Rozdělování jednomocných a dvojmocných iontů mezi polyelektrolytový hydrogel a okolní roztok

• Název práce v češtině: Rozdělování jednomocných a dvojmocných iontů mezi polyelektrolytový hydrogel a okolní roztok
• Název v anglickém jazyce: Partitioning of mono- and divalent ions between polyelectrolyte hydrogel and water
• Klíčová slova: hydorgel, polyelektrolyt, rozdělování, Donnanova rovnováha
• Klíčová slova anglicky: hydrogel, polyelectrolyte, partitioning, Donnan equilibrium
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: diplomová práce
• Ústav: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
• Vedoucí / školitel: Ing. Lucie Nová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 07.01.2025
• Datum zadání: 07.01.2025
• Datum potvrzení stud. oddělením: 07.01.2025

Předběžná náplň práce

Když vložíme hydrogel do roztoku obsahující ionty, hydrogel nabobtná a část iontů z roztoku přejde do hydrogelové fáze. Rozdělování iontů mezi hydrogel a okolní roztok můžeme v prvním přiblížení popsat pomocí Donnanovy rovnováhy. Donnanova rovnováha vychází z rovnosti součinu aktivit jednotlivých iontů v obou fázích (v tomto případě hydrogelu a okolního roztoku). V praxi se často místo aktivit používají koncentrace, protože je lze přímo stanovit. Toto stanovení můžeme provést jak experimentálně, tak např. pomocí molekulových simulací.
Hlavní náplní této práce bude přímé experimentální studium rozdělování jednomocných a dvojmocných iontů mezi polyelektrolytový hydrogel a okolní roztok, v limitě nízkých koncentrací těchto iontů. Práce bude také zahrnovat přípravu vhodného polyelektrolytového hydrogelu a vyhlednání vhodných modelových jednomocných a dvojmocných iontů (protiiontů k hydrogelu). Experimentální výsledky budou použity k porovnání s analogickými výsledky z molekulových simulací.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

When we place hydrogel in a solution containing ions, the hydrogel swells, and part of the ions from the solution get into the hydrogel phase. The distribution of ions between the hydrogel and the surrounding solution can be described, in the first approximation, using the Donnan equilibrium. The Donnan equilibrium is based on the equality of the product of the activities of individual ions in both phases (in this case, the hydrogel and the surrounding solution). In practice, concentrations are often used instead of activities because they can be directly determined. This determination can be performed experimentally or, for example, using molecular simulations.
The main focus of this work will be the direct experimental study of the distribution of monovalent and divalent ions between a polyelectrolyte hydrogel and the surrounding solution, in the limit of low ion concentrations. The work will also involve preparation of a suitable polyelectrolyte hydrogel and identifying appropriate model monovalent and divalent ions (counterions to the hydrogel). The experimental results will be compared with analogous results from molecular simulations.