Popis předmětu - BAB02CHE

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
BAB02CHE Chemie pro bioinženýrství
Role:P Rozsah výuky:2P+1L
Katedra:13102 Jazyk výuky:CS
Garanti:Přech J. Zakončení:Z,ZK
Přednášející:Mazur M., Přech J. Kreditů:3
Cvičící:Mazur M., Přech J. Semestr:Z

Webová stránka:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/BAB02CHE

Anotace:

Posluchači kurzu se seznámí se základními oblastmi aplikované chemie v biomedicínském inženýrství a technice. Tento kurz je zároveň uvede do studia dalších chemických disciplín. Během laboratorního cvičení by si studenti měli osvojit základní laboratorní techniky používané v chemických laboratořích zaměřených především na analýzu látek a materiálů. Laboratorním cvičením předchází cvičení zaměřené na praktické výpočty pro laboratorní praxi.

Cíle studia:

Cílem předmětu je osvojení teoretických znalostí v oblasti chemie. Osvojení si přehledu v chemii obecné, v jejích zákonitostech odvíjejících se od stavby atomu, vlastnosti prvků a jejich využití v praxi, v chemii fyzikální, také znalosti a praktické dovednosti v analytické chemii. Důležitou součástí je osvojení postupů výpočtů běžných v laboratorní praxi i v teoretickém výzkumu.

Obsah:

Otázky k SZZ: Složení atomu, chemické vazby, vlastnosti roztoků, teorie kyselin a zásad, plyny v medicíně, elektrolýza a typy elektrod, analytické metody, termodynamické soustavy, děje vratné a nevratné, kinetika chemických reakcí.

Osnovy přednášek:

Přednášky:
1. Složení atomu a chemické vazby
2. Definice chemické reakce, stechiometrie, elementární reakce, reakční mechanismus (kvalitativně), reakční koordináta
3. Obecná chemická rovnováha: definice, dynamická rovnováha, zákon hmotnostní akce, Guldberg-Waageův zákon, vyjádření rovnovážné konstanty, vztah mezi rovnovážnou konstantou a směšovacími poměry reaktantů a produktů, rovnováha v homogenních a heterogenních systémech: příklady a aplikace.
4. Teorie elektrolytů, teorie kyselin a zásad, pH, rovnováha v kyselých a zásaditých roztocích: pH, pKa, pKb, pufry, aplikace chemické rovnováhy v průmyslu a biologii: rovnováha v biochemických reakcích
5. Rovnovážná elektrochemie - typy elektrod, elektrodový potenciál, standardní elektrodové potenciály, redoxní systémy, elektrochemický článek, akumulátory
6. Kvalitativní analytické metody v medicinální diagnostice (indikátory, imunochromatografické techniky, analytická elektrochemie, impedanční spektroskopie v souvislosti s biosenzory/cell indexem
7. Kvantitativní analytické metody - spektroskopie, Lambert-Beerův zákon
8. Instrumentální analýza - principy separace, principy detekce látek - chromatografie, elektroforéza, hmotnostní spektrometrie, nukleární magnetická rezonance, analýza a úprava vody
9. Chemická kinetika - empirická kinetika, reakční mechanismus a z něj vyplývající rychlostní rovnice, teplotní závislost chemických dějů
10. Transportní jevy - difuze, osmóza, biomembrány a transportní procesy na membránách, struktura a funkce biomembrán, mechanismy transportu iontů a molekul přes membrány
11. Katalýza - obecná katalýza, enzymatická katalýza, aplikace v průmyslových procesech (např. Haberův proces)
12. Termochemie - tepelné zabarvení chemických reakcí, Le Chatelierův princip (vliv změny koncentrace, tlaku a teploty na chemickou rovnováhu)
13. Termodynamika - kritérium uskutečnitelnosti chemické reakce, realizace endergonických dějů, souvislost s biologií a metabolismem
14. Nanotechnologie v chemii a bioinženýrství

Osnovy cvičení:

1. Vstupní test ze středoškolské chemie; odhad charakteru chemické vazby, výpočet hmotnostního defektu jádra a energetických změn provázejících jaderné reakce
2. Chemické výpočty (stechiometrie, složení roztoků)
3. Výpočty pH elektrolytů
4. Přepočty průtoků a objemů plynů, výpočty koncentrací z Lambert-Beerova zákona
5. Poločas rozpadu, stanovení stáří biologických vzorků, termochemické výpočty
6. Exkurze na PřF UK - bude zařazena po dohodě mimo rozvrh
7. Zápočet

Literatura:

Kodíček, M.: Biochemické pojmy - výkladový slovník, verze 2.0 [online]. VŠCHT v Praze: 2007. Dostupné online (http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-002/). ISBN 978-80-7080-669-2. Sofková, D., a kol.: Biochemie - základní kurz. Karolinum: Praha 2005. ISBN 80-7184-936-7
G. I. Brown: Úvod do anorganické chemie, SNTL/Alfa, Praha 1982
D. Sedmidubský, V¨. Flemr, J. Svoboda, R. Cibulka: Základy chemie pro bakaláře, VŠCHT, Praha 2011, dostupné z http://vydavatelstvi.vscht.cz/katalog/uid_isbn-978-80-7080-790-3/anotace/
Vodrážka, Z.: Biochemie. Academia, Praha 1992 Roubík, K.: Fyzikální chemie pro biomedicínské inženýrství. Skriptum ČVUT. Vydavatelství ČVUT v Praze, Praha, 2007 Lázníčková A., Kubíček V.: Základy fyzikální chemie. Karolinum, Praha, 2008 Atkins, P., Paula, J.: Atkins' Physical Chemistry. (Eighth Edition). Oxford University Press, Oxford, 2006 Kubíček, V.: Výpočty z fyzikální chemie I. Karolinum, Praha, 2004

Požadavky:

Požadavky k zápočtu: Povinná účast na cvičeních, absence musí být řádně omluvené a nahrazené. Absolvování všech laboratorních úloh a odevzdání vypracovaných protokolů. Úspěšné absolvování zápočtového testu. Průběh a hodnocení zkoušky: Zkouška je tvořena písemným testem a ústním zkoušením. Odpovědi na otázky jsou bodově ohodnoceny dle obtížnosti. Po opravě testu následuje ústní zkoušení. Celkové hodnocení zkoušky odpovídá platné klasifikační stupnici. Je-li výsledek kterékoliv části hodnocen stupněm F, je i výsledek zkoušky automaticky F.

Klíčová slova:

Složení atomu, chemické vazby, vlastnosti roztoků, teorie kyselin a zásad, elektrolýza, typy elektrod, analytické metody, termodynamické soustavy, děje vratné a nevratné, kinetika chemických reakcí.

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
BPBIO_2018 Před zařazením do oboru P 3


Stránka vytvořena 9.11.2024 15:51:23, semestry: Z,L/2024-5, L/2023-4, Z/2025-6, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)