čeština

2

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.

Znalosti z oblasti materiálových věd a inženýrství na magisterské úrovni.

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.

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

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.

Kurz proběhne v závislosti na počtu zájemců formou konzultací nebo přednášek. Na závěr kurzu doktorand vypracuje tématickou prezentaci z oblasti koloidní a povrchové chemie.

P.C. Hiemenz, R. Rajagopalan: Principles of colloid and surface chemistry, Marcel Dekker, New York 1997 (EN)
R.J. Hunter: Foundations of Colloid Science, Oxford University Press, Oxford 2001 (EN)
C. W. Macosko: Rheology, Principles, measurements, and applications, WCH, Weinheim 1994 (EN)

20 hod., nepovinná

1. van der Waalsovy síly
- klasifikace van der Waalsových sil (Londonova, Keesonova, Debeyova interakce)
- přitažlivé a odpudivé síly - energetické potenciálové křivky, molekulární interakce a
mocninový zákon
- molekulový původ van der Waalsových sil
- van der Waalsovy síly mezi velkými částicemi (nebo velkými tělesy) Hamakerova
konstanta, měření van der Waalsových sil
- vliv prostředí na van der Waalsovy síly (efektivní a negativní Hamakerova konstanta)
2. Elektrická dvojvstva (edv)
- povrchový náboj a edv (náboj povrchu, kapacitní model edv)
- difuzní dvojvrstva - Debey - Huckelova aproximace (Poissonova rovnice, distribuce
potenciálu kolem rovinného povrchu a kulové částice, D-H parametr)
- elektrická dvojvrstva: Gauy - Chapmanova theorie (C-Ch rovnice)
- překryv dvojvrstev a odpuzování částic (odpuzování mezi kulovými dvojvrstvami)
- Sternova adsorpce (vliv neindifentních elektrolytů na dvojvrstvu)
3. Elektrokinetické jevy-elektroforéza
- pohyblivost malých iontů a mokroiontů v elektrickém poli
- zeta potenciál (ZP): silná dvojvrstva (zeta potenciál kulové částice, elektroforetické
pohyblivost (EPM) and Huckelova rovnice)
- zeta potenciál: tenká dvojvrstva (Helmotz-Smoluckowskiho rovnice a EPM)
- zeta potenciál: obecná teorie pro kulové částice (Henryho rovnice, relaxace dvojvrstvy)
- elektroosmóza a proudový potenciál
- viskoelastický efekt a jeho vliv na ZP a EPM
- aplikace elektrokinetických jevů (stabilita koloidů a elektroforetická depozice)
4. Elektrostatická a elektrosterická stabilita koloidů
- síly mezi částicemi a struktura a stabilita koloidních disperzí (silné odpuzování, silné
přitahování, modelování)
- Darjuguin-London-Verwey-Overbeekova (DLVO) teorie stability koloidů (vliv Hamakerovy
konstanty a koncentrace elektrolytu, kritická koagulační koncentrace)
- teorie koagulace ve zředěných suspenzích (stabilizační poměr, rychlá a pomalá koagulace)
- polymer-koloidní směsi: stabilizace a flokulace, interakce mezi částicemi povlečenými
polymerem
- Síly indukované polymerem: odpudivé a přitažlivé síly způsobené polymery, sterická
stabilizace
5. Rheologie disperzí
- Newtonův viskozitní zákon
- viskozimetry: soustředné válce, kužel-deska, kapilární viskozimetr
- Navier-Stokesova rovnice
- Einsteinova teorie viskozity disperzí
- Odchylky od Einsteinova modelu (vliv velkého objemu tuhé fáze, vliv solvatace, elektroviskózní a viskoelektrický efekt)
- Ne-newtonovské chování (Binghamovo plastické chování, thixotropický, rheopaktický, elektroviskózní efekt)
- viskozita roztoků polymerů (Standinger-Mark-Houwinkova rovnice)
6. Povrchové napětí a kontaktní úhel
- povrchové napětí a povrchová Gibbsova energie
- povrchové napětí a kapilarita: Laplacova rovnice
- zakřivené rozhraní a fázová rovnováha: Kelvinova rovnice
-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: Gibbsova rovnice
- adsorpce na tuhém povrchu: Langmuirova rovnice
- adsorpce v přítomnosti vnějšího potenciálu elektrokapilarita, Lippmannova rovnice)