Koloidní a povrchová chemie (FSI-9KPC)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Klára Částková, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMVI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština či angličtina
Cíle předmětu:
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.
Výstupy studia a kompetence:
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.
Obsah předmětu (anotace):
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.
Metody vyučování:
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
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.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 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.
Literatura - základní:
1. P.C. Hiemenz, R. Rajagopalan: Principles of colloid and surface chemistry, Marcel Dekker, New York 1997
2. R.J. Hunter: Foundations of Colloid Science, Oxford University Press, Oxford 2001
3. C. W. Macosko: Rheology, Principles, measurements, and applications, WCH, Weinheim 1994
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
D-MAT-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-MAT-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z