619-3008/01 – Disperzní systémy (DS)

Garantující katedraKatedra fyzikální chemie a teorie technologických procesůKredity7
Garant předmětuprof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2015/2016Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DOB30 prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.
DRO0013 Ing. Ľubomíra Drozdová
PER40 RNDr. Kristina Peřinová
DOC01 Ing. Simona Zlá, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3

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 výpočetních a laboratorních cvičeních a na různé procesy chemické praxe.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Tento předmět se zabývá fyzikálně-chemickými vlastnostmi koloidních soustav, povrchů a vícefázových soustav. Klasifikuje disperzní soustavy na základě stupně disperzity, rozdělovací funkce velikosti částic, optických, elektrických, molekulárně-kinetických vlastností koloidních soustav, struktury koloidních částic. Popisuje fyzikální chemii fázových rozhraní, fázové disperzní soustavy, molekulární koloidy.

Povinná literatura:

BARTOVSKÁ, Lidmila a Marie ŠIŠKOVÁ. Fyzikální chemie povrchů a koloidních soustav. Vyd. 6., přeprac. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 2010. ISBN 978-80-7080-745-3. Dostupné též z: https://vydavatelstvi.vscht.cz/katalog/publikace?uid=uid_isbn-978-80-7080-745-3 NOVÁK, Josef. Fyzikální chemie: bakalářský a magisterský kurz.Praha: Vydavatelství VŠCHT, 2008. ISBN 978-80-7080-675-3. Dostupné též z: http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/FCH4Mgr.pdf POUCHLÝ, Julius. Fyzikální chemie makromolekulárních a koloidních soustav. Vyd. 2. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická [Praha], 2001. ISBN 80-7080-422-X. Dostupné též z : https://vydavatelstvi.vscht.cz/katalog/publikace?uid=uid_isbn-978-80-7080-674-6 KELLÖ, Vojtech a Alexander TKÁČ. Fyzikálna chémia. 3. upr. vyd. Bratislava: Alfa, 1977. ADAMCOVÁ, Zdenka. Příklady a úlohy z fyzikální chemie. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1989. ISBN 80-03-00104-8. ADAMSON, Arthur W. Physical chemistry of surfaces. 5th ed. New York: Wiley, c1990. ISBN 0-471-61019-4.

Doporučená literatura:

MOORE, Walter J. Fyzikální chemie. 2., nezměn. vyd. Přeložil Čestmír ČERNÝ, přeložil Alexandr SCHÜTZ. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1981. Vojuckij, S. S. Kurs koloidní chemie. Praha: SNTL, 1974. POUCHLÝ, Julius a Ivan VAVRUCH. Fysikální chemie koloidních soustav. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1960. FISCHER, Oldřich. Fyzikální chemie makromolekul a koloidních soustav. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1984. ADAMCOVÁ, Zdenka. Příklady a úlohy z fyzikální chemie. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1989. ISBN 80-03-00104-8. HUNTER, Robert J. Foundations of colloid science. 2nd ed. Oxford: Oxford University Press, c2001. ISBN 0-19-850502-7.

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

Další požadavky nejsou definovány.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

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, elektro ultrafiltrace, 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. Teoretické cvičení: - Úvod – seznámení s časovým harmonogramem cvičení, podmínkami pro získání zápočtu a doporučenou literaturou. 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

Prezenční forma (platnost od: 2015/2016 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 45 (45) 20
                Laboratorní práce Laboratorní práce 15  0
                Písemka Písemka 28  0
                Jiný typ úlohy Jiný typ úlohy 2  0
        Zkouška Zkouška 55 (55) 15
                Písemná zkouška Písemná zkouška 15  5
                Ústní zkouška Ústní zkouška 40  10
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku