Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku
Ukončeno v akademickém roce 2021/2022

Disperzní systémy

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky čeština
Kód 619-3008/02
Zkratka DS
Název předmětu česky Disperzní systémy
Název předmětu anglicky Dispersion Systems
Kreditů 6
Garantující katedra Katedra fyzikální chemie a teorie technologických procesů
Garant předmětu prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.

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.

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.