Kursplan för Kolloid- och ytkemi

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnColloid and surface chemistry
  • KurskodKFK176
  • Omfattning6 Högskolepoäng
  • ÄgareTKBIO
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeBioteknik, Kemiteknik
  • InstitutionKEMI OCH KEMITEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 48124
  • Max antal deltagare70
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0106 Tentamen 4,5 hp
Betygsskala: TH
4,5 hp
  • 15 Mar 2022 em J
  • 08 Jun 2022 fm J
  • 26 Aug 2022 fm J
0206 Laboration 1,5 hp
Betygsskala: UG
1,5 hp

    I program

    Examinator

    Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

    Behörighet

    Grundläggande behörighet för grundnivå
    Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

    Särskild behörighet

    Samma behörighet som det kursägande programmet.
    Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

    Kursspecifika förkunskaper

    Grundläggande kunskaper i termodynamik och fysikalisk kemi.

    Syfte

    Kursen avser att ge grundläggande kunskaper i kolloid- och ytkemi relevanta för teknologer med en bioteknisk inriktning. De kolloidala systemens egenskaper analyseras utgående från ett fysikaliskt kemiskt perspektiv, där begreppen intermolekylär växelverkan, entropi och kemisk potential är centrala. Kursen skall också ge ökad färdighet i experimentell metodik och teknisk/vetenskaplig rapportering.

    Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

    • ge exempel på olika typer av kolloidala system, beskriva vad som kännetecknar dem samt ge exempel på hur de kan studeras, karakteriseras och användas
    • definiera begreppen ytenergi och ytspänning och ge exempel på hur ytspänning kan mätas samt kvantitativt beskriva ytspänningens betydelse för bubblors och droppars egenskaper
    • definiera begreppen kohesionsenergi, adhesionsenergi, spridningskoefficient och kontaktvinkel samt utnyttja dessa för att avgöra om vätning sker
    • definera begreppet ytöverskott, kunna härleda och utnyttja Gibbs adsorptionsisoterm för att analysera molekylers adsorption i gränsytor samt kvalitativt och kvantitativt kunna tolka resultat från ytvågsstudier av monolager
    • ge exempel på olika typer av tensider och olika metoder att experimentellt bestämma och teoretisk definiera den kritiska micellbildningskoncentrationen (CMC) samt kunna beskriva hur CMC beror av tensidens kemiska struktur, olika tillsatser samt tryck och temperatur
    • beskriva olika lyotropa flytande kristallina system och ge exempel på hur de kan karakteriseras och studeras
    • beskriva de mekanismer som leder till laddade ytor samt kvantitivt kunna beskriva det elektriska dubbelskiktet med Gouy-Chapmanmodellen
    • analysera resultat från mikroelektroforesexperiment
    • kvantitativt kunna beskriva växelverkan och koagulation i kolloidala system mha DLVO-teorin samt kunna beskriva olika sätt att stabilisera kolloider
    • ge exempel på olika typer av emulsioner, hur dessa kan framställas, karakteriseras och praktiskt användas
    • ge exempel på olika typer av skum och kunna beskriva hur skummets egenskaper beror av dräneringshastighet, ytelasticitet och ytviskositet
    • beskriva egenskaper hos polymerer med modellen fritt ledad kedja
    • utföra enklare laborativa mätningar samt kunna analysera, diskutera och skriftligt rapportera resultaten från dessa

    Innehåll

    Kursen inleds med en översikt där olika exempel på kolloider presenteras. Klassificering, terminologi, betydelse och framställningsprinciper tas också upp. Kopplingen mellan kolloidkemin och ytkemin betonas. Olika metoder för karakterisering diskuteras. Kolloidala partiklars rörelse i medier analyseras (Brownsk rörelse, diffusion, sedimentation). Ytspänningens betydelse för droppar och bubblors fysikaliska egenskaper studeras (Laplace ekvation, Kelvins ekvation) samt dess betydelse för vätning av ytor (Youngs ekvation). Gibbs adsorptionsisoterm härleds och diskuteras, speciellt i samband med micellbildning. Monolagers fysikaliska egenskaper behandlas i samband med diskussion av ytvågen. Tensiders fysikaliska kemi diskuteras ingående med fokus på micellers termodynamik (CMC, Krafftpunkt, hydrofob växelverkan, solubilisering) och flytande kristallina faser (struktur, packningsparameterar, liposomer). Ytelektriska egenskaper behandlas utgående från Gouy-Chapmanmodellen av det elektriska dubbelskiktet. Resultaten utnyttjas dels för att beskriva elektrokinetiska fenomen (Hückels, Henrys, och Smoluchowskis ekvationer för elektroforetisk mobilitet), dels för att beskriva växelverkan mellan kolloidala partiklar med DLVO-teorin, vilken i sin tur utnyttjas för att förstå kolloidal stabilitet (aggregering, Schulze-Hardys regel). Egenskaperna hos skum (dränering, ytelasticitet, ytviskositet) och emulsioner (HLB-tal) samt mikroemulsioner behandlas också. En kort diskussion av polymermodellen fritt ledad kedja (entropisk fjäder, storleksmått) ingår också i kursen.

    Organisation

    Föreläsningar, räknestugor och laborationer. Viktiga kursmoment illustreras med följande obligatoriska laborationer;
    1. Mätning av ytspänning med ring- och droppviktsmetoderna
    2. Bestämning av kritisk micellbildningskoncentration
    3. Mikroelektrofores och zetapotential.

    Litteratur

    Meddelas senare via kurshemsidan.

    Examination inklusive obligatoriska moment

    Skriftlig tentamen med beräknings- och teoriuppgifter samt godkänt laborationsmoment.

    Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.