Dette introducerende master-kursus præsenterer kolloid- og
grænsefladekemi. Kurset drejer sig om vigtige principper og
fænomener i forbindelse med kolloide systemer og overflade kemi.
Disse områder er grundlaget for forståelsen og design af en række
processer som vedhæftning, smøring, rensning, olieudvinding, vand-
og luftrensning. Derudover er området grundlæggende for anvendelsen
og design af en række kemiske produkter som f.eks. maling, lim,
vaskemidler, kosmetik, lægemidler, polymerer, og madvarer. Kurset
åbner også for forståelsen for flere naturligt forekommende
fænomener, som f.eks. tågedis, vanddråber, kapillareffekt, den røde
solnedgang, den blå himmel og regnbuen og ølskum.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
evaluere og beskrive kolloide nanoteknologiske og kemiske
systemer, processer og produkter
anvende forskellige teorier til beregning af overfladespænding
og grænsefladespænding og bruge dette til estimeringen af bla.
befugtning og andre systemkarakteristika
genkende mekanismer for adhæsion mellem overflader og
materialer samt bruge forskellige metoder til estimere denne
beskrive de vigtigste fundamentelle teorier i
overfladekemi
forklare tensiders dannelse af miceller samt kende til målinger
heraf og kunne beregne afhgængigheder af saltkoncentration,
systemtemperatur, tensid kædelængde
sammenligne og forstå adsorption i gas-væske og faststof-væske
overflader og kunne foretage kvantitative
adsorptionsberegninger
beregne molekylvægt og form af kolloide partikler og polymerer
ud fra eksperimentelle data
beskrive vekselvirkningen mellem kolloide partikler og
identificere ligheder og forskelle mellem de styrende molekylære
kræfter og vekselvirkninger
forklare de vigtigste parametre i teorier for kolloid
vekselvirkning og foretage beregninger med disse
beskrive betingelserne for stabilitet af kolloide systemer og
kunne diskutere og sammenligne forskellige
stabiliserings-mekanisker
beskrive stabiliseringsmekanismer for emulsioner og skum og
designe emulsioner og skum ved hjælp af forskellige semi-empiriske
metoder
Kursusindhold:
i. Fælles præsentation af kolloide og overflade fænomener
ii. Teorier til beregning af overfladespænding (mod luft),
væske-væske grænsefladespænding samt grænsefladespændinger i
faststof-overflader
iii. Fundamentelle teorier (Young-Laplace, Kelvin ligning, Young’s
ligning for kontakt vinkel samt Gibbs adsorptionsteori)
iv. Tensider – vaskemidler: micellersdannelse (kritisk
micelledannelse koncentration, CMC) adsorption af tensider på
overflader
v. Adsorption i gas-væske, væske-væske og faststof-væske
overflader. Langmuir og BET teorier
vi. Befugtning og vedhæftning – mekanismer og beregninger inkl.
Zisman’s plot
vii. Kinetiske, optiske og elektriske egenskaber af kolloide
partikler
viii. Eksperimentelle metoder til karakterisering af kolloide
partikler – estimering og måling af struktur, størrelse og form
ix. Intermolekylære og interpartikle kræfter: van der Waals og
double-layer kræfter (zeta potentiel, Debye tykkelse, Hamaker
konstant)
x. Stabilitet af kolloide systemer. DLVO teori og sterisk
stabilisering
xi. Emulsioner og skum, (HLB, Bankroft-reglen, m.m)
Bemærkninger:
Kurset anbefales i sammenhæng med januarkurset 28316, som er det
eksperimentelle sidestykke til dette teorikursus.
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver
den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som
kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed,
klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
