Otázky k SZZ, Mgr.

Otázky ke státním závěrečným zkouškám z chemie (Mgr.)

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.

Literatura

  • Jursík, F.: Anorganická chemie nekovů, VŠCHT, Praha 2001.
  • Jursík, F.: Anorganická chemie kovů, VŠCHT, Praha 2002.
  • Banýr, J.: Základy anorganické chemie I. Díl, Karolinum, Praha 1999.
  • Banýr, J.: Chemie kovových prvků, PedF UK, Praha 2002.
  • Klikorka, Hájek, Votinský: Obecná a anorganické chemie, SNTL, Praha 1985.

Biochemie a analytická chemie

  1. Obecný postup analýzy; základní analytické operace; analýza kvalitativní a kvantitativní; instrumentální analýza; základní postupy anorganické a organické kvalitativní analýzy.
  2. Vážková analýza; odměrná analýza; titrace acidobazické, komplexometrické, srážecí a redoxní – princip metod, průběh titrační křivky; indikátory, příklady stanovení.
  3. Elektrochemické analytické metody: elektrodový potenciál a jeho měření, typy elektrod (1. druhu, 2. druhu, redoxní, membránové), měření pH; potenciometrie, polarografie, voltametrie, coulometrie, elektrogravimetrie, konduktometrie (princip a příklady stanovení).
  4. Separační analytické metody (srážení, filtrace, centrifugace, dialýza, ultrafiltrace extrakce); princip a rozdělení chromatografických metod; chromatografie planární a chromatografie na kolonách; HPLC.
  5. Kapalinová a plynová chromatografie – princip a příklady použití metod; detektory včetně hmotnostní spektroskopie.
  6. Spektrální analytické metody: elektromagnetické spektrum; princip absorpční a emisní spektroskopie; princip molekulové a atomové spektroskopie; UV–VIS spektrofotometrie; infračervená spektroskopie; fluorescence; atomová emisní a absorpční spektroskopie.
  7. Živé systémy, jejich složení a organizace; eukaryotní a prokaryotní buňky; rostlinné a živočišné buňky.
  8. Aminokyseliny a proteiny – vlastnosti, struktura, funkce (vlastnosti aminokyselin, prostorová struktura proteinů, proteiny jednoduché a složené, funkce proteinů).
  9. Enzymy – vlastnosti, struktura, rozdělení do tříd, reakční kinetika, regulace.
  10. Nukleotidy a nukleové kyseliny – struktura, vlastnosti, funkce (DNA, RNA, replikace, centrální dogma molekulární biologie, transkripce, translace, posttranslační modifikace).
  11. Principy látkové a energetické přeměny, bioenergetika, protonmotivní síla (dýchací řetězec a využití protonmotivní síly).
  12. Lipidy a biologické membrány – vlastnosti, funkce, rozdělení; metabolismus mastných kyselin; biologické membrány a membránový transport.
  13. Sacharidy – struktura, funkce, vlastnosti, metabolismus (pentosový cyklus, glykolýza, glukoneogeneze, metabolismus glykogenu).
  14. Citrátový cyklus, glyoxylátový cyklus.
  15. Fotosyntéza – světelná a temnotní fáze.
  16. Metabolismus dusíkatých látek – katabolismus a anabolismus proteinů, aminokyselin, močovinový cyklus.
  17. Metody studia biologických látek (purifikace, frakcionace, určení sekvence proteinů a nukleových kyselin, PCR, využití metod centrifugačních, chromatografických, elektromigračních, spektroskopických).

Literatura

  • Vulterin J., Ševcová J. (2002). Příručka analytické chemie. Praha: UK PedF.
  • Kodíček, M., Valentová, O., & Hynek, R. (2015). Biochemie – chemický pohled na biologický svět. Praha: VŠCHT.

Organická chemie

  1. Třídění organických sloučenin podle oxidačních stupňů: alkany, alkanoly, alkanaly/alkanony, alkanové kyseliny, deriváty kyseliny uhličité. Základy systematického názvoslovi hlavních typů organických sloučenin podle IUPAC. 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.
  2. 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. Krakování uhlovodíků, oktanové a cetanové číslo.
  3. Alkeny.  Adice elektrofilní (AE), adice radikálová (AR). Vysvětlit mechanismus v souvislosti s Markovnikovovým a Kharaschovým pravidlem. Adice vody, kyseliny sírové, halogenovodíků (HX), halogenů, hypohalokyselin (HO-X). Hydroborace/oxidace, porovnání regioselektivity s hydratací. Redukce (hydrogenace) alkenů. Oxidace alkenů (manganistanem draselným, oxidem osmičelým a peroxykyselinami). 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.
  4. Konjugované dieny a jejich reakce. Adice HBr a Br2 na dieny.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.
    Alkyny. Adiční reakce (halogenů, hydratace). Alkyny jako C-kyseliny. Redukce alkynů (Birchova redukce, hydrgenace na Lindlarově katalyzátoru, porovnejte stereospecifický průběh reakcí).
  5. 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 aromatů, oxidace na jádře, oxidace v bočním řetězci. Birchova redukce benzenu.
  6. 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. Sustituce nukleofilní aromatická. Organolithné a organohořečnaté sloučeniny, organokuprátyGrignardova a Gilmanova činidla), příprava a jejich reakce s elektrofily, například se sloučeninami s kyselým vodíkem.
  7. Hydroxyderiváty. Alkoholy a fenoly. Odvození chemických vlastností ze struktury. Kyselost alkoholů a fenolů. Substituce nukleofilní u alkoholů a sustituce 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).
  8. Eliminační reakce monomolekulární (E1) a bimolekulární (E2). Dehydrogenace, dedydratace, 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.
  9. Ethery. Reakce s HBr a s HI. Oxiran a jeho reakce (s vodou, s alkoholy, s aminy, s organokovovými sloučeninami. Aryl(allyl)ethery, Claisenův přesmyk.  Adiční reakce alkyl(vinyl)etherů. Neionogenní tenzidy.
  10. 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). Organické sloučeniny křemíku, využití trimethylsilylchloridu jako chránící skupiny.
  11. 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).
  12. 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.
  13. 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).
  14. 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.
  15. Claisenova kondenzace esterů, mechanismus, porovnat s aldolizací aldehydů a ketonů. Syntetické využití b-oxoesterů, zejména pak ethyl-acetoacetátu v syntéze ketonů a kyselin. Malonesterová syntéza.
  16. Substituční deriváty kyselin. Halogenkyseliny, hydroxykyseliny, aminokyseliny, oxokyseliny, a,b-nenasycené kyseliny a jejich deriváty (estery a nitrily), jejich reakce, laktony, laktamy. Peptidy.
  17. Deriváty kyseliny uhličité. Fosgen, močovina, kyanamid, guanidin, melamin, thiomočovina. Příprava, vlastnosti, reakce.
  18. Monosacharidy. Formy vzorců. Epimery. Anomery. Mutatrotace. Glykosidy. Disacharidy redukující a neredukující. Škrob a celulosa. Oxidace a redukce sacharidů. Vitamin C.
  19. Heterocyklické sloučeniny. Furan, pyrrol, thiofen, pyridin, chinolin, isochinolin. Jejich reakce, coby etherů, aminů, dienů, heteroaromátů. Diazoly a diaziny, báze nukleových kyselin, nukleosidy, nukleotidy, nukleové kyseliny.
  20. Syntézy a výroby hlavních typů organických sloučenin (alkany, alkeny, alkyny, aromáty, hlogenalkany, alkoholy, aldehydy a ketony, karboxylové kyseliny).

Literatura

  • MCMURRY, J.: Organická chemie, nakladatelství VUTIUM v Brně a VŠCHT v Praze, 2007.
  • LIŠKA, F.: Konstituce, konformace, konfigurace v názvech organických sloučenin, VŠCHT v Praze, 2008.
  • LIŠKA, F.: Přednášky konané na PedF-UK v Praze.
  • LIŠKA, F.. Deriváty kyseliny uhličité [online]. [2005]. Dostupný z WWW: <http://uoch.vscht.cz/cz/download/Uhlicita.pdf>.

Didaktika chemie

1. Systém kurikulárních dokumentů ČR, cíle přírodovědného vzdělávání, přírodovědná gramotnost, integrace přírodovědných předmětů.
Didaktické metody, model PCK a TPACK, formy a prostředky pro rozvoj přírodovědné gramotnosti a pregramotnosti od MŠ po SŠ.

2. Zákony a normy pro práci učitele chemie (školské zákony, bezpečnost práce, GHS).
Didaktická transformace témat: Složení a vlastnosti látek, Stavba atomu a Chemická vazba (pojmy, jejich struktura, cíle, edukační experimenty).

3. Chemie v rámci kurikulárního systému ČR (výuky chemie na základní a střední škole, obory, hodinová dotace, obsah kurikulárních dokumentů s ohledem na učivo chemie).
Didaktická transformace tématu Chemické prvky a jejich sloučeniny na ZŠ a SŠ (pojmy, jejich struktura, cíle, edukační experimenty).

4. Metody pedagogického výzkumu s důrazem na didaktiku chemie, mezinárodní přírodovědné výzkumy PISA, TIMSS (zaměření, výsledky, interpretace, využití v praxi).
Didaktická transformace tématu Periodický zákon a periodický systém prvků na ZŠ a SŠ (pojmy, jejich struktura, cíle, edukační experimenty).

5. Teoretické poznávací postupy ve výuce chemie (modelování, indukce, dedukce, myšlenkový experiment – příklady).
Didaktická transformace tématu Uhlovodíky a deriváty uhlovodíků na ZŠ a SŠ (pojmy, jejich struktura, cíle, edukační experimenty).

6. Empirické poznávací postupy ve výuce chemie (pozorování, měření, experiment – příklady).
Didaktická transformace tématu Přírodní látky (cukry, tuky, bílkoviny, vitamíny, hormony) na ZŠ a SŠ (pojmy, jejich struktura, cíle, edukační experimenty).

7. Formy a metody výuky na příkladech výuky chemie.
Didaktická transformace tématu Chemický děj (rychlost chemických reakcí, chemická rovnováha, tepelné změny při chemických reakcích, mechanizmy chemických reakcí) na ZŠ a SŠ (pojmy, jejich struktura, cíle, edukační experimenty).

8. Tvorba školních projektů a badatelsky orientované vyučování (kritéria, realizace, zásady).
Didaktická prezentace chemického názvosloví anorganických a organických látek (systém, fáze výuky na vybraném příkladu na úrovni ZŠ a SŠ).

9. Prostředky výuky chemie (učebnice, metodiky, pracovní sešit – hodnocení a výběr, učební pomůcky, jejich dostupnost).
Didaktická transformace tématu Chemické výpočty na úrovni ZŠ a SŠ (příklad na vybraném tématu).

10. Metody hodnocení žáků (formativní, sumativní, slovní, učební úlohy a testy formy zadání a hodnocení).
Didaktická transformace témat Typy reakcí anorganických látek na úrovni ZŠ a SŠ (pojmy, jejich struktura, cíle, edukační experimenty).

11. Výuka chemie v informační společnosti (ICT ve výuce chemie, dostupná didaktická technika, klady a zápory využití ICT, digitální gramotnost učitele chemie).
Didaktická transformace témat Typy organických reakcí na úrovni ZŠ a SŠ (pojmy, jejich struktura, cíle, edukační experimenty).

Doporučená literatura k okruhům je dostupná zde.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *