Физическая химия

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.

Учебное пособие содержит материалы для подготовки к занятиям, включая теоретические вопросы и задания для самоконтроля. Пособие соответствует базовой части программы по указанным курсам (направлениям подготовки 04.05.01 – «Фундаментальная и прикладная химия», 04.03.01 – «Химия», 04.03.02 – «Химия, физика, механика материалов»), а также может быть использовано студентами, обучающимися по другим направлениям химических, биологических, химико-технологических и других естественнонаучных факультетов учреждений высшего образования.

В книге рассмотрены междисциплинарные аспекты диагностики процессов дефектообразования и накопления повреждений по регистрируемым сигналам сопутствующей акустической эмиссии. Предложен новый подход, состоящий в использовании кинетической концепции прочности, пуассоновской модели процесса дефектообразования и обнаруженных экспериментально физико-механических особенностей явления акустической эмиссии (включая устойчивые в силу ряда предельных теорем статистические параметры случайного процесса акустической эмиссии). Практическое использование полученных результатов показано на примерах диагностики прочности Царь-колокола в Московском Кремле, элементов теплозащиты первого отечественного орбитального космического самолета «Буран», ряда других изделий и объектов ответственного назначения.

Данное учебно-методическое пособие предназначено для подготовки к лабораторно-практическим занятиям по дисциплине Строение молекул и основы квантовой химии в соответствии с рабочей программой, разработано для бакалавров, обучающихся по направлению 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки) профили Биология и Химия, а так же Химия и Экология. Данному пособию присвоен гриф Учебнометодического совета ОГПУ от 15 мая 2019 г.

Данное пособие предназначено для студентов обучающихся по направлению подготовки 44.03.05 Педагогическое образование профили Биология и Химия., а также для учителей и учащихся при подготовки к олимпиадам различного уровня. Пособие состоит из введения, содержания и структуры дисциплины, представлены описания лабораторных занятий, а также вопросы для самоподготовки, примеры решения задач, задачи для самостоятельного решения, лабораторный химический эксперимент, примеры тестовых заданий, контрольных работ, расчетно-графических задач, тематика рефератов и требования к выполнению рефератов и список рекомендуемой литературы.

Пособие составлено в соответствии с требованиями ФГОСВО и представляет практикум, в котором изложены основные теоретические аспекты, необходимые для выполнения всех практических работ по курсу, приведены примеры расчетов, задачи для самостоятельного решения, вопросы для контроля знаний, литература.

Подготовлено на кафедре физической химии химического факультета Воронежского государственного университета.

Подготовлено на кафедре физической химии химического факультета Воронежского государственного университета.

Цель исследования – охарактеризовать механизм повреждений компонентов системы гемостаза и антиоксидантных ферментов вследствие хронического воздействия сероводородсодержащего газа Астраханского газоконденсатного месторождения и оценить влияние корригирующих средств. Изучены следующие показатели системы гемостаза у 59 белых лабораторных крыс: количество тромбоцитов, индуцированная агрегация пластинок, время свертывания, содержание растворимых фибринономерных комплексов и D-димера, время Хагеман-зависимого эуглобулинового лизиса, активность фактора VIII и ингибитора тканевого активатора плазминогена 1. Состояние процессов перекисного окисления липидов в тромбоцитах определяли по уровням малонового диальдегида, диеновых конъюгатов в них. Антиоксидантную защиту изучали по активности тромбоцитарных каталазы и супероксиддисмутазы. Кровь забирали из брюшной аорты (pars abdominalis aortae). Животных поделили на группы: 1) контрольная (n = 12); 2) группа, подвергаемая воздействию газа (n = 19); 3) группа, подвергаемая воздействию газа и коррекции состояния дипиридамолом (Dipyridamole) (n = 14); 4) группа, подвергаемая воздействию газа и коррекции состояния ДНК-аптамером – ингибитором тромбина (RE-31) (n = 14). Режим воздействия сероводородсодержащего газа в концентрации 70±2,34 мг/м3 по сероводороду соответствовал схеме: 4 ч в день, 5 дней в неделю, 4 месяца. Выявлено, что к четвертому месяцу ингаляции сероводородсодержащим газом у крыс увеличился прокоагулянтный потенциал плазмы крови, а следовательно, появились условия для формирования тромбов. Дипиридамол понизил агрегационную готовность тромбоцитов, уровень малонового диальдегида и диеновых конъюгатов. Аптамер увеличил общее время свертывания, понизил уровень растворимых фибрин-мономерных комплексов, D-димера, фактора VIII и ингибитора тканевого активатора плазминогена 1. Положительный эффект примененных корригирующих средств указывает на активацию процессов липопероксидации и их взаимосвязь с возросшей агрегативной готовностью тромбоцитов на фоне хронического воздействия сероводородсодержащего газа.

В методических указаниях даны основные сведения об электрохимических методах анализа. Главное внимание уделено практическому применению потенциометрических методов в условиях лабораторных занятий.

В предлагаемом учебном пособии в доступной форме изложен один из важных разделов химии – теории кислот и оснований. Изложение дополнено решением задач разного уровня сложности.

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

Изложены физико-химические закономерности процессов, протекающих в ходе спекания. Рассмотрена взаимосвязь технологических параметров с микроструктурой и свойствами керамических, композиционных и наноматериалов, описаны методы прогнозирования и регулирования их основных физических и эксплуатационных характеристик.

При создании данного пособия авторский коллектив преследовал несколько важных целей. Во-первых, убедительно доказать студентам 1-гокурса, что стехиометрические законы химии (закон сохранения массы, закон постоянства состава, закон эквивалентов, закон кратных отношений, закон объемных отношений, близкий к ним закон Авогадро) представляют собой фундамент химической науки. Во-вторых, подчеркнуть, что значение стехиометрических законов, сыгравших колоссальную роль в процессе формирования классического атомно-молекулярного учения, нисколько не уменьшилось и в XXI столетии.

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.

Представлены разделы: химическая термодинамика, поверхностные явления, коррозия строительных материалов, полимеры в строительстве. Теоретический материал сопровождается контрольными вопросами.

Рассмотрены вопросы, связанные с изучением структуры и свойств полимерных строительных материалов, с моделированием свойств полимеров по предложенным расчетным схемам. Приведенные сведения необходимы при производстве полимерных материалов и изделий.

Учебное пособие «Оптическое материаловедение. Материалы и технологии оптических элементов». Учебное пособие разработано в соответствии с ФГОС ВО по направлению подготовки бакалавров и магистров 12.03.03 - Фотоника и оптоинформатика. Предназначено для студентов 3 курса ФБТО для самостоятельной подготовки и выполнения лабораторных работ.

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

Учебное пособие соответствует требованиям ФГОС ВО и программе учебной дисциплины «Физические методы исследования в химии». Детально изложены основные теоретические понятия и рассмотрены методики таких современных методов исследования, как ИК-, ЯМР-, ЭПР-, EXAFS- и электронная спектроскопия, а также метода дипольных моментов.

В учебнике изложены базовые физико-химических принципы создания активных материалов в виде монокристаллов, поликристаллических образцов, керамики, тонких пленок и других видов нанокристаллических материалов.

В учебном пособии рассмотрены термодинамические и кинетические вопросы синтеза порошков пьезофаз кислородно-октаэдрического типа, основанные на методе твёрдофазных реакций. Показаны пути изменения скоростей процессов диффузии в твёрдых телах, а также первичной и вторичной рекристаллизации, выявлены преимущества и недостатки использования в методе твёрдофазных реакций активных прекурсоров и активирования порошков непосредственно при их взаимодействии, обсуждены альтернативные пути синтеза фаз указанного типа.

В работе обобщены данные по молекулярному дизайну разных типов моноядерных комплексов оснований Шиффа. Рассмотрены факторы варьирования тонкого строения азометиновых лигандных систем – звенность и число металлоциклов, природа донорных центров, альдегидных и аминных фрагментов, аддуктообразователей. Предложена новая систематизация Salen-комплексов. В ряду отдельных типов хелатных структур учтены электронные конфигурации p- и d-металлов и природа органометаллических комплексообразователей. Выделены нестандартные структуры, включающие разнолигандные хелаты и молекулярные комплексы.

В пособии содержатся сведения об основных классах органических фотохромных соединений и демонстрируется возможность введения в их структуру различных рецепторных фрагментов. Дано представление о фотопереключаемых хемосенсорах, которые используются для детектирования ионов в объектах окружающей среды: гидросфере, литосфере, атмосфере. Приведен список современной дополнительной научной литературы по тематике, а также вопросов для самоконтроля.

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.

Подготовлено на кафедре общей и неорганической химии химического факультета.

В учебнике, написанном в соответствии с учебной программой непрофильных специальностей вузов, изложены основы химической термодинамики, учение о химическом равновесии, физическая химия растворов электролитов и неэлектролитов, учение о пограничных потенциалах и электродвижущих силах, химическая кинетика и катализ. Дается краткое описание методов хроматографии, экстракции, ректификации, использования ионоселективных электродов. Рассмотрены исходные положения термодинамики неравновесных процессов.

Химический словарь – учебно-справочное издание, подготовленное специально для студентов аграрных вузов, а также специалистов, которым требуется информационная база в области физической, коллоидной химии. Данное издание соответствует программе по физической и коллоидной химии для студентов сельскохозяйственных вузов. Книга может представлять интерес для широкого круга читателей, интересующихся химией. Все термины и понятия размещены в алфавитном порядке, что делает удобным поиск и пользование книгой. В конце издания приведен алфавитный указатель, в приложении представлены основные справочные данные и таблицы.

В учебном пособии изложены основы термохимии, химической кинетики, электрохимии, свойств растворов электролитов и буферных систем, потенциометрического титрования, электрической проводимости и ее использования для анализа растворов, химии коллоидных систем и высокомолекулярных соединений. В пособии для удобства студентов представлены правила работы в лабораторном практикуме, словарь основных терминов.

В пособии приведены задачи, упражнения и примеры решения задач по основным разделам физической и коллоидной химии. Учебное пособие составлено в соответствии с программой дисциплины «Физическая и коллоидная химия» для бакалавров, обучающихся в сельскохозяйственных вузах страны, и отражает современное развитие физической и коллоидной химии. Каждый раздел содержит краткое теоретическое введение, примеры решения типовых задач, задачи и упражнения для самостоятельного решения.

Будущему учителю химии для квалифицированного изложения большого фактического материала, предусмотренного программой средней школы, необходимо освоить теоретические основы, которые изучаются в курсе физической химии.

С использованием метода нормированного размаха проанализированы пространственные данные на основе молекулярных гистограмм межатомных расстояний для 25 органических гомологов. Установлено, что все исследованные пространственные ряды имеют положительную корреляцию между предшествующими и последующими членами ряда. Для объяснения изменения средних величин параметра Херста между различными гомологическими рядами предложена простая линейная модель.

В предлагаемом учебном пособии в доступной форме изложен один из основных разделов теории химических процессов – химическое равновесие. Подробнее, чем в учебниках по общей и неорганической химии, на современном научном уровне представлены особенности гомогенных равновесий воднокомпонентных и двух компонентных системах. Изложение дополнено решением задач разного уровня сложности.

Рассмотрены три направления в электрохимии: импульсный электролиз, комлексообразование в электрохимических процессах, электроосаждение сплавов. Приведены сведения по стадийному анодному формированию и катодному восстановлению комплексов металлов.

Изложены основные сведения о видах флокулянтов и полимер-неорганических гибридов, классификации, структуре и свойствах. На примере модельных дисперсных систем, таких как TiO2 (рутил, анатаз), Mg(OH)2 и ZrO2, рассмотрены наиболее важные аспекты проблемы флокуляции с участием водорастворимых полиакриламидных флокулянтов и полимер-неорганических гибридов в сложных, многокомпонентных гетерогенных системах.

Биобиблиография содержит данные о жизни и деятельности профессора, доктора химических наук, заслуженного деятеля науки и техники РТ и РФ, первого заведующего кафедрой технологии электрохимических производств КХТИ-КГТУ Николая Васильевича Гудина. Она включает в себя основные и наиболее важные этапы его жизненного пути, перечень научных и научно-методических публикаций, не опубликованную при жизни рукопись, в которой отражена история электрохимического образования в Казани и Казанском химико-технологическом институте.

Рассмотрены производственные стоки предприятий пищевой и легкой промышленности, которые представляют собой коллоидные системы с большим количеством примесей органической и неорганической природы. Реагентный метод относится к наиболее эффективным методам очистки сточных вод с применением коагулянтов, флокулянтов и их композиций. Наибольший интерес в исследовании вызывает устойчивость коллоидных систем, содержащих примеси белково-липидного характера, а также воздействие на системы различных факторов (температура, давление).

Содержит описание физико-химических свойств растворов, отражающих, наряду с конститутивными и аддитивными свойствами, еще и коллигативные, влияющие на целый ряд специфических особенностей растворов, а также методы определения различных характеристических величин. Даются основные положения об особенностях растворов, их концентрации и методах определения как для диссоциирующих, так и для недиссоциирующих молекул. Раскрывается сущность методов расчетов молекулярных масс растворителя и растворенного вещества, крио- и эбуллиоскопических констант, осмотических явлений и способов изготовления мембран для мембранных методов разделения смесей, коэффициента распределения и экстрагирования третьего компонента из растворов и др. Приведены примеры решения простых и многовариантных задач по данной тематике.

Рассмотрены основные понятия химической кинетики и кинетические закономерности протекания сложных реакций. Приведены задачи для самостоятельной работы студентов при изучении ими раздела «Химическая кинетика». Пособие рекомендуется всем, кто изучает дисциплины «Физическая химия», «Физическая и коллоидная химия», «Дополнительные главы физической химии», «Актуальные проблемы физической химии».

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

В статье рассмотрены процессы, способствующие деградации характеристик мембранно-электродных блоков (МЭБ) электролизеров воды с твердым полимерным электролитом (ТПЭ). В частности, показано, что в процессе ресурсных испытаний электролизной ячейки с ТПЭ имел место унос платины из катодного активного слоя и ее осаждение в прикатодной области мембраны. Помимо платины, в мембране был обнаружен ряд других элементов (Ti, Ir, Fe, Ni, Si), переносимых в нее водойреагентом из конструктивных элементов МЭБ, электролизной ячейки и ее внешней обвязки (анодного электрокаталитического слоя, полуячеек, трубопроводов, резервуара-сепаратора для воды и пр.). Наблюдаемая значительная потеря платины катодным каталитическим слоем ведет к снижению его активности (за счет снижения концентрации наночастиц платины и потери их связанности), а появление в мембране ионов платины и других элементов, имеющих более низкую подвижность, чем ионы водорода, вело к снижению проводимости и изменению структуры мембраны, в результате чего напряжение электролиза в процессе ресурсных испытаний росло

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.

В пособие включены лабораторные работы по наиболее важным разделам физической и коллоидной химии (химическая термодинамика, фазовые равновесия, электрохимия, физико химия дисперсных систем), выполняемые на учебно-лабораторном комплексе (УЛК) «Химия».

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).

Abstract. LaNi4,3–xCoxMn0,4Al0,3 materials (x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0) were prepared and examined using XRD technique. Ingot electrodes were formed from these materials for electrochemical studies, namely cyclic voltammetry with different scanning rates n (mV/s). A determination of surface capacity QS of the ingot electrodes was carried out with an extrapolation to infinite scan rate, taking into account the polarisation direction as charging or discharging. The thickness of superficial active layer dS was calculated from QS values. Based on the variation of QS and dS according to variation of Co ratio x, it is found that there are two suitable Co ratios corresponding to two opposite processes: charging and discharging.

Ingot electrodes have been made of blocks of LaNi4.3–xCoxMn0.4Al0.3 (x = 0 ÷ 1) materials which were fabricated in an arc melting furnace and following by annealing at 1100 °C in argon atmosphere during 7 days. Surface and performance capacities of the ingot electrodes have been determined using cyclic voltammetry (CV), potentiostatic (PS) and galvanostatic (GS) techniques. Basing on the experimental data, the thicknesses of active layer (λa) and of performance layer (dp) on the electrodes have been calculated. Thickness of layers depend on Co ratio in the alloys. With x Co ratio in the range from 0.5 to 0.75, the highest surface capacity, λa = 0.4 nm, has been considered, corresponding to two atomic layers. The performance thickness of ingot electrodes in the range from 0.8 to 1.5 μm, the highest about 2 μm was found in sample with x = 0.75.

Существует масса нетрадиционных источников получения серы, которые в настоящее время, если и используются, то крайне мало, одним из таких источников, весьма перспективным с экологических, экономических и социальных позиций, являются топливно-энергетические ресурсы. В дальнейшем сера используется для получения серной кислоты – очень востребованного в промышленном производстве сырья

Рассмотрены различные электрохимические способы подготовки стали под нанесение однослойных эмалей. Исследованы основные свойства обработанных стальных образцов, а также нанесенных на них эмалевых покрытий. Сделан вывод о применимости исследованных способов

Основан по инициативе академика А.Н. Фрумкина в 1965 г. Публикуются оригинальные статьи, обзоры, краткие сообщения, письма в редакцию, хроника и рецензии на книги по всем аспектам электрохимии. Журнал является рецензируемым и включен в Перечень ВАК для опубликования работ соискателей ученых степеней.