Uniwersytet Jagielloński w Krakowie - Punkt LogowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Makromolekuły

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WFAIS.IF-Y308.0 Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Makromolekuły
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy: Fizyka - semestr zimowy - kursy fakultatywne dla WFAIS
Punkty ECTS i inne: 3.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/2021" (w trakcie)

Okres: 2020-10-01 - 2021-01-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Andrzej Budkowski
Prowadzący grup: Andrzej Budkowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Forma i warunki zaliczenia:

Egzamin ustny w MS Teams

Metody sprawdzania i kryteria oceny efektów kształcenia uzyskanych przez studentów:

Egzamin ustny. Dodatkowo ocena może być podwyższona (maksymalnie o 1 w skali 2-5) przy wysokiej ocenie testów/ quizów podawanych przez prowadzącego po każdym z wykładów w MS Forms.

Terminy egzaminów i zaliczeń:

Po konsultacjach w dniu 2.12.20 ustalono egzamin w dniach 1 i 10 lutego 2020

Metody dydaktyczne:

1. Wykład z prezentacją multimedialną (nagrania wykładów osiągalne dla członków zespołu MS TEAMS: Makromolekuły WFAIS.IF-B126.1,-Y308.0, -IM124.0); 2. Wydruki prezentacji kolejnych wykładów (do pobrania http://www.polyfilms.if.uj.edu.pl/dydaktyka LUB w zespole w MS TEAMS: Makromolekuły WFAIS.IF-B126.1,-Y308.0, -IM124.0); 3. Testy/quizy w MS FORMS rozsyłane emailem do członków zespołu w MS TEAMS: Makromolekuły WFAIS.IF-B126.1,-Y308.0, -IM124.0); 4. Możliwe ćwiczenia laboratoryjne do wykładu (15h, prowadzi dr Maciej Michalik) na zespole MS TEAMS: Makromolekuły - ćwiczenia).

Sylabus przedmiotu dla studentów rozpoczynających studia od roku akademickiego 19/20 lub później:

fizyka, rok 1

Pełny opis:

I. ARCHITEKTURA, STAN FIZYCZNY, MASA CZĄSTECZKOWA. I.1. ARCHITEKTURA MOLEKULARNA. Struktura topologiczna i chemiczna. Izomerie konfiguracyjne (przestrzenna; sekwencyjna; stereoizometria). Izomeria konformacyjna (giętkość i kształt makromolekuł; izomery rotacyjne a krotność wiązania). Wielopoziomowa struktura polimeru (konfiguracja; konformacja; agregacja; mikromorfologia, morfologia). I.2. STANY FIZYCZNE POLIMERÓW. Stany fizyczne w fazach skondensowanych (szklisty, elastyczny, plastyczny, stopiony) a zależność modułu od temperatury. Elastomery, termo- i duro-plasty. Stany fizyczne w roztworach (rozcieńczony, semi-rozcieńczony, semi-stężony; ciekłokrystaliczny). I.3. ROZKŁAD I POMIARY MASY CZĄSTECZKOWEJ. Liczbowo-, wagowo-, lepkościowo- średnia masa cząsteczkowa. Indeks polidyspersyjności. Osmometria membranowa, rozpraszanie promieniowania, lepkość istotna. Chromatografia żelowa i spektrometria masowa.

II.1. KONFORMACJE ŁAŃCUCHA IDEALNEGO. Modele łańcucha idealnego: model łańcucha swobodnie związanego (stosunek Flory'ego, segment Kuhna). Promień bezwładności. Funkcja rozkładu, energia swobodna i elastyczność łańcucha idealnego. II.2. KONFORMACJE ŁAŃCUCHA RZECZYWISTEGO; PRZEJŚCIA KONFORMACYJNE POLIMERÓW SYNTETYCZNYCH. Konformacja łańcuchów izolowanych (w roztworach rozcieńczonych): Objętość wyłączona. Uogólniony model Flory'ego. Przejścia konformacyjne globulka - kłębek kłębek spuchnięty, ich obserwacja i zastosowanie w nanotechnogii. Przejście helisa-kłębek. II.3. PRZEJŚCIA KONFORMACYJNE BIOMOLEKUŁ; POMIARY ROZMIARÓW ŁAŃCUCHA. Denaturacja DNA. Formowanie stanu globularnego DNA. De/re/naturacja i /roz/fałdowanie się białek. Konformacja łańcuchów nieizolowanych: Stopy. Roztwór półrozcieńczony, szkic wykresu pseudofazowego. Pomiary rozmiarów makromolekuł z lepkości istotnej (równania Flory-Foxa i Marka-Houwinka), z rozpraszania promieniowania (prawo Guiniera, wykres Zimma).

III. DYNAMIKA ŁAŃCUCHA I DYFUZJA POJEDYNCZEJ MAKROCZĄSTECZKI. III.1. DYNAMIKA POLIMERU NIE-SPLĄTANEGO. Mechanizm dyfuzyjny dla cząstki koloidalnej, różnice dla polimeru. Model Rouse'a (stopy) i Zimm'a (roztwory rozcieńczone). Mody relaksacyjne i mechanizmy subdyfuzyjne. Reżimy czasowe segmentu. III.2. DYNAMIKA POLIMERU SPLĄTANEGO. REPTACJA POLIMERÓW. Splątanie łańcuchów, rura ograniczająca (Edwards'a) i reptacja (de Gennes'a). Mechanizmy sub-dyfuzyjne i reżimy czasowe. Uwolnienie ograniczeń topologicznych. Dyfuzja wskaźnikowa i samo-dyfuzja, kinetyczne aspekty dyfuzji. Elektroforeza żelowa. III.3. RÓWNOWAŻNOŚĆ CZASOWO-TEMPERATUROWA; REPTACJA A LEPKO-SPRĘŻYSTOŚĆ POLIMERÓW. Odzwierciedlenie w zależności modułu od czasu. Zależność temperaturowa czasu relaksacji, współczynnika tarcia i dyfuzji. Równoważność czasowo-temperaturowa.

IV. SAMO-ORGANIZACJA MAKROMOLEKUŁ. IV.1. MIESZANINY POLIMERÓW: TERMODYNAMIKA. Makro- i mikro-fazy układu polimerów. Model sieciowy Flory-Hugginsa (parameter Flory-Hugginsa). Entalpia swobodna a warunki równowagi faz: Binoda, spinoda, punkt krytyczny. Diagramy fazowe. IV.2. MIESZANINY POLIMERÓW: MAKRO-SEPARACJA FAZOWA.Metody inicjacji separacji. Dwa typy separacji: Nukleacja i wzrost. Rozkład spinodalny i jego 3 etapy. Rosnąca skala struktury. Skalowanie dynamiczne. IV.3. UKŁADY KOPOLIMERÓW BLOKOWYCH: MIKRO-SEPARACJA FAZOWA. Entalpia swobodna układu jednoskładnikowego. Morfologia mikrofaz a architektura dwubloków, analogia do molekuł amfifilowych. Przejście nieporządek porządek. Określona skala struktury. Wymuszanie uporządkowania dalekiego zasięgu. Morfologia mikrofaz trójbloków. Zastosowania w nanotechnologii.

V. DYFUZJA WZAJEMNA I JEJ ASPEKTY TERMODYNAMICZNE. Termodynamika procesów nieodwracalnych a prawa Ficka. Dyfuzja wzajemna: jej relacja z samodyfuzją i dyfuzją wskaźnikową. Termodynamiczne przyspieszenie i opóźnienie. Dyfuzja ujemna (pod górkę). Dyfuzja zniesiona. Nie-fickowskie profile koncentracji.

Literatura:

Obowiązkowa

1. M. Rubinstein, R. H. Colby, Polymer physics, Oxford Univ. Press, New York 2003

2. G. Strobl, The physics of polymers, Springer, Berlin 1995

Dodatkowa

1. A.Y. Grosberg, A.R. Khoklov, Giant molecules, Academic Press 1997

2. H.Galina, Fizykochemia polimerów, skrypt Politechniki Rzeszowskiej 1998

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Jagielloński w Krakowie.