Diskuse poroty se soutežícími zde začne ve středu 6.5.2020 od 09:00.

Přeji vám všem hezký den a vítám vás na obhajobách prací SOČ v rámci Pardubického kraje.

V oboru 03 – chemie máme pět soutěžních prací, během chvíle je zde představím a rovněž zde budou uvedeny dotazy poroty, její složení viz první příspěvek. Na dotazy prosím odpovídejte prostřednictvím tohoto fóra, časový limit je 1 hod (do 10 AM). Přeji hodně zdaru!

Bulánková Barbora – Kooperativní up-konverzní fotoluminiscence v nanokrystalickém Gd2O3 a Gd2O2S dopovaném Tb3+ a Yb3+

Videoprezentace: https://youtu.be/LiYB8BAJ9hY

Otázky poroty:
1. Při přípravě Gd2O3:Tb/Yb jste zvolila molární poměr oxidovadla ku palivu 1:1, i když souhrnná rovnice (rovnice č. 1, str. 16) popisující proces probíhající při syntéze 6 M(NO3)3 + 5 C6H8O7 + 63 NH4NO3 → 3 M2O3 + 30 CO2 + 146 H2O + 72 N2 by naznačovala zcela jiný molární poměr. Proč jste zvolila tyto podmínky?
2. Stejně tak při částečné sulfidaci Gd2O3 na Gd2O2S jste použila 400% nadbytek elementární síry. Proč jste použila takový přebytek a jak jste vzniklý Gd2O2S vyčistila od nedoreagované síry?
3. Odpovídají poměry kovů v získaných materiálech původním navážkám?
4. Proč by měla kyselina citronová, jako slabá organická kyselina, vytvořit citrátové komplexy s kationty kovů ve formě dusičnanů, tedy solí se silnou minerální kyselinou?
5. V experimentální části je uvedeno použití kyseliny citronové. Jak bylo sledováno její dokonalé spálení a lze vyloučit přítomnost uhlíku v připravených materiálech? Metoda SEM-EDX není příliš přesná pro stanovování lehkých prvků.

Filipi Kateřina – Uvolňování verapamil hydrochloridu z léčiv při různých teplotách

Videoprezentace: https://youtu.be/V8Bt5sZsG68

Otázky poroty:
1. Byla provedena kalibrační řada UV/VIS spekter verapamil hydrochloridu?
2. Jaká jsou maximální množství verapamil hydrochloridu v jednotlivých léčivech?
3. Na základě jaké hypotézy či testů jste pro vyhodnocení kinetiky disoluce použila I. řád?
4. Jak byste interpretovala data v Obrázku 21. na straně 33 (jedná se o graf ln k vs. 1/T)?
5. Každým odběrem vzorku (3 ml) došlo ke změně koncentrace uvolňovaného léčiva ve zbylém disolučním médiu, jak bylo toto zohledněno?

Martiník Matěj – Stanovení polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů a dibenzofuranů v organických pigmentech

Videoprezentace: https://youtu.be/AJE-1fT4paA

Otázky poroty:
1. V úvodu píšete, že se dioxiny vyskytují v přírodě v kaolínu a bentonitu. Proč právě v těchto materiálech?
2. Byla provedena GC/MS analýza původních vzorků, tedy před samotnou extrakcí?
3. Byly provedeny i jiné analýzy vzorků po extrakčním postupu?
4. Proč se hexanové extrakty protřepávaly s koncentrovanou kyselinou sírovou?
5. Jaká je toxicita chlorovaných dioxinu v porovnání s nesubstituovaným dioxinem resp. s jinými známými deriváty?

Siglová Nikola – Stanovení vitamínu C v tabletách rozpustných ve vodě

Videoprezentace: https://www.youtube.com/watch?v=GOa073r8dWM

Otázky poroty:
1. V úvodu uvádíte, že se kyselina L-askorbová„ za přístupu vzduchu a kyslíku se kazí.“ Jak je to myšleno? Co se s kyselinou děje?
2. V Teoretické části uvádíte několik typů titračních křivek. U kterých z diskutovaných křivek očekáváte oblast tzv. pufru?
3. Proč se stanovuje kyselina L-askorbová jinak než acidobazickou titrací?
4. Jaký postup resp. postupy stanovení vitamínu C předepisuje lékopis?
5. Na str. 21 v postupu stanovení uvádíte: „…přidali jsme asi 1 g pevného KI…“. Nemělo by být přidáno přesně nebo se jednalo o nadbytek?

Sládek Šimon – Příprava matričního pracovního referenčního materiálu

Videoprezentace: https://youtu.be/5v7Qrne8wEE

Otázky poroty:
1. Na straně 19 píšete:“ Pokud je vzorek při teplotě 295,15 K v pevném skupenství, musí se rozpustit v roztoku 2% HNO3 (za přítomnosti kyseliny analyzované prvky nepodléhají sedimentaci, přičemž nezanáší instrument, jak by tomu mohlo být v případě použití čisté demineralizované vody)“. Vysvětlete, co tím myslíte.
2. Analýza prokázala převážně přítomnost prvků čtvrté periody. Byly pozorovány i některé těžší prvky, např. Pb?
3. V práci není vysvětleno, proč byla zvolena plechovka tuňáku jako referenční materiál, proč ne jiná ryba či potravina?
4. Jak by matrix potraviny ovlivňoval získané výsledky?
5. Jak byla ověřena kompletnost odstranění solankového nálevu?

1. Poměr oxidovadla ku palivu byl spočten na základě publikace: S.R. Jain, K.C. Adiga a V.R. Pai Verneker, Combustion and Flame 40 (1981) 71-79 a počítá se jako molární poměr všech oxidujících prvků ku všem redukujícím prvkům se zahrnutím formálního oxidačního stavu těchto prvků. Kvůli vytvoření citrátových komplexů při pH = 8 se zvolilo, že molární poměr kyseliny citronové ku kationtům kovů je 1:2 a k tomu se dopočítala navážka NH4NO3 (aby byl poměr oxidovadla ku palivu stále 1:1).

2. Protože síra je za dané teploty plynná a nemusela by při použití stechiometrického (přesného) množství kompletně zreagovat s nanokrystalickým práškem (to bylo potvrzeno XRD analýzou). Sulfurizace probíhala ve skleněné trubici, která byla vložena do kelímkové elektrické pece a její konec byl veden přes promývačku, kde byl roztok NaOH pro záchyt případných plynů SO2. Nadbytečná síra zase zpátky kondenzovala (přecházela v pevnou látku) v horním chladnějším místě skleněné trubice. Aby reakce proběhla kompletně, použilo se tedy nadbytečné množství síry, než odpovídá stechiometrii. Sloučenina Gd2O2S je již při vysokých teplotách stabilní, a proto se na závěr případná nezreagovaná síra odstranila zahřátím prášku v kelímku při teplotě 500 °C po dobu 30 minut. Nepřítomnost nadbytečné síry byla potvrzena analýzou chemického složení a rentgenovou difrakcí, kde byla pozorována pouze sloučenina Gd2O2S.

3. Podle analýzy chemického složení EDX spektroskopie a rentgenové difrakce odpovídají.

4. Myslím si, že soli ve vodných roztocích zcela disociují na své ionty, tj. v případě M(NO3)3 na → M3+ + 3 NO3−, a kationty i anionty se poté obklopují molekulami vody. Po přídavku kyseliny citronové a úpravě pH roztoku se mohou na tyto kationty navázat citráty za vzniku stabilních komplexů.

5. V rámci této práce nebyla sledována přítomnost uhlíku, ale z dřívějších výsledků (měření infračervené spektroskopie) bylo zjištěno, že při teplotách žíhání prášků Gd2O3 nad 900 °C tyto prášky prakticky uhlík neobsahují. Z tohoto důvodu byla zvolena teplota žíhání 1000 °C.

Dobrý den, níže naleznete odpovědi na otázky.
1. Do těchto materiálů se pravděpodobně dostávají během jejich vzniku, který často probíhal, respektive probíhá, v podmínkách, které jsou pro vznik dioxinů vhodné, tj. například v blízkosti sopek.
2. Analýza proběhla v souladu s normou ISO 787-28, která je sice určena pro polychlorované bifenyly (PCB), nicméně postup analýzy dioxinů je obdobný. Tato metoda pak jasně definuje analytický postup, jehož součástí je právě i extrakce.
3. Ne, žádné další analýzy nebyly provedeny, vizte postup dle výše zmíněné normy.
4. Protřepání směsi s kyselinou sírovou je jeden z mnoha způsobů, jak zbavit směs dalších látek, které nejsou předmětem analýzy. Opět jsem postupoval dle výše zmíněné normy.
5. V porovnání s 2,3,7,8-substituovanými kongenery je toxicita nesubstituovaných dioxinů a dioxinů s jinou substitucí než 2,3,7,8 téměř zanedbatelná.
S pozdravem
Matěj Martiník

1. Byla provedena kalibrační řada UV/VIS spekter verapamil hydrochloridu?

Kalibrace mnou provedena nebyla, a to z toho důvodu, že jsem měla k dispozici přístroj již nakalibrovaný předchozími pokusy na shodné účinné látce. Kalibrační řada na tuto léčivou látku mi tedy byla poskytnuta ze strany fakulty

2. Jaká jsou maximální množství verapamil hydrochloridu v jednotlivých léčivech?

Maximální množství verapamil hydrochloridu v léčivech je následující:
VeraHEXAL KHK retard 120 mg
Verogalid ER 240 mg
Verapamil AL 240 retard 240 mg
Isoptin SR 240 mg

Procentuální maximální uvolnitelné množství i uvolněné množství po 24 hodinách lze dohledat v tabulkách mé práce.

3. Na základě jaké hypotézy či testů jste pro vyhodnocení kinetiky disoluce použila I. řád?

Volba kinetického modelu I. řádu byla ovlivněna skutečností, že je tento model používán pro popis uvolňování účinné látky z léčiv s řízeným uvolňováním. Jeho výhoda spočívá v možnosti výpočtu dalších farmakokinetických parametrů při hodnocení kinetiky uvolňování – hodnota rychlostních konstant čí biologický poločas. Vhodnost výběru kinetického modelu I. řádu byla následně ověřena výpočtem R2, který v mé práci dosahoval hodnot blízko 1, kdy při této hodnotě je popis uvolňování nejlepší možný.
Pro ověření mých závěrů lze v případě příznivých epidemiologických podmínek provést ověření vyhodnocením experimentálních dat i dalšími v mé práce práci popsanými kinetickými modely.
Tento matematický model byl také zvolen v důsledku nejlepších předchozích výsledků dosažených při již proběhlých pokusech s verapamil hydrochloridem na Chemicko-technologické fakultě Univerzity Pardubice´, kde kinetický model I. řádu popisoval uvolňování verapamil hydrochloridu velmi spolehlivě.

4. Jak byste interpretovala data v Obrázku 21. na straně 33 (jedná se o graf ln k vs. 1/T)?

Pomocí dat v obrázku 21. byla získána lineární závislost 1/T na In k. Podle Arrheniovy teorie by tendence přímky sestupná, což splňuje pouze formulace F3, u ostatních formulací závislost uvolňování účinné látky na teplotě zjištěna nebyla (přímky těchto formulací v grafu nesplňují požadovanou podobu).

5. Každým odběrem vzorku (3 ml) došlo ke změně koncentrace uvolňovaného léčiva ve zbylém disolučním médiu, jak bylo toto zohledněno?

Zachování tzv. sink podmínek bylo dosaženo volbou přístroje – přístroj s míchadly, dále především zvolením objemu disolučního média (900ml – odebráno bylo celkem 87 ml) a zvolenou rychlostí míchání 100 ot/min. Tohoto výsledku by šlo lépe dosáhnout za využití průtokové cely, tu jsem však k dispozici neměla.

Vážená poroto, děkuji za položené dotazy.

1. V roztoku 2% HNO3 jsou do instrumentu přiváděny veškeré standardy a již kapalné vzorky (jako například mořská voda). Jestliže bychom vzorky přiváděli pouze v demineralizované vodě, mohli by se usazovat. Proto abychom tomu zamezili, používáme slabou kyselinu dusičnou. Tyto nežádoucí drobné sraženiny totiž v instrumentu následně zanáší „Cony“ (kužely přes něž je iontový paprsek usměrněn) a další součástky. Sám jsem byl svědkem toho jak technici museli „Cone“ měnit, když jistý student do instrumentu přiváděl málo zředěnou mořskou vodu, pročež 2% kyselina nestačila.
Dále pokud by byl vzorek při teplotě 295,15 K v pevném skupenství (22 °C a ne 25 °C jak vidím, že mám uvedeno v práci) 2% HNO3 by na jeho rozpuštění (digesci) nestačila. Je potřeba použít kyselinu silnější.

2. Ano, byly pozorovány prvky jako Ba, Hg, Tl a i zmíněné Pb. Bohužel pro tyto prvky nebyla metoda mé analýzy vhodná a vyskytovaly se zde vysoké interference. Získávané hodnoty nebyly uznány za validní.
V prezentaci na slidu číslo 16 mám zobrazené veškeré analyzované prvky.

3. To je pravda, to jsem tam nezmínil. Děkuji za dotaz. Tuňák byl vybrán technikem Plymouthské univerzity. Když jsem se jej ptal, proč jsme nevybrali jako výchozí materiál pro QCM například velké množství žrádla pro rybičky, které by nebylo potřeba ani lyofilizovat, navíc by rovněž splňoval podmínku komutability, odpověděl: „Zajímá mne jak vysoká je koncentrace olova, arsenu a rtuti v mé oblíbené svačince.“ Pro jeho smůlu se nám olovo a rtuť stanovit nepodařilo.

4. Interferencemi. Čím více je pro analýzu nepříznivý matrix, tím méně získaných plnohodnotných validních dat.

5. Nebyla. Jestliže nebyl odstraněn všechen, nejednalo se o problém. Cílem bylo zbavit se co značného množství KCl, aby bylo co možná nejvíce zabráněno interferencím způsobeným vysokou koncentrací draslíku a chlóru. Nedbali jsme však na to, zda jsme odstranili veškerý solný nálev. Cl a K jsme očekávali ve vysokých koncentracích a doufali jsme, že je stanovíme pomocí ICP-OES

Otázky poroty:
1. V úvodu uvádíte, že se kyselina L-askorbová„ za přístupu vzduchu a kyslíku se kazí.“ Jak je to myšleno? Co se s kyselinou děje?
Působením vzduchu a vlhkosti kyselina L-askorbová mění barvu – tmavne. Ničí se i při vystavení světlu nebo vysokým teplotám.

2. V Teoretické části uvádíte několik typů titračních křivek. U kterých z diskutovaných křivek očekáváte oblast tzv. pufru?
Oblast pufru bych očekávala u křivek, kde dochází k titraci silnou kyselinou nebo silnou zásadou.

3. Proč se stanovuje kyselina L-askorbová jinak než acidobazickou titrací?
Omlouvám se, ale u této otázky nedokážu odpovědět. Při stanovení jsem používala jodometrii, protože byla vzhledem k podmínkám ve školní laboratoři nejpřesnější a proveditelná.

4. Jaký postup resp. postupy stanovení vitamínu C předepisuje lékopis?
V lékopisu je uvedeno, že 0,150 g kyseliny vitamínu C se rozpustí ve směsi 10 ml kyseliny sírové a 80 ml vody prosté oxidu uhličitého, přidá se 1 ml škrobu a titruje se jodem 0,05 mol/l do vzniku trvalého fialově modrého zbarvení.

5. Na str. 21 v postupu stanovení uvádíte: „…přidali jsme asi 1 g pevného KI…“. Nemělo by být přidáno přesně, nebo se jednalo o nadbytek?
Má být přidáno přesně 1 g jodidu draselného, jedná se o chybu v postupu.

Vážení soutěžící,

děkujeme za zodpovězení dotazů. Zítra porota zasedne a rozhodne.

Zůstávám s pozdravem

FB

Vážení soutěžící,

v první řadě vám všem gratulujeme! Všechny vaše chemické SOČky jsou perfektní a jsme velice rádi, že jsme si je mohli přečíst.
Již menší potěšení nám dělalo rozhodnout o pořadí, ale SOČ je soutěž a proto zde zveřejňujeme finální pořadí obhajob v rámci oboru 03 – chemie pro Pardubický kraj.

1. Sládek Šimon – Příprava matričního pracovního referenčního materiálu
2. Bulánková Barbora – Kooperativní up-konverzní fotoluminiscence v nanokrystalickém Gd2O3 a Gd2O2S dopovaném Tb3+ a Yb3+
3. Martiník Matěj – Stanovení polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů a dibenzofuranů v organických pigmentech
4. Siglová Nikola – Stanovení vitamínu C v tabletách rozpustných ve vodě
5. Filipi Kateřina – Uvolňování verapamil hydrochloridu z léčiv při různých teplotách

První práce postupuje do celostátního kola SOČ přímo, druhou práci doporučujeme do licitace a o jejím eventuálním postupu bude rozhodnuto na základě hodnocení licitačních požadavků z ostatních krajů.

Hodně zdaru při vaší další věděcko-výzkumné práci přeje celá porota!

FB, RB, RJ