Search

Hypothesis: To challenge the classical concept of step-like micellization of ionic surfactants with singular critical micelle concentration, novel amphiphilic compounds with bulky dianionic head and the alkoxy tail connected via short linker, which can complex sodium cations, were synthesized in the form of disodium salts. Experiment: The surfactants were synthesized by opening of a dioxanate ring attached to closo-dodecaborate by activated alcohol, which allows for attachment of alkyloxy tails of desired length to boron cluster dianion. The synthesis of the compounds with high cationic purity (sodium salt) is described. Self-assembly of the surfactant compound at air/water interface and in bulk water was studied by tensiometry, light and small angle X-ray scattering, electron microscopy, NMR spectroscopy, MD simulations and by isothermal titration calorimetry, ITC. The peculiarities in the micelle structure and formation were revealed by thermodynamic modelling and MD simulations of the micellization process. Findings: In an atypical process, the surfactants self-assemble in water to form relatively small micelles, where the characteristic of the micelles. The analysis strongly indicates complex compensation between the degree of bound sodium ions and the aggregation number. For the first time, a three-step thermodynamic model was used to estimate the thermodynamic parameters associated with micellization process. Diverse micelles differing in size and counterion binding can (co–)exist in the solution over the broad concentration and temperature range. Thus, the concept of step-like micellization was found inappropriate for these types of micelles. aggregation number is decreasing with the surfactant concentration. The extensive counterion binding is a key characteristic of the micelles. The analysis strongly indicates complex compensation between the degree of bound sodium ions and the aggregation number. For the first time, a three-step thermodynamic model was used to estimate the thermodynamic parameters associated with micellization process. Diverse micelles differing in size and counterion binding can (co–)exist in the solution over the broad concentration and temperature range. Thus, the concept of step-like micellization was found inappropriate for these types of micelles.

Liposomes are lipid-based spherical structures that are, due to lipid amphiphilic character, arranged as bilayers with lipid hydrophobic tails oriented towards each other and a hydrophilic head towards aqueous surroundings. Because of their nontoxicity and biodegradability they represent powerful and efficient delivery drug systems. Nanoscience is the study of structures and molecules on the scales of nanometers ranging between 1 and 100 nm and represents an expanding and prominent research area. Metal nanoparticles (NPs), particularly those made of gold (Au NPs), attract great interest due to their stability, biocompatibility and unique catalytic activity. The interaction of Au NPs and liposomes came into research focus due to their diverse purpose in application, especially in nano- and biotechnology. Up to now, the understanding the interaction of liposomes and gold nanoparticles has gained great importance due to the possibilities that their combination can be used as potential drug delivery systems. [3] Here, we examined the influence of Au NPS aggregates on thermotropic properties of liposomes prepared from 1, 2-dipalmitoyl-snglycero-3-phosphocholine (DPPC). In order to reach this goal, our experimental work included synthesis of Au NPs, surface enhanced Raman scattering (SERS) measurement (Fig. 1a), confocal microscope imaging (Fig. 1b), temperature-dependent UV-Vis spectroscopy and differential scanning calorimetry (DSC).

U ovom radu izvedena je jednostavna aparatura za mjerenje toplinskog kapaciteta praškastih nevodljivih uzoraka. Postavljena je bilanca topline ispitivanog sustava, te je odziv sustava na puls grijanja konstantnom snagom uspješno opisan kao proces prvog reda. Temperatura uzorka tijekom pulsa grijanja se mijenja, odnosno ovisi o vremenu i o prostornim koordinatama. Rješavanje ovog problema je složeno zbog komplicirane geometrije grijača i uzorka, te nepoznavanja toplinskih svojstava uzorka (praškasti i porozni materijal) koje eksperimentom zapravo treba odrediti. Promjena temperature određena je mjerenjem, te je poslužila za određivanje toplinskog kapaciteta NaCl. Određena je vrijednost toplinskog kapaciteta 24-28% veća od literaturne referentne vrijednosti, a posljedica je neuračunatih gubitaka topline u okolinu, akumulacije topline u grijaču i drugih nesavršenosti aparature. In this work, a simple apparatus for measuring the heat capacity of powdered non-conductive samples was developed. The heat balance of the tested system was established, and the response of the system to a constant power heating pulse was successfully described as a first-order process. The temperature of the sample changes during the heating pulse, i.e. it depends on time and spatial coordinates. Solving this problem is complex due to the complicated geometry of the heater and the sample, and the lack of knowledge of the thermal properties of the sample (powder and porous material), which should actually be determined by experiment. The change in temperature was determined by measurement, and was used to determine the heat capacity of NaCl. The determined value of the heat capacity is 24-28% higher than the reference value in the literature, and it is the result of unaccounted heat losses to the environment, heat accumulation in the heater and other imperfections of the apparatus.

Biological membranes have a complex composition and consist of hundreds of different lipids, asymmetrically distributed between the inner and outer bilayer leaflets. A lipid of special interest in eukaryotic membranes is the negatively charged phosphatidylserine (PS), located on cytosolic leaflet.1 One of its primary functions seems to be to impart a negative charge to the inner surface of the membrane lipid bilayer which is required for the binding and activation of various peripheral membrane proteins.2 Liposomes (lipid vesicles) are suspensions of membrane lipids in which a lipid bilayer surrounds an aqueous lumen and they serve as model system for cell membrane.3 Commonly used phosphatidiylserine-constituted lipid membranes are multilamellar liposomes (MLV) while unilamellar liposomes (LUV) are more realistic model membrane system, not researched enough because of instability. The liposomes prepared in this experiment form as MLV and LUV. In order to examine their thermotropic properties we preformed calorimetric and spectroscopic study of both, MLV and LUV, constituted from 2-dipalmitoyl-sn- glycero-3phosphatidylserine (DPPS).

Kalcij sulfoaluminatni cement (CSA), je alternativa portland cementu (OPC). Tehnologija proizvodnje CSA karakterizirana je manjom emisijom ugljikovog dioksida, nižim temperaturama proizvodnje te mogućnošću korištenja otpadnog materijala kao sirovine. CSA u odnosu na OPC, razvija veće rane čvrstoće, brže očvršćava i posjeduje bolja antikorozivna svojstva. U ovom radu istraživana su hidratacijska svojstva tržišno dostupnog cementa Ali Pre Green (Italcementi, Heidelberg Cement Group). Hidratacija cementa je provedena u sustavu cementnih pasta s vodocementnim omjerom (v/c = 0,31 i 0,5) i suspenzija (v/c = 4). Hidratacijom nastale faze određene su termogravimetrijom (TG / DTG-DTA) i difrakcijom X-zraka na prahu (XRD). Istraživanje sustava cementnih suspenzija i pasta ukazuje na vrlo visoku hidratacijsku aktivnost do 48 sati u sustavima pasta i do 24 sata u vodenim suspenzijama. Ukupna oslobođena toplina hidratacije usporediva je s vrijednostima za OPC, dok je glavni produkt hidratacije u vodenim suspenzijama etringit. Calcium sulfoaluminate cement (CSA) is a sustainable alternative to Ordinary Portland Cement (OPC). The producing technology of CSA is characterised by lower carbon dioxide emission, lower temperature for producing clinker and the possibility to reuse waste materials as raw materials in the production process. CSA has an advantage compared to the OPC, such as higher early strength, faster hardening, and better anti-corrosion properties. In this paper, research is focused on the hydration on the market commercially available Ali Pre Green as CSA cement (Italcementi, Heidelberg Cement Group). Hydration of cement was carried out in a system of cement pastes with a ratio of water/cement = 0.31 (w/c) and suspension (w/c = 4). The content of the hydration product was determined by thermal methods (TG / DTG-DTA), X-ray diffraction (XRD). Research on cement paste and suspension systems indicates very high hydration activity of up to 48 hours in paste systems and up to 24 hours in aqueous suspensions. The total heat of hydration released is comparable to the values for OPC until the main product of hydration in the system of water suspension is Ettringite.

Izotermna titracijska kalorimetrija je kalorimetrijska metoda koja služi za određivanje termodinamičkih parametara interakcija u otopini mjerenjem promjene topline tijekom kemijske reakcije. Aminopeptidaza dipeptidil-peptidaza III je enzim s bitnom funkcijom u brojnim fiziološkim procesima u organizmu, poput obrane od oksidativnog stresa i nastanka nekih tumora, a također je i eksperimentalno dokazana njena uloga u završnim fazama razgradnje bjelančevina. U ovom radu je prikazano praćenje vezanja nekih peptida na ovaj enzim metodom izotermne titracijske kalorimetrije, te je promatrano njihovo potencijalno inhibitorsko djelovanje. Zaključak je da krupni arilni supstituent pridonosi inhibitorskom efektu. Dipeptidil-2-naftilamidni supstrati te oligopeptidi spadaju u skupinu dobrih supstrata za ovaj enzim. Isothermal titration calorimetry is a calorimetric method that is used to determine relevant thermodynamic parameters of certain interactions in solution, by measuring heat changes during chemical reactions. Aminopeptidase dipeptidyl-peptidase III is an enzyme carrying important functions in numerous physiological processes in organism. For instance, the enzyme takes part in defense mechanisms regarding oxidative stress as well as in mechanisms that prevent occurrence of certain tumors. Its role in final stages of protein degradation is also experimentally proven. This thesis discusses monitoring of binding of certain peptides on the above mentioned enzyme as well as impacts of binding, such as peptide’s potential inhibitory action. Both processes are monitored through isothermal titration calorimetry. It is concluded that big aryl substituents contribute to the inhibitory effect. Furthermore, dipeptidyl-2-naphthylamides and oligopeptides belong to the group of good substrates for the enzyme discussed in this thesis.

Žive bakterijske celice so danes nepogrešljive na mnogih področjih biotehnologije in biomedicine. Za te namene pogosto spreminjamo površinske lastnosti celic. Ena od možnosti za modifikacijo celične površine je oblaganje celic z metodo nanoplastenja, pri kateri se plasti polielektrolitov nalagajo na nabito površino oblaganca na podlagi elektrostatskih interakcij. V magistrski nalogi smo spremljali tvorbo polikationske plasti na negativno nabiti površini bakterijskih celic. To je prva naloga, ki preučuje nanoplastenje celic s fluorescenčno mikroskopijo z vzbujenim praznjenjem emisije (STED). Namen je bil optimizacija postopka označevanja polikationov s fluorescentnim barvilom in izbor barvila, ki na uporabljenem STED mikroskopu izkazuje boljšo ločljivost metode kot na konfokalnem mikroskopu. Sistematično smo nanoplastenje s polielektroliti preučili na dveh vrstah celic (E. coli in P. stutzeri) z meritvijo zeta potenciala (ZP) in STED mikroskopijo. Nanooblaganje smo spremljali še z izotermno titracijsko kalorimetrijo (ITC). Rezultati kažejo izboljšanje ločljivosti na STED v primerjavi s konfokalnim mikroskopom pri barvilu STAR RED, ne pa pri ATTO 594 in rodamin-B-izotiocianatu. S STAR RED smo označili polikatione (visoko- in nizkomolekularna polietilenimin - PEI in polialilamin klorid - PAH) in z njimi obložili celice E. coli in P. stutzeri. ZP celic se je spremenil iz negativnega pred nanooblaganjem v pozitivnega po nanooblaganju. STED slike kažejo nastanek nanoobloge na celični površini. Ugotovili smo, da polikationi prehajajo v notranjost P. stutzeri, ne pa v E. coli, nismo pa dokazali razlik v prehajanju polikationov glede na molekulsko maso. Pri ITC so krivulje odvisnosti toplotnega toka od količine dodanega polielektrolita pri E. coli dosegale plato, pri katerem predpostavimo zasedenost celotne celične površine s polikationom. Pri P. stutzeri je bilo prisotno sipanje podatkov okoli pričakovane (sigmoidne) oblike krivulje zaradi prehajanja polielektrolita v notranjost. Nanooblaganje preučevanih bakterijskih celic s PEI in PAH je bilo uspešno, saj se je površinski naboj spremenil iz negativnega v pozitivnega, tvorba nanoobloge pa je vidna tudi s STED. Permeabilnost celične stene za polikation je manj odvisna od njegove molekulske mase in bolj od vrste celic, kar smo dokazali z opazovanjem lokalizacije polikationov po nanooblaganju s STED mikroskopijo. Z ITC potrdimo doseganje nasičenja celične površine s polikationom. Live bacterial cells are used in many biotechnological and biomedical applications that often require modifications of the cellular surface. A possible method for cell surface modification is nanocoating via layer-by-layer method, which is based on electrostatically driven deposition of polyelectrolytes onto a charged cell surface. We observed the formation of the polycation layer on a negatively charged bacterial cell surface. This is the first master thesis studying nanocoating of cells with stimulated emission depletion microscopy (STED). The aim of this work was to optimize a protocol for fluorescent labelling of polycations with a fluorescent dye and determine the appropriate dye, manifesting an improvement in resolution on the used STED microscope when compared to confocal microscope. A systematic study of nanocoating of two bacterial species (E. coli and P. stutzeri) was done by measuring zeta potential (ZP) and observing the nanocoated cells with STED. We also followed the nanocoating process with isothermal titration calorimetry (ITC). STAR RED showed an improved resolution in STED when compared to confocal microscopy, whereas ATTO 594 and rhodamine-B-isothiocyanate did not. We labelled polycations (high and low molecular weight polyethyleneimines - PEI and polyallylamine hidrochlorides - PAH) with STAR RED and used them to coat E. coli and P. stutzeri. STED microscopy showed the formation of a polyelectrolyte layer on the cell surface. Polycations permeated into P. stutzeri and not into E. coli. We did not observe a difference in cell wall penetration between high and low molecular weight polymers. ZP changed from negative before to positive after nanocoating. ITC termograms, showing the dependance of heat rate on the amount of added polymer, reach a plateau in the case of E. coli, suggesting achievement of cell surface saturation with polycation. In case of P. stutzeri the curve is not the expected sigmoidal shape as polycations permeate into the cell. We conclude the nanocoating of studied bacterial cells with PEI and PAH was successful, as surface charge changed from negative to positive. Permeation of polycations through the cell wall depends less on molecular weight and more on species, which was proven by observing the localization of fluorescently labelled polycations after nanocoating with STED. ITC confirmed the saturation of the cellular surface with the polycation.

U ovom radu istraženo je djelovanje komercijalno dostupnog ubrzivača pod nazivom Cementol® Omega F- conc na brzinu vezanja i očvršćivanja Portland cementa. Ispitan je i utjecaj dodatka ubrzivača na smanjenje količine vode potrebne za postizanje standardne konzistencije, te je potvrđeno djelovanje ovog aditiva i kao superplastifikatora. Izmjerene čvrstoće na tlak Portland cementa i Portland cementa s dodatkom komercijalnog ubrzivača pokazuju da dodatak ubrzivača pospješuje razvoj ranih čvrstoća, dok su čvrstoće nakon 28 dana hidratacije manje od referentnog uzorka Portland cementa pripravljenog bez dodatka ubrzivača. Kalorimetrijskim mjerenjem praćen je tijek hidratacije, te je ustanovljeno da dodatak Cementola od 3% odgađa reakciju silikatnih faza. In this paper, the activity of a commercially available accelerating admixture called Cementol® Omega F- conc was investigated in terms of bonding and hardening of Portland cement. The influence of adding the accelerating admixture to the reduction in the amount of water required to achieve standard consistency was also tested, and the action of this additive as a superplasticizer as well was confirmed. The measured compressive strengths of Portland cement and Portland cement with the addition of a commercial accelerating admixture show that the addition of accelerating admixture enhances the strength development at early ages, while the strength development after 28 days of hydration is less than the reference sample of Portland cement prepared without the addition of accelerating admixture. The hydration flow was followed by the calorimetric measuring, and it was found that the addition of 3% Cementol delays the reaction of silicate phases.

The doctoral dissertation is composed of two contently completed parts, with one common thing - liquid crystals. In both parts we are observing the order o liquid crystal molecules, leading to interesting and applicative properties. In the first part, the experimental results from various techniques are demonstrating the stabilization of cholesteric liquid crystal blue phases in liquid crystals doped with various functionalized nanoparticles. The second part presents some first direct experimental studies of the elastocaloric effect in side-chin and main-chain liquid crystal elastomers. In this part the nemato- and smecto-caloric effects, induced by external mechanical field, are presented. Specifically, in the first part the stabilization of different blue phases such as Blue Phase I (BPI), II (BPII) and III (BPIII) is studied by addition of the various types of nanoparticles (NPs) to the cholesteric liquid crystal (LC). Initial studies exploiting the spherical CdSe, CdSSe and gold nanoparticles demonstrate the stabilization of the disordered BPIII phase. The concentration-temperature phase diagram demonstrates widening of the BPIII with increasing concentration of spherical nanoparticles. It is found that different types of spherical nanoparticles with different core, size and functionalization always stabilize better the disordered BPIII phase as long the size of nanoparticles remains smaller or proportional to the disclination defect-line core size. In our research the platelet and rod nanoparticles were used to stabilize blue phase temperature range, since the theoretical prediction of better stabilization of blue phases with anisotropic nanoparticles were made and only spherical nanoparticles were used before. Polarized optical microscopy (POM) and high-resolution calorimetry experiments exploring the addition of platelet nanoparticles show a completely different picture than in the case of spherical nanoparticles. In contrast to spherical nanoparticles and quantum dots, which broaden the range of amorphous BPIII, the strongly anisotropic nanoparticles such as the platelet NPs and nanorods of different core, size and functionalization stabilize almost exclusively the cubic BPI. A theoretical model describing the BPs stabilization mechanisms is presented, based on the Landau-de Gennes phenomenological approach. In the case of spherical NPs, two mechanisms, the Defect Core Replacement (DCR) and the saddle-splay elasticity mechanism seem to play major role in stabilizing the disordered BPIII phase. In the case of anisotropic NPs, the third Adaptive Defect Core Targeting (ADCT) mechanism related to the energy penalty, due to disruption of the disclination core-surrounding order, represents an additional driving force of NPs into the cores of disclination lines. Similarly to what was found in the stabilization of the TGB$_A$ phase, the reduction of disclination defect-lines’ fluctuations caused by the formation of heavy anisotropic NPs’ clusters in their cores can also play an important role in stabilizing both BPI and BPIII. In the second part of the doctoral thesis the elastocaloric effect in liquid crystal elastomers is studied by a direct experimental technique. In recent years caloric effects, such as magnetocaloric effect, electrocaloric effect and mechanocaloric effect, attracted significant attention due to their applications in new, environmental friendly heat-management devices such as air conditioning devices, coolers and heat pumps. In the group of mechanocaloric effects belong barocaloric effect and elastocaloric effect (eCE). So far, the best elastocaloric response, exceeding a temperature change of 40 K, was achieved in shape memory alloy wires. However, the significant stress field required in those experiments, ~1 GPa, presents significant challenge for cooling applications. In this thesis, the elastocaloric effect in soft materials is explored. Such soft materials that need several order of magnitude lower stress field (closer to 1 MPa) are liquid crystal elastomers (LCEs). Direct measurements of the elastocaloric effect presented in this thesis demonstrate the existence of significant eCE in main-chain LCEs near the nematic transition. The simple Landau-de Gennes phenomenological model is presented, capturing most of the observed features of eCE. It is deduced that best eCE is achieved in LCEs engineered in such a way to sustain large thermomechanical response and to have large latent heat at the nematic phase transition, which greatly enhances the eCE. Doktorska disertacija je sestavljena iz vsebinsko dveh zaključenih celot, ki so jima skupni tekoči kristali. V obeh delih na različne načine opazujemo urejanje tekočekristalnih molekul, ki dajo v različnih primerih zanimive in aplikativne lastnosti. V prvem delu doktorske disertacije so predstavljeni rezultati meritev opravljenih z različnimi merilinimi tehnikami, ki prikazujejo stabilizacijo holesteričnih modrih faz z različnimi funkcionaliziranimi nanodelci. V drugem delu je predstavljeno nekaj neposrednih meritev elastokaloričnega efekta v glavno-verižnem tekočekristalnem elastomeru. Predstavljen je nematski kalorični pojav, ki je induciran z zunanjim mehanskim poljem. Če povzamem bolj natančno, je v prvem delu predstavljena raziskava stabilizacije različnih holesteričnih modrih faz, kot so modra faza I (BPI- ang. blue phase I), modra faza II (BPII) in modra faza III (BPIII), z dodajanjem različnih nanodelcev v holesterični tekoči kristal (TK). V prvih študijah se je raziskovalo predvsem stabilizacijo modrih faz z mešanicami kiralnih tekočih kristalov s sferičnimi nanodelci in kvantnimi pikami, kot so CdSe, CdSSe in zlati nanodelci. Fazni diagrami temperaturnih prehodov v odvisnosti od koncentracije nanodelcev v TK z dodanimi različnimi tipi sferičnih nanodelcev z različnimi jedri, velikostmi in funkcionalizacijo kažejo stabilizacijo BPIII. To velja vsaj dokler so delci manjše ali podobne velikosti kot jedro disklinacijskih linij. V nadaljni raziskavi pa smo se osredotočili na ploščate in paličaste nanodelce in njihov vpliv na širino območja posameznih modrih faz, saj so bile predstavljene teoretične simulacije, ki so predpostavljale boljšo stabilizacijo z dodajanjem anizotropnih nanodelcev, poleg tega pa taki nanodelci še niso bili uporabljeni v študijah pred tem. Rezultati kalorimetrije visoke ločljivosti in mikroskopije s prekrižanimi polarizatorji so pokazali, da funkcionalizirani anizotropni nanodelci nekoliko drugače stabilizirajo območje modrih faz. V primerjavi s sferičnimi in kvantnimi pikami, ki bolj stabilizirajo amorfno BPIII, nanopalčke in ploščati nanodelci z različnimi jedri, velikostmi in funkcinalizacijo večinoma bolj stabilizirajo bolj urejeno BPI. Predstavljen je teoretični model, ki je osnovan na Landau-de Gennesovem fenomenološkem pristopu, v katerem sta predstavljena dva mehanizma. Prvi DCR (ang. defect core replacement) sloni na zamenjavi tekočega kristala v jedru defekta z nanodelcem, medtem ko je drugi povezan z elastično deformacijo - sedlastim upogibom. Kaže, da ta dva mehanizma igrata veliko vlogo pri stabilizaciji modrih faz. Pomemben, še posebej v primeru večjih anizotropnih nanodelcev, je tudi tretji mehanizem ADCT (ang. adaptive defect core targeting), ki je povezan z energijsko izgubo zaradi motnje, ki jo delec povzroči okrog jedra disklinacijske linije. Ta mehanizem tako omogoči, da delec lažje ostane v jedru disklinacijske linije. Podobno kot je bilo ugotovljeno pri stabilizaciji TGB faz, nastanek težkih anizotropnih skupkov nanodelcev v jedru defektov zmanjša fluktuacije disklinacijskih defektnih linij in tako prispeva k stabilizaciji tako BPI kot tudi BPIII modre faze. V drugem delu so predstavljene neposredne meritve elastokaloričnega (eK) pojava v tekočekristalnih elastomerih. Kalorični pojavi, kot so magnetokalorični, elektrokalorični in mehanokalorični so v zadnjih letih pridobili veliko zanimanje zaradi njihove uporabe v novih, okolju prijaznih grelnih, hladilnih in klimatskih napravah. Med mehanokalorčne spadata barokalorični in elastokalorični. Slednji je najbolj raziskan v kovinah z oblikovnim spominom, v katerih so izmerili spremembo temperature do 40 K. Ker pa je v teh materialih potrebna mehanska napetost večja od 1 GPa, je njihova uporaba v hladilnih napravah povezana z velikimi izzivi. V tej tezi raziskujemo elastokalorični pojav v mehkih materialih, kot so tekočekristalni elastomeri (TKE), pri katerih je dovolj že nekaj redov manjša mehanska napetost (okrog 1 MPa) za vzbujanje eK pojava. Neposredne meritve elastokaloričnega pojava so potrdile, da obstaja merljiv eK pojav v okolici tekočekristalnega faznega prehoda v glavno-verižnih tekočekristalnih elastomerih. Preprost Landau-de Gennesov model opiše večino opaženih lastnosti eK pojava. Raziskave so pokazale, da pričakujemo največji eK pojav v TKE materialih, ki so pripravljeni tako, da imajo pri nematskem prehodu velik termomehanski odziv in veliko latentno toploto, ki dodatno ojača eK odzivnost.

U okviru ovog rada proučeni su otopinski kompleksacijski afiniteti homociklopeptida prema halogenidnim i oksoanionima, te prema tiocijanatnom ion, pri čemu je kao otapalo korišten acetonitril. Proučavani ciklopeptidni receptori sadrže pet (L1) odnosno šest (L2) lizinskih podjedinica povezanih u prsten, pri čemu su amino skupine bočnih lanaca zaštićene tert-butiloksikarbonilnom skupinom. Konstante stabilnosti anionskih kompleksa opisanih receptora eksperimentalno su određene pomoću mikrokalorimetrijskih titracija te spektroskopije NMR. Simulacijama molekulske dinamike s eksplicitnim molekulama otapala istražene su strukturne karakteristike veznog mjesta ciklopeptida. Anionski receptori L1 i L2 rijedak su primjer homociklopeptidnih receptora s visokim afinitetom prema anionima u otopini. Provedena su ispitivanja afiniteta te računalne simulacije linearnih peptida prema kloridnom anionu i kationima alkalijskih metala u N,N-dimetilformamidu s ciljem razumijevanja mehanizma reakcije ciklizacije i nastanka ciklopeptidnih receptora. Rezultati istraživanja ukazuju na činjenicu da mehanizam reakcije uključuje koordinaciju aniona, a ne kationa kao što je to do sada bilo smatrano. For the purpose of this thesis, complexation affinities of homocyclopeptides towards halide, thiocyanate and oxoanions in acetonitrile were investigated. Studied cyclopeptide receptors contain five (L1) and six (L2) lysine subunits connected in a macrocycle, with the amino group of the side chains protected by a tert-butyloxycarbonyl group. The binding affinities were investigated experimentally by means of microcalorimetric titrations and NMR spectroscopy while the molecular dynamics simulations were performed to investigate the structural characteristics of the cyclopeptide binding site. Anion receptors L1 and L2 are rare examples of homocyclopeptide receptors with high affinity for anions in solution. Complexation properties studies and computer simulations of linear peptides towards chloride anion and alkali metal cations in N,N-dimethylformamide were conducted to understand the mechanism of cyclization reaction and the formation of cyclopeptide receptors. The study results point to the fact that the reaction mechanism involves anion coordination rather than cation, as it has been previously thought.

U okviru ovog rada istražen je kompleksacijski afinitet tri derivata cikličkih peptida prema halogenim, tiocijanatnim i oksoanionima u acetonitrilu i dimetilsulfoksidu (DMSO). Ligand L1 je pentaleucinski derivat ciklopeptida. Druga dva liganda su izgrađena od lizinskih podjedinica povezanih u prsten pri čemu su amino skupine bočnih lanaca zaštićene tert-butilkarbonilnom (BOC) skupinom pri čemu receptor L2 sadržava četiri takve podjedinice dok je ligand L3 sastavljen od pet podjedinica. Konstante stabilnosti liganada L1, L2 i L3 s proučavanim anionima određene su mikrokalorimetrijskim i 1H NMR titracijama. Određene su konstante stabilnosti odgovarajućih kompleksa, kao i pripadajuće termodinamičke reakcijske veličine. Da bi se stekao detaljniji uvid u procese vezanja kationa i molekula otapala s istraživanim spojevima provedene su odgovarajuće računalne simulacije primjenom metode klasične molekulske dinamike. Proučeni ciklopeptidni ligandi bolje vežu anione u acetonitrilu u usporedbi s dimetilsulfoksidom. Uočeno je da je stabilnost anionskih kompleksa pentamernih derivata L2 i L3 u DMSO-u veća od pripadajućih kompleksa s tetramernim derivatom L1. Rezulutati 1H NMR titracija i simulacija molekulske dinamike upućuju na to da su ioni vezani pomoću amidnih skupina ciklopeptida. Također, u slučaju kompleksa liganada L1 i L2 s ionom H2PO42– opaženo je da u koordinaciji iona uz amidne protone sudjeluju i karbamatni protoni. Complexation affinities of the three cyclopeptide derivatives for halogen, thiocyanate and oxoanions were studied in acetonitrile and dimethylsulfoxide (DMSO). Ligand L1 was a pentaleucine cyclopeptide derivative. Other two cyclopeptidic ligands were comprised of lysine subunits protected by tert-butylcarbonyl (BOC) group. Ligand L2 was built out of four such subunits while ligand L3 contained five of them. Stability constants of L1, L2 and L3 complexes with studied anions were determined by means of microcalorimetric and 1H NMR titrations. To get more detailed insight into the binding of anions by the investigated cyclopeptide derivatives, classical molecular dynamics simulations were carried out. Investigated cyclopeptide ligands showed larger affinity for all anions in acetonitrile than in dimethylsulfoxide. It was found that the stability of the anion complexes of pentameric ligands L2 and L3 was higher than that corresponding to the tetrameric ligand L1. The results of 1H NMR titrations and of molecular dynamics simulations indicate that the bound anions were coordinated by the amide groups of cyclopeptide ligands. In the case of L1 and L2 complexes with H2PO4– anion the participation of carbamate protons in the anion coordination was observed.

U okviru ovog rada opisana je priprava pet amfifilnih estera 2-(-D-manopiranoziloksi)octene kiseline: n-butilnog, t-butilnog, n-heksilnog, cikloheksilnog, n-oktilnog i ciklooktilnog estera. Spojevi su dobiveni reakcijom zaštićene manoze sa slobodnom anomernom hidroksilnom skupinom i estera bromoctene kiseline u uvjetima Williamsonove sinteze etera. Esteri bromoctene kiseline pripravljeni su reakcijom bromacetil- bromida i odgovarajućih alkohola. Kao zaštitne skupine za manozu korištene su acetilna i benzilna zaštita koje su uklonjene u Zemplénovim uvjetima (acetili) ili katalitičkom hidrogenolizom uz Pd/C (benzili) čime su dobiveni konačni produkti. Manozidi su pripravljeni u svrhu ispitivanja njihovog kompleksiranja s-ciklodekstrinom. Nastajanje inkluzijskih kompleksa potvrđeno je spektroskopijom NMR (2D ROESY spektri) kod svih manozida osim kod n-butilnog estera. Za sve spojeve osim navedenog n-butilnog derivata, kalorimetrijskim mjerenjima u vodi pri 25 °C, određene su konstante stabilnosti kompleksa s - ciklodekstrinom. Dobiveni razultati ukazuju da stabilnost kompleksa raste s porastom broja ugljikovih atoma alkoholnog dijela molekule gosta. Kod kompleksa s molekulama gosta s istim brojem ugljikovih atoma u esterskom dijelu, stabilniji je ciklički u odnosu na aciklički derivat (cikloktil u odnosu na oktil, ranije priređeni cikloheksil u odnosu na heksil), a razgranati u odnosu na ravnolančani derivat (t- butil u odnosu na n-butil). Rad je izrađen u okviru HRZZ projekta pod nazivom Sinteza, strukturna analiza i biološka evaluacija peptidomimetika i glikokonjugata (IP-2014-09- 7899).

U ovom radu ispitan je utjecaj komercijalnog usporivača vezanja Cementol Retard R2 na hidrataciju portland cementa. Hidratacijska aktivnost uzoraka praćena je metodom kalorimetrije. Karakterizacija uzoraka provedena je rendgenskom difrakcijskom analizom. Određivan je razvoj čvrstoća na tlak i savijanje pripremljenih uzoraka tijekom 3, 7 i 28 dana hidratacije, te je ustanovljena korelacija postignutih tlačnih čvrstoća i napredovanja hidratacije. In this thesis influence of commercial retarder Cementol Retard R2 on portland cement hydration has been investigated. Hydration activity of samples by calorimetry method has been monitored. Characterization of the samples by X-ray diffraction analysis has been performed. Strength of pressure and bending of prepared samples during the 3, 7 and 28 days of hydration has been determined, and the correlation of the achieved compressive strength and hydration progression has been established.

U ovom radu su potvrđeni rezultati prethodnih ispitivanja oporabe otpadnog gipsa. Uzorci su obrađeni u hidrotermalnom reaktoru zatvorenom prema atmosferi pri temperaturama 120-160 °C. Postignuta je dehidratacija (kalcinacija) gipsa tijekom 24 h. Karakterizacija uzoraka provedena je rendgenskom difrakcijskom analizom (XDR), a morfologija uzorka određena je elektronskom mikroskopijom (SEM). Utvrđena je promjena morfologije kristala pripravljenih uzoraka. Ispitana je hidratacija pripravljenog gipsa, pri čemu su utvrđene određene pravilnosti s promjenom temperature hidrotermalne obrade. This paper shows confirmed results from previous testing of using waste gypsum. Samples are processed in hydrothermal reactor closed to atmosphere in temperatures (from) 120-160 °C. Dehydration (calcination) of the gypsum is reached during 24 hours. Characterization of the sample is conducted with an X-ray diffraction analysis (XDR). Through an electronic microscope (SEM) is conducted sample's morphology confirms changes in the crystals’ morphology of the registered samples. Hydration of the registered gypsum is tested at which point shows certain regular changes with temperature of the hydrothermal process.

U ovom radu izneseni su rezultati mjerenja toplinskog kapaciteta jako poddopiranih uzoraka La2-xSrxCuO4 dopiranih sa x= 1.5%, 2%, 2.5%, 3% i 3.5% stroncija. U tu svrhu korištena je posebno izrađena proba bazirana na diferencijalnoj metodi mjerenja malih toplinskih kapaciteta ispod sobne temperature. Visoka osjetljivost ovakve probe potvrđena je detekcijom supravodljivog prijelaza uzorka LSCO-a dopiranja x=12.5% jako male mase. Iznesen je poseban postupak modeliranja pozadine i određivanja malih signala faznih prijelaza pri analizi dobivenih podataka. Izmjereni su vrhovi u toplinskom kapacitetu navedenih poddopiranih uzoraka za koje postoje indicije da su povezani s novim oblikom uređenja u ovim sustavima. Ako teorijski predviđena feronematska faza odgovara takvim faznim prijelazima, ona ima potencijala produbiti razumijevanje kupratnih supravodiča. In this thesis we present the measurements of specific heat on heavily underdoped La2-xSrxCuO4 samples for strontium doping of x= 1.5%, 2%, 2.5%, 3% and 3.5%. The measurements were carried out using a home-made probe which is able to differentially measure small heat capacity at low temperatures. We have confirmed the high sensitivity of our probe by measuring the superconducting transition of a small LSCO sample of x=12.5% doping. A procedure of obtaining phase transition peaks by modeling the background of acquired data is presented. We report detection of peaks in the specific heat of mentioned samples which could be related to a new form of order. If the theoretically predicted ferronematic is this kind of order, it has the potential of deepening our understanding of cuprate superconductors.

Kalorimetrija je eksperimentalna metoda kojom je moguće izmjeriti toplinu tijekom kemijskog ili fizikalnog procesa. Cilj ovog rada je objasniti teorijsku osnovu kalorimetrijskih mjerenja te opisati najčešće korištene kalorimetrijske metode. Također, želi se pokazati opseg strukturnih i termodinamičkih karakteristika supramolekulskih i biokemijskih sustava do kojih je moguće doći na temelju eksperimentalnih podataka. Naglasak ovog rada je na praktičnoj primjeni kalorimetrijskih mjerenja u svrhu opisa procesa uzrokovanih supramolekulskim, odnosno nekovalentnim interakcijama, budući da su te interakcije osnova i većine biokemijskih procesa u kojima je bitan proces molekulskog prepoznavanja. Kalorimetrijskim metodama moguće je okarakterizirati i fizikalne procese koji se zbivaju u biološkim sustavima. Jedan od tih procesa je fazna transformacija lipidnih dvosloja, koji služe kao modelni sustavi bioloških membrana. Također, kalorimetrija je pogodna metoda za određivanje uvjeta pri kojima molekule proteina zadržavaju svoju nativnu konformaciju, odnosno za termodinamičku karakterizaciju procesa denaturacije proteina. Primjenom kalorimetrije stječe se uvid u termodinamičke karakteristike supramolekulskih veznih interakcija između makromolekula i različitih liganada, odnosno međusobnog vezanja više makromolekula kao što je to slučaj kod interakcija proteina i molekule DNA. Osim što omogućuju termodinamičku karakterizaciju, kalorimetrijska mjerenja omogućuju i razumijevanje mehanizama procesa molekulskog prepoznavanja u supramolekulskim i biokemijskim sustavima. Uz poznavanje mehanizama navedenih procesa, moguće je dizajnirati ligande s takvim strukturnim karakteristikama koje omogućuju vezanje tih molekula na željeno vezno mjesto makromolekule. Takav postupak bitan je u farmakologiji prilikom razvoja novih lijekova koji se direktno vežu na molekule koje sudjeluju u biokemijskih procesima unutar organizma.

Zbog energijske krize uzrokovane sve manjim konvencionalnim zalihama nafte te emisije stakleničkih plinova i s time povezanog globalnog zagrijavanja javlja se zabrinutost među ljudskom populacijom. Osim toga, CO2, NOx spojevi i lebdeće čestice potencijalni su uzročnici respiratornih i kardiovaskularnih bolesti. Biobutanol je zamjensko gorivo koje se može proizvesti iz otpadne biomase, ima dobru mješljivost s dizelskim gorivom te se provode istraživanja kako bi ga se što uspješnije ukomponiralo u tržišna motorna goriva. U ovom radu ispitivana su niskotemperaturna svojstva mješavina dizelskog goriva i n-butanola u udjelima do 10 vol. % bez i uz dodatak polimernih PAMA aditiva. PAMA aditivu sintetiziranom radikalskom kopolimerizacijom određena je konverzija monomera, a svim upotrebljenim aditivima raspodjela molekulskih masa metodom kromatografije na propusnom gelu (GPC) i sastav nuklearnom magnetskom rezonancijom (1H NMR). Termogravimetrijskom analizom (TGA) komercijalnih aditiva određen je udio aktivnog polimera u komercijalnoj otopini, na temelju čega su pripravljene vlastite otopine PAMA aditiva. Metodom plinske kromatografije dobivena je raspodjela n-parafina u dizelskom gorivu pri čemu se pokazalo da n-parafini čine 23,02 mas. % mase ukupnog uzorka. Rezultati ispitivanja niskotemperaturnih svojstava pokazali su da sintetizirani PAMA aditivi nemaju utjecaj na točku filtrabilnosti niti na dizelsko gorivo niti na njegove mješavine s n-butanolom, dok je točka tečenja snižena sa -18 °C na -24 °C, odnosno -30 °C. Diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom (DSC) istražena je kristalizacija parafina u pripravljenim mješavinama, pri čemu nisu zabilježeni bitni temperaturni pomaci egzotermnih kristalizacijskih odziva. There is a concern among the human population due to the global warming caused by greenhouse gas emissions and energy crisis because of depleting of conventional oil reserves. Furthermore, CO2, NOx and particulate matter potentially can cause respiratory and cardiovascular diseases. Biobutanol is an alternative fuel that can be produced from waste biomass, has a good miscibility with diesel fuel and many research studies are performed in order to successfully incorporate biobutanol in the motor fuel market. In this work, the low temperature properties of mixtures of n-butanol and diesel fuel in ratios up to 10 vol. % of n-butanol, without and with polymeric PAMA additives were investigated. One of PAMA additives was synthesized by radical copolymerization and monomer conversion was determined gravimetrically. For all applied polymeric additives the distribution of molecular weights was determined by the gel permeation chromatography (GPC) and composition by the nuclear magnetic resonance (1H NMR). PAMA additive solutions were prepared on the base of proportion of active polymer in the commercial additive solutions, which was determined by the thermogravimetrical analysis (TGA). Distribution of n-paraffins in diesel fuel was obtained by the gas chromatography method (GC) wherein it shown that overall content of n-paraffins equal 23.02 wt. %. The results of standard test methods shows that PAMA additives do not have any effect on the cold filter plugging point of diesel fuel or its mixtures with n-butanol, while pour point is reduced from -18 °C to -24 °C or -30 °C, respectively. Crystallization of paraffins in prepared mixtures was studied by differential scanning calorimetry (DSC); the significant efeects of additives on characteristic temperature values were not recorded.

Udžbenik slijedi temeljni predmet "Fizika 1" u 1. nastavnoj godini preddiplomskog studija FER-a Sveučilišta u Zagrebu. To je udžbenik i za predmet "Fizika" u 1. nastavnoj godini na preddiplomskom dislociranome "Studiju energetske učinkovitosti i obnovljivih izvora (SEUiOI)" u Šibeniku u sustavu Sveučilišta u Zagrebu. Knjiga može poslužiti i za srodne inženjerske kolegije na tehničkim fakultetima u Hrvatskoj, kao dopunska literatura u višim semestrima studija. Udžbenik donosi precizna kvantitativna obrazloženja pojedinih temeljnih pojmova i veličina u toplinskoj i statističkoj fizici, napose u dijelovima iz termodinamike. Na tome tragu je uveden i novi Pojmovnik kao sustav granula i subgranula znanja za toplinu i termodinamiku obrađenih u udžbeniku. Dodatak u knjizi tumači filozofska proširenja i uspjehe topline i termodinamike u kozmologiji, etičkim i kulturnim refleksijama našeg doba.

Brzina hidratacije cementa u betonu može se pratiti različitim metodama od kojih je najčešće mjerenje oslobađanja topline hidratacije. Brzina hidratacije je parametar koji određuje brzinu očvršćavanja dok je beton u fazi koju nazivamo "mladi" beton. Metoda zrelosti je nerazorna metoda ispitivanja u kojoj se ocjenjuje brzina hidratacije s ciljem procjene čvrstoće betona. U ovom radu analiziram je utjecaj različitih mineralnih dodataka na brzinu oslobađanja topline hidratacije, a time posredno i na brzinu očvršćivanja betona.

U radu je obuhvaćeno eksperimentalno određivanje ogrijevne moći pet različitih uzoraka biomase koštunjavog voća: badema, lješnjaka, maslina, oraha i ostataka prerade grožđa. Eksperimentalna mjerenja su vršena na kalorimetrijskoj bombi.

U radu je obuhvaćeno eksperimentalno određivanje ogrijevne moći pet različitih uzoraka biomase koštunjavog voća: badema, lješnjaka, maslina, oraha i ostataka prerade grožđa. Eksperimentalna mjerenja su vršena na kalorimetrijskoj bombi.

V diplomski nalogi so prikazane primerjalne meritve toplotnih prenosnikov, ki jih uporabljamo v podjetju Gorenje na področju hladilno-zamrzovalnih aparatov HZA. Namen primerjave je potreba po postavitvi merilne proge za določevanje karakteristik toplotnih prenosnikov. Novi način merjenja nam lahko zmanjša stroške pri izdelavi aparatov za testiranje, ob enem pa so meritve hitreje izvedene. V diplomi so opisani sestavni deli hladilniškega sistema, v osrednjem delu pa so prikazani postopki in meritve toplotnih prenosnikov ter dobljeni rezultati. Meritve so se izvajale na kondenzatorjih in uparjalnikih. Postopek merjenja kondenzatorjev in uparjalnikov je bil približno enak, spreminjali so se samo vhodni pogoji. Rezultati meritev z novo metodo so bili primerljivi z obstoječo, kar nam da pozitivno oceno za nadaljnjo uporabo nove metode. The diploma shows comparative measurements of heat exchangers, which are used in Gorenje refrigerators and freezers - HZA. The purpose of comparison is a need to set up the testing rig for determination characteristics of heat exchangers. A new way of measurement can reduce costs for testings refrigerators and the measurements can be faster measured. Diploma describes the cooling system, in the central part are shown the procedures and measurements of heat exchangers with the obtained results. Measurements were carried out in condensers and evaporators. Process of messureing condensers and evaporators were about the same, the differences were in changed input conditions. The measurement results with the new method were comparable to the existing, which gives a positive assessment to use this method.

Adijabatska kalorimetrija je metoda kojom je moguće izmjeriti toplinske efekte fizikalnih i kemijskih pojava. Entalpija otapanja, odnosno toplina koja se oslobodi ili veže uslijed otapanja krutine važna je fizikalna veličina iz koje je moguće izračunati entalpije transfera soluta iz jednoga otapala u drugo (ukoliko se odrede entalpije otapanja u više otapala), ili razlike u entalpijama kristalnih rešetki polimorfa (ukoliko se polimorfi otapaju u istom otapalu). Navedene veličine omogućuju detaljniji uvid u termodinamiku solvatacije, odnosno entalpijsku stabilnost različitih polimorfa. Također, uz poznavanje entalpija otapanja moguće je korištenjem termodinamičkih ciklusa odrediti eksperimentalno nedostupne reakcijske entalpije. U svrhu određivanja entalpija otapanja krutina izrađen je adijabatski kalorimetar. Kalorimetar je spojen na računalo i u potpunosti automatiziran posebno napisanim programom. Reakcijski volumen smanjen je na 25 cm3 radi smanjenja toplinskog kapaciteta kalorimetra. Time je omogućeno određivanje malih toplina otapanja. Izrađen je i poseban mehanički sustav za dodavanje krutine u otapalo kao zamjena za nepouzdaniji način dodatka pomoću staklenih ampula. Obrada podataka izvedena je na računalu pomoću programa napisanog u programskom jeziku Wolfram Mathematica 7. Za određivanje temperaturnog skoka korištena je modificirana Regnault-Pfaundlerova metoda. Pouzdanost kalorimetra provjerena je određivanjem entalpije otapanja kalijeva klorida u vodi. Slaganje eksperimentalnih i literaturnih vrijednosti je odlično, s razlikom od 2%.

Svrha ovog diplomskog rada je proučiti interakcije između proteina lizozima i negativno nabijenog polielektrolita natrijevog poli(stirensulfonata)(PSS) pomoću različitih fizikalno-kemijskih metoda. Uslijed, prvenstveno elektrostatskih, interakcija pri odgovarajućim eksperimentalnim uvjetima (pH vrijednost, ionska jakost, koncentracija, udjel pojedine komponente) dolazi do nastanka kompleksa lizozim-PSS (proteinsko- polielektrolitni kompleks). Proteinsko- polielektrolitni kompleksi su značajni zbog široke potencijalne primjene, osobito u području proizvodnje biomarkera, otpuštanja lijekova i frakcioniranja proteina. Mjerenja su provedena pri tri različite pH vrijednosti (pH = 3, 1, pH = 4, 6 i pH = 7, 5), te pri različitim koncentracijama lizozima i PSS-a, dok je ionska jakost držana konstantnom (Ic = 0, 01 mol dm-3). Za proučavanje nastajanja proteinsko-polielektrolitnih kompleksa korištene metode su dinamičko raspršenje svjelosti, elektroforeza i kalorimetrija. Pokazano je da navedene metode daju korisne informacije o istraživanom sustavu. Određen je promjer i naboj nastalih čestica, te toplinski učinci reakcije. Provedena su mjerenja titracijom otopine lizozima s otopinom PSS-a i obrnuto, te je uočena ovisnost kompleksiranja o smjeru titracije. Povećanjem pH vrijednosti povećava se utjecaj smjera titracije. Uočena je i ovisnost kompleksiranja o koncentracijama lizozima i PSS-a.

U ovom radu predložen je relativno jednostavan laboratorijski postupak izrade diferencijalnog kalorimetra za istraživanje (kinetike i topline) hidratacije cementa. Tijelo diferencijalnog mikrokalorimetra sastoji se iz dvije ćelije (staklene ampule po 10 mL), mjerne i referentne koje su međusobno spojene s 30 termoparova K-tipa debljine žice od 0, 2 mm. U mjernoj ćeliji se odvija hidratacija, dok je u referentnoj ćeliji inertni uzorak. Ovakvim diferencijalnim radom kompenzira se utjecaj promjene temperature okoliša. Elektromotorna sila termosloga, koja je proporcionalna toku topline, kontinuirano se prikuplja digitalnim mikrovoltmetrom (20 bita, 8 kanala, rezolucije 1 μV) koji je povezan s računalom. Za opis nestacionarnih toplinskih procesa u kalorimetru primijenjen je model s usredotočenim parametrima. Određivani su slijedeći parametri kalorimetra: konstanta propusnosti topline, konstanta hlađenja i toplinski kapacitet te konstanta proporcionalnosti temperatura-napon za termoslog diferencijalnog kalorimetra. Izrađenim diferencijalnim kalorimetrom istražena je hidratacija aluminatnog cementa. Ovaj uređaj nalazi primjenu kod sustavnih istraživanja kinetike hidratacije cementa te utjecaja raznih dodataka kao što su usporivači, ubrzivači, polimeri itd.

U radu je izvršena obrada podataka prikupljenih primjenom diferencijalnog mikrokalorimetra (DMK) na sustavima cementnih pasta. Cementne paste su pripravljene sa čistim portland cementom, tip CEM I 42, 5R (Cemex Hrvatska, K. Sućurac), i pastama pripravljenim sa zamjenskim dodatkom letećeg pepela u iznosu od 15 mas. % na masu cementa. Hidratacija u cementnim pastama je provedena pri temperaturi od 20 ±0 , 01 ˚C uz omjer V/C = 0, 5 (voda/cement). Podatci dobiveni na diferencijalnom mikrokalorimetru uvršteni su u program ″Toplina hidratacije″ te su dobivene vrijednosti oslobođene topline (Qt) u cijelom reakcijskom periodu (do 48 sati hidratacije). Maksimalno oslobođena toplina hidratacije (Qmax) određena je metodom otapanja. Primjenom izraza α=Qt/Qmax određen je stupanj hidratacije (α) za svaku mjerenu vrijednost. Ovako generirane funkcionalne ovisnosti, tzv. α-t krivulje, poslužile su kao osnova za matematičko modeliranje, koje je provedeno uz osnovnu pretpostavku da se najsporiji procesi koji određuju sveukupnu brzinu hidratacije cementa odvijaju u smjeru NR→I→D. Rezultati dobiveni nakon provedbe kinetičke analize ukazuju da dodatak letećeg pepela u portland cementu CEM I 42, 5R utječe kao ubrzivač hidratacije cementa u ranoj fazi hidratacije cementa, u fazi u kojoj je proces nukleacije i rasta (NR) onaj koji određuje sveukupnu brzinu hidratacije cementa. Skraćuje vrijeme trajanja procesa u kojem je NR proces koji određuje sveukupnu brzinu hidratacije cementa, ali ujedno produžava vrijeme trajanja procesa interakcije na granici faza (I), što ima utjecaj na povećanje stupnja proreagiranosti cementa. Povećanje stupnja proreagiranosti cementa, uz prisutnost letećeg pepela, u ispitivanim sustavima je potvrda uloge i utjecaj letećeg pepela na procese hidratacije u kojima leteći pepeo služi kao nukleacijsko mjesto, fizikalna uloga zamjenskog dodatka.

U ovom radu opisan je proces hidratacije cementa te su obrađene metode određivanja topline hidratacije. Provedena su mjerenja topline hidratacije diferencijalnim kalorimetrom na uzorcima betona za 6 mješavina te je analiziran utjecaj v/c omjera i vrste cementa na tijek oslobađanja topline hidratacije i temperaturu uzoraka.

Kalorimetrijom je praćen tijek homopolimerizacije, polimerizacije cijepljenjem i kopolimerizacije. Usporedbom s najčešće korištenim metodama pokazane su velike prednosti kalorimetrije: neposredno i kontinuirano mjerenje brzine reakcije neovisno o fizičkom stanju sustava te upotreba samo jednog ispitka u cijelom području konverzija. Točnošću i osjetljivošću mikrokalorimetrija nadmašuje ostale metode. Gel-efekt, koji je drugim metodama teško zamijetiti u spontanoj polimerizaciji stirena, lako je zamijećen kalorimetrijom. Kalorimetrijsko istraživanje kinetike cijepljenja stirena i metil-metakrilata na polietilen prethodno ozračen na zraku pokazalo je da u polietilenu niske gustoće peroksidi imaju glavnu ulogu u reakciji polimerizacije cijepljenjem, dok su u polietilenu visoke gustoće važni peroksidni radikali. Promjena viskoznosti reakcijske sredine tijekom reakcije polimerizacije cijepljenjem, kao i struktura polimera utječu na kinetiku reakcije. Raspad aktivnih čestica s vremenom također se može pratiti kalorimetrijom. Velika prednost kalorimetrije pokazana je u istraživanju kopolimerizacije monomera davatelja i monomera primatelja elektrona. Opaženo je da naizmjenična kopolimerizacija a-metilstirena s maleimidima, bez obzira na omjer komonomera u smjesi, i homopolimerizacija maleimida nisu istodobne, nego homopolimerizacija maleimida počinje samo kada je naizmjenična kopolimerizacija završila, tj. kada je a-metilstiren potrošen. Završetak kopolimerizacije i početak homopolimerizacije precizno je određen kalorimetrijom. Prinos naizmjeničnoga kopolimera bio je blizak teorijski očekivanom prinosu. Kao jak davatelj elektrona, a-metilstiren stvara s primateljima elektrona kao što su maleimidi stabilne komplekse s prijenosom naboja. Natjecateljski karakter reakcija kopolimerizacije i homopolimerizacije posljedica je sudjelovanja kompleksa s prijenosom naboja u reakciji kopolimerizacije., The calorimetry was used to follow the course of polymerization, graft polymerization and copolymerization reactions. Comparison with widely used point-by-point methods has been performed. Great advantages of calorimetry are direct and continuous measurement of the reaction rate independently from the physical state of reaction system and using only one sample for the whole conversion range. The accuracy and sensitivity achieved are better than those achieved by other methods. The gel-effect which is not pronounced in the spontaneous polymerization of styrene and could not be easily detected with other methods has been readily detected by calorimetry. Calorimetric investigation of grafting kinetics of styrene and methylmethacrylate on air-preirradiated polyethylene have shown that in low density polyethylene peroxides have the dominating role in the grafting reaction, while in high density polyethylene peroxy radicals have a significant role. The change of the viscosity of reaction medium in the course of grafting reaction as well as the structure of polymer influence the kinetics of reaction. The decay of active species in time can be followed by calorimetry. The great advantage of calorimetry was demonstrated in investigation of the copolymerization of electron donor and electron acceptor monomers. It was observed that the alternating copolymerization of a-methylstyrene with maleimides, regardless of ratio of comonomers in the feed, and the homopolymerization of maleimides are not simultaneous but are consecutive reactions. Homopolymerization starts only after the completion of alternating copolymerization when a-methylstyrene is exhausted. The end of copolymerization and start of homopolymerization was strictly detected by calorimetry. The conversion of alternating copolymer was close to theoretically expected. a-Methylstyrene as a strong electron donor forms stable charge transfer complexes with electron acceptors like maleimides. The competitive character of copolymerization and homopolymerization is a consequence of the participation of charge transfer complex in the copolymerization reaction.

Iako je hidratacija aluminatnog cementa (AC) proces od temeljne industrijske i komercijalne važnosti, kemijske reakcije pri hidrataciji nedovoljno su razjašnjene. Znanstvena istraživanja s područja malobrojna su u usporedbi s istraživanjima na portland cementu. AC spada u "posebne" cemente, odnosno cemente s dodatnim svojstvima, a karakterizira ga visoka rana čvrstoća, vatrostalnost, otopornost na kemikalije i abraziju. Za primjenu AC materijala važna su istraživanja procesa hidratacije pri čemu se oslobađa velika količina topline, a struktura nastalih produkata hidratacije ovisi o temperaturi. U početnom razdoblju hidratacije (T < 30 oC) nastaju metastabilni slojeviti hidrati koji pri povišenoj temperaturi i vlažnosti prelaze u stabilne produkte. Tom transformacijom povećava se poroznost materijala, te slabi čvrstoća i trajnost betona pripravljenog od AC. Predviđanje topline hidratacije, q(t) / Wm-3 cementnog materijala omogućiti će, u primjeni, realnu simulaciju raspodjele temperatura u materijalu i lakše planiranje njegovanja u ranom razdoblju hidratacije kako bi se postigla bolja svojstva ugrađenog materijala. U ovome radu istražena je hidratacija dvaju uzoraka komercijalnog AC Istra 40 (proizvođača Istra Cement, Pula ; Hrvatska). Toplina hidratacije uzoraka određena je uporabom izoperibolnog-kondukcijskog diferencijalnog mikrokalorimetra za različite vodocementne omjere (v/c= 0, 4 ; 0, 5 ; 1), te uz dodatak kvarcnog pijeska pri 5, 10, 14, 20 i 30 oC. Mineraloški sastav produkata hidratacije uzoraka određen je rendgenskom difrakcijskom analizom tijekom prvih 30 sati hidratacije. Maksimum generacije topline postiže se već par sati nakon početka vezivanja, a iznosi 8, 11, 16 i 13 W/kg pri 5, 10, 20 i 30 oC, što je višestruko veće nego pri hidrataciji PC. Jedina bitna razlika između istraživanih uzoraka AC te uzoraka pripravljenih uz dodatak kvarcnog pijeska (pri T = 20 oC) je različito trajanje razdoblja indukcije, dok je tijek generacije topline vrlo sličan.

During the last years, skin compatibility of textiles has gained importance for consumers. Therefore, the development of suitable test methods for the evaluation of skin compatibility is a vital challenge. The fundamental requirements for these test methods are low experimental complexity combined with minor costs. The Cilitatetest has been developed for the cosmetic and pharmaceutics industry. Due to the optical measurement of the number of living microorganisms, this method is not suitable for colored or heterogeneous samples. However, using a calorimetric detection, these problems are resolved. This method allows very sensitive detection of the metabolism of the microorganism. The presence of any toxic substance results in a reduction of the heat of metabolism., Kompatibilnost tekstila prema koži postajala je tijekom posljednjih godina sve važnija potrošačima. Zato je razvoj prikladnih postupaka ispitivanja za prosudbu kompatibilnosti s kožom primjeran izazov. Osnovni zahtjev postavljen za ove postupke ispitivanja jest eksperimentalna jednostavnost povezana s nižim troškovima. Ispitivanje trepetljikašima razvijeno je za kozmetičku i farmaceutsku industriju. Zbog optičkog mjerenja broja živih mikroorganizama taj postupak nije prikladan za obojene ili heterogene uzorke. Međutim, ti problemi su riješeni primjenom kalorimetijskog otkrivanja. Taj postupak otkrivanja omogućuje vrlo osjetljivo prepoznavanje metabolizma mikroorganizama. Postojanje bilo koje otrovne tvari znači smanjenje topline metabolizma

Poznato je da, osim vrste polielektrolita, njegove gustoće naboja, pH vrijednosti otopine i temperature, i ionski uvjeti (vrsta dodanog elektrolita i njegova koncentracija) također značajno utječu na proces nastajanja polielektrolitnih kompleksa u otopini [1] i na proces nastajanja polielektrolitnih višeslojeva na površini [2]. U cilju razjašnjenja utjecaja dodane soli na navedene procese nastajanja izvedene su mikrokalorimetrijske titracije vodenih otopina dvaju jakih polielektrolita (poli(vinil-N- metilpiridinijev jodid), PVP+I , i poli(natrijev 4-stirensulfonat), Na+PSS ) s vodenim otopinama soli različitih alkalijskih metala. Pokazano je da izmjerene promjene entalpije prilikom titracija oba ispitivana polielektrolita značajno ovise o vrste korištenog elektrolita i da trendovi uočeni kod izmjerenih promjena entalpije za različite korištene anione slijede Hoffmeisterov niz. Dodatne informacije o kondenzaciji protuiona na polielektrolitne lance dobivene su konduktometrijskim i potenciometrijskim titracijama otopina navedenih jakih polielektrolita.

Određivanje topline hidratacije cementnog materijala omogućuje, u primjeni, realnu simulaciju raspodjele temperatura u materijalu i lakše planiranje njegovanja u ranom razdoblju hidratacije kako bi se postigla bolja trajnost i funkcionalnost ugrađenog materijala. U ovome radu istraživana je hidratacija dvaju uzoraka komercijalnog aluminatnog cementa (AC) ISTRA 40 (proizvođača Istra Cement, Pula ; Hrvatska). Toplina hidratacije uzoraka određena je uporabom dviju metoda: metodom otapanja i izoperibolnim-kondukcijskim diferencijalnim mikrokalorimetrom za različite vodocementne omjere (v/c=0, 3 ; 0, 4 ; 0, 5 ; 1), te uz dodatak kvarcnog pijeska pri T = 20 oC. Topline hidratacije dobivene metodom diferencijalnog mikro-kalorimetra su u skladu s literaturnim podacima, dok topline hidratacije dobivene metodom otapanja pokazuju pozitivno sistematsko odstupanje i do 50 J/g. Topline hidratacije uspoređene su s količinom vezane vode određene termogravimetrijski. Metodom rendgenske difrakcijske analize ustanovljeno je da hidratacijom aluminatnog cementa (AC) ISTRA 40 tijekom prvih 7 dana hidratacije nastaje CAH10.

U ovom je radu ispitivan utjecaj različitog dodatka (2 - 15 mas.postotaka) silica fume kao pucolana, na kinetiku i mehanizam hidratacije industrijskog, brzostvrdnjavajućeg cementa, oznake PC 45B. Napredovanje hidratacije praćeno je mjerenjem oslobođene topline hidratacije metodom diferencijalne mikrokalorimetrije. Rezultati ukazuju da povećanjem dodatka silica fume, u sustav brzostvrdnjavajućeg portland cementa, opada toplina hidratacije. Na temelju parametara dobivenih kinetičkom analizom, uočen je utjecaj različitog dodatka silica fume na veličinu konstanti brzine reakcije i na vremena trajanja pojedinih kontrolirajućih procesa reakcije hidratacije. Dodatak silica fume do 15 mas. postotaka nema većeg utjecaja na proces nukleacije i rasta, ali skraćuje proces interakcije na granici faza i pomiče proces d.ifuzije prema kraćim vremenima. Ocjena valjanosti primjenjenog modela (NR- I- D) ukazala je na potrebu razvoja složenijeg modela, zbog moguće interakcije i međusobnog utjecaja -kontrolirajućih procesa NR - I u ovako složenom sustavu cement-silica fume--voda.