Detail předmětu

Fyzikální chemie disperzí

FCH-MC_FCDAk. rok: 2024/2025

Kurz se zaměřuje na vybrané kapitoly fyzikální chemie disperzí. Nepřímo navazuje na učivo fyzikální chemie I a II a předpokládá znalost VŠ matematiky úrovně chemické fakulty. Kurz obsahuje partie, které rozšiřují nebo prohlubují znalosti z výše uvedených předmětů a rovněž přináší nové poznatky z oblasti fyzikální chemie disperzí, fyziky polymerů, analytických technik, využívaných jak v koloidní chemii, tak pro charakterizaci polymerů.

Jednotlivé řešené kapitoly fyzikální chemie disperzí:
- obecné vlastnosti disperzí
- kinetické vlastnosti disperzí I
- kinetické vlastnosti disperzí II
- rozptyl světla I
- rozptyl světla II
- konformace polymerů
- termodynamika polymerů I
- termodynamika polymerů II
- zředěné roztoky polymerů I
- zředěné roztoky polymerů II
- polyelektrolyty
- gely

Absolvováním tohoto kurzu by měl absolvent získat:
- přehled o vlastnostech disperzních soustav, a jaké faktory je ovlivňují
- povědomí o makromolekulárních soustavách a vztahy mezi jejich strukturou a vlastnostmi
- principiální znalosti technik v analýze disperzních soustav a polymerů
- schopnost nalézat logické souvislosti a umět je aplikovat v praxi.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikální a spotřební chemie (ÚFSCH)

Vstupní znalosti

fyzikální chemie, matematika, makromolekulární chemie, reologie

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Písemná i ústní zkouška. Požadavky pro zkoušku - souhrn vědomostí, který je obsahem předmětu podle sylabu a dovednost aplikace poznatků na technologické problémy.
povinná účast na cvičení

Učební cíle

Cílem předmětu Fyzikální chemie disperzí je vysvětlit vlastnosti disperzních soustav a termodynamiku roztoků polymerů v souvislosti s technologickými aplikacemi.
Teoretické znalosti z oblasti fyziky polymerů, fyzikální chemie makromolekulárních soustav a dovednosti logického myšlení.

Základní literatura

Pouchlý J.: Fyzikální chemie makromolekulárních a koloidních soustav. VŠCHT Praha, Praha 1998. (CS)

Doporučená literatura

Bartovská L., Šišková M. Fyzikální chemie povrchů a koloidních soustav. VŠCHT Praha, Praha 2002. (CS)
Doi M.: Introduction to Polymer Physic. Clarendon Press, Oxford 1996. (EN)
Gedde U. W.: Polymer Physics. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1995. (EN)
Holzmüller W., Altenburg K.: Fyzika polymerů. SNTL Praha, Praha 1966. (CS)
Meissner B., Zilvar V.: Fyzika polymerů. SNTL/ALFA, Praha 1987. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NKCP_CHCHTE magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný
  • Program NPCP_CHCHTE magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program NPCP_CHMA magisterský navazující

    specializace CHBL , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    specializace BF , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.
Ing. Jan Zahrádka

Osnova

1) Úvod, obecné vlastnosti disperzí (definice a klasifikace disperzí; základní vlastnosti a charakterizace disperzí; vznik a stabilita disperzí)
2) Kinetické vlastnosti disperzí I (Brownův pohyb - historie, teoretický popis a experimentální studium; difúze disperzních částic - Fickovy zákony, experimentální stanovení disfúzních charakteristik)
3) Kinetické vlastnosti disperzí II (osmóza - difúze a osmóza z pohledu statistické termodynamiky, osmotická rovnováha,osmóza a živé systémy; sedimentace - sedimentace v gravitačním a odstředivém poli, sedimentační analýza disperzí; viskozita disperzí - tok disperzí, Einsteinův zákon, základní principy reologie)
4) Rozptyl světla I (interakce hmoty se světlem; Rayleighův rozptyl ve zředěných soustavách; optické jevy spojené s Rayleighovým rozptylem)
5) Rozptyl světla II (fluktuace hustoty a koncentrace; rozptyl světla v disperzních soustavách; experimentální techniky měření rozptylu světla)
6) Konformace polymerů (úvod do fyziky polymerů; struktura polymerů; konformace polymerů - intramolekulární rotace, střední rozměry polymerního řetězce, modely polymerního klubka)
7) Termodynamika polymerů I (základy statistické termodynamiky: mikrostav vs. makrostav systému, postuláty statistické termodynamiky, mřížkový model míšení složek; kombinatorická entropie: míšení nízkomolekulárních látek, míšení polymeru s rozpouštědlem)
8) Termodynamika polymerů II (změna vnitřní energie a entalpie při míšení polymeru s rozpouštědlem; Flory- Hugginsova rovnice; fázové rovnováhy v roztocích polymerů)
9) Zředěné roztoky polymerů I (konformace statistického klubka, stav Theta; expanze polymerního klubka, Flory-Foxova rovnice)
10) Zředěné roztoky polymerů II (koligativní vlastnosti roztoků polymerů - osmotický tlak; dynamika roztoků polymerů - viskozita)
11) Polyelektrolyty (elektrolyty kolem nás; disociace polyelektrolytů; konformace polyelektrolytů; termodynamika a hydrodynamika roztoků polyelektrolytů - transportní jevy, Donnanovy rovnováhy, viskozita; polyamfolyty)
12) Gely (základní charakteristiky a klasifikace gelů; termodynamika a kinetika vzniku gelů; teoretický popis gelace; deformace a botnání gelové sítě; difúze v gelech)

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.

Osnova

Téma 1: Obecné vlastnosti disperzních soustav (týden 1,2)
Téma 2: Kinetické vlastnosti disperzních soustav + viskozita (týden 3,4)
Téma 3: Rozptyl světla + turbidita (týden 5,6)
Téma 4: Zředěné roztoky polymerů (týden 7,8)
Téma 5: Polyelektrolyty a Donnanovy rovnováhy (týden 9,10)
Prezentace skupinových semestrálních projektů (týden 11,12)