální uspořádání (budící zdroje, optické části spektrálních přístrojů, detekce záření a registrace signálu) a analytické aplikace všech metod.

Atomová absorpční a fluorescenční spektrometrie: Teoretický základ (princip metod, základní vztahy). Experimentální uspořádání (zdroje primárního záření, absorpční prostředí, disperzní systém, detekce záření a registrace signálu, kompenzace pozadí). Analytické aplikace, interference v metodě AAS. Srovnání nejpoužívanějších atomových spektrometrických metod. .

Molekulová absorpční spektrometrie v ultrafialové a viditelné oblasti záření: Teoretický základ (elektronové přechody v anorganických a organických látkách, v komplexech kovů, CT - přechody). Experimentální uspořádání. Statické způsoby měření (kolorimetrie, fotometrie, spektrofotometrie), dynamické způsoby (kinetické metody, průtokové metody). Extrakční spektrofotometrie. Analytické aplikace.

Molekulová luminiscenční spektrometrie: Teoretický základ (fotoluminiscence-fluorescence, fosforescence, chemiluminiscence; vliv struktury látek, základní vztahy). Fluorimetrie a spektrofluorimetrie, fosforimetrie. Experimentální uspořádání. Analytické aplikace.

Molekulová absorpční spektrometrie v infračervené oblasti záření: Teoretický základ (vibrace molekul, rotace molekul, vibračně rotační změny, základní vztahy). Experimentální uspořádání - přístroje disperzní (zdroje záření, disperzní systém, detekce záření), přístroje s Fourierovou transformací. Transmisní a odrazová měření, techniky měření podle skupenství měřených látek. Analytické aplikace - strukturní analýza, kvantitativní analýza.

Ramanova spektrometrie: Teoretický základ (neelastický rozptyl záření, vznik a zákonitosti Ramanových spekter, základní vztahy). Experimentální uspořádání - přístroje disperzní, FT - Raman. Analytické aplikace.

Nukleární magnetická resonance: Teoretický základ (jádra s magnetickým momentem, vliv magnetického pole, základní vztahy; chemický posun, spinové interakce). Experimentální uspořádání - kontinuální měření, FR - NMR. Analytické aplikace.

Elektronová paramagnetická (spinová) resonance: Teoretický základ (systémy s nepárovými elektrony, základní vztahy; g-faktor, hyperjemné štěpení). Experimentální uspořádání, aplikace.

Hmotnostní spektrometrie: Teoretický základ (ionizace, vznik molekulového iontu, základní mechanismy fragmentace, hmotnostní spektrum). Experimentální uspořádání (iontové zdroje, hmotnostní analyzátory, detektory). Spojení MS se separačními metodami. Analytické aplikace.

Refraktometrie a interferometrie: Teoretický základ (index lomu, molární refrakce). Refraktometrie - princip metody, experimentální uspořádání. Interferometrie - princip metody, experimentální uspořádání. Analytické aplikace.

Polarimetrie, spektropolarimetrie: Teoretický základ (polarizace záření, opticky aktivní chirální látky, specifická rotace). Optická rotační disperze, cirkulární dichroismus. Experimentální uspořádání. Analytické aplikace.

Turbidimetrie a nefelometrie: Teoretický základ (elastický rozptyl záření v zakalených vzorcích). Experimentální uspořádání, analytické aplikace.

Anotace

Základní přehled spektrometrických metod využívaných k chemické analýze. V jednotlivých přednáškách jsou vždy vysvětleny principy metod, průběh interakce záření s analyzovanou látkou, základy instrumentace, způsob měření a vyhodnocování výsledků a uvedeny příklady analytických aplikací.

Po dobu, kdy by nesměla probíhat prezenční výuka, by byl předmět vyučován interaktivním způsobem v on-line režimu pomocí Google Class Room, kde by byly ke každému tématu zveřejňovány materiály a na každou přednášku zvlášť v Google Meet nebo MS Teams by byl uveden odkaz, nezvolí-li vyučující jinou možnost, o které včas informuje studenty.