Физическая химия

Даны 24 индивидуальных задания, многовариантные задачи, вопросы предметной олимпиады, составленные в соответствии с требованиями к уровню подготовки выпускников химико-технологических специальностей. Предназначены для внеаудиторной самостоятельной работы студентов специальностей технологического профиля, изучающих дисциплину «Поверхностные явления и дисперсные системы».

Рассмотрены теоретические и модельные условия протекания автокаталитических периодических химических реакций на примере реакции Белоусова-Жаботинского. Главное внимание уделено овладению методиками анализа сложных химических реакций в условиях, приближенных к термодинамическому равновесию, с использованием новейшего программного и аппаратного обеспечения лабораторных опытов.

Более 30 лет исследования в области физики поверхности продолжают лавинообразно нарастать, вместе с этим возрастает их роль как для науки, так и для технологии. Книга М. Праттона представляет собой широкое стимулирующее введение в эту область физики. Она также содержит обширную библиографию последних достижений в физике поверхности.

За годы, прошедшие со дня выхода в свет первого издания данной книги, в классическое учение о симметрии добавились новые обширные разделы, такие как антисимметрия, цветная симметрия, симметрия многомерных пространств и т.д. Обогащенная новая результатами, популярно изложенными комментариями, рисунками и примерами, книга может рассматриваться как монография, а также как учебник или справочник.

Изучены физико-химические свойства композиционных электрохимических покрытий медь–УДА осажденных из цитратного электролита меднения. Установлено влияния присутствия ультрадисперсного алмаза в электролите на твердость, износостойкость, пористость, адгезию, рассеивающую способность полученных композиционных электрохимических покрытий.

В одинаковых и сопоставимых с реальными условиями эксплуатации ионообменных очистных установок проведено сравнительное изучение динамической обменной емкости и селективности ряда коммерчески доступных катионитов различной природы. В качестве основного метода исследования использовалось элюирование поглощенных сорбентом катионов растворами солей и кислот. Показано, что при очистке нейтральных промышленных стоков и жидких радиоактивных отходов наибольшей эффективностью обладают промышленно выпускаемые карбоксильные катиониты. Динамическая обменная емкость акрилатных ионитов существенно превышает емкость всех других изученных сорбентов. Коэффициенты концентрирования катионов токсичных металлов в этих ионообменных материалах варьируются от 2000 до 16000, в то время как коэффициенты концентрирования щелочноземельных элементов не достигают 200. На основании полученных данных делается заключение о перспективности замены ныне используемых в энергетическом и природоохранном секторах экономики России сильнокислотных катионитов на слабодиссоциирующие карбоксильные полиакрилатные.

Методом лазерной абляции получены нанослоистые пленки, образованные слоями халькогенидного стекла (GeSe2)30(Sb2Se3)30(AgI)40 и AgI. Толщина слоев имеет величину порядка 10 нм при общей толщине пленок 1 мкм. Проведены РФА и импедансная спектроскопия пленок в интервале температур от комнатной до 200 0С. Оба метода исследования показали, что при повышении температуры фазовый переход AgI β/γ→α происходит при 150-170оС, в то время как при понижении температуры переход α→β/γ наблюдается при 90-60оС. Таким образом, удалось расширить температурный интервал существования высокопроводящей модификации суперионного твердого электролита a-AgI в структуре, обеспечивающей сквозную проводимость по α−AgI.

Методические указания содержат программу курса, рекомендации по из учению дисциплины, задания для самостоятельной работы, тесты по основным разделам курса, требования к уровню усвоения учебного материала, распределение часов по видам занятий, темы лабораторных работ, календарный график учебного процесса, рейтинговую систему оценки знаний.

Методические указания содержат программу курса, рекомендации по изучению дисциплины, задания для самостоятельной работы, тесты по основным разделам курса, требования к уровню усвоения учебного материала, распределение часов по видам занятий, темы лабораторных работ, календарный график учебного процесса, рейтинговую систему оценки знаний.

В книге приведено описание исследований коллектива авторов и их коллег из Московских университетов пищевого профиля в области сонохимических технологий пищевой индустрии и кавитационных аппаратов. Исследования выполнялись главным образом в отношении процессов сонохимической обработки за счет воздействия кавитации используемых для гидратации пищевых биополимеров воды, истинных и коллоидных водных растворов, а также содержащих воду дисперсных систем. Описаны результаты исследования безопасности такой обработки для получаемых продуктов питания и пищевых полуфабрикатов, а также теории, технической эффективности и безопасности используемых кавитационных аппаратов. Сформулирована соответствующая современному состоянию пищевой сонохимии концепция, которая раскрывает причины, побуждающие рассматривать ее как отдельный, самостоятельный раздел общей сонохимии или химии высоких энергий.

В данной работе предложены технологические приемы, позволяющие получать борную кислоту товарного качества из нетрадиционных источников сырья, в том числе накопленных на АЭС отходов – выделившейся из ЖРО АЭС с реакторами типа ВВЭР кристаллофазы и дезактивированного солевого плава. Для организации такого рода процессов в настоящее время наиболее целесообразным представляется использование выпускаемых отечественной промышленностью универсальных ионитов – высокоосновного и низкоосновного анионитов и карбоксильного катионита. Сочетание методов гипер- и ионообменной фильтрации позволяет получить продукт, отвечающий нормативным требованиям. DOI: 10.15217/issn1998984-9.2014.27.61

В данной работе предложены технологические приемы, позволяющие получать борную кислоту товарного качества из нетрадиционных источников сырья, в том числе накопленных на АЭС отходов – выделившейся из ЖРО АЭС с реакторами типа ВВЭР кристаллофазы и дезактивированного солевого плава. Для организации такого рода процессов в настоящее время наиболее целесообразным представляется использование выпускаемых отечественной промышленностью универ- сальных ионитов – высокоосновного и низкоосновного анионитов и карбоксильного катионита. Сочетание методов гипер- и ионообменной фильтрации позволяет получить продукт, отвечающий нормативным требованиям. DOI: DOI: 10.15217/issn1998984-9.2014.27.8

Представлен обзор современных методов оценки термической стабильности высококонцентрированного пероксида водорода (ВПВ). Проведен сравнительный анализ адекватности и полноты описания процесса термического разложения ВПВ указанными методами. Показаны значительные недостатки и ограничения сферы применимости указанных методов. Предложен новый метод оценки термической стабильности ВПВ в реальном объекте, основанный на сочетании методик экспериментальной динамической манометрии и автоматизированного кинетического анализа данных. Показано, что использование предложенного метода делает возможным точный количественный прогнозный расчет стабильности и безопасности ВПВ в любом реальном объекте. DOI: 10.15217/issn1998984-9.2014.27.28

В настоящее время перспективным направлением раз- вития процесса алкилирования изобутана является при- менение гетерогенного катализа. В статье представ- лены результаты исследования сульфатированных и хлорированных катализаторов алкилирования изобутана, на основе γ-Al2O3 и ZrO2, приготовленных методом пропитки. Проведён анализ структурно-прочностных и кислотно-основных свойств с применением методов пикнометрии, ИК-спектроскопии, термопрограммируемой десорбции аммиака и адсорбции кислотно-основных индикаторов. Показано, что сульфатирование генерирует кислотные центры Бренстеда средней силы на поверхности γ-Al2O3 и существенно активирует кислотные центры разной силы на ZrO2, а использование сульфатированных оксидов алюминия или циркония в синтезе Al-S-Zr-катализаторов обеспечивает 91–98 % степень конверсии изобутана при 44–50 % селективности. DOI:10.15217/issn1998984-9.2014.27.33

Учебное пособие подготовлено на кафедре аналитической химии химического факультета Воронежского государственного университета.

В учебно-методическом пособии излагаются основы подготовки и проведения экспериментов по исследованию термодинамических и кинетических свойств расплавленных солей. Предназначено для самостоятельной подготовки магистрантов к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электрохимия расплавленных солей».

В учебном пособии рассмотрен теоретический материал, необходимый студентам при выполнении нескольких типов курсовых работ по дисциплинам «Физическая химия», «Дополнительные главы физической химии», «Физико-химические основы анализа сложных ионных систем». Приведены алгоритм выполнения курсовых работ и рекомендации к их содержанию и оформлению. Для некоторых курсовых работ в приложении даны разработанные индивидуальные задания по вариантам.

Учебное пособие посвящено рассмотрению основных современных физико-химических подходов к описанию координационных (комплексных) соединений: химическая связь в комплексных соединениях, термодинамика и кинетика образования комплексных соединений, связь между структурой образующихся соединений и их аналитическими свойствами. Рассмотрены различные аспекты применения комплексных соединений.

Систематизированы данные о физико-химических свойствах высокотемпературных протонных проводников на основе сложных оксидов. Описаны методы их синтеза, дефектность, процессы гидратации, транспортные свойства. Рассмотрены основные области использования этого класса материалов, показана их перспективность как компонентов различных электрохимических устройств.

В настоящем пособии приведены основные сведения о радиационных дефектах в твердых телах, изложены основы их исследования методами радиоспектроскопии, предложены варианты заданий и программа экспериментального исследования радиационно-модифицированных веществ в конденсированном состоянии. При иллюстрации спектров ЭПР используются оригинальные результаты, полученные авторами. В прил. 1 приведена лабораторная работа, в прил. 2 – градуировка измерительной шкалы спектрометра.

Учебное пособие посвящено изучению кинетических закономерностей простых гомогенных реакций. Изложен теоретический материал, приведены примеры решения задач, варианты заданий. Пособие является дополнением к имеющимся учебникам и лекциям и предназначено для самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению подготовки «Химическая технология», а также по другим направлениям, учебной программой которых предусмотрено изучение химической кинетики. Издание может быть использовано студентами как очной, так и заочной форм обучения.

Представлены различные варианты вопросов и задач в виде 18 заданий по дисциплине «Основы химии и физики полимеров». Предназначены для выполнения самостоятельной работы студентов дневной формы обучения института полимеров, обучающихся по специальности «Химическая технология органических веществ» специализации «Технология косметических средств».

Целью настоящей работы явилось создание экологичных и экономичных способов синтеза дифенохинона (III) и бисфенола (I) на основе разработки новых эффективных гетерогенно-каталитических систем, определение кинетических и термодинамических характеристик реакций синтеза данных антиоксидантов и оценки эффективности стабилизирующего действия бисфенола (I), дифенохинона (III) и их смесей, полученных на новых катализаторах в условиях термоокисления каучуков.

В диссертационной работе рассмотрены вопросы разработки нестехиометрической модели описания изотерм физико-химических свойств бинарных смесей неэлектролитов.

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.

Содержит описание проблемных лабораторных работ с регламентированной ориентировкой, критерии оценки лабораторных работ в рамках таксономии целей Б. Блума. Подготовлен на кафедре неорганической химии КГТУ.

В диссертационной работе рассмотрены вопросы конформационной динамики макромолекулярных цепей стеклообразных полимеров методом конформационных зондов в сочетании с квантово-химическими расчетами энергий и колебательных спектров различных конформации модельных низкомолекулярных соединений.

В журнале публикуются статьи как сотрудников университета, так и авторов из других организаций России и всего мира. Тематика публикаций охватывает все отрасли химии.

В учебном пособии рассмотрены кинетические и термодинамические закономерности коррозионных процессов, особенности коррозии металлов и сплавов в различных средах, факторы, влияющие на скорость коррозии, методы защиты от нее. Приведены задачи практической направленности с примерами решения.

Нанохимия - быстро развивающаяся область науки, направленная на получение и изучение физико-химических свойств частиц вещества, имеющих размеры в несколько нанометров, и материалов на их основе. Подобные частицы обладают высокой реакционной способностью в широком интервале температур и размерной зависимостью свойств. Исследования в области нанохимии открывают перспективы для синтеза химических веществ и функциональных материалов с принципиально новыми и необычными свойствами. Настоящее пособие может рассматриваться как введение в область нанохимии и служить для студентов определенным указателем и справочным руководством в обширном мире наносистем, наноструктур и наноматериалов. Специальные разделы посвящены способам получения и свойствам наночастиц металлов и оксидов металлов, углерода, нанокомпозитам и искусственным метаматериалам. В пособии приведены четыре примера получения наноматериалов, которые могут быть использованы при постановке отдельных лабораторных работ.

Приведены типовые задачи по темам «Первый закон термодинамики», «Второй закон термодинамики», «Химическое равновесие», «Кинетика гомогенных и гетерогенных химических реакций», предназначенные для контроля знаний студентов по указанным темам модуля 2 курса химии в техническом университете.

Приведены типовые вопросы и задачи по темам модуля 1 по курсу химии. Для студентов первого и второго курсов всех специальностей МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих химию по программе бакалавриата.

Приведены типовые задачи по темам «Растворы электролитов», «Гальванические элементы. Электролиз», «Коррозия и защита металлов от коррозии» для контроля знаний студентов по темам модуля 3 курса химии в техническом университете.

Рассмотрено применение закономерностей термодинамики к фазовым равновесиям, приведены фазовые диаграммы двухкомпонентных систем с ограниченной взаимной растворимостью компонентов. Дана методика выполнения лабораторной работы с применением компьютерной технологии, рассмотрены примеры решения задач и контрольные задания.

Рассмотрены основные закономерности кинетики гомогенных химических реакций, а также механизм каталитических процессов. Приведены методики выполнения двух лабораторных работ с применением компьютерной технологии, примеры решения задач и контрольные задания.

Изложена методика проведения лабораторной работы, посвященной определению произведения растворимости фторида кальция по измерению оптической плотности реакционной системы, образующейся при сливании растворов хлорида кальция и фторида натрия. Экспериментальной части предшествует краткая теоретическая часть с описанием произведения растворимости труднорастворимых сильных электролитов. Работа выполняется на компьютеризированной установке с измерительным блоком. Приведены примеры решения задач по изучаемой теме и контрольные задачи. Описаны порядок и правила выполнения эксперимента и оформления работы.

В методические указания включены описания трех опытов лабораторной работы «Строение вещества», примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения. В описании каждого опыта содержатся основные теоретические сведения (строение атома, химическая связь и кристаллическое состояние вещества, строение комплексных соединений), последовательность проведения и методика обработки результатов. По каждому опыту имеются девять вариантов исследования, один из которых выполняется каждым студентом (или парой студентов) индивидуально. На основе объединенных результатов делаются обобщенные выводы.

Рассмотрены свойства дисперсных систем, методы получения таких систем и факторы их устойчивости. Для студентов 3-го курса, обучающихся по специальностям «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» и «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»

Рассмотрены основные вопросы теоретической электрохимии: строение межфазных границ и модели двойного электрического слоя, кинетика и термодинамика электродных процессов в гальванических элементах и при электролизе. Приведены задачи с примерами решения.

Изложена методика проведения лабораторной работы по изучению физических и химических процессов, протекающих с выделением или поглощением теплоты. Для проведения реакции нейтрализации предложены различные пары кислот и оснований, а также методики расчета тепловых эффектов этих процессов. Приведены расчеты теплоты растворения кристаллов солей в воде. Описаны порядок и правила выполнения эксперимента и оформления работы.

Методические указания содержат описание двух лабораторных работ по разделу «Адсорбция», одна из которых выполняется в компьютерном варианте. Постановка этих лабораторных работ актуальна, так как поверхностные явления играют огромную роль в экологических процессах.