Koloidi

Opis predmeta

Uvod. Klasifikacija koloidnih sistemov. Vrste medfaznih površin in pojavi na njih. Kinetične in optične lastnosti koloidov. Dinamika v koloidnih sistemih. Medmolekulske interakcije in tvorba urejenih struktur.

Koloidi. Vrste koloidov. Sile med koloidnimi delci in njihov vpliv na stabilnost. Sterična in elektrostatska stabilizacija koloidov. Vpliv polimerov na stabilnost koloidov. Kinetika koagulacije. Termodinamika koagulacije in kritična temperatura flokulacije.

Praktični primeri koloidnih sistemov (na primer mleko, glina, barve, razne farmacevtske oblike, biološke membrane, itd.).

Polimeri. Konformacija verige, polidisperznost. Polimeri v raztopinah. Polimerne zmesi in blok-kopolimeri. Polielektroliti. Karakterizacija polimerov s sipanjem svetlobe.

Amfifili. Vrste amfifilov. Površinska aktivnost. Adsorpcija na površinah. Monomolekularne plasti. Površinsko aktivne snovi ali surfaktanti. Micelizacija in kritična micelna koncentracija. Termodinamika nastanka micel. Hidrofobni efekt. Delovanje detergentov. Solubilizacija. Ukrivljenost površin in njena povezava z obliko asociiranih struktur.

Izbrani primeri koloidnih struktur. Mikro in makro emulzije. Tekoči kristali. Biološki koloidi (lipidne membrane, DNA, proteini, polisaharidi in glikoproteini). Združevanje makromolekul (mikrotubule in nitaste strukture). Poudarek na raziskovalni tematiki študenta.

Predmet učimo na programih

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je študenta seznaniti s sistemi, ki vsebujejo delce koloidnih dimenzij (npr. polimere, amfifile, surfaktante, lipide oz. splošno delce koloidnih dimenzij) in z zakonitostmi, ki določajo njihove lastnosti, stabilnost ter strukturo oz. urejenost. Študent se seznani z velikim pomenom površine (medfazne meje) v koloidnih sistemih in pribobi znanje za prepoznavanje in razumevanje značilnih pojavov, ki so s tem povezani. To je tudi osnova za to, da bodo znali vplivati na lastnosti koloidnih sistemov.

Metode poučevanja in učenja

-predavanja;

-izdelava projekta, ki se navezuje na raziskovalno delo študenta. Projekt študenti izdelujejo sproti v obliki obveznih domačih nalog in ga dokončajo po izteku predavanj. Pri izpeljavi jim je zagotovljeno individualno spremljanje in pomoč;

-predstavitev projekta v pisni obliki in ustno pred skupino študentov

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

S pridobljenim znanjem bo študent razumel pojave v kompleksnih koloidnih sistemih, ki jih bo srečeval pri svojem strokovnem in raziskovalnem delu. Naučil se bo vrednotiti stabilnost in uporabiti ustrezne metode za proučevanje lastnosti koloidnih sistemov.

Uporaba:

Študent bo sposoben reševati zelo različne probleme s področja nanotehnologije in nanobiologije, eksperimentalna opažanja in rezultate svojega raziskovalnega dela bo zmožen interpretirati na molekularnem nivoju. Hkrati mu bo znanje koristilo pri načrtovanju razvoja novih materialov, pri razumevanju bioloških procesov in pri razvoju novih farmacevtskih oblik ter pri podobnih nalogah.

Refleksija:

Na osnovi pridobljenega znanja se bo študent zavedal tesne povezave med strukturo in sestavo polimerov, amfifilov ter koloidov in njihovimi lastnostmi v praktičnih sistemih.

Prenosljive spretnosti:

Način reševanje problemov, povezanih s koloidi, in predstavljene eksperimentalne metode so uporabne na raznih naravoslovnih področjih, od kemije in fizike do biologije, medicine in farmacije, pa tudi na mnogih tehnoloških področjih.

Temeljni viri in literatura

Ksenija Kogej: Površinska in koloidna kemija, 2. izd. Ljubljana: Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, 2015. IX, 185 str., ilustr. ISBN 978-961-6756-56-3. [COBISS.SI-ID 276930560]
Ian W. Fleming: Introduction to Soft Matter. Synthetic and Biological Self-Assembling Materials, Revised Edition, John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, 2007.
Bo Jönsson, Björn Lindman, Krister Holmberg, Bengt Kronberg: Surfactants and Polymers in Aqueous Solution, John Wiley & Sons, Chichester, 1998.
D. Fennell Evans, H. Wenerstrom: The Colloidal Domain: Where Physics, Chemistry and Biology Meet, 2nd Edition, Wiley-VCH, New York, 1999.

Revijalni članki s področja, tekoča periodika s področja raziskovanega dela študenta, druga učna gradiva.