Doktorandi budou:

1. znát principy metod charakterizace disperzních soustav a heterogenních materiálů, relevantní modely pro jejich popis, a vybrané průmyslových aplikace,

2. umět kriticky zhodnotit korelativní a prediktivní vlastnosti příslušných modelů,

3. umět sami vyvinout nové modely nebo adaptovat stávající modely popisující souvislosti mezi mikrostrukturou a vlastnostmi disperzních soustav a heterogenních materiálů a tyto modely aplikovat ve vlastní výzkumné práci.

Outcomes for the Ph.D. students:

1. Knowledge of the methods of characterisation of disperse systems and heterogeneous materials and of relevant models and selected industrial applications,

2. to critically assess the predictive and correlative properties of the models,

3. description of disperse systems and microstructures with emphasis on the applicability on the own research tasks of the students,

Povinná:

• Fázová rozhraní, koloidy a nanosystémy, Bartovská, Lidmila, Randová, Alena, 2019
• Physics and chemistry of interfaces, Butt, Hans-Jürgen, Garf, Karlheinz, Kappl, Michael, 2006
• Surface and interfacial forces, Butt, Hans-Jürgen, Kappl, Michael, 2010
• Physical chemistry of surfaces, Adamson, Arthur W., Gast, Alice P., 1997
• Surfaces, interfaces, and colloids, principles and applications, Myers, Drew, 1999

Obligatory:

• Physics and chemistry of interfaces, Butt, Hans-Jürgen, Garf, Karlheinz, Kappl, Michael, 2006
• Surface and interfacial forces, Butt, Hans-Jürgen, Kappl, Michael, 2010
• Physical chemistry of surfaces, Adamson, Arthur W., Gast, Alice P., 1997
• Surfaces, interfaces, and colloids, principles and applications, Myers, Drew, 1999

Přednášky, vypracování projektu zaměřeného na popis dějů v systémech s výrazným vlivem fázových rozhraní.

Lectures, preparation of a project oriented on the systems, the properties of which are influenced by phase interfaces.

1. Vliv fázových rozhraní na vlastnosti disperzních systémů, termodynamika a molekulární náhled. Povrchová energie, povrchové napětí, experimentální techniky.

2. Termodynamika zakřivených fázových rozhraní: Laplaceova-Youngova, Kelvinova, Thomsonova a Ostwaldova-Freundlichova rovnice.

3. Klasifikace a modely adsorpce, adsorpční teplo, specifický povrch, sorpce vodní páry a hygroskopičnost, adsorpce směsí, kinetika adsorpce, difuze. Gibbsova adsorpční izoterma.

4. Rovnováhy na rozhraní tří fází. Smáčení a rozestírání, Youngova rovnice, výpočty povrchové energie na bázi fyzikálních modelů (Zismanův model, Fowkesův model, atd.). Povrchové filmy, filmy Langmuira a Blodgettové.

5. Elektrická dvojvrstva, zeta potenciál, elektrokinetické jevy.

6. Disperze - klasifikace a charakterizace, stabilita, kinetické vlastnosti. Brownův pohyb, difuze, difuzně řízená disoluce léčiv (Noyesův–Whitneyův model, atd.), sedimentace, osmóza, Donnanova rovnováha, dialýza.

7. Newtonské a nenewtonské systémy, pseudoplasticita, dilatance, tření a lubricita. Optické vlastnosti disperzních soustav, rozptyl světla.

8. Heterogenní disperze. Lyosoly, emulze, pěny, aerosoly, tuhé soly. Asociativní koloidy, kritická micelární koncentrace, roztoky makromolekul, gely.

9. Možnosti využití nanočásticových systémů pro studie adsorbátů. Mikroskopické a nanoskopické techniky pro charakterizaci nanočásticových systémů a adsorbátů.

10. Prezentace individuálního projektu zaměřeného na popis dějů v systémech s výrazným vlivem fázových rozhraní.

1. Influence of interfaces on the properties of disperse systems, thermodynamics and molecular view. Interface energy, interfacial tension, temperature dependence, methods of measurement.

2. Thermodynamics of curved phase boundaries: Laplace-Young, Kelvin, Thomson and Ostwald-Freundlich equation.

3. Classification and models of adsorption, heat of adsorption, specific surface, moisture sorption and hygroscopicity, adsorption of mixtures, kinetics, diffusion. Gibbs adsorption isotherm.

4. Equilibrium on a three-phase boundary. Wetting and spreading, Young equation. Calculation of interfacial energy based on models (Zisman, Fowkes, etc.). Surface films of non-soluble substances on liquid and solid surfaces. Langmuir-Blodgett films.

5. Electric double layer. Zeta potential and electrokinetic phenomena.

6. Dispersions - classification and characterisation, stability, kinetic properties. Brownian motion, diffusion, diffusion-controlled dissolution (Noyes–Whitney model, etc.), sedimentation, osmosis, Donnan equilibrium, dialysis.

7. Newtonian and non-Newtonian systems. Plasticity, pseudo-plasticity, dilatancy, friction and lubricity. Optical properties of disperse systems, light scattering.

8. Heterogeneous dispersions. Lyosols, emulsions, foams, aerosols, solid sols. Sedimentation. Association colloids, critical micelle concentration. Colloid solutions of macromolecules. Gels - reversible, irreversible.

9. Use of nanoparticles systems to study adsorbates. Microscopic and nanoscopic techniques for characterization of nanoparticles systems and adsorbates.

10. Presentations of individual project oriented on the systems, the properties of which are influenced by phase interfaces.

Bartovská L., Šišková M.: Fyzikální chemie povrchů a koloidních soustav, VŠCHT Praha, 2005. http://147.33.74.135/knihy/uid_isbn-80-7080-579-X/pages-img/. ISBN: 80-7080-579-X

Bartovská L., Šišková M.: Co je co v povrchové a koloidní chemii - elektronický výkladový slovník, 2005. https://vydavatelstvi-old.vscht.cz/knihy/uid_es-001/ebook.help.htm

Langmuir. https://pubs.acs.org/journal/langd5

Everet D.H.: Basic Principles of Colloid Science, RSC, 1988. http://pubs.rsc.org/en/Content/eBook/978-0-85186-443-3 . Print ISBN: 978-0-85186-443-3 , PDF eISBN: 978-1-84755-020-0

Myers D.: Surfaces, Interfaces, and Colloids, Wiley, 1999. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/0471234990 . Print ISBN:9780471330608 , Online ISBN:9780471234999

Langmuir. https://pubs.acs.org/journal/langd5 . Print Edition ISSN: 0743-7463 , Web Edition ISSN: 1520-5827

Základy fyzikální chemie

Basics of physical chemistry