Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Inżynieria koloidów i układów dyspersyjnych
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
NRCM-2-306-s
Wydział:
Metali Nieżelaznych
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Recykling i Metalurgia
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Pacławski Krzysztof (paclaw@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

1. Wprowadzenie do przedmiotu. 2. Stan koloidalny. 3. Klasyfikacja układów koloidalnych. 4. Metody syntezy koloidów liofobowych i liofilowych. 5. Koloidy metali przejściowych. 6. Oczyszczanie roztworów koloidalnych i separacja koloidów. 7. Stabilność koloidów. 8. Koloidy ochronne. 9. Emulsje. 10. Układy micelarne. 11. Metody analizy układów koloidalnych (Dynamiczne rozpraszanie światła, Spektrofotometria, Mikroskopia elektronowa, Promieniowanie synchrotronowe). 12. Zastosowanie koloidów.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna i rozumie podstawowe definicje z zakresu nauki o koloidach oraz zastosowanie koloidów. RCM2A_W01 Kolokwium
M_W002 Zna i rozumie kryteria klasyfikacji układów koloidalnych oraz podstawowe cechy grup układów koloidalnych. RCM2A_W01 Kolokwium
M_W003 Zna i rozumie metody wytwarzania koloidów liofobowych i liofilowych, w tym koloidów metali przejściowych. RCM2A_W03, RCM2A_W01 Kolokwium
M_W004 Zna i rozumie zasadę oczyszczania i rozdzielania układów koloidalnych. RCM2A_W03, RCM2A_W01 Kolokwium
M_W005 Zna i rozumie zasadę działania podstawowych metod analizy morfologii koloidów. RCM2A_W01 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi dobrać metodę i wykonać syntezę koloidów wybranych metali przejściowych. RCM2A_U03, RCM2A_U01, RCM2A_U02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi wytypować metodę do oczyszczania danego typu układu koloidalnego. RCM2A_U03, RCM2A_U01, RCM2A_U02 Kolokwium
M_U003 Potrafi uzasadnić wybór metody do określania morfologii cząstek koloidalnych metali. RCM2A_U03, RCM2A_U02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Jest gotów do pracy w zespole zajmującym się syntezą koloidów metali oraz analizą instrumentalną morfologii cząstek koloidalnych. RCM2A_K01, RCM2A_K02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 0 15 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Zna i rozumie podstawowe definicje z zakresu nauki o koloidach oraz zastosowanie koloidów. + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna i rozumie kryteria klasyfikacji układów koloidalnych oraz podstawowe cechy grup układów koloidalnych. + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie metody wytwarzania koloidów liofobowych i liofilowych, w tym koloidów metali przejściowych. + - + - - - - - - - -
M_W004 Zna i rozumie zasadę oczyszczania i rozdzielania układów koloidalnych. + - - - - - - - - - -
M_W005 Zna i rozumie zasadę działania podstawowych metod analizy morfologii koloidów. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi dobrać metodę i wykonać syntezę koloidów wybranych metali przejściowych. + - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi wytypować metodę do oczyszczania danego typu układu koloidalnego. + - - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi uzasadnić wybór metody do określania morfologii cząstek koloidalnych metali. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Jest gotów do pracy w zespole zajmującym się syntezą koloidów metali oraz analizą instrumentalną morfologii cząstek koloidalnych. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 57 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):
Inżynieria koloidów i układów dyspersyjnych – zagadnienia

1. Stan koloidalny (krystaloidy i koloidy, roztwory koloidalne, fazy dyspersyjna i dyspergująca w roztworach koloidalnych. 2. Klasyfikacja układów koloidalnych ze względu na: a) naturę fazy rozpraszającej i rozpraszanej (zole, żele, emulsje, piany), b) wyglądu (np. zole, żele), c) oddziaływanie (liofobowe, liofilowe), e) ładunek elektryczny (dodatnie, ujemne), f) rozmiar cząsteczek fazy rozpraszanej (wielocząsteczkowe, wielkocząsteczkowe, asocjaty lub elektrolity koloidalne), g) skład chemiczny (organiczne, nieorganiczne). 3. Metody syntezy koloidów liofobowych i liofilowych: a) Metody kondensacji: fizyczne (wymiana rozpuszczalników, chłodzenie nadmiarowe, kondensacja gorącej pary nad fazą ciekłą, kontrolowana kondensacja) i chemiczne (utlenianie, redukcja, hydroliza, podwójny rozkład), b) Metody dyspersji lub rozkładu (dyspersja mechaniczna, d. elektryczna, łuku Brediga, peptyzacji). 4. Metody syntezy koloidów metali grup przejściowych o znaczeniu gospodarczym. 5. Oczyszczanie roztworów koloidalnych i rozdzielanie koloidów (dializa, elektrodializa, ultrafiltrowanie). 6. Właściwości roztworów koloidalnych (heterogeniczna natura, filtrowalność, stabilność, właściwości koligatywne, w. mechaniczne (ruchy Browna, dyfuzja, sedymentacja), w. optyczne (efekt Tyndalla), w. elektryczne (elektroforeza, pochodzenie ładunku, elektroosmoza, punkt izoelektryczny, koagulacja roztworów koloidalnych). 7. Stabilność koloidów. 8. Koloidy ochronne. 9. Emulsje typu „olej w wodzie” i „woda w oleju”, identyfikacja emulsji (testy: rozcieńczania i barwnikowy), stabilność emulsji, demulsyfikacja, zastosowanie emulsji, żele. 10. Układy micelarne (micele, krytyczne stężenie micelizacji). 11. Metody analizy układów koloidalnych (Dynamiczne rozpraszanie światła, Spektrofotometria, Mikroskopia elektronowa, Promieniowanie synchrotronowe). 12. Zastosowanie i wykorzystanie koloidów.

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):
Inzynieria koloidów i układów dyspersyjnych – zagadnienia do ćwiczeń laboratoryjnych

W ramach ćwiczeń laboratoryjnych student zapoznaje się z podstawowymi właściwościami koloidów, metodami ich syntezy (w szczególności koloidów metali przejściowych), metodami analizy ich morfologii oraz wybranych właściwości fizykochemicznych. Przewidywane są następujące tematy ćwiczeniowe:
1. Koloidy złota – synteza metodą Turkiewicza i odwrotną metodą Turkiewicza, rejestracja efektu Tyndalla, analiza stabilności oraz właściwości optycznych koloidów metodą spektrofotometryczną.
2. Koloidy srebra – synteza oraz określanie wielkości cząstek i stabilności koloidu metodą Dynamicznego Rozpraszania Światła
3. Koloidy półprzewodników – synteza kropek kwantowych z CdSe oraz ocena ich właściwości optycznych metodami organoleptyczną oraz spektrofotometryczną.
4. Koloidy magnetyczne – synteza ferrofluidu
5. Koloidy SiO2 – synteza krzemionki metodą zol-żel, określenie kształtu otrzymanych cząstek koloidalnych

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji ustnej wspomaganej klasycznym wykładem tablicowym oraz prezentacją multimedialną
  • Ćwiczenia laboratoryjne: Praca własna studenta na zajęciach laboratoryjnych polegająca na samodzielnym wykonaniu doświadczeń zgodnie z instrukcją do ćwiczeń, przeprowadzeniu analizy otrzymanych danych i wykonaniu sprawozdania.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

WYKŁAD:
1. Uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium zaliczeniowego
2. Studenci mają możliwość napisania lub poprawy kolokwium zaliczeniowego w dwóch dodatkowych terminach ustalonych zgodnie z regulaminem studiów w AGH.

ĆWICZENIA LABORATORYJNE:
1. Obecność 100% na ćwiczeniach w laboratorium
2. Oddanie indywidualnych sprawozdań z wykonanych prac laboratoryjnych, wg poleceń zawartych w instrukcjach do ćwiczeń oraz wskazówek prowadzącego
3. Uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium obejmującego całość zagadnień poruszanych na ćwiczeniach laboratoryjnych
4. Studenci, którzy spełnili warunek obecności na ćwiczeniach (p. 1), oddali w terminie wszystkie sprawozdania (p. 2) i zostały one ocenione pozytywnie (zal.) mają możliwość napisania lub poprawy kolokwium zaliczeniowego w dwóch dodatkowych terminach ustalonych zgodnie z regulaminem studiów w AGH.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 1. Aktualny wpis na 3 semestr II stopnia studiów na Kierunku: Recykling i Metalurgia (Wydział Metali Nieżelaznych, AGH). 2. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 1. Aktualny wpis na 3 semestr II stopnia studiów na Kierunku: Recykling i Metalurgia (Wydział Metali Nieżelaznych, AGH).
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) = ocena z ćwiczeń laboratoryjnych (OL) x 0.5 + ocena z kolokwium zaliczeniowego (OZ) x 0.5
OK = 0.5xOL + 0.5xOZ

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

WYKŁAD:
Posiadanie notatek z zaległych wykładów oraz zapoznanie się z ich treścią. Przyswojenie zaległych wiadomości weryfikowane jest na kolokwium zaliczeniowym.

ĆWICZENIA LABORATORYJNE:
Dopuszczalna jest jedna nieobecność studenta na ćwiczeniach laboratoryjnych, która może zostać usprawiedliwiona, po odrobieniu przez niego zaległego ćwiczenia na zajęciach dodatkowych, przewidywanych po zakończeniu planowych ćwiczeń laboratoryjnych. Zajęcia te odbędą się pod koniec trwającego semestru (o dacie zajęć poinformuje prowadzący).

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Udział w wykładach jest możliwy dla studentów, którzy posiadają aktualny wpis na 3 semestr II stopnia studiów na Kierunku: Recykling i Metalurgia (Wydział Metali Nieżelaznych, AGH).

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. A. Kuhna: “Chemia koloidów”, PWN, Warszawa 1957.
2. S. Minc, L. Stolarczyk: “Elementy fizykochemii koloidów”, PWN, Warszawa 1956.
3. D.J. Shaw: “Introduction to colloids and surface chemistry”, Butterword Heinemann, Oxford 1992.
4. S. Agarwal: “Engineering Chemistry. Fundamentals and Application”, Cambridge University Press, 2015.
5. P.W. Atkins: “Chemia Fizyczna”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001.
6. G. Schmid: “Clusters and Colloids. From Theory to Applications”, VCH, New York, 1994.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. K. Pacławski, B. Streszewski, W. Jaworski, M. Luty-Błocho, K. Fitzner: Gold nanoparticles formation via gold(III) ions reduction with glucose in the batch and in the flow microreactor systems, Colloid Surface A-Physicochemical and Engineering Aspects, 413 (2012) 208–215.
2. B. Streszewski, W. Jaworski, K. Pacławski, K. Fitzner, I. Dekany, E. Csapó: Gold nanoparticles formation in the aqueous system of gold(III) chloride complex ions and hydrazine sulfate -kinetic studies. Colloid Surface A-Physicochemical and Engineering Aspects, 413 (2012), 44-53.
3. K. Pacławski, M. Luty-Błocho, B. Streszewski, M. Wojnicki, W. Jaworski, K. Fitzner, Określenie warunków otrzymywania nanocząstek metali szlachetnych (Au, Pt i Pd) w układach mikroreaktorów. W Monografia: „Zaawansowane materiały i technologie ich wytwarzania”, str. 13-26, Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice, 2014.
4. M. Luty-Błocho, K. Pacławski, W. Jaworski, B. Streszewski, K. Fitzner: Kinetic studies of gold nanoparticles formation in the batch and in the flow microreactor system. Progress in Colloid and Polymer Science, 138 (2011) 39-43.
5. K. Pacławski, J. Gapiński: Static and dynamic light scattering method for analysis of gold colloidal growth in aqueous solution. Archives of Metallurgy and Materials, 53 (2007) 121-128.

Informacje dodatkowe:

Sprawy i zagadnienia związane z uczestnictwem w zajęciach lub opracowaniem sprawozdania, można konsultować również poza godzinami konsultacji, po wcześniejszym uzgodnieniu z prowadzącym (ustnie lub przez e-mail).