Otázky k SZZ, Mgr.

Otázky ke státním závěrečným zkouškám z chemie (Mgr.) stav k 30. 9. 2023

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, peptidová vazba, prostorová struktura proteinů, proteiny jednoduché a složené, funkce proteinů).
9. Enzymy – vlastnosti, struktura, názvosloví, rozdělení do tříd, reakční kinetika, regulace.
10. Nukleotidy a nukleové kyseliny – struktura, vlastnosti, funkce (báze, nukleotidy, DNA, RNA).
11. Biosyntéza biopolymerů (replikace, transkripce, translace, posttranslační modifikace).
12. Dýchací řetězec (lokalizace, napojení na další metabolické cykly, protonmotivní síla).
13. Lipidy – funkce, vlastnosti, rozdělení; metabolismus mastných kyselin (syntéza a odbourávání).
14. Biologické membrány (struktura, vlastnosti, funkce), membránový transport.
15. Sacharidy – struktura, funkce, vlastnosti, metabolismus (pentosový cyklus, glykolýza, glukoneogeneze, metabolismus glykogenu).
16. Citrátový cyklus, glyoxylátový cyklus.
17. Fotosyntéza – světelná a temnotní fáze.
18. Metabolismus dusíkatých látek – katabolismus a anabolismus proteinů, aminokyselin, močovinový cyklus.
19. Metody studia biologických látek (purifikace, frakcionace, určení sekvence proteinů a nukleových kyselin, PCR, základní chromatografické metody používané v biochemii).

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. Předmět organické chemie, místo organické chemie v systému přírodních a chemických věd, charakter organických sloučenin.
2. Atom uhlíku, hybridizace, vazby v organických sloučeninách, vaznost parametry chemické vazby, struktura a stereochemie molekul organických sloučenin.
3. Vzorce a modely organických sloučenin, jiné způsoby znázornění struktury molekul organických sloučenin, izomerie v organické chemii.
4. Klasifikace organických sloučenin, příklady, názvosloví v organické chemii, názvoslovné principy a jejich aplikace.
5. Přehled základních typů organických reakcí, reakční mechanismy a metody jejich výzkumu, struktura a vlastnosti organických sloučenin, empirické rovnice v organické chemii.
6. Důkazy a identifikace organických sloučenin, fyzikálně-chemické metody stanovení struktury organických molekul.
7. Alkany, příprava, reakce, vliv struktury na reaktivitu alkanů, mechanismy reakcí alkanů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie alkanů.
8. Alkeny, příprava, reakce, vliv struktury na reaktivitu alkenů, mechanismy reakcí alkenů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie alkenů.
9. Alkyny, příprava, reakce, vliv struktury na reaktivitu alkynů, mechanismy reakcí alkynů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie alkynů.
10. Areny, příprava, reakce, vliv struktury na reaktivitu arenů, mechanismy reakcí arenů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie arenů.
11. Halogenderiváty uhlovodíků, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu halogenderivátů, mechanismy reakcí halogenderivátů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie halogenderivátů.
12. Alkoholy a fenoly, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu alkoholů a fenolů, mechanismy reakcí alkoholů a fenolů, průmyslové aplikace, toxikologie alkoholů a fenolů.
13. Ethery, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu etherů, mechanismy reakcí etherů, průmyslové aplikace, toxikologie etherů.
14. Aldehydy a ketony, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu aldehydů a ketonů, mechanismy reakcí aldehydů a ketonů, průmyslové aplikace, toxikologie aldehydů a ketonů.
15. Karboxylové kyseliny, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu karboxylových kyselin, mechanismy reakcí karboxylových kyselin, praktické aplikace, toxikologie karboxylových kyselin.
16. Substituční deriváty karboxylových kyselin, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu substitučních derivátů karboxylových kyselin, mechanismy reakcí substitučních derivátů karboxylových kyselin, praktické aplikace, toxikologie substitučních derivátů karboxylových kyselin.
17. Funkční deriváty karboxylových kyselin, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu funkčních derivátů karboxylových kyselin, mechanismy reakcí funkčních derivátů karboxylových kyselin, praktické aplikace, toxikologie funkčních derivátů karboxylových kyselin.
18. Funkční deriváty kyseliny uhličité, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu funkčních derivátů kyseliny uhličité, mechanismy reakcí funkčních derivátů kyseliny uhličité, praktické aplikace, toxikologie funkčních derivátů kyseliny uhličité.
19. Nitrosloučeniny, nitrososloučeniny, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu nitrosloučenin a nitrososloučenin, mechanismy reakcí nitrosloučenin a nitrososloučenin, praktické aplikace, toxikologie nitrosloučenin a nitrososloučenin.
20. Aminy, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu aminů, mechanismy reakcí aminů praktické aplikace, toxikologie aminů.
21. Hydraziny, hydroxylaminy, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu hydrazinů a hydroxylaminů, mechanismy reakcí hydrazinů a hydroxylaminů, praktické aplikace, toxikologie hydrazinů a hydroxylaminů.
22. Diazoniové soli, azosloučeniny, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu diazoniových solí a azosloučenin, mechanismy reakcí diazoniových solí a azosloučenin, praktické aplikace, toxikologie diazoniových solí a azosloučenin.
23. Organické sloučeniny síry, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu, organických sloučenin síry, mechanismy reakcí organických sloučenin síry, praktické aplikace, toxikologie organických sloučenin síry.
24. Organické sloučeniny fosforu a křemíku, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu, organických sloučenin fosforu a křemíku, mechanismy reakcí organických sloučenin fosforu a křemíku, praktické aplikace, toxikologie organických sloučenin fosforu a křemíku.
25. Organokovové sloučeniny, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu organokovových sloučenin, mechanismy reakcí organokovových sloučenin, praktické aplikace, toxikologie organokovových sloučenin.
26. Heterocyklické sloučeniny a jejich charakteristika, klasifikace heterocyklických sloučenin, příklady, heterocyklické sloučeniny v systému organických sloučenin, názvosloví heterocyklických sloučenin.
27. Heterocyklické sloučeniny kyslíku a síry, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu heterocyklických sloučenin kyslíku a síry, mechanismy reakcí heterocyklických sloučenin kyslíku a síry, praktické aplikace, toxikologie heterocyklických sloučenin kyslíku a síry.
28. Heterocyklické sloučeniny dusíku, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu heterocyklických sloučenin dusíku, mechanismy reakcí heterocyklických  sloučenin dusíku, praktické aplikace, toxikologie heterocyklických sloučenin dusíku.

Didaktika chemie

I. Výuka chemie, kurikulum a cíle

• • 1. Popíše systém kurikulárních dokumentů ČR včetně jejich vývoje a dopadů na vzdělávací systém.
    2. Na vlastním příkladu a dalším příkladu vybraném zkoušející(m) uvede, které cíle kurikula jsou tématem rozvíjená.
    3. S oporou o relevantní literaturu zhodnotí efekt posledních dvou reforem kurikula na edukační realitu škol.
    4. Na konkrétním příkladu očekávaného výstupu libovolného RVP demonstruje, jak a k jakým cílům kurikula výstup míří.
    5. Na konkrétních příkladech vzdělávacích aktivit vysvětlí, jak výuka chemie přispívá rozvoji přírodovědné gramotnosti.
    6. Představí přístupy k organizaci výuky chemie na základních a středních školách ve světě a poskytne vhled do toho, jak jsou tyto výukové programy strukturovány v různých zemích.
    7. Porovná pojetí výuky chemie v ČR s vybranou zemí s ohledem na možný vztah přístupu k výuce a známé výsledky žáků z mezinárodních šetření.
    8. Srovná pojetí výuky chemie, Science a STE(A)M, a s oporou o literaturu uvede argumenty pro možné zavádění těchto koncepcí do výuky v ČR.

II. Učebnice chemie na ZŠ a SŠ

• • 1. Porovná problematiku učebnic (chemie) na ZŠ a SŠ.
    2. S oporou o výzkum představí rozdíly mezi nejčastěji využívanými učebnicemi chemie na ZŠ a SŠ.
    3. Na příkladu konkrétní kapitoly / tematického celku demonstruje možnosti využití vybrané učebnice chemie pro přímou výuku.
    4. Stručně charakterizuje celosvětovým výzkumem podchycená i prázdní místa v oblasti problematiky učebnic pro přírodovědné obory.
    5. Na vlastním postupu výběru učebnice vysvětli základní rozdíly didaktické vybavenosti učebnic chemie i výsledky výzkumů zaměřených na kvalitu učebnicových komponent.

III. Experimentální činnosti v chemii

• • 1. S důrazem na aktivitu žáka srovná jednotlivé typy experimentálních činností v chemii (demonstrace, pokus, laboratorní práce).
    2. S oporou o výzkum zhodnotí efekt stávajícího pojetí experimentálních činností v ČR i v zahraničí.
    3. Na příkladu konkrétního učiva chemie představí jednotlivé typy badatelsky orientovaného vyučování.
    4. Vysvětli systém GHS a na příkladech konkrétních látek demonstruje označení i bezpečné zacházení s nebezpečnými látkami a směsmi.
    5. S oporou o dostupné relevantní zdroje uvede základní předpisy ovlivňující práci učitele chemie: objasní, se kterými látkami, a v jakém množství či koncentraci smějí žáci na ZŠ a SŠ zacházet, se kterými smí pracovat učitel, a které se ve výuce nesmí využít.
    6. K tradičním celkům Obecná chemie, Anorganická chemie, Organická chemie, Biochemie navrhne vždy vhodnou demonstraci a žákovský pokus.

IV. Výzkum v didaktice chemie / přírodovědných oborů

• • 1. K výzkumnému problému zadaného zkoušejícím navrhne vhodnou/é metody výzkumu, a uvede jejich výhody a limity.
    2. Zhodnotí výsledky chemického/přírodovědného vzdělávání v ČR na základě šetření PISA a TIMSS.
    3. Na konkrétním námětu do výuky demonstruje, jaký potenciál pro zlepšení výuky chemie v ČR přináší výsledky testování PIRLS, PIAAC a ICILS.
    4. Uvede konkrétní aspekty vzdělávací politiky zemí úspěšných v mezinárodních testováních, jejichž aplikace by mohla vést ke zkvalitnění výuky v ČR.
    5. Zhodnotí výsledky výzkumů postojů žáků k chemii / přírodním vědám s ohledem na jejich dopady na výuku.
    6. Představí základní témata výzkumu v didaktice chemie včetně implikací, které z nich vycházejí.
    7. Navrhne možná řešení vybraných negativních výsledků výzkumů v didaktice chemie.
    8. Představí základní témata výzkumu v didaktice přírodovědných oborů (Science education) včetně implikací, které z nich vycházejí.

V. Výuka chemie

• • 1. Na konkrétním příkladu s oporou o model PCK (TPACK) vysvětlí didaktickou transformaci obsahu.
    2. Na vlastním příkladu a dalším příkladu vybraném zkoušející(m) představí dominantní metody výuky chemie.
    3. Na vlastním příkladu a dalším příkladu vybraném zkoušející(m) představí dominantní organizační formy výuky chemie.
    4. Na vybraném tematickém celku představí aplikaci Modelu hloubkové struktury učiva při přípravě na výuku.
    5. Na vlastních příkladech představí aktivizační strategie učební činnosti žáků v chemii.
    6. Na konkrétních příkladech výukových aktivit demonstruje přechod k responzivní výuce chemie.

VI. Úlohy ve výuce chemie

• • 1. Uvede, a na konkrétních příkladech doloží kritéria kvalitního testu využitelného ve výuce chemie.
    2. Na příkladu chemického tématu jedné položky demonstruje podobu třívrstvé úlohy a vysvětlí její význam i způsob vyhodnocení.
    3. Vysvětlí a na konkrétních příkladech doloží typy úloh ve výuce chemie.
    4. Uvede zdroje kvalitních úloh využitelných ve vlastní výuce.
    5. Zhodnotí možnosti a meze využívání komplexních úloh ve výuce chemie.

VII. Výzvy výuky chemie

• 1. Identifikuje zastaralá témata tradiční výuky chemie a navrhne nová aktuální témata, která by měla být začleněna do výuky.
  2. Na konkrétních příkladech Cílů udržitelného rozvoje OSN demonstruje, jak výuka přispívá jejich dosahování.
  3. Na konkrétním příkladu učiva chemie představí trojí reprezentace přírodovědných fenoménů a s oporou o literaturu navrhne postup, jak ve výuce postupovat ke komplexnímu představení tématu žákům.
  4. Na předloženém kusu textu učebnice chemie s oporou o relevantní literaturu představí problematiku kognitivní zátěže.
  5. Na předloženém kusu textu učebnice chemie / úlohy demonstruje problematiku chemičtiny (PSLK – Peedagogical Scientific Language Knowledge).

 

 

Doporučená literatura k okruhům je dostupná zde.