Физическая химия

С использованием метода ЯМР 1H впервые изучена кинетика диффузии молекул H2O в волокнистом цеолите натролите [Na2Al2Si3O10]-2H2O. Обнаружено, что при ступенча-том нагреве цеолита на воздухе частота диффузионных прыжков молекул, увеличиваясь в первый момент, экспоненциально падает со временем. Проведение подобного эксперимента в водной среде приводит к обратному эффекту. Полученные результаты под-тверждают высказанное ранее предположение о существенной роли междоузельных де-фектов - сверхгидратированных локальных состояний в механизме молекулярной диффузии.

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.

Содержат краткие теоретические сведения о методах проведения дисперсионного анализа полидисперсных систем и условиях осаждения нанодисперсных частиц в центробежном и гравитационном полях, а также типовые задачи с решениями и практические расчетные задания.

Методические указания содержат краткие теоретические сведения о теориях адсорбции на границах разделов «твердое тело – газ» и «жидкость – газ», об аналитическом и графическом способах расчета величины адсорбции и оценки характеристик адсорбата и адсорбента, а также примеры решения задач и практические расчетные задания.

Приводятся результаты термодинамического анализа промышленно значимого процесса низкотемпературного восстановления диоксида серы различными восстановителями: водородом, монооксидом углерода, синтез-газом при вариации восстановителя, температуры и соотношения СО/Н2. Представлены составы равновесных смесей и динамика их изменения в зависимости от температуры процесса.

Проведены измерения длины распада струи горячей воды и выполнен феноменологический анализ этого процесса при малых давлениях подачи воды в покоящуюся окружающую среду. Осуществлена визуализация распада конической струи горячей воды при низком нагнетающем давлении. Результаты анализа полученных изображений показывают, что параметры на входе в форсунку оказывают существенное влияние на структуру конической струи аэрозоля. Установлено, что нагрев жидкости за счет частичного испарения позволяет воспроизвести характерную структуру диспергируемого аэрозоля. Показано, что с увеличением чисел Рейнольдса и Вебера при малом времени инжекции ширина конической струи аэрозоля и угол ее раствора изменяются незначительно, при этом макроскопическая область распространения аэрозоля увеличивается. Показано, что нагнетающее давление оказывает значительное влияние на коэффициент расхода, средний расход и среднюю скорость течения, в то время как влияние температуры является менее существенным. Анализ мелкомасштабных изображений показал, что вблизи точки кипения воды в аэрозоле формируется вихрь тороидальной формы.

Учебное пособие включает описание лабораторно-практических работ по синтезу мономеров, их полимеризации, исследованию физико-химических свойств растворов полимеров, а также описывает возможности современных физических методов исследования структуры полимеров

В обзоре рассмотрены перспективы использования молекулярного распознавания искусственными рецепторами (макроциклическими соединениями и полимерами с молекулярными отпечатками) при создании сенсоров для определения биологически активных соединений - субстратов оксидоредуктаз в объектах со сложными матрицами. Впервые систематизированы сведения о получении, свойствах и применении в анализе комплексов указанных искусственных рецепторов с аналитами - органическими соединениями различных классов. Особое внимание уделено обсуждению подходов, обеспечивающих специфичность действия рецепторов за счет молекулярного распознавания.

Численный метод, предложенный Труларом и Купперманном (J. Am. Chem. Soc. 1971. Vol. 93. P. 1840) для определения вероятностей туннелирования, адаптирован для расчета вероятностей квантового захвата в безбарьерных молекулярных процессах с помощью поглощающих граничных условий, накладываемых в области сильного взаимодействия. Показано, что неопределенность фазы сингулярной задачи рассеяния, возникающей при экстраполяции потенциала дальнодействующего взаимодействия на короткие расстояния, проявляется в осциллирующей зависимости трансмиссионного коэффициента от точки наложения граничных условий. Вычисление среднего трансмиссионного коэффициента позволяет снизить неопределенность результатов. Метод апробирован в расчетах скоростей реакции KRb + KRb и колебательной релаксации K2 + K при сверхнизких температурах с использованием модельных дисперсионных потенциалов и потенциалов адиабатических каналов, полученных на основе неэмпирических расчетов. Результаты хорошо согласуются с данными аналитических моделей, основанных на решении сингулярной проблемы рассеяния в области энергетического порога Бете-Вигнера и, в пределах точности приближения захвата, с данными строгой квантовой теории рассеяния.

Методами лазерной фотоэмиссии исследованы электродные реакции интермедиатов, образовавшихся при захвате радикалов • OH молекулами диметилсульфоксида (ДМСО) в водных буферных растворах в интервале pH от кислых до щелочных. Полученные данные сопоставлены с параметрами одноэлектронного восстановления CH[3]-радикалов, фотоэмиссионно генерированных из метилгалогенидов CH[3]X (X = Cl; I). Сделан вывод об идентичности интермедиатов в этих системах, так как первичный продукт захвата OH-радикалов ДМСО – аддукт (CH[3]) [2]SO• (OH) – самопроизвольно разлагается за время <2. 10{–5} с, образуя • CH[3]. В интервале pH от слабо щелочных к слабо кислым и периодах модуляции светового потока УФ-лазера Tm 90–300 мс на время-разрешенных вольт-амерограммах интермедиатов обнаружены аномалии, предположительно связанные с медленным образованием ртутьорганических производных – продуктов взаимодействия компонентов системы ДМСО–OH-радикал–ртутный электрод.

Проведены квантово-химические расчеты и изучены матричные ИК-спектры систем Ni[4] + CH[4], Ni[4] + H[2]O, Ni[4] + CH[4] + H[2]O и Ni[4] + H[2]O[2]. Результаты рассмотрены совместно с данными по аналогичным продуктам реакций Nin (n = 1-3). Показано, что для изучаемых систем характерно образование структур комплексов с мостиковым положением как атомов водорода, так и радикалов CH[3] и OH. Интересно, что никелевый каркас основных состояний образующихся молекул в системах с Ni[4] имеет форму плоского ромба, в отличие от самого кластера Ni[4], для которого основной изомер пирамидален.

Рассмотрена модель формирования цепочечного ассоциата из линейных молекул с помощью контактов голова-к-голове и голова-к-хвосту. Найдена дискретная функция распределения ассоциатов по числу контактов одного типа.

Изучены реакции нуклеофильного замещения в 1, 3-дибромпропан-2-оле и продуктах его ацилирования под действием 2-аминотиофенола. Показано, что образующиеся производные 1, 3-дитиопропан-2-ола, содержащие донорные атомы азота и серы, образуют координационные соединения в реакциях с солями меди (II). Продемонстрирована возможность хемосорбции полученных лигандов и комплексов, содержащих дополнительные дисульфидные группировки, на поверхности золотого электрода с образованием связи Au-S.

Комплексом методов физико-химического анализа установлено, что в системе Al-Nb-Sc в равновесии с алюминием находятся только фазы на основе бинарных интерметаллидов ScAl_3 и NbAl_3, содержащие незначительное количество легирующих добавок. Алюминий и бинарные фазы ScAl_3 и NbAl_3 вступают в эвтектическое равновесие при 873 К. Совместное легирование алюминия ниобием и скандием приводит к уменьшению протяженности области пересыщенного твердого раствора на основе алюминия.

В изопериболическом калориметре со стационарной бомбой определена при 298, 15 K величина энергии сгорания кристаллического бета-аланина (изменение величины cU 0 ), из которой рассчитаны стандартные энтальпии сгорания (изменение величины cH 0) и образования (изменение величины fH 0 ). Полученные результаты сопоставлены с литературными данными.

Методом низкотемпературной адиабатической калориметрии (АК) определены значения теплоемкости 4, 4-динитродифенилового эфира и 4-нитро-4-бифенилкарбоновой кислоты в интервале температур 8-372 и 10-374 K соответственно.

Рассмотрены концепции и основные модели течения структурированных дисперсных систем, а именно суспензий и растворов полимеров в ньютоновской дисперсионной среде. Показаны недостатки существующих реологических моделей и возможности применения структурных моделей вязкости для описания как нелинейного пластичного, так и псевдопластичного течения.

Изучены условия формирования аналитического сигнала при прямом рентгенофлуоресцентном и дуговом атомно-эмиссионном определении металлов на пенополиуретановых сорбентах. Предложен способ сорбционно-спектроскопического определения кобальта в воде с предварительным концентрированием в виде тиоцианатных комплексов на пенополиурета-новом сорбенте на основе простых эфиров. Диапазон линейности градуировочной зависимости составляет два порядка. При концентрировании кобальта из 25 мл воды в статическом режиме нижняя граница определяемых содержаний составляет 3 и 9 мкг/л для рентгено-флуоресцентного и атомно-эмиссионного метода соответственно.

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 книге рассмотрены актуальные вопросы нанохимии, нанофизики, наноматериаловедения и нанотехнологии. Основное внимание уделяется рассмотрению процессов формирования и превращений наноструктур и наносистем. Приводится обзорный материал по некоторым свойствам наноструктур и наноматериалов, а также по модификации композитов наноструктурами. Рассмотрены методы моделирования наноскопических объектов.

Рассмотрены актуальные вопросы нанохимии, нанофизики, наноматериаловедения и нанотехнологии. Основное внимание уделяется рассмотрению процессов формирования и превращений наноструктур и наносистем. Приводится обзорный материал по некоторым свойствам наноструктур и наноматериалов, а также по модификации композитов наноструктурами. Рассмотрены методы моделирования наноскопических объектов.

Журнал Биосфера издается Фондом научных исследований “ХХI век” (Санкт-Петербург) по инициативе проф. Э.И. Слепяна c октября 2009 г. Журнал БИОСФЕРА предназначен для публикации данных научных исследований и для всестороннего рассмотрения, анализа и обсуждения вопросов глобальной экологии, касающихся таких процессов и проблем, как: - возникновение и эволюция биосферы; - фактическое состояние биосферы; - естественные и антропогенные изменения и тенденции в абиотических и биотических составляющих биосферы и в биосфере в целом; - условия и возможности оздоровления и сохранения отдельных экологических систем и биосферы как таковой; - глобальные и имеющие потенциал глобализации локальные общесоциальные взрывы –демографический, урбанистический, информационный, миграционный, коммуникационный, потребительский, транспортный, энергетический и иные взрывы, способные вызывать нарушения и преобразования в биосфере; - научные, технические и технологические предложения по восстановлению нарушений в биосфере и по минимизации экологического риска, в том числе обусловливаемого научными, техническими и технологическими новшествами, прогрессом цивилизации в целом, политическими решениями, процессами, происходящими в обществе, и т.д.; - политические, философские и исторические аспекты указанных вопросов.

В краткой форме изложен материал по основным разделам физической химии, даны контрольные вопросы, тестовые задания и глоссарий.

Рассмотрены современные представления о структуре, свойствах, биологическом обмене различных соединений и процессов в живых организмах с точки зрения физической и коллоидной химии. Соответствует учебной программе «Физколлоидная химия». Включает краткое содержание основных тем, изучаемых по данной дисциплине, вопросы для зачета и список литературы.

Включает краткое содержание основных тем, изучаемых по данной дисциплине, вопросы для самоконтроля и список рекомендуемой литературы. Для студентов вузов заочных отделений факультетов ветеринарной медицины и технологического менеджмента.

В краткой форме изложен материал по основным разделам коллоидной химии. Контрольные вопросы, тестовые задания имеют цель восстановить или закрепить основы, необходимые для усвоения курса коллоидной химии.

Проведен анализ накопления тяжелых металлов листового опада древесных растений конского каштана обыкновенного Aesculus hippocastanum, липы сердцевидной Tilia cordata, лиственницы сибирской Larix sibirica, рябины обыкновенной Sorbus aucuparia, берѐзы бородавчатой Betula verrucosa, произрастающих в черте г. Орел. Выявлены виды древесных растений, листовой опад которых обладает наибольшей аккумуляцией тяжелых металлов. Максимальное суммарное содержание ионов тяжелых металлов в листовом опаде наблюдали у рябины обыкновенной и березы бородавчатой

Приведены основные определения, принятые в химической кинетике (ХК), и объяснен их физический смысл. Показано, как на основе знаний по ХК можно управлять химическими процессами. Представлены практические примеры по применению ХК с целью получения ценных химических соединений и важных материалов. Дается краткий исторический экскурс и указаны фамилии наиболее важных ученых, с именем которых связано становление и развитие ХК.

Приведены лабораторные работы по изучению механизмов химических реакций с использованием современных квантово-химических методов. Предназначено для студентов очной, очно-заочной форм обучения химико-технологических направлений, изучающих дисциплину «Катализ и механизмы химических реакций».

В книге собраны воспоминания коллег, учеников, родных и близких о выдающемся ученом Амине Афтаховиче Тарзиманове. Показана научная и учебно-методическая работа. Приведены списки основных научных трудов.

Монография посвящена исследованию и применению высокодисперсных коллоидных систем водных извлечений чаги. В ней систематизированы и развиты теоретические представления о структурной организации меланинов на примере меланинов чаги.

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.

Рассмотрены основные понятия фазовых равновесий кристаллы-расплав и термического анализа двухкомпонентных систем.

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

Исследован ряд специфических особенностей структуры и свойств дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов. Описаны новые для этих материалов эффекты: наноадгезия, механизмы усиления и т.п. Структурный анализ выполнен с использованием фрактального анализа и кластерной модели структуры аморфного состояния полимеров. Рассмотрены перспективы применения этого класса наноматериалов по сравнению с другими видами полимерных нанокомпозитов.

Представлена разработка программного комплекса на основе математической модели процесса совместимости в системе полимер–растворитель. Рассмотрены сведения по теории растворимости полимеров и методы определения параметров растворимости полимеров.

Изложены теория и методы расчетов простых и сложных по стехиометрии химических реакций основного органического и нефтехимического синтеза. Приводятся задачи для самостоятельного решения и список используемой литературы.

Рассмотрены физико-химические свойства нефти и нефтяных фракций и методы их определения в соответствии с Единой унифицированной программой исследования нефтей России. Приведено описание лабораторных работ по определению плотности, показателя преломления, молекулярной массы, вязкости, температуры вспышки, элементного состава, кислотности, коксуемости, фракционного состава и других свойств нефти и нефтепродуктов.

Рассмотрены основные понятия и законы химической термодинамики, в том числе основы статистической термодинамики и введение в термодинамику неравновесных процессов.

Рассмотрены основы химической термодинамики и фазовые равновесия. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Химическая технология».

Рассмотрены основные законы фазовых равновесий и фазовых переходов в однокомпонентных системах, в том числе фазовые переходы первого и второго рода, переходы в жидкокристаллических и наносистемах.

Рассмотрены основные законы фазовых равновесий и фазовых переходов в двух- и трехкомпонентных системах. Освещены вопросы взаимной растворимости веществ в различных агрегатных состояниях. Подробно рассмотрены переходы жидкость–пар и кристаллы–расплав, коллигативные свойства растворов, процессы перегонки и экстракции.

Пособие соответствует авторскому курсу по дисциплинам «Теоретические основы горения и компоненты пиротехнических составов», «Разработка пиротехнических составов», «Пиротехнические составы, технология и изделия народнохозяйственного назначения» по направлению 240300 «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий», в том числе по специальности 240304 «Технология пиротехнических средств». Рассмотрены основные закономерности излучения пламени, типы спектров пламен. Приведены особенности спектров пиротехнических пламен в различных диапазонах спектра и вклад в изучение пламени целевых продуктов горения. Пособие содержит обзор справочных данных по идентификации излучателей.

Пособие соответствует авторскому курсу по дисциплинам «Разработка пиротехнических составов», «Теоретические основы горения и компоненты пиротехнических составов» и «Пиротехнические составы, технология и изделия народнохозяйственного назначения» по направлению 240300 «Химическая технология энергонасыщенных материалов», в том числе по специальности 240304 «Технология пиротехнических средств». Приведены основные законы смешения цветов, принципы построения цветовых систем и цветовые треугольники для различных стандартных источников излучения, примеры расчета параметров излучения цветных пламен. Рассмотрены основы разработки цветных пиротехнических пламен и методы определения их цветности.

Биобиблиография посвящена 80-летию со дня рождения Вильяма Петровича Барабанова и является продолжением библиографических указателей, выпущенных в 2003 и 2008 годах.

Кратко изложены современные представления о зарождении и росте кристаллов. В логической последовательности рассмотрены основные этапы кристаллизационных процессов. Обобщены результаты многолетних экспериментальных исследований закономерностей и особенностей роста кристаллов энергонасыщенных соединений из растворов. Дан анализ существующих методов выращивания кристаллов вообще и описаны методы и методики выращивания монокристаллов энергонасыщенных соединений из органических растворителей.

Целью работы являлось установление закономерностей образования полимер- коллоидных комплексов полиамфолит – анионный ПАВ додецилсульфат натрия (ДСН) и их влияния на устойчивость дрожжевых биосуспензий Candida lambica и Saccharomyces cerevisiae.

Подготовлены в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 240100 «Химическая технология», учебным планом и рабочей программой по дисциплине. Приведены индивидуальные задания к коллоквиумам для аудиторной самостоятельной работы студентов, целью которых является формирование у учащихся базовых знаний о поверхностных явлениях, особенностях и свойствах дисперсных систем, а также умений и навыков получения, исследования и регулирования свойств коллоидов. Задания включают вопросы теоретического характера и задачи по основным разделам дисциплины.