Fizykochemia surfaktantów i biosurfaktantów

Znajomość podstaw chemii ogólnej, nieorganicznej, fizycznej

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS od cyklu kształcenia 2012/13

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 30 h

Laboratorium 30 h

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 60 h

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 2

Godziny nie kontaktowe (praca własna studenta)

Przygotowanie się do laboratorium 12 h

Studiowanie literatury 5 h

Wykonanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń 6 h

Przygotowanie do zaliczenia i udział w zaliczeniu ćwiczeń 12 h

Przygotowanie się do egzaminu 25 h

Łączna liczba godzin nie kontaktowych 60 h

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 2

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 4

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach drugiego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-28.28/19 z dnia 26 czerwca 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020.

W1 - W5: wykład (egzamin pisemny) laboratorium (odpowiedzi ustne, sprawozdania z ćwiczeń, kolokwium pisemne).

U1-U4: wykład (egzamin pisemny); laboratorium (odpowiedzi ustne, sprawozdania pisemne, kolokwium pisemne).

K1, K2: wykład (egzamin pisemny) laboratorium (odpowiedzi ustne, sprawozdania z ćwiczeń).

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV-18.23/18 z dnia 27 czerwca 2018 r. tj. od cyklu kształcenia 2018/2019

W1, W2 Wykład - egzamin pisemny, laboratorium - zaliczenie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

U1, U2 Wykład - egzamin pisemny, laboratorium - zaliczenie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

K1, K2 Wykład - egzamin pisemny, laboratorium - zaliczenie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013

W1 - W3 Wykład - egzamin ustny, laboratorium - zaliczenie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

W4 Laboratorium - wykonanie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

U1 Laboratorium - wykonanie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

U2, U3 Wykład - egzamin ustny, laboratorium - zaliczenie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

U4 Laboratorium - wykonanie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

K1, K2 Wykład - egzamin ustny, laboratorium - zaliczenie ćwiczeń i kolokwia śródsemestralne.

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

Budowa i właściwości fizyczne surfaktantów i biosurfaktantów ze

szczególnym uwzględnieniem surfaktantów stosowanych w kosmetykach.

Klasyfikacja surfaktantów i biosurfaktantów.

Adsorpcja surfaktantów na granicy faz ciało stałe-ciecz:

- mechanizm adsorpcji,

- izotermy adsorpcji,

- wpływ struktury surfaktantów na adsorpcję,

- wpływ pH, siły jonowej, temperatury i dodatków na adsorpcję,

- parametry określające zdolność adsorpcyjną surfaktantów i biosurfaktantów.

Metody wyznaczania wielkości adsorpcji na granicy faz ciało stałe-ciecz.

Wpływ adsorpcji surfaktantów z wodnych roztworów na właściwości

powierzchniowe adsorbentów.

Adsorpcja surfaktantów i biosurfaktantów na granicy faz ciecz-gaz i

ciecz-ciecz:

- równania adsorpcji Gibbsa, Szyszkowskiego, Langmuira i Frumkina,

- parametry określające wielkość adsorpcji,

- wpływ struktury, pH, siły jonowej i temperatury na wielkość adsorpcji,

- swobodna entalpia, entalpia i entropia adsorpcji,

- adsorpcja mieszaniny dwu surfaktantów,

- wpływ rodzaju fazy kontaktującej się z roztworem surfaktantów na wielkość

adsorpcji i strukturę warstw adsorpcyjnych.

Micelizacja surfaktantów i biosurfaktantów:

- krytyczne stężenie micelizacji, wielkość, kształt i struktura micel, liczba agregacji,

- wpływ struktury surfaktantów, siły jonowej, pH, temperatury i dodatków substancji nie będących klasycznymi surfaktantami na krytyczne stężenie micelizacji,

- micele mieszanin surfaktantów,

- swobodna entalpia, entalpia i entropia procesu micelizacji.

Zastosowanie surfaktantów i biosurfaktantów jako: detergenty, zwilżacze, dyspergatory, emulgatory i substancje pieniące, solubilizatory w układach kosmetycznych.

Ćwiczenia laboratoryjne obejmują następujące zagadnienia:

Pojęcie adsorpcji - adsorpcja fizyczna, adsorpcja chemiczna, adsorpcja surfaktantów na granicy faz ciało stałe-roztwór, izotermy adsorpcji Langmuira oraz Gu i Zhu. Swobodna energia adsorpcji surfaktantów na granicy faz roztwór-powietrze - metody wyznaczania swobodnej energii adsorpcji, wpływ struktury surfaktantu na swobodną energię adsorpcji, wpływ środowiska na swobodną energię adsorpcji surfaktantów. Krytyczne stężenie micelizacji - metody wyznaczania krytycznego stężenia micelizacji (CMC), wpływ struktury surfaktantów na CMC, wpływ środowiska na CMC.

Swobodna energia micelizacji - obliczanie swobodnej energii micelizacji surfaktantów niejonowych i jonowych, czynniki wpływające na swobodną energię micelizacji. Zwilżalność ciał stałych przez wodne roztwory surfaktantów - zwilżalność a swobodna energia powierzchniowa ciał stałych - rola surfaktantów w procesie zwilżania.

Emulsje - charakterystyka emulsji, podział emulsji, stabilność emulsji, metody stabilizacji emulsji w kosmetyce i emulgatory stosowane w emulsjach kosmetycznych.

Piany - mechanizm powstawania pian, charakterystyka pian - zdolności pianotwórcze surfaktantów, substancje pieniące stosowane w kosmetykach.

Zawartość anionowych związków powierzchniowo czynnych w preparatach myjących i piorących.

Literatura podstawowa:

1. A. Anastasiu, Środki powierzchniowo czynne, WNT Warszawa 1973.

2. R. Zieliński, Surfaktanty - towaroznawcze i ekologiczne aspekty ich stosowania, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań 2000.

3. W. Malinka, Zarys chemii kosmetycznej, Volumed, Wrocław 1999.

4. T.F. Tadros, Surfactants in Agrochemicals, Marcel Dekker, New York 1994.

5. J. M. Rosen, Surfactants and Interfacial Phenomena, Wiley-Interscience, New York 1989.

Literatura uzupełniająca

1. http://www.katedrachf.umcs.lublin.pl

2. J. Ościk, Adsorpcja, PWN, 1979.

3. E.T. Dutkiewicz, Fizykochemia powierzchni, WNT, Warszawa 1998.

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-28.28/19 z dnia 26 czerwca 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020.

WIEDZA

W1. Absolwent zna i rozumie wybrane teorie, zjawiska i metody z zakresu chemii ze szczególnym uwzględnieniem właściwości surfaktantów i biosurfaktantów w powiązaniu z innymi dziedzinami (K_W01).

W2. Absolwent ma uporządkowaną wiedzę obejmującą kluczowe zagadnienia i główne trendy w chemii oraz zna i rozumie wybrane, szczegółowe i zaawansowane zagadnienia z zakresu studiowanej specjalności (K_W02).

W3. Absolwent zna i rozumie najnowsze osiągnięcia i kierunki w rozwoju chemii oraz główne tendencje rozwojowe dotyczące studiowanej specjalności (K_W03).

W4. Absolwent zna miejsce chemii i rozumie jej znaczenie w poznawaniu i rozwoju świata i (K_W04).

W5. Absolwent zna i rozumie fundamentalne dylematy współczesnej cywilizacji wynikające z rozwoju technologicznego mające znaczenie dla studiowanej specjalności (K_W05).

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Absolwent potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, obliczenia, interpretować uzyskane wyniki, wyciągać i formułować wnioski, a także wykorzystywać uzyskane wyniki do argumentowania swoich tez i weryfikacji hipotez naukowych z zakresu studiowanej specjalności chemicznej(K_U03).

U2. Absolwent potrafi zastosować zdobytą wiedzę z zakresu studiowanej specjalności chemicznej. K_U04

U3. Absolwent potrafi współdziałać z innymi osobami w pracach zespołowych i pełnić w tych zespołach wiodącą rolę (K_ U10).

U4. Absolwent potrafi planować własne uczenie się przez całe życie i motywować innych w tym zakresie, rozwijać wiedzę i pogłębiać umiejętności praktyczne związane z chemią (K_U011).

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Absolwent jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy z zakresu chemii i nauk pokrewnych (K_K01)

K2. Absolwent jest gotów do krytycznej oceny przekazywanych treści i uznawania znaczenia wiedzy chemicznej w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych, a w przypadku trudności z samodzielnym ich rozwiązaniem – do zasięgnięcia opinii ekspertów z różnych dziedzin. K_K02

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-18.23/18 z dnia 27 czerwca 2018 r. tj. od cyklu kształcenia 2018/2019

WIEDZA

W1. Absolwent zna i rozumie w pogłębiony sposób wybrane fakty, teorie i zjawiska oraz metody z zakresu chemii, w tym złożone zależności między nimi, także w powiązaniu z innymi dziedzinami - K_W01

W2. Absolwent zna i rozumie miejsce i znaczenie chemii dla postępu nauk ścisłych i przyrodniczych, poznania świata i rozwoju cywilizacji - K_W07

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Absolwent potrafi zastosować zdobytą wiedzę w zakresie chemii do pokrewnych dziedzin nauki i dyscyplin naukowych - K_U01

U2. Absolwent posiada umiejętność pracy samodzielnej i w grupie, potrafi kierować pracą zespołu, planować, kierować i realizować różne zadania z zakresu chemii - K_U05

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Absolwent jest gotów do tworzenia i rozwijania wzorów właściwego postępowania w środowisku pracy i życia, podejmowania inicjatyw, krytycznej oceny siebie oraz zespołów i organizacji, w których uczestniczy - K_K01

K2. Absolwent jest gotów do krytycznej oceny odbieranych treści i uznawania znaczenia wiedzy chemicznej w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych - K_K03

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013

WIEDZA

W1. Posiada rozszerzoną wiedzę na temat różnorodnych zjawisk występujących na różnych granicach faz w tym specjalistyczną wiedzę na temat adsorpcji surfaktantów - K_W10

W2. Posiada wiedzę na temat oddziaływań międzycząsteczkowych surfaktantów i biosurfaktantów - K_W11

W3. Ma wiedzę na temat surfaktantów i biosurfaktantów - K_W13

W4. Zna teoretyczne podstawy funkcjonowania aparatury naukowej w zakresie fizykochemii surfaktantów i biosurfaktantów - K_W16

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi zinterpretować wyniki badań wybranymi technikami badawczymi stosowanymi w fizykochemii surfaktantów i biosurfaktantów - K_U01

U2. Umie opisać, również ilościowo, szereg ważnych zjawisk powierzchniowych i międzyfazowych w układach obejmujących surfaktanty i biosurfaktanty - K_U07

U3. Potrafi określać i analizować wielkości charakteryzujące surfaktanty i biosurfaktanty - K_U09

U4. Potrafi przygotować opracowania przedstawiające osiągnięte rezultaty w ramach zajęć dydaktycznych dotyczących fizykochemii surfaktantów i biosurfaktantów - K_U24

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania i zdobywania wiedzy - K_K01

K2. Potrafi współdziałać i pracować w grupie oraz rozumie konieczność pracy zespołowej w badaniach naukowych związanych z surfaktantami i biosurfaktantami - K_K02

nie dotyczy