Otázky k SZZ Bc.

Otázky k bakalářským státním závěrečným zkouškám z chemie

Obecná a anorganická chemie

  1. Atom: stavba atomu, modely atomu, nuklidy, izotopy, radioaktivita, elektronová konfigurace atomu, orbital, kvantová čísla, Pauliho princip, Výstavbový princip, Hundovo pravidlo, základní a excitovaný stav atomu.
  2. Stavba molekul a chemická vazba: složení molekul, chemická vazba kovalentní a iontová, polarita chemické vazby, vazebná energie a disociační energie vazby, molekulové orbitaly, násobné vazby, stereochemie sloučenin nepřechodných prvků, hybridizace atomových orbitalů, teorie VSEPR, chemická vazba v kovech, mezimolekulové síly.
  3. Kyseliny a báze; Acidobazické rovnováhy: protolytické reakce, teorie kyselin a zásad, autoprotolýza vody, iontový součin vody, definice pH, disociace v roztocích kyselin a zásad, disociační konstanta kyseliny, disociační konstanta zásady, disociace v roztocích solí, hydrolýza, tlumivé roztoky
  4. Termodynamika: termodynamická soustava, termodynamické veličiny, rovnováha a děj, první termodynamický zákon a jeho aplikace na izotermický, izochorický, izobarický a adiabatický děj, druhý termodynamický zákon, tepelný a chladící stroj, základy termochemie, termochemické zákony, reakční entalpie, slučovací entalpie, spalná entalpie. Zkapalňování a rektifikace kapalného vzduchu.
  5. Chemická reakční kinetika; Chemická rovnováha: rychlost chemické reakce, rychlostní rovnice (Guldberg, Waage), Arrheniova rovnice, reakce podle reakčního mechanismu (izolované reakce 1. a 2. řádu, složité reakce následné, bočné, zvratné, řetězové), katalýza, chemická rovnováha, odvození rovnovážné konstanty, Le Chatelierův princip a jeho aplikace. Příklady průmyslové katalýzy.
  6. Periodická soustava chemických prvků, vlastností chemických prvků a jejich sloučenin: periodický zákon, periodicita vlastností prvků – atomový poloměr, struktura elektronového obalu, elektronegativita, kovový charakter, ionizační energie, elektronová afinita, oxidační stavy a jejich stabilita, redoxní vlastnosti prvků, iontovost a kovalence sloučenin, acidobazické vlastnosti oxidů a hydridů.
  7. Vodík a kyslík: postavení v periodickém systému (porovnání vlastností kyslíku s ostatními prvky 16. skupiny), způsob vazby, násobné vazby, výroba, příprava, vlastnosti, sloučeniny (hydridy – dělení, voda – molekula vody, hydratace, vodíková vazba, peroxid vodíku – molekulová geometrie, chemické vlastnosti, příprava a výroba, deriváty peroxidu vodíku, oxidy – dělení). Výroba vodíku a kyslíku.
  8. Fluor, chlor, brom, jod: postavení v periodickém systému a vztahy ve skupině (výlučné postavení fluoru), způsob vazby, volné halogeny, sloučeniny (sloučeniny s vazbou halogen–halogen, sloučeniny s vodíkem, halogenidy, sloučeniny s kyslíkem – oxidy, oxokyseliny a jejich soli, hydráty kyseliny jodisté). Výroba chloru a chlornanů.
  9. Síra, selen a tellur: vzájemné vztahy prvků ve skupině, způsob vazby, tvorba cyklických sloučenin, volné prvky, sloučeniny (sloučeniny s vodíkem – hydridy, stabilita, chemické vlastnosti, sloučeniny s halogeny – zejména fluoridy síry, halogenid-oxidy, sloučeniny s kyslíkem – oxidy, oxokyseliny a jejich soli, oxokyseliny s vazbou S–S). Průmysl síry a jejích sloučenin.
  10. Dusík, fosfor, arsen, antimon (bismut): vzájemné vztahy prvků ve skupině (výlučné postavení dusíku), způsob vazby, volné prvky, sloučeniny (sloučeniny s vodíkem – hydridy, amoniak – molekulová geometrie, chemické vlastnosti, příprava a výroba, deriváty amoniaku, halogenidy, sloučeniny s kyslíkem – oxidy, oxokyseliny a jejich soli, halogenidy oxokyselin). Výroba amoniaku, kyseliny dusičné a dusičnanů.
  11. Uhlík, křemík, germanium: vzájemné vztahy prvků ve skupině (výjimečnost uhlíku), způsob vazby, katenace, násobné vazby, oxidační stavy, volné prvky, molekulové formy uhlíku, sloučeniny (sloučeniny uhlíku: karbidy, hydridy, halogenidy a halogenid-oxidy, oxidy a, oxokyseliny, sloučeniny s vazbou C–N, organokovové sloučeniny, sloučeniny křemíku a germania: hydridy, halogenhydridy, halogenidy, kyselina hexafluorokřemičitá, organokřemičité sloučeniny, oxidy a soli oxokyselin). Uhlí jako chemická surovina, výroba sody a silikonů, výroba skla.
  12. Koordinační sloučeniny: charakteristika koordinačních sloučenin, názvosloví koordinačních sloučenin, povaha vazby mezi ligandy a centrálním atomem, stereochemie komplexních částic, uplatnění koordinačních sloučenin v odměrné analýze.
  13. Alkalické kovy a prvky skupiny beryllia: elektronová konfigurace, elektronegativita, vlastnosti, získávání a reakce prvků a sloučenin. Výroba alkalických kovů a jejich sloučenin.
  14. Charakteristika přechodných prvků; Prvky skupiny skandia, titanu, vanadu, chromu a manganu: postavení v periodické soustavě prvků, elektronová konfigurace a charakteristické vlastnosti prvků a sloučenin. Principy metalurgie (černé, barevné, speciální).
  15. Triády železa a platinových kovů; Prvky skupiny mědi a zinku: výroba kovů, fyzikální a chemické vlastnosti prvků, sloučeniny, použití.

Organická chemie

  1. Třídění organických sloučenin podle oxidačních stupňů: alkany, alkanoly, alkanaly/alkanony, alkanové kyseliny, deriváty kyseliny uhličité. Základy systematického názvosloví hlavních typů organických sloučenin podle IUPAC.
  2. Struktura organických sloučenin v prostoru: isomery konstituční, konformační a konfigurační. Vyjadřování relativní konfigurace (cis/trans, E/Z, erythro/threo) a absolutní konfigurace (D/L, R/S). Kreslení prostorových konformačních a konfiguračních vzorců, Fischerova projekce, Newmanova projekce, Haworthovy vzorce. Příklady konstitučních isomerů, diastereomerů a enantiomerů, racemát, specifická otáčivost, objasnit pojmy na konkrétních příkladech.
  3. Alkany, cykloalkany. Reaktivní částice vznikající při štěpení vazeb C–H a C–C (radikály, ionty). Radikálová substituce (SR) – chlorace, bromace. Mechanismus. Relativní stabilita radikálů a karbokationtů. Relativní reaktivita vazeb C–H při radikálové substituci, uvést na konkrétní sloučenině. Rafinérské a petrochemické zpracování ropy. Krakování uhlovodíků, oktanové a cetanové číslo.
  4. Alkeny a dieny. Adice elektrofilní (AE), adice radikálová (AR). Vysvětlit mechanismus v souvislosti s Markovnikovovým a Kharaschovým pravidlem. Adice vody, kyseliny sírové, halogenovodíků (HX), hypohalokyselin (HO–X). Hydroborace/oxidace, porovnání regioselektivity s hydratací. Redukce (hydrogenace) alkenů. Oxidace alkenů (manganistanem draselným, oxidem osmičelým a peroxokyselinami). Ozonolýza. Sterický průběh elektrofilních adičních reakcí uvést na adici bromu, hypohalokyselin a na trans hydroxylaci,  sterický průběh cis-hydroxylace, uvést na konkrétním příkladu, např. cis- a trans- but-2-enů.. Radikálová a kationtová polymerizace alkenů a dienů. Poly(isopren), kaučuk a gutaperča.  Kopolymery styrenu a buta-1,3-dienu. Dielsova-Alderova 4+2 cykloadiční reakce (dienová syntéza), mechanismus reakce. Sterický průběh reakce. Konjugované adice HBr a Br2 na dieny. Plasty vyráběné polymerací a kopolymerací, průmysl lineárních alfaolefinů.
  5. Alkyny. Adiční reakce (halogenů, hydratace). Alkyny jako C-kyseliny. Redukce alkynů (Birchova redukce, hydrogenace na Lindlarově katalyzátoru, porovnejte stereospecifický průběh reakcí). Průmyslová chemie acetylenu.
  6. Aromatické uhlovodíky. Aromaticita. Hückelovo pravidlo. Substituce elektrofilní aromatická, bromace, nitrace, sulfonace, Friedelova-Craftsova alkylace a acylace. Mechanismus reakcí. Substituenty I. a II. třídy, jak se navzájem liší a jaký je jejich vliv na rychlost a regioselektivitu elektrofilní substituce. Kineticky a termodynamicky řízené sulfonace naftalenu. Oxidace aromátů, oxidace na jádře, oxidace v bočním řetězci. Birchova redukce benzenu.
  7. Halogenderiváty. Substituce nukleofilní monomolekulární SN1 a bimolekulární SN2, příklady, mechanismus. Vliv struktury substrátu, nukleofilu a rozpouštědla na průběh nukleofilní substituce. Charakterizace rozpouštědel podle polarity. Sterický průběh substituce nukleofilní, energetický diagram pro monomolekulární a bimolekulární nukleofilní substituci. Substituce nukleofilní aromatická. Organolithné a organohořečnaté sloučeniny, příprava a jejich reakce s elektrofily, například se sloučeninami s kyselým vodíkem.
  8. Hydroxyderiváty. Alkoholy a fenoly. Odvození chemických vlastností ze struktury. Kyselost alkoholů a fenolů. Substituce nukleofilní u alkoholů a substituce elektrofilní u fenolů (příprava kyseliny salicylové a aspirinu). Alkoholy jako nukleofily při nukleofilní mono a bimolekulární substituci. Oxidace alkoholů a fenolů. Estery anorganických kyselin s alkoholy (sulfáty, fosfáty, nitráty, nitroglycerol). Výroba ethanolu.
  9. Eliminační reakce monomolekulární (E1) a bimolekulární (E2). Dehydrogenace, dehydratace, dehydrohalogenace, dehalogenace.  Regioselektivita reakcí, Zajcevovo pravidlo. Provedení reakcí, činidla. Dehydratace doprovázené molekulovým přesmykem (dehydratace pinakolu, dehydratace 3,3-dimethylbutan-2-olu). Sterický průběh bimolekulárních eliminačních reakcí dokumentovat např. na dehalogenaci erythro– a threo-2,3-dibrombutanu zinkem. Výroba octové kyseliny a vyšších mastných kyselin.
  10. Ethery. Reakce s HBr a  HI. Oxiran a jeho reakce (s vodou, s alkoholy, s aminy, s organokovovými sloučeninami. Aryl(allyl)ethery, Claisenův přesmyk. Adiční reakce alkylvinyletherů. Neionogenní tenzidy.
  11. Organické sloučeniny síry. Klasifikace podle oxidačních stupňů atomů síry – thioly, sulfenové, sulfinové a sulfonové kyseliny. Chlorsulfonace, přeměna arensulfonylchloridů na estery a amidy. Využití při výrobě umělého sladidla Cukerinu (Spolarinu).
  12. Organické sloučeniny dusíku. Jejich dělení podle oxidačních stupňů (čísel) atomů dusíku. Redukce nitrosloučenin. Nitroalkany jako C-kyseliny. Aminy jako N-kyseliny, jako báze (například při reakci s kyselinami) a jako nulkeofily (například při reakci s alkylhalogenidy). Kvartérní amoniové soli a hydroxidy, Hofmannovo methylační štěpení. Co to jsou invertní mýdla?  Diazotace aromatických aminů. Reakce arendiazoniových solí (Sandmaeyerovy reakce, kopulace).
  13. Aldehydy a ketony. Nukleofilní adiční reakce, adice O-nukleofilů (hydratace, tvorba acetalů), adice N-nukleofilů (reakce s aminy, hydraziny, hydroxylaminem),  C-nukleofilů (adice HCN, reakce s organokovy, Wittigova reakce). Oxidace aldehydů a ketonů, Villigerova reakce. Redukce komplexními hydridy. Aldolizace a aldolové kondenzace, mechanismus reakcí.
  14. Karboxylové kyseliny. Odvození pKa, porovnání jejich kyselosti s kyselostí alkoholů, fenolů a minerálních kyselin. Neutralizace a esterifikace karboxylových kyselin, její mechanismus. Přeměna kyselin na chloridy kyselin a na 2-halogenalkanové kyseliny (chlor, brom).
  15. Funkční deriváty kyselin. Chloridy, anhydridy, estery, amidy, nitrily. Jejich příprava a vzájemné přeměny. Reaktivita funkčních derivátů kyselin při nukleofilní acylové substituci (SNAc, mechanismus). Hydrolýza esterů, saponifikace, mýdla. Reesterifikace, polyesterová vlákna, například Tesil. Tvorba amidů, polyamidová vlákna, například Nylon 66. Reakce esterů s organokovovými činidly. Claisenova kondenzace esterů, porovnání mechanismu s aldolizací aldehydů a ketonů. Výroba detergentů, mýdel a tenzidů, plasty vyráběné polykondenzací.

Analytická chemie

  1. Obecný postup analýzy; základní analytické operace; analýza kvalitativní a kvantitativní; instrumentální analýza.
  2. Základní postupy anorganické a organické kvalitativní analýzy.
  3. Vážková analýza; odměrná analýza.
  4. Titrace acidobazické, komplexometrické, srážecí a redoxní – princip metod, průběh titrační křivky; indikátory, příklady stanovení.
  5. Elektrochemické analytické metody: elektrodový potenciál a jeho měření, typy elektrod (1. druhu, 2. druhu, redoxní, membránové), měření pH.
  6. Elektrochemické analytické metody: potenciometrie, polarografie, voltametrie, coulometrie, elektrogravimetrie, konduktometrie (princip a příklady stanovení).
  7. Separační analytické metody (srážení, filtrace, centrifugace, dialýza, ultrafiltrace extrakce); princip a rozdělení chromatografických metod.
  8. Chromatografie planární a chromatografie na kolonách; HPLC.
  9. Kapalinová chromatografie: rozdělovací, adsorpční, ionexová, gelová permeační, afinitní – princip a příklady použití metod.
  10. Plynová chromatografie – princip, příklady použití, detektory včetně hmotnostní spektroskopie.
  11. Spektrální analytické metody: elektromagnetické spektrum; princip absorpční a emisní spektroskopie; princip molekulové a atomové spektroskopie.

12. Spektrální analytické metody: UV–VIS spektrofotometrie; infračervená spektroskopie; fluorescence; atomová emisní a absorpční spektroskopie.

Biochemie

  1. Živé systémy, jejich složení a organizace; eukaryotní a prokaryotní buňky; rostlinné a živočišné buňky.
  2. Aminokyseliny a proteiny – vlastnosti, struktura, funkce (vlastnosti aminokyselin, peptidová vazba, prostorová struktura proteinů, proteiny jednoduché a složené, funkce proteinů).
  3. Enzymy – vlastnosti, struktura, názvosloví, rozdělení do tříd, reakční kinetika, regulace.
  4. Nukleotidy a nukleové kyseliny – struktura, vlastnosti, funkce (báze, nukleotidy, DNA, RNA).
  5. Biosyntéza biopolymerů (replikace, centrální dogma molekulární biologie, transkripce, translace, posttranslační modifikace).
  6. Principy látkové a energetické přeměny, bioenergetika (metabolické typy podle způsobu výživy, katabolismus, anabolismus, fosfátové sloučeniny a úloha makroergních sloučenin).
  7. Protonmotivní síla (dýchací řetězec, využití protonmotivní síly).
  8. Lipidy – funkce, vlastnosti, rozdělení; metabolismus mastných kyselin (syntéza a odbourávání).
  9. Biologické membrány (struktura, vlastnosti, funkce), membránový transport.
  10. Sacharidy – struktura, funkce, vlastnosti, metabolismus (pentosový cyklus, glykolýza, glukoneogeneze, metabolismus glykogenu).
  11. Citrátový cyklus, glyoxylátový cyklus.
  12. Fotosyntéza – světelná a temnotní fáze.
  13. Metabolismus dusíkatých látek – katabolismus a anabolismus proteinů, aminokyselin, močovinový cyklus.
  14. Metody studia biologických látek (purifikace, frakcionace, určení sekvence proteinů a nukleových kyselin, PCR, využití metod centrifugačních, chromatografických, elektromigračních, spektroskopických).

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *