Analytická chemie

Garant oboru: prof. RNDr. Karel Lemr, Ph.D.

Garantující pracoviště studia:  Katedra analytické chemie

Charakteristika oboru:

Analytická chemie je dnes jeden z nejdůležitějších interdisciplinárních oborů přírodních věd. Předmětem současné analytické chemie není pouze chemické individuum, jde spíše o kontrolu malých množství ve složitých matricích, sledování dynamiky procesů, kinetiky reakcí. Na monomolekulární úrovni se zabývá přeměnami látek a jejich interakcemi, včetně interakcí se živými organismy. Obor doktorského studia analytické chemie na UP v Olomouci je v těchto souvislostech na současné mezinárodní úrovni. Doktorský stupeň se uskutečňuje ve spolupráci s Mikrobiologickým ústavem AV ČR v Praze a Ústavem analytické chemie AV ČR v Brně. Sleduje moderní trendy směřující k popisu teorie analytických metod a technik, zvláště v oblasti hmotnostní spektrometrie, chromatografických a elektromigračních separací, elektroanalytických metod.

Garantující pracoviště ovládá metody a techniky charakterizované velkou selektivitou a citlivostí, což je současnou podmínkou konkurenceschopnosti v oboru. Vedle hmotnostní spektrometrie a separačních technik disponuje pracoviště elektrochemickými technikami, vybavením pro analýzu povrchů (elektrochemický mikroskop, XPS, laserová ablace aj.) a instrumentací pro atomovou a molekulovou spektrometrii. Pracoviště se věnuje poznání základních procesů využívaných v analytických metodách jako je ionizace látek, elektroforetické chování, elektrochemické děje, má zkušenosti v oblasti studia reakčních mechanismů a metabolických procesů. Zabývá se rovněž vývojem analytické instrumentace (elektrochemická čidla, mikrofluidní zařízení, iontové zdroje).  Kromě základního výzkumu pracoviště řeší úkoly aplikovaného výzkumu, a to i ve spolupráci s významnými průmyslovými partnery. Disponuje laboratoří pracující v režimu správné výrobní praxe, což posiluje vazbu na výrobní podniky. Ve vývoji nových analytických postupů jde především o aplikace směřované do oblasti biomedicínské (stanovení léčiv, kovů v organismu), analýzy potravin, toxikologické a forenzní analýzy, zkoumání archeologických vzorků, farmaceutické analýzy a kontroly složek životního prostředí.

Profil absolventa:

Absolvent doktorského studia má zvládnut teoretický i metodický základ analytické chemie. Je schopen popsat analytické postupy a procesy, zpracovat matematicky a statisticky experimentální výsledky, vyvíjet, optimalizovat a validovat nové analytické postupy.Zná vědní obory chemie jako celek ve vzájemných souvislostech. Je jazykově vybaven pro komunikaci s kolegy z jiných zemí a schopen presentovat své výsledky na vědeckých setkáních většinou v anglickém jazyce. Orientuje se v informačních technologiích ve smyslu získávání informací, jejich výměny a zpracování vlastních dat. Ovládá základní laboratorní a statistický software. Je seznámen s činnostmi, kontrolou a prací na analytických přístrojích, včetně práce v systému správné laboratorní praxe. Má základní předpoklady pro zprovoznění, úpravy a modifikace sofistikované laboratorní přístrojové techniky. Je schopen se podílet na vývoji nových zařízení.

Absolventi jsou schopni pracovat ve všech vědeckých týmech, které potřebují k řešení problémů kontrolovat složení a chemické přeměny v jakémkoli hmotném systému. Jde tedy o obory od astronautiky až po studium funkce nervového systému. Pracovišti absolventů mohou být vysoké školy, akademická, resortní i podniková výzkumná pracoviště, průmyslové a zemědělské podniky na vstupní a výstupní kontrole, chemický a farmaceutický průmysl, zdravotnická zařízení, veškeré analytické laboratoře. Vedoucí postavení mohou absolventi zaujímat v kontrolních laboratořích, monitorujících pracovištích (např. kontroly přírodního prostředí), jsou připraveni k řízení kontrolních institucí a projektů.

Požadavky k přijímacím zkouškám:

I. Téma doktorské disertační práce

Přehled o problematice a diskuze na toto téma.

II. Angličtina

Čtení a překlad odborného textu, diskuze o odborné problematice.

III. Analytická chemie

Protolytické rovnováhy – klasifikace rozpouštědel; stupnice kyselosti ve vodném, smíšeném a nevodném prostředí; distribuce složek v rovnovážných systémech. Komplexotvorné rovnováhy – podmínky tvorby a stability komplexů v roztoku, vliv prostředí na posun rovnováh; distribuce složek v rovnovážných systémech; konstanty stability a hlavní metody jejich zjištění; organická činidla v anorganické analýze. Srážecí rovnováhy – podmínky vzniku sraženin, vliv reakčního prostředí na rozpustnost sraženin, selektivní srážení. Oxidačně redukční rovnováhy – podmínky kvantitativního průběhu redoxní reakce; oxidačně redukční potenciál a jeho ovlivnění prostředím. Extrakční rovnováhy v systému kapalina-kapalina. Katalytické a indukované reakce.

Podmínky chemické analýzy; statistické zpracování výsledků analýzy; citlivost reakcí, mez detekce, mez stanovitelnosti. Gravimetrie, termická analýza a enthalpiometrie; metody a analytická aplikace odměrné analýzy, průběh acidobazických, chelatometrických, srážecích a redoxních titračních křivek; způsoby indikace bodu ekvivalence ve vodném i nevodném prostředí, charakterizace jakosti barevných přechodů indikátorů (včetně systému CIE). Chemická analýza organických látek – třídění na základě rozpustnosti, elementární analýza, analýza funkčních skupin.

Separační analytické metody – prekoncentrační techniky (HSA, LLE, LSE, SPE, SPME, SFE, destilace/extrakce); teorie chromatografického děje; plynová chromatografie (GLC, GSC, dávkovací systémy, kolony, detektory); kapalinová chromatografie (plošná a kolonová, LLC, LSC, GPC, IEC, chirální separace, instrumentace), superkritická fluidní chromatografie; elektromigrační techniky (ITF, CE); spojené techniky (GC/MS, HPLC/MS, SFC/MS, CE/MS, HPLC/NMR).

Optické a spektrální metody – optická emisní spektrometrie, plazmová spektrometrie, AAS, atomová fluorescenční spektroskopie, rentgenová spektroskopie; molekulová absorpční spektrometrie v oblasti UV/VIS, IČ, Ramanova spektroskopie, NMR, EPR, Mössbauerova spektroskopie; luminiscenční metody; spektropolarimetrie; metody elektronové spektroskopie (ESCA, Augerova aj.); hmotnostní spektrometrie; propojení metod.

Elektroanalytické metody – potenciometrie v diskontinuálních a kontinuálních systémech, rovnovážná potenciometrie (včetně pH-metrie), titrace; polarografické a voltametrické techniky (DCP, ACP, SWP, DPP, DMPP; CV), metody s kontrolovanou konvekcí (ASV, CSV, AdSV, PSA), voltametrická detekce v průtokových systémech; chronopotenciometrie; titrace s polarizovanými elektrodami; coulometrie, voltametrické a coulometrické analyzátory; vodivostní metody.

IV. Aplikovaná analýza

Odběr a úprava vzorků anorganických a organických materiálů, převádění vzorků do roztoku; analýza kovových slitin, silikátů, vod a půd, analýza polutantů životního prostředí, analytika zemědělských laboratoří, analýza potravin, farmaceutická a toxikologická analýza, určování struktury a identifikace organických látek. Hodnocení experimentálních dat.

Předpokládá se znalost principů, fyzikálně chemických základů, optimalizace analytických postupů, znalost instrumentace a aplikační využití uvedených analytických metod.