619-0806/01 – Vícefázové systémy (VS)
| Garantující katedra | Katedra fyzikální chemie a teorie technologických procesů | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2005/2006 | Rok zrušení | 2015/2016 |
| Určeno pro fakulty | FMT, HGF | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- používat termodynamické veličiny pro popis koloidních a hrubých disperzních
soustav
- popsat vlastnosti koloidních disperzních soustav - kinetické, mechanické,
elektrické a optické
- sledovat stabilitu disperzních soustav, možnosti ovlivnění stability
- posuzovat vliv fázového rozhraní na vlastnosti heterogenních disperzních soustav - mezifázové napětí, úhel smáčení, Laplace-Young rovnice, Kelvinova rovnice,
Gibbsova adsorpční izoterma, adsorpční rovnováhy
- aplikovat získané teoretické poznatky na teoretických a laboratorních cvičeních
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Fyzikálně-chemické vlastnosti koloidních soustav, povrchů a vícefázových
soustav – klasifikace disperzních soustav, stupeň disperzity, rozdělovací
funkce velikosti částic, optické, elektrické, molekulárně-kinetické vlastnosti
koloidních soustav, struktura koloidních částic, fyzikální chemie fázových
rozhraní, fázové disperzní soustavy, molekulární koloidy.
Povinná literatura:
[1] Moore,W.J. Fyzikální chemie, SNTL, Praha 1979.
[2] Kellö,V., Tkáč,A. Fyzikálna chemia, ALFA, Bratislava 1972.
[3] Brdička,R., Dvořák,J. Základy fysikální chemie, ACADEMIA, Praha 1977.
[4] Vojuckij,S.S. Kurs koloidní chemie, SNTL, Praha 1974.
[5] Pouchlý,J., Vavruch,I. Fysikální chemie koloidních soustav, SNTL, Praha
1960.
[6] Bartovská,L., Šišková,M. Fyzikální chemie povrchů a koloidních soustav, VŠCHT, Praha 1999.
[7] Pouchlý,J. Fyzikální chemie makromolekulárních a koloidních soustav, skriptum VŠCHT, Praha 2001.
[8] Lapčík, L. Fyzikální chemie II. Návody na laboratorní cvičení, skriptum VUT. Brno 1996.
[9] Rybárová, Ž., Molnár,F. Návody na cvičenia z fyzikálnej a koloidnej chémie, skriptum VŠT, Košice
1982.
[10] Adamcová,Z. Příklady a úlohy z fyzikální chemie, SNTL, Praha 1989.
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Podmínky pro získání zápočtu:
- 100 % účast na teoretických cvičeních - 2 body
- účast na teoretických cvičeních menší než 86% (více než 1 neúčast)
poskytuje možnost neudělení zápočtu
- úspěšné absolvování dvou samostatných výpočtových písemek – hodnocení (14 + 14) = max. 28 bodů
- oprava písemky – lze opravit maximálně jednu písemku maximálně jedenkrát.
- absolvování 5 laboratorních cvičení, odevzdání a obhájení protokolů – max. 15 bodů (toto bodové
ohodnocení představuje hodnocení jak vlastní teoretické přípravy na zadanou laboratorní úlohu, tak
hodnocení práce v laboratoři a hodnocení obsahové a formální stránky laboratorního protokolu
včetně jeho obhajoby)
Bodové hodnocení zápočtu:
- zápočet min. bodů 20
- zápočet max. bodů 45
V celkovém zisku bodového ohodnocení zápočtu musí být obsaženo nenulové hodnocení obou výpočtových písemek (min. 5 bodů za 1 písemku) a laboratorního cvičení, tzn. student musí absolvovat obě výpočtové písemky a splnit podmínky laboratorního cvičení.
Bodové hodnocení zkoušky: zkouška kombinovaná
- písemná část zkoušky - max. 15 bodů
- teoretická část zkoušky - max. 40 bodů
V celkovém zisku bodového ohodnocení zkoušky musí být obsaženo jak nenulové hodnocení výpočtové zkouškové písemky (min. 5 bodů) tak nenulové hodnocení vlastní ústní zkoušky, tzn. student musí absolvovat obě části zkoušky.
Bodové hodnocení předmětu se získá součtem bodů za cvičení a za absolvování zkoušky, výsledná klasifikace je dána podmínkami ve Studijním a zkušebním řádu VŠB TUO.
E-learning
Další požadavky na studenta
Nejsou definovány. No other activities required.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
PŘEDNÁŠKY
1. Koloidní soustavy. Vznik, kondenzační a dispergační metody, význam v
průmyslové praxi a ekologii, stupeň disperzity, distribuční funkce a možnosti
stanovení z experimentu.
2. Vlastnosti koloidních soustav. Vlastnosti optické (Tyndallův efekt,
nefelometrie), kinetické (Brownův pohyb a difuzivita koloidních částic),
elektrické (elektroforéza, sedimentační potenciál, proudový potenciál,
elektroosmóza).
3. Struktura koloidních částic. Elektrický náboj koloidních částic, jeho
vznik., micela. Helmholtzova, Gouyova a Sternova elektrická dvojvrstva.
Lyofilní a lyofobní koloidy, jejich vznik a stabilita.
4. Stavové změny koloidních soustav. Koagulace, koalescence, soly a gely,
xerogely, botnání, tixotropie. Metody dělení koloidních soustav. Dialýza,
elektrodialýza, filtrace, elektroultrafiltrace, ultrafiltrace,
elektrodekantace.
5. Koagulace. Koagulační práh. Koagulace a adsorpce. Hardy-Schulzovo pravidlo,
Hoffmeisterovy řady. Kinetika rychlé a pomalé koagulace monodisperzních
soustav. Základní představy o koagulaci polydisperzních soustav. Kinetika
botnání.
6. Sedimentace. Sedimentace v gravitačním a v centrifugálním poli,
sedimentační
rovnováha a sedimentační rychlost, určení molární hmotnosti na základě
sedimentace.
7. Pohyb koloidních částic. Stokesův zákon pro laminární proudění kolem
kulových částic. Difuzivita a pohyblivost koloidních částic. Pohyb
koloidních částic v elektrostatickém poli.
8. Průchod disperzních soustav membránami. Osmotický tlak koloidních soustav.
Donnanovy membránové rovnováhy. Viskozita koloidních soustav. Einsteinův vztah.
9. Emulze. Vznik a stabilita emulzí, emulgátory, stabilizátory emulzí
(molekulární koloidy, elektrolyty, prášky, povrchově aktivní látky) a jejich
fyzikálně-chemické působení, emulzní polymerace. Pasty. Pěny. Vznik,
stabilita a použití pěn.
10. Povrchové jevy. Volná a povrchová energie, povrchové a mezifázové napětí.
Smáčení tuhých látek kapalinou, Laplaceova rovnice, krajní úhel, metody
měření.
Mezifázové jevy na rozhraní nemísitelných kapalin. Povrchové filmy.
11. Adsorpce na pohyblivém fázovém rozhraní. Gibbsova adsorpční izoterma,
povrchově aktivní a neaktivní látky. Principy flotace.
12. Adsorpce na tuhém fázovém rozhraní. Adsorpce plynů na tuhých látkách,
adsorpce látek z roztoku, adsorpční izotermy (Freundlichova, Langmuirova,
BET).
Vliv podmínek na adsorpci. Adsorpční hystereze. Kinetika adsorpce.
13.Zakřivená fázová rozhraní. Tenze páry nad zakřivenými povrchy, Kelvinův
vztah. Rozpouštění tuhých látek, kinetika. Termodynamika a kinetika
krystalizace z roztoků. Rozdělovací koeficient a principy extrakce.
14. Polymerní soustavy. Teorie a termodynamika makromolekul. Atermální
roztoky.
Flory-Hugginsova teorie. Základní představy a modely nenewtonských kapalin.
Výpočtová cvičení
- Úvod, velikost disperzních částic, stupeň disperzity, diferenciální a
integrální rozdělovací funkce velikosti částic, střední molární hmotnosti.
- Elektrokinetické jevy, kinetika koagulace.
- Sedimentace hrubých a sedimentační rovnováha koloidních disperzních soustav.
- Osmotický tlak, membránové rovnováhy, membránová hydrolýza.
- Rozestírání a povrchové filmy. Adsorpce na pohyblivém fázovém rozhraní.
- Adsorpce na tuhém fázovém rozhraní z plynné fáze a z roztoku.
- Samostatná výpočtová práce.
Laboratorní cvičení
- Bezpečnost práce v laboratoři, seznámení s laboratorními úlohami, základní
informace o průběhu cvičení a formulace požadavků pro zpracování protokolu.
- Stanovení konstant adsorpční izotermy kyseliny octové na aktivním uhlí.
- Stanovení kapacity silně kyselého katexu ve standardním stavu.
- Kritická micelární koncentrace laurylsíranu sodného.
- Titrační křivky ionexů.
- Stanovení závislosti stupně botnání želatiny na pH roztoku.
- Adsorpce na mobilním fázovém rozhraní.
- Stanovení velikosti hydratačního obalu želatiny.
- Adsorpce metylénové modři na aktivním uhlí.
- Stanovení vybraných fyzikálních vlastností ionexů.
- Hodnocení obsahové a formální úrovně protokolů, zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky