Course detail
Physical Chemistry of Macromolecules
FCH-BC_SVMAcad. year: 2025/2026
Not applicable.
Language of instruction
Czech
Number of ECTS credits
4
Mode of study
Not applicable.
Guarantor
Department
Entry knowledge
Not applicable.
Rules for evaluation and completion of the course
Not applicable.
Aims
Not applicable.
Study aids
Not applicable.
Prerequisites and corequisites
Not applicable.
Basic literature
J.Pouchlý: Fyzikální chemie makromolekulárních a koloidních soustav, skripta VŠCHT, Praha 1998 (CS)
K.Procházka: Fyzikální chemie polymerů, skripta Přf UK, Praha 1995 (CS)
L.Šimek, J. Hrnčiřík: Fyzikální chemie II, koloidní a makromolekulární systémy, skripta FT UTB, Zlín, 1991 (CS)
M.Doi: Introduction to polymer physics, Oxford Publ., 1997 (CS)
S.F.Sun: Physical chemistry of macromolecules, J.Wiley, New York, 1994 (CS)
K.Procházka: Fyzikální chemie polymerů, skripta Přf UK, Praha 1995 (CS)
L.Šimek, J. Hrnčiřík: Fyzikální chemie II, koloidní a makromolekulární systémy, skripta FT UTB, Zlín, 1991 (CS)
M.Doi: Introduction to polymer physics, Oxford Publ., 1997 (CS)
S.F.Sun: Physical chemistry of macromolecules, J.Wiley, New York, 1994 (CS)
Recommended reading
Not applicable.
Classification of course in study plans
- Programme BKCP_CHTM Bachelor's 3 year of study, winter semester, compulsory
- Programme BPCP_CHTM Bachelor's 3 year of study, winter semester, compulsory
- Programme BPCP_CHCHTE Bachelor's 3 year of study, winter semester, compulsory-optional
- Programme BKCP_CHCHTE Bachelor's 3 year of study, winter semester, compulsory-optional
Type of course unit
Lecture
26 hod., optionally
Teacher / Lecturer
Syllabus
1. Úvod
Historie výzkumu struktury polymerů, makromolekula a polymer, strukturní vlastnosti, vztahy mezi strukturou a vlastnostmi polymerů, vliv typu polymerační reakce na strukturu makromolekuly, konstituce, konfigurace a konformace, nadmolekulární struktura – krystaly, domény.
2. Vlastnosti a velikost makromolekul
Vlastnosti jako funkce velikosti makromolekul, velikost makromolekul a teplota měknutí, pružnost, pevnost, tvarová stálost, elasticita tavenin, zpracovatelnost, tvarová odolnost, houževnatost, rozpustnost, způsoby zjišťování velikosti makromolekul.
3. Distribuce velikostí makromolekul.
Hmotnostně polydisperzní soustava, polymerhomologická řada, distribuční funkce. Běžné typy diskrétních a spojitých distribučních křivek. Distribuce Gaussova, Floryho, Schulzova-Zimmova, log-normální rozdělení. Momenty distribucí a jejich vztah k Mn, Mw, Mz a M.
4. Experimentální zjišťování molekulových hmotností a jejich distribucí.
Viskozimetrie. Gelová permeační chromatografie. Jedno a víceúhlový rozptyl světla. Sedimentace v ultracentrifuze. Měření koligativních vlastností - osmóza, kryoskopie, ebulioskopie. Elektroforéza.
5. Konformační statistika makromolekul
Význam konformace a konformačních změn, mikro-Brownův pohyb, vnitřní rotace kolem vazeb, střední velikost klubka, volně skloubený řetězec, distribuce segmentů kolem těžiště, ekvivalentní řetězec, statistický segment, délka perzistence, gyrační poloměr, charakteristický poměr, vyloučený objem.
6. Zředěné roztoky polymerů
Druhý viriální koeficient, kritická koncentrace, kooperativní přechody globule-klubko, denaturace a renaturace proteinů.
7. Rozpouštění a mísení polymerů
Termodynamika zředěných roztoků, kombinatorická entropie směsi, entalpie mísení, ideální roztok, Flory-Hugginsova rovnice, interakční parametr, vliv molekulové hmotnosti, -podmínky.
8. Makromolekulární gely a sítě
Gelace, charakteristika sítí, botnání kovalentních gelů, fyzikálně síťované gely.
9. Molekulární pohyblivost v systémech se zapleteninami
Dynamika koncentračních fluktuací, reptační teorie, Rouseho a deGennesův řetězec.
10. Spektroskopické metody charakterizace polymerů
UV-VIS polymerů, IR a Ramanovská spektroskopie polymerů,použití NMR pro charakterizaci polymerů, NMR polymerů v tuhé fázi, 2D NMR, dielektrická spektroskopie.
11. Interakce makromolekul se zářením
SAXD a WAXD, SANS, elastický rozptyl světla, dynamický rozptyl světla.
Historie výzkumu struktury polymerů, makromolekula a polymer, strukturní vlastnosti, vztahy mezi strukturou a vlastnostmi polymerů, vliv typu polymerační reakce na strukturu makromolekuly, konstituce, konfigurace a konformace, nadmolekulární struktura – krystaly, domény.
2. Vlastnosti a velikost makromolekul
Vlastnosti jako funkce velikosti makromolekul, velikost makromolekul a teplota měknutí, pružnost, pevnost, tvarová stálost, elasticita tavenin, zpracovatelnost, tvarová odolnost, houževnatost, rozpustnost, způsoby zjišťování velikosti makromolekul.
3. Distribuce velikostí makromolekul.
Hmotnostně polydisperzní soustava, polymerhomologická řada, distribuční funkce. Běžné typy diskrétních a spojitých distribučních křivek. Distribuce Gaussova, Floryho, Schulzova-Zimmova, log-normální rozdělení. Momenty distribucí a jejich vztah k Mn, Mw, Mz a M.
4. Experimentální zjišťování molekulových hmotností a jejich distribucí.
Viskozimetrie. Gelová permeační chromatografie. Jedno a víceúhlový rozptyl světla. Sedimentace v ultracentrifuze. Měření koligativních vlastností - osmóza, kryoskopie, ebulioskopie. Elektroforéza.
5. Konformační statistika makromolekul
Význam konformace a konformačních změn, mikro-Brownův pohyb, vnitřní rotace kolem vazeb, střední velikost klubka, volně skloubený řetězec, distribuce segmentů kolem těžiště, ekvivalentní řetězec, statistický segment, délka perzistence, gyrační poloměr, charakteristický poměr, vyloučený objem.
6. Zředěné roztoky polymerů
Druhý viriální koeficient, kritická koncentrace, kooperativní přechody globule-klubko, denaturace a renaturace proteinů.
7. Rozpouštění a mísení polymerů
Termodynamika zředěných roztoků, kombinatorická entropie směsi, entalpie mísení, ideální roztok, Flory-Hugginsova rovnice, interakční parametr, vliv molekulové hmotnosti, -podmínky.
8. Makromolekulární gely a sítě
Gelace, charakteristika sítí, botnání kovalentních gelů, fyzikálně síťované gely.
9. Molekulární pohyblivost v systémech se zapleteninami
Dynamika koncentračních fluktuací, reptační teorie, Rouseho a deGennesův řetězec.
10. Spektroskopické metody charakterizace polymerů
UV-VIS polymerů, IR a Ramanovská spektroskopie polymerů,použití NMR pro charakterizaci polymerů, NMR polymerů v tuhé fázi, 2D NMR, dielektrická spektroskopie.
11. Interakce makromolekul se zářením
SAXD a WAXD, SANS, elastický rozptyl světla, dynamický rozptyl světla.