Detail předmětu

Koloidní a povrchová chemie

FSI-9KPCAk. rok: 2022/2023

Kurz podává základy koloidní a povrchové chemie včetně typů koloidních soustav a koloidních jevů; témata kurzu: van der Waalsovy síly, elektrická dvojvrstva, elektrokinetické jevy, elektrostatická, elektrosterická a sterická stabilizace, reologie disperzí, povrchové napětí a kontaktní úhel a adsorpce z roztoků a vznik monomolekulární vrstvy.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

doc. Ing. Klára Částková, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Výsledky učení předmětu

Kurz poskytne studentům zejména doktorského studia materiálového a fyzikálního inženýrství základní fyzikálně-chemické poznatky potřebné pro experimentální studium v oblasti materiálových syntéz, tvarování materiálů a vlastností zejména nekovových materiálů.

Prerekvizity

Znalosti z oblasti materiálových věd a inženýrství na magisterské úrovni.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška hodnotící teoretické znalosti a jejich praktické aplikace proběhne formou 30 minutové presentace s diskusí na téma koloidní a povrchové chemie blízké cílům disertační práce doktoranda.
T

Učební cíle

Kurz poskytne studentům zejména doktorského studia materiálového a fyzikálního inženýrství základní fyzikálně-chemické poznatky potřebné pro experimentální studium v oblasti anorganických koloidů a povrchového chování anorganických částic.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Kurz proběhne v závislosti na počtu zájemců formou konzultací nebo přednášek. Na závěr kurzu doktorand vypracuje tématickou prezentaci z oblasti koloidní a povrchové chemie.

Základní literatura

C. W. Macosko: Rheology, Principles, measurements, and applications, WCH, Weinheim 1994 (EN)
P.C. Hiemenz, R. Rajagopalan: Principles of colloid and surface chemistry, Marcel Dekker, New York 1997 (EN)
R.J. Hunter: Foundations of Colloid Science, Oxford University Press, Oxford 2001 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program D-MAT-K doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
  • Program D-MAT-P doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Klára Částková, Ph.D.

Osnova

1. Van der Waalsovy síly (Londonova, Keesonova, Debeyova interakce), energetické potenciálové křivky, molekulární interakce, Hamakerova konstanta, měření van der Waalsových sil, vliv prostředí.
2. Elektrická dvojvstva (edv) - povrchový náboj a edv, difuzní dvojvrstva - Debey - Huckelova aproximace, elektrická dvojvrstva: Gauy - Chapmanova theorie, Sternova adsorpce.
3. Elektrokinetické jevy - elektroforéza, pohyblivost malých iontů a makroiontů v elektrickém poli, zeta potenciál (ZP), obecná teorie pro kulové částice, elektroosmóza a proudový potenciál, aplikace elektrokinetických jevů (stabilita koloidů a elektroforetická depozice).
4. Elektrostatická a elektrosterická stabilita koloidů, síly mezi částicemi a struktura a stabilita koloidních disperzí, stabilita koloidů, koagulace ve zředěných suspenzích, polymer-koloidní směsi: stabilizace a flokulace, síly indukované polymerem.
5. Rheologie disperzí, viskozimetry, Navier-Stokesova rovnice, Einsteinova teorie viskozity disperzí, ne-newtonovské chování.
6. Povrchové napětí a kontaktní úhel, povrchové napětí a povrchová energie, povrchové napětí a kapilarita, vztah mezi povrchovým napětím a kontaktním úhlem, Youngova rovnice, kontakt kapaliny s porézními látkami (porozimetrie).
7. Adsorpce z roztoků a tvorba monomolekulární vrstvy, termodynamika adsorpce z roztoků, adsorpce na tuhém povrchu: Langmuirova rovnice, adsorpce v přítomnosti vnějšího potenciálu, elektrokapilarita.