Interfaces and Technology of Particles

Module CH1047

This Module is offered by TUM Department of Chemistry.

This module handbook serves to describe contents, learning outcome, methods and examination type as well as linking to current dates for courses and module examination in the respective sections.

Module version of SS 2014

There are historic module descriptions of this module. A module description is valid until replaced by a newer one.

available module versions
WS 2014/5SS 2014

Basic Information

CH1047 is a semester module in German language at Master’s level which is offered in summer semester.

This Module is included in the following catalogues within the study programs in physics.

  • Catalogue of non-physics elective courses
Total workloadContact hoursCredits (ECTS)
120 h 45 h 4 CP

Content, Learning Outcome and Preconditions

Content

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

Learning Outcome

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.

Preconditions

Grundlegende Kenntnisse in Physikalischer Chemie und Physik

Courses, Learning and Teaching Methods and Literature

Courses and Schedule

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

Learning and Teaching Methods

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.

Media

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

Literature

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

Module Exam

Description of exams and course work

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.

Exam Repetition

There is a possibility to take the exam in the following semester.

Condensed Matter

When atoms interact things can get interesting. Fundamental research on the underlying properties of materials and nanostructures and exploration of the potential they provide for applications.

Nuclei, Particles, Astrophysics

A journey of discovery to understanding our world at the subatomic scale, from the nuclei inside atoms down to the most elementary building blocks of matter. Are you ready for the adventure?

Biophysics

Biological systems, from proteins to living cells and organisms, obey physical principles. Our research groups in biophysics shape one of Germany's largest scientific clusters in this area.