Физическая химия

В методических указаниях представлены теоретические основы методов измерения скорости полимеризации и молекулярных масс полимеров, лабораторные работы, широко используемые в области высокомолекулярных соединений.

В работе представлена модель, позволяющая рассчитывать форму сечения и скорость цилиндрического включения, мигрирующего в кристалле под действием градиента температуры в стационарных тепловых условиях. На основе предложенной модели, требующей в общем случае применения численных методов, получены аналитические выражения для расчета скорости включения в предельном случае относительно больших площадей сечений. Проведен анализ рассчитанных зависимостей скорости и формы сечений мигрирующих цилиндрических включений от площади их сечения, градиента температуры, степени затрудненности межфазных процессов, удельной межфазной энергии и степени ее анизотропии. Предложены методики определения степени анизотропии удельной межфазной энергии и относительной затрудненности межфазных процессов из анализа форм сечений мигрирующих цилиндрических включений.

Приведены примеры решения типовых задач по основным разделам курса общей химии в соответствии с программой для бакалавров и специалистов технических направлений, а также условия задач, включаемых в домашние задания.

Рассмотрены теоретические основы получения микроэмульсионных систем, их классификация, физико-химические условия стабилизации, а также применение их для доставки лекарств и биологически активных веществ. Описаны структура и свойства микроэмульсий, фазовые диаграммы и процессы взаимодействия с кожей человека.

Рассмотрены вопросы становления и развития относительно нового класса жидкокристаллических соединений, содержащих в своей структуре ион металла. Представлены работы, сыгравшие ключевую роль при формировании основных направлений в области металломезогенов.

В учебнике на примере химии показаны истоки, принципы работы и результаты квантового, геометрического, аналитического (математического) и других подходов, руководствуясь которыми, современная химия и другие науки решают свои исследовательские задачи. Особый акцент сделан на инновациях, полученных в этой области автором работы: в их числе графическое и математическое моделирование и полученные с их использованием конкретные прорывные результаты в приложении к фазовым равновесиям и состояниям систем с различным числом компонентов и к уникальному фундаментальному свойству растворимости веществ. Особенностью учебника является также то, что фактический материал излагается заинтересованно, с учетом исторического развития и динамики его формирования, сопровождается авторскими комментариями, наглядными примерами, образными сравнениями и стремлением приобщить читателя к творческому процессу познания.

Изучен процесс поверхностной модификации фторированными полимерами целлюлозосодержащих материалов, в качестве которых использовали древесный шпон и бумагу. Для модификации свойств материалов применяли растворы сополимера гексафторпропилена с винилиденфторидом марки Ф-26, а также растворы радиационно-синтезированных теломеров тетрафторэтилена марки «Черфлон» (ТФ-4). Изучены изменения физико-механических свойств обработанных и необработанных материалов, а также защитное воздействие нанесенных фторполимеров на огнестойкость и способность изучаемых объектов удерживать внутренние химические компоненты, входящие в состав композитов, при их модельной экстракции органическими растворителями (смесь метанола с хлороформом). Прочность при растяжении вдоль волокон, обработанных 5 %-м раствором Ф-26 образцов сосны, бука и березы, составила соответственно 136, 158 и 140 МПа, а обработанных ТФ-4 – 145, 162, 148 МПа против 103, 140 и 136 МПа у исходных образцов. Установлено, что поверхностная обработка на 20...45 % упрочняет бумажные образцы. Исследование экстра-гируемости защищенных материалов методом хромато-масс-спектрометрии показало, что нанесение защитной поверхностной пленки фторполимеров на 10...150 % снижает возможные потери веществ в экстракт, а также изменяет химический состав экстрагируемой композиции, в которой преобладают соединения природных жирных кислот, карбонитрилов, бензофуранов, амидов и хинонов. Испытание прямого воздействия пламени на целлюлозосодержащие материалы подтвердило, что нанесение фторированного покрытия на 20...50 оС увеличивает их огнестойкость и позволяет варьировать декоративные свойства материалов.

Рассмотрены лабораторные исследования поверхностных явлений и свойств дисперсных систем. Основное внимание уделено приобретению студентами навыков лабораторных исследований.

В данной монографии обобщены результаты многолетних научных исследований ее авторов в области геометрического и аналитического моделирования фазовых систем. Эти результаты являются наглядной иллюстрацией как самой постановки моделирования фазовых систем, так и возможностей анализа на его основе взаимосвязи двух фундаментальных областей: термодинамики и фазовых равновесий. Авторами показано, как модели выводятся, анализируются и применяются для решения конкретных задач, связанных с фазовыми диаграммами этих систем; как на основе моделирования можно получать фундаментальные закономерности и новые количественные параметрические характеристики фазовых равновесий, а также как новые знания о фазовых равновесиях открывают новые возможности в изучении фазовых систем, в их систематике, прогнозировании и более глубоком анализе процессов, протекающих в этих системах. Монография включает изложение на примере однокомпонентных и ряда двойных систем новой методики построения фазовых диаграмм, а также вывод и анализ математических моделей фазовых равновесий двойных и тройных взаимных систем. При этом даны конкретные примеры применения математического моделирования для расчета диаграмм фазовых систем. Изложена методика получения термодинамической информации по ликвидусу тройных взаимных систем, классификации изотерм кристаллизации их фаз, вывода количественных критериев существования фазовых равновесий, полной растворимости и расслаивания фаз, анализа смещения обменных равновесий и других процессов в высокотемпературных взаимных системах с расплавами.

На основании данных, полученных масс-спектрометрическим эффузионным методом Кнудсена, определены значения активностей оксидов в стехиометрической шпинели MgAl2O4 в области температур 1851–2298 K. Установлено, что найденные величины энергии Гиббса образования шпинели из простых оксидов, а также энтальпии и энтропии образования шпинели из простых оксидов, равные –12.02 ± 1.14 кДж/моль и 5.03 ± 0.56 Дж/(моль K) соответственно, и энтальпия плавления шпинели, равная 55.81 ± 4.62 кДж/моль, удовлетворительно соответствуют имеющейся термодинамической информации

Высокотемпературным масс-спектрометрическим эффузионным методом Кнудсена изучено испарение шпинели MgAl2O4 в области температур 1850–2250 K. В газовой фазе над шпинелью идентифицированы молекулярные компоненты, как типичные для простых оксидов, образующих шпинель, так и в незначительном количестве сложный газообразный оксид MgAlO. Впервые определенные значения парциальных давлений пара молекулярных компонентов, содержащихся в газовой фазе над шпинелью, сопоставлены с таковыми, соответствующими простым оксидам

При исследовании разнообразных процессов и систем с учетом физических и химических взаимодействий между различными объектами реальной действительности приходится сталкиваться с многочисленными трудностями. Одна из них заключается в том, что для её преодоления требуется объединить знания в различных предметных областях из разных разделов естествознания, каждая из которых имеет свою методологию, свой аппарат и даже свою терминологию. Лишь использование междисциплинарного подхода может в этом случае обеспечить должное решение стоящих научных задач и развитие всевозможных приложений в практике.

Для современного контроля безопасности продуктов питания используются методики, которые позволяют определять большое количество компонентов. Так для определения остаточных количеств пестицидов во фруктах и овощах часто применяются методики с использованием газовой и жидкостной хроматографии с массспектрометрическим детектированием. Подобные системы позволяют проводить количественное определение сразу нескольких сотен пестицидов и проводить их идентификацию по характеристическим фрагментам массспектра. Основной проблемой при использовании масс-спектрометрического детектирования является матричный эффект, который вызван влиянием компонентов матрицы экстрагируемыми вместе с пестицидами из проб. В данной работе были предприняты попытки уменьшить влияние матрицы при анализе остаточных количеств пестицидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с времяпролетным масс-спектрометром (ВЭЖХ/ВПМС).

Книга, написанная нашим соотечественником, профессором Автономного национального университета Мехико, содержит описание взаимодействий между молекулами на больших, средних и малых расстояниях, а также в многоэлектронных системах. Некоторые теоретические построения опубликованы впервые. Дан сравнительный анализ модельных потенциалов, используемых в современных квантово-химических расчетах и при компьютерном моделировании в физике, химии и молекулярной биологии. Рассмотрены многочастичные системы, для которых характерна неаддитивность силовых эффектов. В приложении приведены сведения из теории групп, векторного и тензорного исчисления и обзор методов неэмпирического исследования многоэлектронных систем.

Малоугловым рентгеновским рассеянием исследована система триацетат гадолиния— ундекан—вода при концентрациях гидротропа 0,05—0,5 М на линии насыщения унде-каном при 298 K. В тройной системе образуются совместные ламеллярные мицеллы гидротропа и ундекана с поперечными размерами гидрофильной и гидрофобной пла-стин по 0,4 нм. Показано, что энергия Гиббса гидрофобного взаимодействия и форма мицелл определяется совместным влиянием (кооперативным эффектом) гидротропа и углеводорода на воду.

В обзоре представлены основные результаты исследований проф. СП. Габуды, посвя-щенные изучению подвижности атомов и молекул методом ЯМР. Изложены основные принципы предложенной им модели усреднения локальных магнитных полей в услови-ях атомной и молекулярной подвижности, которая позволяет связать параметры этих полей со структурными особенностями подвижности атомов и молекул и межмолеку-лярными взаимодействиями. Рассмотрены ионные и молекулярные кристаллы, цеолиты, молекулярные сита, гидратированные белки и др. Обсуждаются фазовые переходы в гос-тевых подсистемах, эффекты динамической разупорядоченности и влияние коррелированного движения электронов на подвижность атомов и молекул и их локализацию.

Предложен и разработан новый метод рекуррентных последовательностей (РП) для вычисления интегральных и дифференциальных характеристик надмолекулярной агрегации ассоциированных жидких систем, а также их диэлектрических свойств в рамках квазихимической модели неидеального ассоциированного раствора (QCNAS). Для случая цепочечной ассоциации представлено сравнение метода РП и техники матричного суммирования, развитой ранее одним из авторов. Предлагаемый метод РП сохраняет детальность описания структуры и свойств агрегатов и допускает распространение на случаи с более сложной (например, древообразной) надмолекулярной структурой жидкости.

Для изучения протонного обмена в воде была разработана методика количественного определения ее содержания при очень низких концентрациях в растворе и при низком давлении паров в газовой фазе. В этих условиях существенно замедляется скорость протонного обмена. Для смесей паров H[2]O и D[2]O при давлении паров 10-17 мм рт. ст. время жизни протонов в процессе обмена составляет 10-30 мин.

В монографии представлены результаты исследований по определению научных основ процесса получения сульфидов из серы нефтегазового комплекса и аморфного диоксида кремния. Разработана технология сульфида силиката цинка с активацией хлоридом цинка исходных компонентов. Предложена технология сульфидного покрытия на силикатных бетонах методом пропитки в модифицированном серном расплаве. Таким образом, решается комплекс задач: экономических, технологических, экологических и материаловедческих.

Представлены материалы Международной научной конференции «Плазменные технологии исследования, модификации и получения материалов различной физической природы» и Международной научной школы молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов», где отражены новые направления работ по плазменным технологиям.

Содержание книги отражает основные результаты научных исследований студентов, аспирантов и молодых ученых в области нано- и супрамолекулярной химии в сорбционных и ионообменных процессах.

Целью настоящей работы является установление закономерностей поведения характеристических частот уретановой группы, обусловленных изменением молекулярной структуры, конформационного состояния и влиянием межмолекулярной водородной связи, с использованием квантово-химического метода функционала плотности.

Представленная диссертационная работа посвящена выявлению закономерностей влияния строения молекул на конкуренцию различных механизмов первичного акта газофазного распада некоторых алканов и нитроалканов на основе использования результатов современных квантово-химических методов.

Представленная диссертационная работа посвящена исследованию влияния состава каталитических систем на активность в реакции дегидрирования этилбензола в стирол путем изучения механизма взаимодействия отдельных компонентов катализатора.

Целью диссертационной работы являлось нахождение оптимального алгоритма расчёта строения и спектральных характеристик жидкокристаллических аддуктов трис(β-дикетонатов) лантаноидов.

В диссертационной работе выявлены основные закономерности механизмов каталитических превращений метана на нанокластерах платины по данным квантово-химических расчетов.

Изложены основы процессов взаимодействия реагентов в волне горения реакций СВС. Особое внимание уделено физико-химическим явлениям, сопровождающим экзотермические процессы. Приведены примеры воздействия внешних факторов на скорость горения как интегральную характеристику СВС.

В диссертационной работе рассмотрены вопросы получения и анализа термодинамических параметров водородных связей в само- и гетероассоциатах гидропероксидов кумола (ГПК) и третичного бутила (ГПТБ) на основе исследования ИК-Фурье спектров с применением факторного анализа в сочетании с квантово-химическими расчетами ассоциатов.

В диссертационной работе рассмотрены синтез и исследование пространственно организованных стопочных координационных соединений переходных металлов с максимально возможной протяженностью цепочки взаимодействующих ионов металла; исследование электрофизических, магнитных и физико-механических свойств структурированных ими полиуретанов.

В диссертационной работе рассмотрены вопросы определения состава и устойчивости комплексов Ti(IV), участвующих в процессе электрохимического аминирования, установления взаимосвязи между природой этих комплексов, редокс-свойствами медиаторной системы Ti(IV)/Ti(III) и эффективностью замещения, а также оценка возможности высокоселективного введения аминогруппы в ароматическое кольцо замещенного моноаминосоединения и синтеза моноаминов в водно-органических растворах разбавленной серной кислоты.

Описано устройство манометрического сосуда высокого давления (порядок проведения испытаний), изложены техника безопасности, а также необходимые для создания методологии обработки результатов сведения из теоретического курса и анализ закономерностей горения семиканального пороха. Проведении анализ закономерностей горения семиканального пороха.

Методом механической активации и спеканием под давлением получены наноструктурные металлоуглеродные композиционные материалы, состоящие из алюминиевого сплава и фуллерена С[60]. Изучена структура и фазовый состав полученных образцов, измерена зависимость прочности и микротвердости материалов от концентрации С[60], а также предложена модель их строения.

Эффузионным методом Кнудсена с масс-спектрометрическим контролем состава пара в рамках второго закона термодинамики определены энтальпии сублимации дипивалоилметанатов алюминия, галлия и индия (M (thd) [3]. Представлены полученные величины.

В представленной работе применены более совершенные методики первичной обработки экспериментальных данных и структурного анализа, что позволило определить структурные параметры молекулы Ga (thd) [3] с более высокой степенью надежности по сравнению с работой.

Исследование посвящено выявлению общих закономерностей и моделированию кинетики разложения лаурилсульфата натрия (синтетического ПАВ) в водных растворах под действием активных частиц ДБР атмосферного давления в кислороде с целью определения эффективности очистки воды от данного органического загрязнителя.

Работа посвящена проверке работоспособности предложенного метода решения колебательной задачи на простых молекулярных моделях. В качестве таковых рассматриваются молекула воды и некоторые ее изотопомеры.

Изучены комплексы элементарных звеньев полиамидокислоты и коллоксилина с глицином в свободном и гидратированном состоянии.

Установлено, что представленная реакция имеет первый порядок по трет-бутанолу и катализатору. На селективность реакции влияет мольное соотношение трет-бутанол: алканол. Выделяющаяся вода является ингибитором процесса. Предложена кинетическая модель процесса.

Разработаны алгоритмы расчета параметров, необходимых для вычисления теоретических значений парциальных токов растворения фаз гетерогенного сплава.

Получение смеси разогретого битума и минерального порошка является одним из определяющих этапов технологии приготовления асфальтобетонных смесей. В работе в качестве критерия оценки процесса смешивания использован коэффициент вариации концентрации частиц битума в смеси. Определены наилучшие параметры и типы подающих устройств с точки зрения эффективности смешивания.

Рассматриваются вопросы диагностики тепловой аппаратуры в условиях ее нормального функционирования. Приводится модель теплообменника с поперечно-противоточной схемой движения теплоносителей, предназначенная для мониторинга его технического состояния по данным автоматизированного контроля технологического режима.

В продолжение исследований термодинамики и кинетики молекулярной и ионной сублимации поли- и монокристаллов трибромидов лантанидов представлены результаты для трибромида гадолиния.

Предложенная модель позволяет рассчитывать оптимальный состав композиции и тепловой режим для получения максимального выхода целевого продукта.

Показано, что предложенная методика позволяет оценить влияние реакций переходов активных центров на кинетику процесса.

Представленный метод имеет особое значение для исследователей, работающих в области изучения термодинамических и физико-химических свойств растворов электролитов и, в частности, различных свойств индивидуальных ионов в растворах.

Для описания процессов массопереноса с обострениями предлагается модель собственного времени физических систем, которая представляется как случайный процесс в галлилеевом времени.

Показано, что оптимальная амплитуда магнитной индукции для наиболее эффективной стимулированной миграции анионов милдроната через модельный биологический барьер in vitro является величина В[max]=100 мТл.

Французские материаловеды создали материал со сверхъестественными способностью воссоединяться после взрыва.

В рецензируемой книге рассматривается история химии анионных рецепторов с самого ее начала, описаны природные анионные рецепторы и химические методы работы с ними.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре высокомолекулярных соединений и коллоидов химического факультета Воронежского государственного университета.