Grenzflächen und Partikeltechnologie
Interfaces and Technology of Particles

Modul CH1047 [CH1047]

Dieses Modul wird durch Fakultät für Chemie bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2014/5 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2014/5SS 2014

Basisdaten

CH1047 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Katalog der nichtphysikalischen Wahlfächer
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
120 h 45 h 4 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Der Teil Grenzflächen vermittelt die wichtigsten Prinzipien und Grundbegriffe, die nötig sind, disperse Feststoffsysteme sowohl hinsichtlich ihrer interpartikulären Wechselwirkungsmechanismen als auch der Beiträge durch beteiligte Flüssigphasen grundlegend beschreiben und verstehen zu können. Es werden dabei die folgenden Themen behandelt: -Oberflächenspannung, Messung derselben, Benetzungsphänomene, Randwinkel, ultrahydrophobe Oberflächen, Krümmungsphänomene -Grundlagen der Partikel-/Partikelwechselwirkungen über Potentialverläufe von Dipolwechselwirkungen, Polarisation, Hamaker-Ansatz und Modellgeometrien, Partikelhaftung auf Basis der Wechselwirkungspotentiale, Beiträge durch Flüssigkeiten zur Partikelwechselwirkung (Haftbrücken) -Elektrostatische Theorie zur Stabilität von Feststoffdispersionen in wässrigen Elektrolytumgebungen (Gouy-Chapman), Generalisierung duch die DLVO-Theorie, stabilitätsbeeinflussende Parameter der Lösung -Gekrümmte Grenzflächen und Kelvin-Gleichung, Anwendung auf Nukleation und Partikelwachstum -Be- und Entfeuchten von Paritkelhaufwerken, Kapillardruckkurven Der Teil Partikeltechnologie erweitert die Grundlagen zu Grenzflächen durch die Behandlung der Herstellung und Konditionierung disperser Feststoffsysteme an praktischen Beispielen. Insbesondere erfolgt dies unter dem Blickwinkel der Präparation von heterogenen Katalysatoren, ausgehend von der primären nasschemischen Partikelfällung bis zur endgültigen Formgebung und der dabei notwendigen bzw. anwendbaren Methoden. Beispielhaft werden dabei prominente Katalysatorsysteme vorgestellt. Inhalte dabei sind: -Methodische Vorgehensweise bei der Fällung, bestimmende Prozessparameter, hydrothermale Methoden und Sol-Gel-Prozesse, Templatverfahren, Additive -Besonderheiten bei Trägerkatalysatoren, Imprägnieren, Modifikation von Oberflächen -Grundlagen der Agglomeration und Agglomeriertechniken, mechanische Eigenschaften von Agglomeraten, zu berücksichtigende Partikelwechselwirkungen, Systematik der Haftkräfte bei der Agglomeration, trockene und feuchte Systeme -Charakterisierung von Partikelsystemen: physikalische Methoden (Lichtstreuung), Bestimmung der Oberflächen disperser Partikelsysteme (Sorptionsisothermen, BET), Sieben und Sichten, Grundbegriffe der Probennahme bei Feststoffen

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, die wichtigsten gemeinsamen Merkmale disperser Partikelsysteme und deren Phänomenologie an praktischen Beispielen zu erkennen. Ein Überblick und Verständnis für die grundlegenden Wechselwirkungsmechanismen und deren Systematik ist entwickelt und damit eine Grundlage für eine zielgerichtete Vertiefung des Verständnisses der Verhältnisse bei Feststoffpartikelsystemen gelegt. Die Studierenden vermögen diese Kenntnisse beispielhaft auf praktische Katalysatorsysteme zu übertragen und dabei wichtige, eigenschaftsbestimmende Einflüsse selbstständig zu analysieren und zu bewerten.

Voraussetzungen

Grundlegende Kenntnisse in Physikalischer Chemie und Physik

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Grenzflächen und Partikeltechnologie (Mechanische Verfahrenstechnik II) Hinrichsen, K. Michel, T. Donnerstag, 12:00–14:00
sowie einzelne oder verschobene Termine
UE 1 Grenzflächen und Partikeltechnologie (Mechanische Verfahrenstechnik II), Übung Hinrichsen, K. Michel, T. Donnerstag, 09:00–10:00
sowie einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (2 SWS) und einer als Block angebotenen Übung (1 SWS). Die Inhalte der Vorlesung werden an der Tafel sowie an Hand von Folien mittels Vortrag vermittelt. Der Vortrag wird durch Vorliegen der Präsentationskopie unterstützt und die Studierenden sind aufgefordert, die ergänzenden Kommentare und Erläuterungen individuell in den Folienkopien zu vermerken und nachzuarbeiten. Der Übungsteil wird als Demonstration experimenteller Methoden zur Charakterisierung von Feststoffpartikelsystemen als Block angeboten. Die Gruppen- und Zeiteinteilung wird dabei mit den Studierenden abgesprochen.

Medienformen

Es erfolgt Tafelanschrieb und Darstellung durch Powerpoint-Präsentation. Zu Beginn der Veranstaltung wird ein Skript mit Kopien der Präsentationsfolien ausgereicht.

Literatur

D.J. Shaw: Introduction to Colloid and Surface Chemistry, 3rd Ed., Butterworths, London 1980, ISBN 0-408-71049-7 C.J. van Oss: Interfacial Forces in Aqueous Media, Marcel Dekker, New York, 1994, ISBN 0-8274-9168-1 R.J. Stokes, D.F. Evans: Fundamentals of Interfacial Engineering, VCH, New York, 1996, ISBN 0-471-18647-3

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Die Prüfungsleistung wird in Form einer Klausur von 90 Minuten Länge erbracht. Die Studierenden müssen dabei zeigen, ob die Vorlesungsinhalte mit den wichtigen Prinzipien soweit aufgearbeitet und verstanden sind, dass sie in begrenzter Zeit zur Beantwortung vorgegebener Verständnisfragen und Problemstellungen mit den richtigen Zusammenhängen aktiviert werden können. Es sind keine Hilfsmittel erlaubt.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Grenzflächen und Partikeltechnologie
Do, 16.2.2017, 13:30 bis 15:00 CH: 21010
bis 15.1.2017 (Abmeldung bis 9.2.2017)

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.