Koloidi

Opis predmeta

Klasifikacija koloidnih sistemov. Vrste medfaznih površin in pojavi na njih. Medmolekulske interakcije in tvorba urejenih struktur. Dinamika v koloidnih sistemih. Fazne spremembe.

Polimeri. Konformacija verig, karakterizacija, polidisperznost. Polimeri v raztopinah. Amorfni in kristalinični polimeri. Polimerne zmesi in blok-kopolimeri. Polielektroliti.

Koloidi. Vrste koloidov. Sile med koloidnimi delci. Vpliv polimerov na stabilnost koloidov. Sterična in elektrostatska stabilizacija koloidov. Kinetične lastnosti. Obravnava nekaj praktičnih primerov koloidnih sistemov (glina, barve, farmacevtske oblike, biološke membrane, itd.). Koncentrirane koloidne raztopine.

Amfifili. Vrste amfifilov. Površinska aktivnost. Monomolekularne plasti. Adsorpcija na površinah. Micelizacija in kritična micelna koncentracija. Delovanje detergentov. Solubilizacija v micelah. Ukrivljenost površin in njena povezava s strukturo.

Izbrani primeri urejenih micelnih struktur. Mikro in makro emulzije. Tekoči kristali. Biološki koloidi (lipidne membrane, DNA, proteini, polisaharidi in glikoproteini). Združevanje makromolekul (mikrotubule in nitaste strukture).

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je študenta seznaniti s sistemi, ki vsebujejo delce koloidnih dimenzij (npr. amfifile, koloide, polimere) in z zakonitostmi, ki določajo njihove lastnosti. 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.

Metode poučevanja in učenja

-predavanja v računalniških učilnicah;

-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, pa pri razvoju novih farmacevtskih oblik in pri podobnih nalogah.

Refleksija:

Študent se zave 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 in medicine, in tudi na mnogih tehnoloških področjih.

Reference nosilca

KOGEJ, Ksenija, FONSECA, Sofia M., ROVISCO, J., AZENHA, M. E., LUÍSA RAMOS, M., SEIXAS DE MELO, J., BURROWS, Hugh. Understanding the interaction between trivalent lanthanide ions and stereoregular polymethacrylates through luminescence, binding isotherms, NMR, and interaction with cetylpyridinium chloride. Langmuir, ISSN 0743-7463, 2013, vol. 29, no. 47, str. 14429-14437, [COBISS.SI-ID 1656879].
ANŽLOVAR, Alojz, CRNJAK OREL, Zorica, KOGEJ, Ksenija, ŽIGON, Majda. Polyol-mediated synthesis of zinc oxide nanorods and nanocomposites with poly(methyl methacrylate). Journal of nanomaterials, ISSN 1687-4110, 2012, vol. 2012, art. no. 760872 (9 str.), [COBISS.SI-ID 36033029].
KOGEJ, Ksenija. Association and structure formation in oppositely charged polyelectrolyte-surfactant mixtures. Advances in colloid and interface science, ISSN 0001-8686. [Print ed.], 2010, vol. 158, no. 1/2, str. 68-83, [COBISS.SI-ID 34100741].
PETERLIN, Primož, ARRIGLER, Vesna, KOGEJ, Ksenija, SVETINA, Saša, WALDE, Peter. Growth and shape transformations of giant phospholipid vesicles upon interaction with an aqueous oleic acid suspension. Chemistry and physics of lipids, ISSN 0009-3084. [Print ed.], 2009, letn. 159, str. 67-76, [COBISS.SI-ID 25598681].
PELJHAN, Sebastijan, ŽAGAR, Ema, CERKOVNIK, Janez, KOGEJ, Ksenija. Strong intermolecular association between short poly(ethacrylic acid) chains in aqueous solutions. The journal of physical chemistry. B, Condensed matter, materials, surfaces, interfaces & biophysical, ISSN 1520-6106, 2009, vol. 113, no. 8, str. 2300-2309. [COBISS.SI-ID 22456103].
VLACHY, N.; TOURAUD, D.; KOGEJ, K.; KUNZ, W. Solubilization of methacrylic acid based polymers by surfactants in acidic solutions. J. colloid interface sci., 2007, vol. 315, no. 2, p. 445-455. [COBISS.SI-ID 28920325].

Temeljni viri in literatura

Ksenija Kogej: Površinska in koloidna kemija, 1. izd. Ljubljana: Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, 2010 . IX, 185 str., ilustr. ISBN 978-961-6756-15-0. [COBISS.SI-ID 251129600]
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, druga učna gradiva.