Analytická Chemie Životního Prostředí: Okruhy Magisterského Studia

Navazující magisterské studijní programy jsou ve strukturované podobě studia další studijní etapou. Navazují na tříleté bakalářské studium a délka studia je zde dva roky.

Cíle a Zaměření Magisterského Studia

Cílem je příprava vysokoškolsky vzdělaných pracovníků pro práci v nejrůznějších analytických laboratořích. Absolvent oboru je odborník s dostatečnými teoretickými i praktickými znalostmi moderních instrumentálních analytických metod, které může uplatnit ve všech kontrolních laboratořích, a to nejen v chemickém průmyslu, ale i v základním a aplikovaném výzkumu, ve školství a jiných odvětvích.

Studenti získají teoretický přehled a laboratorní praxi moderních analytických metod. Absolvent oboru je připravován jako odborník s předpoklady pro uplatnění jak ve výrobních chemických závodech, tak v základním a aplikovaném výzkumu.

Široký záběr ve výuce analytických disciplín umožňuje jeho rychlou přizpůsobivost a uplatnění i mimo ryze chemické obory, tedy tam, kde vyvstává potřeba vysokoškolsky vzdělaných odborníků pro analytickou kontrolu surovin, materiálů, apod.

Klíčové Oblasti Studia

Během magisterského studia si studenti rozšíří nejen teoretické znalosti, ale i praktické dovednosti, které získali v průběhu bakalářského studia.

Čtěte také: Životní Prostředí - Analytická Chemie

• Analytická chemie: Studium seznámí studenty s důležitými vybranými separačními technikami. Bude rozšířena jak související teorie, tak popis moderní instrumentace a aplikací. Přednášky jsou doplněny cvičeními sloužícími pro získání zkušeností s vyhodnocováním naměřených dat.
• Chemometrie: Předmět je zaměřen na pochopení základních statistických metod a jejich používání především v analytické chemii a klinické biochemii. Tento předmět navazuje na předmět Analytická chemometrika. Zahrnuje různé multivariátní chemometrické metody včetně klasifikačních a regresních. Klade důraz na aplikaci metod při řešení konkrétních analytických problémů, což zahrnuje i zpracování experimentálních dat před samotnou statistickou analýzou.
• Chemické rovnováhy a zpracování dat: Tento předmět rozšiřuje teoretické základy využití chemických reakcí k chemické analýze především s ohledem na vznik případných systematických odchylek výsledku analýzy od skutečné hodnoty. Úvodní část přednášek je věnována seznámení s postupem správného vyjadřování analytického výsledku. V následující části se posluchači seznámí s aspekty rovnovážných dějů (protolytických, srážecích, komplexotvorných a redoxních), které ovlivňují chování analytu především ve vodném prostředí, s důrazem na grafické modelování rovnovážných stavů. Závěrečná část přednášek je věnována problematice nelineární regrese a různým nástrojům zpracování experimentálních dat s cílem výpočtu termodynamických konstant ve vodných roztocích. V rámci cvičení jsou studenti vedeni k samostatnému řešení praktických problémů využitím jednoduchých algoritmů pro iterační výpočty.
• Spektrometrie: V přednáškách se studenti seznámí s moderními metodami stopové prvkové analýzy založenými na principech atomové spektrometrie. Úvodní část přednášek je věnována teoretickým principům, stavbě atomu, energetickým přechodům v elektronovém obalu atomů a základním konstrukčním prvkům využívaných v atomové spektrometrii. První část přednášek je věnována atomové absorpční spektrometrii. Studenti se seznámí s používanými zdroji záření, způsoby atomizace, metodami korekce interferencí a některými speciálními přístupy k analýze (generování těkavých sloučenin, elektrolytická depozice analytu). Další blok přednášek je věnován emisní spektrální analýze, studenti se seznámí s různými způsoby buzení spekter, jako je např. buzení jiskrou, elektrickým obloukem, doutnavým výbojem, plazmatem nebo laserem. Následují část přednášek je věnována hmotnostní spektrometrii s indukčně vázaným plazmatem, studenti se seznámí se základy instrumentace, metodami korekce spektrálních i nespektrálních interferencí a speciálními technikami, jako jsou např. prvková speciační analýza, analýza jednotlivých částic a izotopové zřeďování. Pozornost je věnována i atomové fluorescenční spektrometrii a spektrometrii v oblasti rentgenového záření. V části přednášek věnovaných aplikacím se studenti seznámí s problematikou práce ve stopové laboratoři, metodami přípravy nejrůznějších typů vzorků (vody, biologické materiály, rudy a horniny) a možnostmi využití technik atomové spektrometrie pro analýzy in situ.
• Hmotnostní spektrometrie: V rámci předmětu se posluchači seznámí s principy hmotnostní spektrometrie, konstrukcí různých typů hmotnostních spektrometrů a tomu odpovídajícím charakterem získaných hmotnostních spekter. Budou seznámeni s principy fragmentace ionizovaných organických molekul a naučí se interpretovat především hmotnostní spektra získaná elektronovou ionizací. Seznámí se současnými spřaženými technikami GC-MS, LC-MS a MALDI-TOF využívanými především v biochemii, farmakologii a proteomice.
• Vibrační spektroskopie: Předmět seznamuje s principy, technikami měření a interpretací dat ve vibrační spektroskopii. Důraz je kladen na prakticky užívané, moderní metody měření a interpretace spekter včetně řady praktických ukázek.
• NMR spektroskopie: Předmět je zaměřen na detailní interpretaci 1D a 2D NMR spekter ve vztahu ke struktuře organických látek.
• Zpracování signálů: Přednáška seznámí studenty s pokročilými metodami matematického zpracování signálů, s pokročilými metodami filtrování, vyhlazování, modulací a demodulací. Přednáška bude obsahovat jak obecné principy, tak konkrétní aplikace v oblasti analztické chemie. Cílem předmětu je seznámit studenty s fyzikální motivací, zavedením, vlastnostmi a různými možnostmi použití Fourierovy transformace, diskrétní FT, rychlé FT, jedno a vícerozměrné FT, inverzní FT, konvoluce, dekonvoluce, teorie distribucí, zejména Diracovy delta distribuce a rozkladem na singulární hodnoty (SVD), a to jak na počítači, tak ručně, zejména s ohledem na zpracování signálu, např. zvukového, obrazového a z infračervené spektroskopie.
• Molekulová spektroskopie: Je podáván přehled metod molekulové spektroskopie z pohledu experimentu i teorie. Vychází se z principu kvantové mechaniky a stejný formalismus je použit pro rotační, vibrační a elektronovou spektroskopii. Kvantitativní spektroskopická analýza je odvozována z rovnice přenosu záření a meze platnosti Lambert-Beerova zákona jsou diskutovány. Součástí je i aplikace teorie grup. Pozornost je věnována přípravě vzorků pro různé typy spektroskopií s důrazem na rozdíly mezi vzorky s různým původem (geologické, biologické a environmentální)a metody práce s přenosnými spektrometry v terénu a techniky dálkové detekce molekul. V semináři jsou procvičovány principy a příklady molekulové symetrie a spinové váhy z Pauliho principu.
• Management Jakosti: Cílem předmětu je osvojit si základní pojmy a pochopit strukturu, postupy managementu jakosti, metrologie, normalizace, zkušebnictví, akreditace a certifikace v podmínkách analytické laboratoře.
• Forenzní databáze: Předmět je zaměřen na seznámení s forenzními databázemi, s důrazem na chemické, biochemické a materiálově zaměřené.
• Radioanalytické metody: Předmět je zaměřen na radioanalytické metody a jejich využití při stanovení stopových koncentrací radioaktivních a neradioaktivních prvků. Budou popsány základní jaderné reakce, vlastností ionizujícího záření, metody detekce a měření ionizujícího a neionizujícího záření. Dále se přednášky věnují jednotlivým metodám a analytickým aplikacím. Součástí předmětu je i exkurze do areálu Řež - ÚJV a CVŘ.
• Bioanalytické metody: Bioanalytické metody se zabývají stanovením analytu s využitím specifické interakce mezi molekulami. Moderní bioanalytické postupy zajišťují vysokou specifitu stanovení (jednou z reagujících složek je biopolymer, proto mluvíme o biospecifitě), ale i vysokou citlivost a nízký detekční limit. Součástí jsou enzymatické metody, elektromigrační metody, proteomika, metabolomika, pokročilé genetické metody, imunochemické a další biochemické a mikrobiologické metody včetně klinické biodiagnostiky a moderního trendu individualizované terapie.
• Stopová analýza: Předmět je zaměřen na pochopení principů moderních operačních postupů analýzy pří stanovení stopového a ultrastopového množství analytů v matrici. Základem je získání přehledu o technikách přípravy vzorku pro danou oblast, řešení problematiky homogenity vzorku a interferenčních jevů. Studenti se seznámí s instrumentálními metodami a klasickými testy pro stopovou analýzu, a také se statistickými metodami hodnocení vhodnými pro ultrastopovou analýzu. Laboratorní cvičení seznámí studenty s metodikami a technikami používanými v praxi. Jsou v nich aplikovány různé analytické metody a způsoby detekce ionizujícího záření, včetně terénního in-situ měření radonu v podzemní vodě v prostorách Meziuniverzitní podzemní laboratoře Josef.

Laboratorní a Terénní Praxe

V laboratořích se studenti seznámí s praktickým využitím některých technik (různé typy atomové absorpční spektrometrie, hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem a rentgenová fluorescenční spektrometrie) pro prvkovou analýzu makrosložek i stopových množství v různých vzorcích.

V laboratořích molekulové spektroskopie se studenti seznámí s praktickým využitím vybraných spektroskopických technik (spektroskopie nukleární magnetické resonance, Ramanova spektroskopie vzorků v pevné fázi včetně přírodního materiálu, infračervená spektroskopie vzorků v pevné fázi s využitím reflexních technik) a hmotnostní spektrometrie.

Laboratorní cvičení seznámí studenty s metodikami a technikami používanými v praxi. Jsou v nich aplikovány různé analytické metody a způsoby detekce ionizujícího záření, včetně terénního in-situ měření radonu v podzemní vodě v prostorách Meziuniverzitní podzemní laboratoře Josef.

Semestrální Práce a Rešerše

Semestrální práce oboru analytická chemie I je zaměřena na pochopení a interpretaci kombinace hmotnostních, vibračních a 1D i 2D NMR-spekter. Studenti mají zjistit strukturu několika látek na základě spektrálních dat. Součástí projektu je jeho písemná prezentace a ústní obhajoba na společném semináři všech zúčastněných studentů.

V rámci tohoto předmětu vypracují studenti v písemné formě pod vedením určeného školitele rešerši na zadané téma. To je obvykle voleno podle budoucího zadání diplomové práce. Studenti se proto s předstihem seznámí s vědeckými výsledky, které budou výchozím bodem jejich řešení diplomové práce. Vypracovaná rešerše bude použita jako součást teoretické části diplomové práce.

Čtěte také: Základní pojmy environmentální chemie

Uplatnění Absolventů

Absolvent oboru je odborník s dostatečnými teoretickými i praktickými znalostmi moderních instrumentálních analytických metod, které může uplatnit ve všech kontrolních laboratořích, a to nejen v chemickém průmyslu, ale i v základním a aplikovaném výzkumu, ve školství a jiných odvětvích.

Absolventi najdou uplatnění ve funkcích na úrovni středního i vrcholového managementu v podnicích chemického, farmaceutického a potravinářského průmyslu, a to jak ve výrobních, tak i v marketingových, obchodních, logistických a dalších obslužných útvarech. Další uplatnění je možné i ve státních a samosprávných orgánech.

Čtěte také: Česká republika a kvalita ovzduší

tags: #analyticka #chemie #zivotniho #prostredi #okruhy #magisterske

Oblíbené příspěvky:

• Výpočet poplatku za skládkování odpadu
• Letecká doprava a životní prostředí
• Studie o recyklaci odpadu
• Bratkovice a klima
• Definice ekologické niky člověka