Otázky ke státním závěrečným zkouškám z chemie (Mgr.)
Obecná a anorganická chemie
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Koordinační sloučeniny: charakteristika koordinačních sloučenin, názvosloví koordinačních sloučenin, povaha vazby mezi ligandy a centrálním atomem, stereochemie komplexních částic, uplatnění koordinačních sloučenin v odměrné analýze.
- Alkalické kovy a prvky skupiny beryllia: elektronová konfigurace, elektronegativita, vlastnosti, získávání a reakce prvků a sloučenin. Výroba alkalických kovů a jejich sloučenin.
- 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).
- 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
- Obecný postup analýzy; základní analytické operace; analýza kvalitativní a kvantitativní; instrumentální analýza; základní postupy anorganické a organické kvalitativní analýzy.
- Vážková analýza; odměrná analýza; titrace acidobazické, komplexometrické, srážecí a redoxní – princip metod, průběh titrační křivky; indikátory, příklady stanovení.
- 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).
- Separační analytické metody (srážení, filtrace, centrifugace, dialýza, ultrafiltrace extrakce); princip a rozdělení chromatografických metod; chromatografie planární a chromatografie na kolonách; HPLC.
- Kapalinová a plynová chromatografie – princip a příklady použití metod; detektory včetně hmotnostní spektroskopie.
- 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.
- Živé systémy, jejich složení a organizace; eukaryotní a prokaryotní buňky; rostlinné a živočišné buňky.
- Aminokyseliny a proteiny – vlastnosti, struktura, funkce (vlastnosti aminokyselin, peptidová vazba, prostorová struktura proteinů, proteiny jednoduché a složené, funkce proteinů).
- Enzymy – vlastnosti, struktura, názvosloví, rozdělení do tříd, reakční kinetika, regulace.
- Nukleotidy a nukleové kyseliny – struktura, vlastnosti, funkce (báze, nukleotidy, DNA, RNA).
- Biosyntéza biopolymerů (replikace, transkripce, translace, posttranslační modifikace).
- Dýchací řetězec (lokalizace, napojení na další metabolické cykly, protonmotivní síla).
- Lipidy – funkce, vlastnosti, rozdělení; metabolismus mastných kyselin (syntéza a odbourávání).
- Biologické membrány (struktura, vlastnosti, funkce), membránový transport.
- Sacharidy – struktura, funkce, vlastnosti, metabolismus (pentosový cyklus, glykolýza, glukoneogeneze, metabolismus glykogenu).
- Citrátový cyklus, glyoxylátový cyklus.
- Fotosyntéza – světelná a temnotní fáze.
- Metabolismus dusíkatých látek – katabolismus a anabolismus proteinů, aminokyselin, močovinový cyklus.
- 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
- Předmět organické chemie, místo organické chemie v systému přírodních a chemických věd, charakter organických sloučenin.
- Atom uhlíku, hybridizace, vazby v organických sloučeninách, vaznost parametry chemické vazby, struktura a stereochemie molekul organických sloučenin.
- Vzorce a modely organických sloučenin, jiné způsoby znázornění struktury molekul organických sloučenin, izomerie v organické chemii.
- Klasifikace organických sloučenin, příklady, názvosloví v organické chemii, názvoslovné principy a jejich aplikace.
- Přehled základních typů organických reakcí, reakční mechanismy a metody jejich výzkumu, struktura a vlastnosti organických sloučenin, empirické rovnice v organické chemii.
- Důkazy a identifikace organických sloučenin, fyzikálně-chemické metody stanovení struktury organických molekul.
- Alkany, příprava, reakce, vliv struktury na reaktivitu alkanů, mechanismy reakcí alkanů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie alkanů.
- Alkeny, příprava, reakce, vliv struktury na reaktivitu alkenů, mechanismy reakcí alkenů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie alkenů.
- Alkyny, příprava, reakce, vliv struktury na reaktivitu alkynů, mechanismy reakcí alkynů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie alkynů.
- Areny, příprava, reakce, vliv struktury na reaktivitu arenů, mechanismy reakcí arenů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie arenů.
- Halogenderiváty uhlovodíků, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu halogenderivátů, mechanismy reakcí halogenderivátů, praktické aplikace, ekologie a toxikologie halogenderivátů.
- Alkoholy a fenoly, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu alkoholů a fenolů, mechanismy reakcí alkoholů a fenolů, průmyslové aplikace, toxikologie alkoholů a fenolů.
- Ethery, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu etherů, mechanismy reakcí etherů, průmyslové aplikace, toxikologie etherů.
- Aldehydy a ketony, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu aldehydů a ketonů, mechanismy reakcí aldehydů a ketonů, průmyslové aplikace, toxikologie aldehydů a ketonů.
- Karboxylové kyseliny, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu karboxylových kyselin, mechanismy reakcí karboxylových kyselin, praktické aplikace, toxikologie karboxylových kyselin.
- 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.
- 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.
- 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.
- Nitrosloučeniny, nitrososloučeniny, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu nitrosloučenin a nitrososloučenin, mechanismy reakcí nitrosloučenin a nitrososloučenin, praktické aplikace, toxikologie nitrosloučenin a nitrososloučenin.
- Aminy, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu aminů, mechanismy reakcí aminů praktické aplikace, toxikologie aminů.
- Hydraziny, hydroxylaminy, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu hydrazinů a hydroxylaminů, mechanismy reakcí hydrazinů a hydroxylaminů, praktické aplikace, toxikologie hydrazinů a hydroxylaminů.
- 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.
- Organické sloučeniny síry, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu, organických sloučenin síry, mechanismy reakcí organických sloučenin síry, praktické aplikace, toxikologie organických sloučenin síry.
- 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.
- Organokovové sloučeniny, příprava a reakce, vliv struktury na reaktivitu organokovových sloučenin, mechanismy reakcí organokovových sloučenin, praktické aplikace, toxikologie organokovových sloučenin.
- Heterocyklické sloučeniny a jejich charakteristika, klasifikace heterocyklických sloučenin, příklady, heterocyklické sloučeniny v systému organických sloučenin, názvosloví heterocyklických sloučenin.
- 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.
- 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
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.
