авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«1 Сборник примерных программ базовых дисциплин учебных циклов C.1-C.3 ФГОС подготовки выпускников по специальности 020201 «Фундаментальная и ...»

-- [ Страница 3 ] --

последовательное снижение температуры на стадиях конверсии оксида углерода;

распределенный по высоте абсорбера ввод абсорбента (раствора МЭА) с различной степенью регенерации и соответственно распределенный отвод регенерированного раствора из десорбера;

инфраструктура потоков теплоносителей – воды и пара. Особенности циркуляционной схемы синтеза аммиака;

физико-химические основы выбора оптимальной схемы синтеза аммиака;

профилирование температуры по высоте колонны синтеза. Утилизация «продувочных» газов. Оценка потерь эксергии и капитальных затрат на различных стадиях производства аммиака и современные тенденции в его оптимизации.

Структура и основные особенности современной технологической схемы производства азотной кислоты. Физико-химические основы и аппаратурное оформление процессов селективного каталитического окисления аммиака, окисления оксидов азота и их абсорбции. Схемы каталитического обезвреживания отходящих газов. Причины низкой эксергетической эффективности производства азотной кислоты.

Производство нитрата аммония. Использование теплоты нейтрализации.

Производство карбамида.

Перспективы биотехнологии в решении проблемы фиксации азота в почвах.

Переработка фосфорсодержащего сырья Виды фосфорсодержащего сырья: апатиты и фосфориты, мировые запасы и основные месторождения. Различия минералогического состава и свойств, определяющие выбор способа технологической переработки. Современное состояние производства и потребления фосфора и фосфорных кислот. Экстракционная кислота как основа производства минеральных удобрений. Электротермический способ получения элементарного фосфора и термической фосфорной кислоты. Плавленые фосфаты.

Физико-химические основы разложения природных фосфатов серной, азотной и фосфорной кислотами. Состав и концентрация образующейся фосфорной кислоты в зависимости от температуры и способа разложения апатита. Выделение и утилизация фтористых газов. Баланс по фтору в производстве фосфорной кислоты и удобрений.

Производство экстракционной фосфорной кислоты и удобрений – основной потребитель мирового производства серной кислоты. Современное состояние производства серной кислоты из различных видов сырья (природная сера, колчедан, серосодержащие отходящие газы переработки полиметаллических руд, сера и сероводород из нефтей и природного газа). Фосфогипс – отход производства экстракционной фосфорной кислоты – потенциальный источник сырья для получения серной кислоты и построения замкнутых циклов в производстве удобрений.

Переработка нефти Мировые запасы нефти, основные показатели распространенности и потребления нефти по странам. Основные целевые продукты нефтепереработки. Первичные и вторичные процессы нефтепереработки. Глубокая переработка нефти с использованием каталитических процессов – основа ресурсосбережения и получения высококачественных моторных топлив, смазочных масел и широкого ассортимента сырья для нефтехимического и микробиологического синтеза.

Каталитический крекинг – важнейший многотоннажный технологический процесс переработки нефтяных фракций. Химические основы процесса и целевые продукты.

Многовариантный состав керосино-газойлевых фракций – основного сырья процесса каталитического крекинга и методы его подготовки (гидрообессеривание и гидроочистка).

Алюмосиликатные катализаторы крекинга (от природных глин до современных цеолитсодержащих синтетических катализаторов). Роль аморфной алюмосиликатной матрицы. Синергизм в системе цеолит – матрица. Гибкость процесса по сырью за счет целенаправленного модифицирования катализатора (введение матрицы, полизарядных катионов, ультрастабилизация), придание устойчивых механических и гидромеханических свойств (микросферизация, введение баритов и пр.). Изменение свойств катализатора (активности и селективности) в процессе крекинга и необходимость регенерации катализатора. Роль процессов массопереноса в осуществлении каталитического крекинга.

Эволюция технологического оформления процесса каталитического крекинга:

стационарный слой катализатора, псевдоожиженный слой микросферного катализатора, движущийся слой гранулированного катализатора, движущийся слой шарикового катализатора с соосным расположением реактора и регенератора с пневмотранспортом, крекинг в лифт-реакторе с дожигом СО в СО2 и улавливанием сернистых соединений в регенераторе.

Основные технологические параметры современного процесса: температура, давление, объемная скорость подачи сырья, кратность циркуляции катализатора и его характеристика. Влияние массовых потоков в реакторе и регенераторе на устойчивость температурных режимов каталитического крекинга и эффективность процесса в целом.

Совершенствование процесса: повышение активности и прочности катализаторов, применение схем с полусквозным потоком катализатора, сопряжение каталитического крекинга с другими каталитическими процессами – каталитический реформинг, платформинг, висбрекинг и др.

Производство полиэтилена Сырье для производства ПЭ.. Технологическая схема подготовки сырья для производства ПЭ. Промышленное получение ПЭ. Сравнение различных технологических схем получения ПЭ. Получение ПЭ низкой плотности. Основные особенности технологической схемы радикальной полимеризации этилена при высоком давлении в газовой фазе в трубчатых реакторах. Получение ПЭ высокой плотности. Технология переработки и области применения ПЭ и изделий из него.

Химическая модификация ПЭ как метод промышленного получения полимеров с принципиально новыми эксплуатационными свойствами. Хлорированный полиэтилен (ХПЭ). Основные эксплуатационные свойства ХПЭ. Понятие о композиционной неоднородности ХПЭ. Влияние общего содержания хлора и композиционной неоднородности ХПЭ на его эксплуатационные свойства. Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ). Основные эксплуатационные свойства ХСПЭ. Особенности радикальной реакции сульфохлорирования ПЭ в растворе. Механизмы вулканизации ХСПЭ.

Экологические аспекты производства ПЭ и изделий на его основе.

Электрохимические производства.

Основы процесса электролиза. Баланс напряжения и расход электроэнергии на электролиз. Выход по току. Материальный и тепловой балансы электролизера. Основы теории переноса ионов в растворах электролитов и в мембранах. Распределение газосодержания в межэлектродном пространстве. Анализ влияния неоднородностей распределения тока на выход по току побочных продуктов.

Производство хлора и каустической соды. Реакции на электродах. Типы промышленных электролизеров. Электролизеры с твердым катодом: диафрагменный и мембранный. Электролизер с ртутным катодом. Реактор для разложения амальгамы.

Электролизер для электролиза расплавов хлоридов щелочных металлов. Основные стадии производства хлора и каустической соды. Физико-химические основы конденсации жидкого хлора, хранение и транспортировка жидкого хлора. Осушка и перекачка водорода. Выпарка и плавка каустической соды. Экологические проблемы производства хлора и каустической соды.

Производство металлического алюминия. Электролит в производстве алюминия. Анодные и катодные реакции. Типы и конструкции электролизеров. Анодные и катодные материалы в производстве алюминия. Проблема малоизнашиваемого анода.

Электрохимические производств других металлов. Экологические проблемы производства металлов.

Производство материалов на основе углерода.

Общие сведения об углеродных материалах. Элемент углерод, изотопы. Химические связи в углеродных материалах. Аллотропные формы углерода: алмаз, лонсдейлит, графит, карбин, наноуструктурированный углерод, графитоподобный углерод, аморфный углерод.

Графит и материалы на его основе: основные виды технологических процессов получения углеграфитовых материалов. Компактирование терморасширенного графита без связующего и получение листовых углеродных материалов. Свойства и применение композиционных материалов на основе терморасширенного графита в разных областях.

Углеродные волокна. Получение углеродных волокон из полиакрилнитрилльных (ПАН) волокон. Формирование углеродных волокон из пеков.

Производство композиционных материалов.

Классификация и общие представления о композиционных материалах. Свойства, назначение, масштабы производств, экономические показатели. Основные виды связующих для полимерных композиционных материалов: термореактивные и термопластичные связующие, их достоинства и недостатки. Основные принципы выбора связующих для конструкционных материалов..

Термореактивные (олигомерные) связующие. Методы определения свойств и технических характеристик термореактивных связующих. Основные классы термореактивных связующих. Кремнийорганические связующие. Фенолоальдегидные смолы: новолачные и резольные, металлокомплексные. Амино-альдегидные смолы.

Эпоксидные смолы. Отвердители.

Наполнители и армирующие материалы Основные виды наполнителей. Способы получения и классификации искусственных (синтетических) и натуральных (природного происхождения) волокон. Сравнительные характеристики физико-химических свойств волокон (стеклянные, базальтовые, кремнеземные, кварцевые, полимерные углеродные, волокна из металлов и кремния, бор-содержащие и карбид-кремниевые волокна). Место неорганических и органических волокон в сравнении с другими материалами. Основные способы получения органических и неорганических волокон. Сырьевая база для получения волокон.

Минеральные дисперсные наполнители. Мел, каолин, кварц, металлические порошки, магнитные наполнители, гидроокись алюминия, окись сурьмы и др. антипирены, сажа, графит, микросферы. Методы подготовки наполнителей и обработки поверхности.

Коротковолокнистые и пластинчатые наполнители. Силикат кальция, асбест, микротонкие волокна, рубленные стеклянные и базальтовые волокна, нитевидные монокристаллы, слюда, тальк и др. чешуйчатые и ленточные наполнители. Армирующие материалы на основе волокон (маты, бумага и пр.).

Литература Основная Бесков В.С. Общая химическая технология. М. Академкнига. 2005. 452 с.

Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты в химической технологии: В 2 кн.

М.:Альянс, 2010.

Игнатович Э. Химическая техника. Процессы и аппараты. Перевод с немецкого. 2007. с.

Егорова Е.И., Коптенармусов В.Б. Основы технологии полистирольных пластиков. С.-П.

Химиздат 2005. 272 с.

Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г. Полимерные композиционные материалы. Долгопрудный. Интеллект. 2010. 352 с.

Кутепов А.М.,Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. М.:

Высш. шк., 1990.

Рамбиди Н.Г., Березкин А.В. Физические и химические основы нанотехнологий. М.

Физматлит. 2008. 456 с.

Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза.

М.: Альянс, 2010.

Основы технологии переработки пластмасс/ Под ред. В.Н.Кулезнева, В.К.Гусева. М.:

Химия, 1995.

Кузнецов Л.Д.,Дмитренко Л.М., Рабина П.Д., Соколинский Ю.А.. Синтез аммиака. М.:

Химия, 1982.

Дополнительная Берд Р., Стьюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса. М.: Химия, 1974.

Биотехнология. Принципы и применение/ Под ред. И.Хиггинса, Д.Беста, Дж.Джорнса. М.:

Мир, 1988.

Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2 ч. М.: Мир, 1988.

Вольфкович С.И, Егоров А.П., Эпштейн Д.А. Общая химическая технология. Л.:

Госхимиздат, 1953;

Т.1.

Вольфкович С.И., Роговин З.А., Руденко Ю.П., Шманенков И.В. Общая химическая технология. М.: Госхимиздат, 1959;

Т.2.

Избранные главы химической технологии: Выпуск 1. М.С.Сафонов, Критерии термодинамического совершенства технологических систем. М.: Отдел опер. печати Хим. фак. МГУ, 1998.

Франк–Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987.

Шервуд Т., Пигфорд Р.Л., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия, 1982.

Якименко Л.М. Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов.

М.: Химия, 1974.

Аверко-Антонович Л.А., Аверко-Антонович Ю.О., Давлетаева И.М., Кирпичников П.А.

Химия и технология синтетического каучука. М. КолосС. 2008.357 с.

Программу составили:

проф. Авдеев В.В., проф. Лазоряк Б.И., КРИСТАЛЛОХИМИЯ (Программа для подготовки специалистов) 1. Операции и элементы симметрии. Взаимодействие операций. Тождественное преобразование. Собственные и несобственные вращения, хиральные фигуры. Группа операций симметрии, порядок группы, подгруппа. Геометрические образы несобственных вращений в системах Шенфлиса и Германа-Могена, взаимосвязь порядков зеркально поворотных и инверсионных осей. Взаимодействие элементов симметрии, графики групп.

Матрицы собственных и несобственных преобразований симметрии в трехмерном пространстве.

2. Категории симметрии и семейства точечных групп по Шенфлису и Герману-Могену.

Точечные группы геометрических фигур и молекул. Симметрия правильных многогранников (платоновых тел). Формула Эйлера. Стереографические проекции точечных групп высшей категории. Орбита точечной группы, кратность орбиты и локальная симметрия ее точек. Симметрически независимая область фигуры. Предельные точечные группы бесконечного порядка (группы Кюри). Принципы Кюри и Неймана.

3. Трансляционная симметрия в одномерном, двумерном и трехмерном случаях.

Кристаллическая решетка и ее базисные векторы, параметры элементарной ячейки.

Кристаллографические и некристаллографические закрытые элементы симметрии.

Сингонии, голоэдрические группы и решетки Браве в двумерных (2D) и трехмерных (3D) кристаллах. Примитивные и центрированные решетки. Кристалографические точечные группы (32 кристаллографических класса) и 11 центросимметричных кристалографических точечных групп (классы Лауэ) в 3D-случае. Связь кристаллографического класса со свойствами на примере полярных и хиральных кристаллов. Фракционные координаты точки в кристалле. Индексы узлов, направлений и плоскостей в решетке. Формы направлений. Простые формы.

3. Открытые кристаллографические элементы симметрии (плоскости скользящего отражения a, b, c, n, d и e, винтовые оси 21, 31, 32, 41, 42, 43, 61, 62, 63, 64, 65), их обозначения по Герману-Могену и действие. Оси, входящие в состав осей 4k и 6k;

энантиоморфные винтовые оси. Взаимодействие элементов симметрии с перпендикулярной и наклонной трансляциями. Взаимодействие открытых элементов второго порядка с закрытыми и между собой.

4. Принцип вывода пространственных групп, их символы по Герману-Могену, связь с кристаллографическим классом. Симморфные и несимморфные группы. Системы эквивалентных позиций (орбиты) пространственных групп, общие и частные положения, их кратность. Графики и орбиты пространственных групп: а) из кристаллографических классов низшей категории 1, 2, m, 2/m, 222, mm2, mmm;

б) пространственных групп средней категории P4, I4, P41, P42, P4, P4/m, P42/m, P3, P3, P31, P6, P6, P61, P62, P63, P6/m, P63/m, R3, R3. Интернациональные таблицы и содержащаяся в них информация о пространственных группах.

5. Принцип работы и спектр рентгеновской трубки. Характеристические линии, тормозное излучение. Источники СИ в накопительном кольце, синхротронные центры. Дифракция монохроматического рентгеновского излучения на кристалле. Формула Вульфа-Брегга, межплоскостные расстояния, индексы рефлексов. Брегговские монохроматоры. Блок схема рентгеновского дифрактометра. Мозаичное строение реального кристалла, зависимость полуширины рефлекса от размера области когерентного рассеяния, формула Шерера. Понятие о дифракции нейтронов и электронов на кристаллах, сравнение дифракционных методов изучения кристаллической структуры (рентгенография, нейтронография, электронография).

6. Дифракционный вектор и определение обратной решетки. Сфера отражений и сфера Эвальда, зависимость числа измеримых рефлексов от длины волны. Связь индексов hkl с межплоскостными расстояниями для кристаллов орторомбической, тетрагональной и кубической сингоний, индицирование дифрактограмм. Рентгенофазовый анализ (РФА).

Относительные интенсивности рефлексов, корундовое число. Закон Фриделя. Банк порошковых данных ICDD. Систематические погасания рефлексов при наличии центрированных решеток и открытых элементов симметрии.

7. Амплитуда и интенсивность рассеяния. Атомный фактор рассеяния для рентгеновских лучей, нейтронов и электронов. Кинематическая теория рассеяния, интегральные интенсивности рефлексов и комплексные структурные амплитуды Fhkl. Связь структурной амплитуды с распределением электронной плотности в элементарной ячейке кристалла (прямая задача теории дифракции). Параметры тепловых колебаний. Обратная задача теории дифракции, проблема фаз и основные методы ее решения. Этапы расшифровки кристаллических структур в рентгеноструктурном анализе монокристаллов (РСА).

Показатели качества данных РСА, R-фактор. Представление данных РСА в химических статьях. Банки структурных данных (ICSD, CSD): поиск и обработка содержащейся в них структурной информации. Прецезионный РСА, анализ распределения электронной плотности. Структурные исследования по порошковым данным, метод Ритвельда.

8. Виды химических связей в кристаллах. Характерные особенности кристаллов с металлическими, ионными, ван-дер-ваальсовыми и ковалентными взаимодействиями.

Островные, цепочечные, слоистые и каркасные мотивы в кристаллах.

Кристаллохимические радиусы (металлические, ковалентные, ионные, ван-дер-ваальсовы) – определение и закономерности изменения в группах и периодах Периодической системы. Кристаллохимические явления: изоструктурность, изоморфизм, полиморфизм.

Структурные типы. Влияние кристаллической структуры на физические и химические свойства веществ и материалов.

9. Структуры кристаллических металлов, зависимость физических свойств металлов от их строения и межатомного связывания. Плотные и плотнейшие шаровые упаковки на плоскости и в пространстве (ПК, ПГ, ОЦК, ГПУ, ГЦК);

виды и размеры пустот в этих упаковках. Основные структурные типы металлов. Полиморфизм и изоморфизм в металлах, многослойные шаровые упаковки (La, Sm). Искажения плотнейших упаковок в структурах Zn и Cd, In, Hg. Твердые растворы замещения и нестехиометрические фазы внедрения (карбиды, нитриды, гидриды), правило Хэгга. Простейшие интерметаллиды, описываемые в терминах образования совместных шаровых упаковок и кладок: CuAu, Cu3Au, Fe3Al. Фазовый переход «порядок – беспорядок». Электронные фазы Юма-Розери (CuxZn1-x). Строение Nb3Sn (атомный мотив « W»). Принципы строения наночастиц металлов Маккеевская икосаэдрическая (некристаллографическая) упаковка сфер.

Понятие о квазикристаллах.

10. Принципы строения простых веществ – неметаллов: ковалентные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия, мотивы расположения атомов в кристалле (островной, цепочечный, трубчатый, слоистый, каркасный). Аллотропия, изоморфизм, полиморфизм и политипия в неметаллах. Особенности строения простых веществ для элементов, примыкающих к неметаллам в Периодической системе (B, Ga, Al, Pb, Bi, Po). Структуры алмаза, лонсдейлита, и графита, Si, Ge, и Sn, галогенов (I2), кристаллических инертных газов. Ротационные фазы Н2 и N2. Мотивы из атомов и расположение молекул в кристаллах фуллерена С60, N2, белого, фиолетового и черного фосфора, желтого и серого As, ромбической и моноклинной серы S8, других модификаций Sn (ромбоэдрической серы), красного и серого селена. Принципы строения нанотрубок углерода, красного фосфора, пластической и волокнистой серы. Мотивы расположения атомов и изменение относительных величин длин связей и невалентных контактов в простых веществах в подгруппах P, S и Cl.

11. Структурные типы бинарных соединений, построенных по принципу плотной упаковки анионов с катионами в пустотах. Простейшие структурные типы АХ и АХ2:

CsCl, NaCl, ZnS (сфалерит, вюрцит), NiAs, флюорит и антифлюорит, рутил.

«Корундовый» мотив из катионов и упаковка анионов в Al2O3. Изоморфное замещение катионов в корунде: рубин. Заполнение пустот в слоистых соединениях: PbO (анти-LiOH) двухслойный и 4-слойный CdI2, 6-слойный CdCl2. Слоистые соединения с корундовым мотивом заполнения пустот (FeCl3, AlCl3). Анти-типы: PbO (анти-LiOH) и Cs2O (анти CdCl2). Антикорундовый мотив заполнения пустот (-TiCl3, -IrCl3, RhF3, WCl6). Примеры соединений указанных типов. Строение M3C60 и M6C60 (M – щелочной или щелочноземельный металл), ионного проводника AgI. Корреляции свойств бинарных соединений со структурой и соотношением радиусов ионов.

12. Отклонения от плотной упаковки вследствие ковалентного связывания в структурах MoS2, Cu2O, PtS. Полиморфные модификации BN, принципы строения кристаллов H2O (лед Ih и лед Ic), SiO2 ( кварц, тридимит, кристобалит, стишовит). Понятие о дифракционных исследованиях при высоких давлениях. Принципы построения тройных соединений: сверхструктура в «бинарных» структурных типах (ZnS сфалеритCuFeS халькопирит), заполнение разных пустот разными катионами (шпинели AB2O4), заполнение пустот в смешанной катион-анионной плотной упаковке (перовскиты ABO3).

Структурный тип перовскита АВО3, изменения кристаллической структуры соединений типа перовскита при переходе в сегнетоэлектрическое (BaTiO3) и антисегнетоэлектрическое (ZrNbO3) состояния. Перовскитоподобные структуры: ReO3, вольфрамовые бронзы NaxWO3, ВТСП-купраты YBa2Cu3O7-x. Принципы строения благородной шпинели MgAl2O4, нормальных и обращенных шпинелей АВ2О4;

Fe3O4 и другие магнитные шпинели. Кубические Fe2O3 и Al2O3 со структурой дефектной шпинели.

13. Мостиковая функция лигандов, координационные полиэдры с общими вершинами.

Структурные мотивы (островной, цепочечный, ленточный, слоистый, каркасный) в бинарных соединениях. Мотивы в кристаллических структурах BeCl2, PdCl2, CuCl2, HgS (киноварь и метациннабарит). Квазибинарные соединения, структурные типы гидроксидов. Примеры структур с двухатомными дианионами: FeS2 (пирит и марказит), CaC2. Фазы Цинтля (NaTl). Связи металл-металл и кластеры металлов в бинарных производных низших степеней окисления: треугольные кластеры Re3( -Cl)3 в ReCl3, фрагменты M6( -X)8 и M6( 2-X)12 (октаэдры М6 с мостиками по граням и ребрам).

14. Принципы строения клатратных кристаллогидратов. Гидратные клетки в HPF6·6H2O и клатрате А2А'6·(Н2О)46. Типы координации анионов и их склонность к агрегации в рядах нитраты карбонаты бораты и перхлораты сульфаты фосфаты силикаты.

Описание строения безводных солей с изолированными треугольными (кальцита и арагонита), тетраэдрическими (KClO4, CaWO4, Na2SO4) и октаэдрическими анионами (K2PtCl6) по аналогии с простыми структурными типами. Вода в структуре кристаллов:

стехиометрическая (координационная, кристаллизационная, конституционная) и нестехиометрическая. Принципы строения квасцов MIMIII(SO4)3·12H2O. Примеры строения орто-силикатов и орто-алюминатов: циркон ZrSiO4, гранаты АII3ВIII2(SiO4) (Ca3Al2(SiO4)3 – гроссуляр), Y3Al5O12 (YAG). Анионные циклы, цепи, ленты, слои и каркасы из тетраэдрических фрагментов ЭО4 с общими вершинами. Метагерманатная и пироксеновая цепочки, амфиболовая лента и гексагональный слой: строение и состав элементарного звена. Принципы строения цеолитов, «содалитовый фонарь» в содалите Na8[Si6Al6O24]Cl2, гидросодалите Na8[Si6Al6O24](OH)2, ультрамарине (Na,Ca)8[Si6Al6O24] (SO42–,S2–,Cl–).

15. Общая характеристика молекулярных кристаллов. Ковалентные и ван-дер-ваальсовы радиусы основных элементов–органогенов: С, Н, О, N, F, Cl, Br. Стандартные длины одинарных и кратных связей С–С, C–N и C–O. Энергия молекулярного кристалла как функция структурных параметров: расчет методом атом-атомных потенциалов. Принцип плотной упаковки молекул в органической кристаллохимии, коэффициент упаковки, молекулярное координационное число. «Уплотняющие» и «разрыхляющие» элементы симметрии, преобладающие пространственные группы молекулярных кристаллов, пространственные группы оптически активных соединений. Наиболее распространенные структурные классы молекулярных кристаллов. Строение кристаллов из квазисферических (метан, адамантан, уротропин), длинноцепочечных (н-алканы) и уплощенных молекул (бензол, нафталин). Паркетные слои и стопки молекул в кристаллах;

комплексы с переносом заряда и ион-радикальные соли. Полиморфизм органических кристаллов, твердые растворы замещения и внедрения. Типы Н-связей (слабая, средняя, сильная): интервалы энергии, расстояний X···Y, углов X–Н···Y (X, Y = O, N, S, F). Влияние водородных связей на структуру и свойства кристаллов, мотивы Н-связанных молекул.

Кооперативные водородные связи. Органические мезофазы: ротационные фазы (метан, адамантан, циклопентан, высшие н-алканы) и жидкие кристаллы. Нематические, холестерические и смектические мезофазы.

16. Фрагменты неорганических структур в координационных и металлоорганических соединениях. Плотная упаковка лигандов в координационной сфере атома металла, характерные координационные полиэдры для к.ч. 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12. Псевдовращение Берри;

толмановский угол как характеристика стерических свойств лиганда. Понятие о молекулярных кристаллах с особыми свойствами (проводниках, магнетиках, сегнетоэлектриках). Кристаллоинженерия.

17. Принципы строения полимеров и биополимеров. Кристаллические полиэтилен и полиацетилен. Конформации макромолекул: спираль и статистический клубок.

Особенности РСА белков и общие принципы строения белковых макромолекул (соединение пептидных остатков и их конформационные параметры;

первичная, вторичная и третичная структура, конформации -спирали и -листа). Фибриллярные, мембранные и глобулярные белки. Размешение элементов вторичной структуры вокруг белковой глобулы. Понятие о РСА белков на синхротронном излучении (аномальное рассеяние, метод MAD).

Литература 1. П.М.Зоркий, Симметрия молекул и кристаллических структур, МГУ, 1986.

1а. П.М.Зоркий, Н.Н.Афонина, Симметрия молекул и кристаллов, МГУ, 1979.

2. М.А. Порай-Кошиц, Основы структурного анализа химических соединений, М., Высшая школа, 1987.

3. Г.Б.Бокий, Кристаллохимия, 3-е изд., М., 4. А. Вест, Химия твердого тела, М., Мир, 1988;

т.1, 5. Г. Кребс, Основы кристаллохимии неорганических соединений, М., Мир, 1971.

Дополнительная литература 6. Ю.Г.Загальская, Г.П.Литвинская, Геометрическая микрокристаллография, М., МГУ, 1976.

7. Д.Ю.Пущаровский, Рентгенография минералов, М., ЗАО «Геоинформмарк», 2000.

8. Ю.К. Егоров-Тисменко, Кристаллография и кристаллохимия, М., Университет, 2005.

9. А.И.Китайгородский, Молекулярные кристаллы, М., Наука, 1971 г., гл. 1 и 2.

10. Н.Я.Турова, Неорганическая химия в таблицах, М., 1997.

11. А.Уэллс, Структурная неорганическая химия, т.т. 1 – 3, М., Мир, 1987.

12. В.Г.Дашевский, Конформационный анализ макромолекул, М, Наука, 13. А.В.Финкельштейн, О.Б.Птицин, Физика белка,М., Университет, 14. Б.К.Вайнштейн, Современная кристаллография, т.2, гл. 2, М. Наука, 1979.

Авторы: проф. П.М.Зоркий проф.Ю.Л.Словохотов, КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ  Программа для подготовки специалистов ВВЕДЕНИЕ Основные понятия коллоидной химии, цели и объекты изучения. Коллоидные частицы и коллоидные системы;

коллоидное (дисперсное) состояние вещества.

Количественное определение дисперсности: дисперсность и удельная поверхность.

Роль поверхностных явлений в дисперсных системах.

Различные типы классификации дисперсных систем: по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по размерам частиц, по концентрации.

Термодинамически устойчивые и термодинамически неустойчивые дисперсные системы.

Взаимосвязь коллоидной химии с другими химическими дисциплинами, с физикой, биологией, геологией, медициной, почвоведением. Коллоидная химия – наука, лежащая в основе многочисленных природных и технологических процессов.

Основные этапы развития коллоидной химии. Ученые, получившие Нобелевские премии за работы в области коллоидной химии. Новые направления и объекты (наносистемы, микроэмульсии, биоколлоиды, тонкие пленки и др.), изучаемые коллоидной химией.

ЧАСТЬ 1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

Тема 1. Термодинамика поверхностных явлений.

Поверхность раздела фаз. Свободная поверхностная энергия. Поверхностное натяжение, силовая и энергетическая трактовки. Метод избыточных термодинамических функций поверхностного слоя (Гиббс). Понятие о поверхности разрыва и разделяющей поверхности. Обобщенное уравнение первого и второго законов термодинамики для плоской поверхности раздела фаз.

Изменение поверхностного натяжения жидкости на границе с собственным паром в зависимости от температуры, критическая температура по Менделееву.

Термодинамические функции поверхностного слоя: полная избыточная свободная энергия поверхности, поверхностная энтропия, тепловые эффекты, связанные с изменением площади поверхности.

Поверхностная энергия и межмолекулярные взаимодействия в конденсированной фазе (диполь-дипольные, дисперсионные, водородные связи и др.). Работа когезии.

Поверхность раздела между конденсированными фазами. Зависимость межфазного натяжения от природы контактирующих фаз. Простая и сложная константы Гамакера.

Работа адгезии. Правило Антонова;

условия его применения.

Тема 2. Смачивание.

Закон Юнга (силовой и энергетический выводы). Термодинамические условия смачивания. Смачивающие пленки. Понятие о расклинивающем давлении. Переходы смачивания. Влияние шероховатости и гетерогенности поверхностей на смачивание.

Смачивание фрактальных поверхностей. Супергидрофобные поверхности. Гистерезис краевого угла.

Избирательное смачивание как метод характеристики поверхностей твердых тел (гидрофильных и гидрофобных).

Тема 2. Капиллярные явления.

Капиллярное давление. Закон Лапласа. Зависимость давления пара от кривизны поверхности жидкости. Закон Томсона (Кельвина). Капиллярное поднятие жидкости, уравнение Жюрена, капиллярная постоянная жидкости. Капиллярная конденсация.

Зависимость растворимости от размера частиц (закон Гиббса-Оствальда Фрейндлиха). Оствальдово созревание дисперсий. Равновесная форма кристаллов (закон Гиббса-Кюри-Вульфа).

Капиллярное течение в пористых средах. Практические приложения. Вытеснение жидкости менее вязкой средой.

Основные методы измерения поверхностного натяжения жидкостей и удельной свободной поверхностной энергии твердых тел.

Тема 3. Адсорбция на поверхности раздела фаз.

Адсорбция как самопроизвольное концентрирование на поверхности раздела фаз веществ, снижающих межфазное натяжение. Термодинамика процесса адсорбции.

Уравнение адсорбции Гиббса.

Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества (примеры).

Относительность понятия "поверхностная активность" (зависимость от природы контактирующих фаз).

Органические поверхностно-активные вещества (ПАВ). Классификация ПАВ по молекулярному строению (анион- и катионактивные, неионогенные, амфолитные);

области применения ПАВ. Высокомолекулярные ПАВ (примеры, отличия от низкомолекулярных ПАВ). Проблема биоразлагаемости ПАВ. Классификация ПАВ по механизму их действия (смачиватели, диспергаторы, стабилизаторы, моющие вещества).

Понятие о гидрофильно-липофильном балансе (ГЛБ) молекул ПАВ.

Зависимость поверхностного натяжения от концентрации ПАВ. Уравнение Шишковского. Поверхностная активность, ее изменение в гомологических рядах ПАВ.

Термодинамическое обоснование правила Траубе-Дюкло. Движущая сила адсорбции.

Работа адсорбции. Динамический характер адсорбционного равновесия на поверхности раздела раствор ПАВ - газ. Уравнение Ленгмюра, его связь с уравнениями Гиббса, Шишковского.

Строение монослоев растворимых ПАВ. Двухмерное состояние вещества в поверхностном слое, ориентация молекул в разреженных и в насыщенных слоях. Расчет размеров молекул ПАВ.

Поверхностные пленки нерастворимых ПАВ;

поверхностное давление;

методы его измерения. Изотермы двухмерного давления. Основные типы пленок: газообразные, жидкорастянутые, жидкие, твердые. Фазовые переходы в монослоях. Слои Лэнгмюра Блоджетт как самоорганизованные коллоидные структуры.

Адсорбция ПАВ на поверхности раздела несмешивающихся жидкостей.

Адсорбция ПАВ из растворов на поверхности твердых тел. Применение ПАВ для управления процессами смачивания и избирательного смачивания твердых поверхностей.

Тема 4. Электроповерхностные явления в дисперсных системах.

Двойной электрический слой (ДЭС). Причины образования ДЭС.

Термодинамическое равновесие между заряженной поверхностью и раствором электролита.

Модели строения ДЭС (теории Гельмгольца, Гуи-Чепмена, Штерна). Изменение потенциала в зависимости от расстояния от поверхности для сильно и слабо заряженных поверхностей;

влияние концентрации и заряда ионов электролита. Дебаевский радиус.

Электрокинетические явления: электрофорез, электроосмос, потенциалы течения и оседания;

теория Гельмгольца-Смолуховского. Электрокинетический потенциал;

граница скольжения. Методы определения электрокинетического потенциала.

Неравновесная термодинамика электрокинетических явлений (электроосмос и ток течения, электрофорез и эффект Дорна).

Строение частицы гидрозоля. Влияние концентрации и природы электролита на величину и знак заряда коллоидных частиц. Основы ионного обмена. Лиотропные ряды.

Изоэлектрическое состояние в дисперсных системах. Практические приложения электрокинетических явлений.

Электрокапиллярные явления. Понятие об электроповерхностных явлениях:

капиллярном осмосе, диффузиофорезе.

ЧАСТЬ II. ПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.

Тема 1. Термодинамически устойчивые дисперсные системы.

Термодинамика образования термодинамически устойчивых коллоидных систем;

критерий самопроизвольного диспергирования (критерий Ребиндера-Щукина).

Мицеллообразование в водных растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), основные методы определения ККМ. Влияние длины углеводородной цепи в молекулах мицеллообразующих ПАВ и концентрации электролита на величину ККМ. Строение мицелл при различных концентрациях ПАВ: сферические, эллипсоидальные, цилиндрические мицеллы. Структура концентрированных мицеллярных растворов: губчатая, ламиллярная, гексагональная фазы.

Термодинамика мицеллообразования: тепловые эффекты, роль гидрофобных взаимодействий, диаграмма фазовых состояний, температурная зависимость ККМ;

точка Крафта и точка помутнения.

Мицеллообразование в неполярных средах. Строение обратных мицелл, движущая сила мицеллообразования.

Солюбилизация в прямых и обратных мицеллах. Зависимость от температуры и концентрации.

Микроэмульсии;

условия образования, фазовые диаграммы, строение микрокапель.

Классификация микроэмульсионных систем по Винзору.

Перколяционные переходы в микроэмульсиях и композиционных системах.

Практические приложения мицеллярных систем и микроэмульсий (мицеллярный катализ, синтез наночастиц, экстракция, нефтедобыча). Мицеллы, микроэмульсии как нанореакторы.

Тема 2. Термодинамически неустойчивые дисперсные системы.

Диспергационные методы получения дисперсных систем (золей, эмульсий, пен, аэрозолей). Роль ПАВ в процессах получения дисперсных систем. Связь работы диспергирования с поверхностной энергией твердых тел. Процессы диспергирования в природе и технике.

Конденсационные методы получения дисперсных систем. Термодинамика и кинетика гомогенного и гетерогенного образования коллоидных частиц при фазовых переходах (теория Гиббса-Фольмера). Работа образования зародышей новой фазы.

Формирование частиц дисперсной фазы в процессах кристаллизации из расплавов и растворов, конденсации пересыщенного пара, кипения. Методы регулирования размеров частиц в дисперсных системах. Нуклеация на заряженных центрах.

Тема 3. Методы дисперсионного анализа.

Диффузия в коллоидных системах. Уравнение Эйнштейна. Броуновское движение.

Основы теории Эйнштейна-Смолуховского.

Седиментационный анализ полидисперсных систем. Границы применимости метода седиментационного анализа.

Рассеяние света в коллоидных системах. Закон Рэлея, условия его применимости.

Закон Бугера-Ламберта-Бера. Окраска дисперсных систем. Особенности оптических свойств дисперсных систем, содержащих наночастицы металлов и полупроводников.

Оптические методы измерения размеров и формы дисперсных частиц (нефелометрия, метод «спектра мутности», ультрамикроскопия, фотон-корреляционная спектроскопия).

ЧАСТЬ III. УСТОЙЧИВОСТЬ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.

Седиментационная и агрегативная устойчивость дисперсных систем. Изменение свободной энергии системы в процессах изотермической перегонки, коагуляции и коалесценции.

Седиментационная устойчивость. Седиментационно-диффузионное равновесие Перрена-Больцмана. Барометрическая формула Лапласа. Метод Перрена определения числа Авогадро. Время установления седиментационно-диффузионного равновесия.

Агрегативная устойчивость. Термодинамика тонких пленок. Расклинивающее давление по Дерягину. Молекулярная составляющая расклинивающего давления. Учет молекулярной природы контактирующих фаз, для тонких пленок и сферических частиц.

Электростатическая составляющая расклинивающего давления. Теория устойчивости термодинамически нестабильных дисперсных систем (теория ДЛФО). Зависимость энергии взаимодействия частиц дисперсной фазы от расстояния между ними.

Адсорбционная и структурная составляющие расклинивающего давления.

Гидрофобное взаимодействие.

Основные факторы, влияющие на агрегативную устойчивость дисперсных систем.

Эффективная упругость тонких пленок. Эффект Марангони-Гиббса;

причины возникновения. Гидродинамические особенности утоньшения пленок.

Структурно-механический барьер по Ребиндеру. Защитные коллоиды.

Аэрозоли. Классификация аэрозолей по агрегатному состоянию частиц дисперсной фазы. Методы получения и измерения размеров аэрозольных частиц. Молекулярно кинетические свойства аэрозолей (высокодисперсных и грубодисперсных).

Электрические свойства аэрозолей, причины возникновения заряда на поверхности частиц. Агрегативная устойчивость аэрозолей. Взаимодействие (отталкивание) испаряющихся капель.

Пены и пенные пленки. Кратность пен. Строение пен и их классификация. Каналы Плато-Гиббса и их роль в синерезисе пен. Пенообразователи. Пенные пленки, строение, факторы устойчивости. Черные пленки и черные ньютоновские пленки.

Эмульсии и эмульсионные пленки. Классификация, определение степени дисперсности. Эмульгаторы, принципы выбора ПАВ для стабилизации прямых и обратных эмульсий. Роль гидрофильно-липофильного баланса молекулы ПАВ в стабилизации эмульсий. Эмульсионные пленки;

их строение и факторы, влияющие на устойчивость эмульсионных пленок. Обращение фаз в эмульсиях. Твердые эмульгаторы.

Методы разрушения эмульсий. Практическое применение эмульсий.

Золи. Закономерности коагуляции гидрозолей электролитами. Порог коагуляции.

Зависимость критической концентрации электролита от заряда коагулирующего иона (правило Шульце-Гарди). Зоны коагуляции при введении электролита, вызывающего перезарядку частиц золя. Правило Эйлерса-Корфа.

Зависимость избыточной свободной энергии плёнки и расклинивающего давления от её толщины. Коагуляция в первичном и вторичном минимумах. Коллоидные жидкости и кристаллы.

Коагуляция сильно и слабо заряженных золей (концентрационная и нейтрализационная коагуляция). Обоснование правила Шульце-Гарди и критерия Эйлерса-Корфа в теории ДЛФО.

Флокуляция, гетерокоагуляция, адагуляция (определения, примеры).

Кинетика коагуляции. Теория быстрой коагуляции (Смолуховский);

основные положения теории медленной коагуляции (Н.Фукс). Фактор замедления коагуляции.

Обратимость процесса коагуляции. Пептизация.

ЧАСТЬ IV. ОСНОВЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ.

Закономерности течения свободнодисперсных систем под действием приложенного напряжения сдвига. Закон Ньютона. Влияние концентрации и формы частиц дисперсной фазы на закономерности течения (закон Эйнштейна). Неньютоновское поведение. Кривые течения.

Структурообразование в дисперсных системах. Возникновение и развитие пространственных структур. Фрактальные агрегаты. Природа контактов между элементами структур. Образование и свойства гелей.

«Золь-гель»-технологии, аэрогели.

Коагуляционные структуры. Условия образования, природа сил в контактах между частицами, средняя прочность индивидуального контакта. Механические свойства структур с коагуляционным типом контакта, явление тиксотропии.

Кристаллизационно-конденсационные структуры. Процессы, приводящие к образованию фазовых контактов в кристаллизационно-конденсационных структурах.

Механические свойства кристаллизационых структур.

Описание механических свойств дисперсных систем на основе реологических моделей (Максвелла, Кельвина-Фойхта, Бюргерса, Бингама,).

Вязкоупругость.

Полная кривая течения на основе фрактальной пространственной структуры коллоидных систем. Релаксационные процессы в дисперсных системах;

число Деборы.

Физико-химические методы регулирования структурно-механических свойств дисперсных систем на различных стадиях их формирования как основная задача физико химической механики.

Поверхностные явления и механические свойства твердых тел. Разрушение твердых тел как физико-химический процесс образования новой поверхности. Теория Гриффитса, условие самопроизвольного распространения трещин.

Эффект Ребиндера: изменение механических свойств как следствие снижения поверхностной энергии твердых тел. Основные формы проявления эффекта:

пластифицирование, понижение прочности, самопроизвольное диспергирование. Влияние химической природы твердых тел и жидкой фазы, реальной структуры твердых тел, условий деформирования и разрушения на форму и степень проявления эффекта Ребиндера. Эффект Ребиндера в природных и технологических процессах (примеры).

Часть V. КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ.

Методы очистки природных и сточных вод, основанные на изменении агрегативной и седиментационной устойчивости дисперсных систем Микрофильтрация и ультрафильтрация. Гетерокоагуляция как метод разделения дисперсий;

микрофлотация.

Применение коагулянтов и флокулянтов для очистки воды. Электрофильтрация.

Мембранные методы разделения дисперсий.

Способы и особенности разрушения аэрозолей.

Литература Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М. Высшая школа.

2008.

Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л. Химия 1995.

Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М. «Альянс», 2004.

Дополнительная Сумм Б.Д. Основы коллоидной химии. М. «Академия» 2009.

Ролдугин В.И. Физикохимия поверхности. М. «Интеллект». 2008.

Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М. Мир, 1979.

Холмберг К., Йёнссон Б., Кронберг Б., Линдман Б. Поверхностно- активные вещества и полимеры в водных растворах. М. БИНОМ. Лаборатория знаний. 2007.

Ребиндер П.А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах.

Коллоидная химия. М. Наука. 1978. Физико-химическая механика. М. Наука 1979.

Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах ПАВ. С-Петербург. Химия. 1992.

Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. М. Мир. 1997.

Авторы программы: доценты кафедры коллоидной химии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова Иванова Н.И., Лопатина Л.И., Соболева О.А.

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Программа лекций и практических занятий для студентов 4 курса, обучающихся по специальности 020201 «Фундаментальная и прикладная химия Объяснительная записка Одной из важнейших задач при подготовке как химиков-исследователей, так инженеров-химиков, является обучение корректной постановке задач научных исследований и трактовке их результатов в независимости от специализации. Уровень научных работ, их длительность, фундаментальная и практическая ценность получаемых студентами результатов непосредственно связаны с широтой, правильностью выбора и интерпретацией данных современных физических методов исследования. Преподавание данного курса имеет целью ознакомить слушателей с их классификацией, возможностями и ограничениями, привить понимание принципиальных основ методов и методик их практической реализации. Для знакомства с современными высокотехнологичными научными приборами, грамотной интерпретации экспериментальных и критической оценки литературных данных лекционный курс рекомендуется сопровождать практикумом, аппаратурное оформление которого отражается последние достижения современного отечественного и иностранного приборостроения. По окончании занятий проводится устный экзамен, целью которого является проверка знания теоретических основ методов и умения их оптимального выбора для решения конкретных исследовательских задач, анализа совокупности данных.

Введение Методы определения физических свойств веществ и материалов. Физическая теория метода. Прямая и обратная задачи методов. Понятие корректно и некорректно поставленных задач. Общая характеристика и классификация методов. Энергетические характеристики методов. Чувствительность, разрешающая способность и характеристическое время метода. Интеграция методов.

Раздел I. Термические методы анализа Конструкция пирометра Н.С. Курнакова и его эволюция. Простой и дифференциальный термоанализ. Виды термических кривых. Факторы, влияющие на вид термограмм.

Термогравиметрия. Дифференциальная сканирующая калориметрия. Термомеханический анализ, дилатометрия и динамический-механический анализ. Диэлектрический анализ.

Раздел II. Методы масс-спектрометрии Методы ионизации. Ионный ток и сечение ионизации. Диссоциативная ионизация.

Принципиальные схемы масс-спектрометров и их характеристики. Молекулярное течение газа. Применение масс-спектрометрии для идентификации веществ и количественного анализа, исследования Н-D обмена, определения потенциалов появления ионов, потенциалов ионизации и энергии разрыва связей, расчета парциальных давлений компонентов газовых смесей. Корреляция между молекулярной структурой и масс спектрами. Определение теплоты сублимации, теплоты реакции и константы равновесия.

Раздел III. Основы спектральных методов исследования Спектральные методы анализа: классификация. Основные понятия геометрической, квантовой и волновой оптики. Природа электромагнитного излучения и его характеристики. Процессы, протекающие при взаимодействии излучения с веществом.

Происхождение атомных и молекулярных спектров. Спектры поглощения и пропускания, комбинационного рассеяния. Основные виды спектральных измерений. Устройство спектральных приборов: источники возбуждения спектров, диспергирующие элементы, детекторы. Преимущества и недостатки пламенного возбуждения, искры переменного и постоянного тока, дуговой и лазерной атомизации, ИСП, тлеющего разряда. Схемы и характеристики монохроматоров Роланда, Черни-Тернера и Эшелле. Типы детекторов излучения. Механизмы передачи и обработки информации. Типы шумов, причины их появления, методы подавления.

Раздел IV. Методы атомной спектроскопии.

Атомная эмиссионная и абсорбционная спектроскопия. Принципы коррекции фона и выбора базовой линии. Механизмы атомизации пробы и возбуждения спектра. Устройство атомно-абсорбционный спектрометров. Принципы коррекции фона. Пламенная фотометрия. Аппаратурное оформление эксперимента в атомно-эмиссионной спектроскопии. Выбор базовой линии и референсного сигнала. Спектральный микроанализ. Особенности лазерной спектроскопии и тлеющего разряда. Требования к образцам. Фотодиодные и ПЗС детекторы. Точечные, линейные и матричные детекторы.

Интерпретация атомных спектров.

Раздел V. Методы колебательной спектроскопии Основные понятия об ИК– и КР–спектроскопии. Колебательные функции двухатомной молекулы. Уровни энергии молекул, их классификация. Прямая и обратная колебательные задачи. Фундаментальные, обертонные и составные частоты, переходы в молекулах.

Правила отбора и интенсивность переходов в ИК и КР спектрах. Симметрия нормальных колебаний. Резонанс Ферми. Техника проведения эксперимента. Стоксовы и антистоксовы линии в спектрах КР. Источники излучения, интерферометры, детекторы. Фурье преобразование в ИК-спектроскопии. Сопоставление и интерпретация ИК- и КР-спектров.

Алгоритм ab-initio квантовохимических расчетов геометрии молекул, их колебательных спектров и термодинамических характеристик. Вращательная структура полос поглощения. Типы колебаний. Изотопные эффекты. Количественный анализ и исследование равновесий. Количественный анализ. Особенности регистрации и интерпретации спектров зеркального и диффузного отражения, НПВО, твердых и газообразных образцов. Материалы для зеркал и окон в ИК спектроскопии.

Многоходовые кюветы. ИК и КР микроскопия.

Раздел VI. Спектрофотометрия Происхождение спектров поглощения. Принцип Франка-Кондона. Спектроскопия в УФ и видимой областях: аппаратурное оформление эксперимента. Закон Бургера-Ламберта Бера и отклонения от него. Влияние растворителя. Особенности регистрации спектров рассеивающих образцов. Закономерности при регистрации спектров полиароматических соединений. Комплексы с переносом заряда. Зависимость поглощения от окружения центрального атома в комплексных соединениях. Спектры биологически активных молекул. Виды спектрофотометрии: особенности регистрации и обработки данных.


Проблемы светосбора. Волоконная оптика в спектроскопии. Диффузное отражение.

Турбидиметрия.

Раздел VII. Спектрофлуориметрия Люминесцентная спектроскопия. Виды излучательных и безызлучательных переходов.

Механизм формирования спектров люминесценции. Диаграмма Яблонского. Правило Левшина, закон Стокса-Ломмеля, Стоксов сдвиг. Типы люминесценции. Особенности люминесценции твердых образцов и наночастиц. Тушение люминесценции. Устройство спектрофлуориметров. Применение люминесцентных методов для анализа биологических объектов. Люминофоры и их применение в приборостроении и аналитической химии.

Раздел VIII. Методы определения электрических дипольных моментов молекул Взаимодействие полярной молекулы с электростатическим полем. Ориентационная поляризация и её связь с диэлектрической проницаемостью и дипольным моментом.

Эффект Штарка. Определение дипольного момента в газах (первый метод Дебая) и растворах (второй метод Дебая). Применение данных для определения симметрии и конформации молекул, энергетика внутреннего вращения и комплексообразования.

Метод молекулярных пучков. Метод электрического резонанса. Определение дипольных моментов и структуры молекул труднолетучих соединений и нестабильных молекул.

Раздел IX. Методы определения геометрии молекул Метод вращательной спектроскопии. Схема радиоспектрометра. Условия получения микроволнового спектра полярных молекул. Типы спектров и правила отбора.

Определение дипольного момента и геометрических параметров молекул из микроволновых спектров. Метод изотопного замещения.

Газовая электронография. Рассеяние электронов жесткой молекулой. Функция рас пределения межъядерных расстояний в молекуле. Преобразование Фурье в газовой электронографии. Кривая радиального распределения. Схема эксперимента и условия получения электронограмм. Совместное использование газовой электронографии и микроволновой спектроскопии.

Раздел Х. Методы исследования оптически активных веществ.

Дисперсия оптического вращения: круговая поляризация луча света и ее закономерности.

Спиральная модель оптической активности. Вращательная сила перехода. Дисперсия оптического вращения. Эффект Коттона. Схема эксперимента. Применения к изучению конфигурации и конформации оптически активных веществ.

Оптический круговой дихроизм: уравнение поглощения света. Молярное поглощение и коэффициент экстинкции. Зависимость оптического кругового дихроизма от длины волны. Схема измерений кругового дихроизма.

Аномальное рассеяние рентгеновских лучей: нормальная дифракция и закон Фриделя.

Рассеяние рентгеновских лучей с длиной волны, близкой к поглощению. Определение абсолютной конфигурации молекул.

Раздел XI. Магнетохимические и электрооптические методы исследования.

Магнетохимия: Поведение вещества во внешнем магнитном поле. Магнитная индукция, магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость вещества. Природа явлений диа-, пара-, ферро- и ферримагнетизма. Законы Кюри и Кюри—Вейса. Орбитальный магнитный момент и спин-орбитальное взаимодействие. Особенности магнитных свойств полиядерных комплексов металлов.

Релеевское рассеяние и эффект Керра: деполяризация при рассеянии на анизотропных молекулах. Анизотропия поляризуемости, коэффициенты деполяризации. Связь молярной постоянной Керра с главными значениями поляризуемости молекул. Схемы экспериментов. Рефракция. Поляризуемость химических связей. Применение эффекта Керра в конформационном анализе и строении молекул.

Эффект Фарадея и магнитный круговой дихроизм. Константа Верде. Схема эксперимента. Использование многоходовых кювет. Понятие о магнитооптической вращательной дисперсии и магнитном круговом дихроизме. Применение в органической химии и химии комплексных соединений (анализ проблем сопряжения, ароматичности, конформации, отнесение электронных переходов).

Раздел XII. Рентгеновские методы исследования.

Природа рентгеновских спектров. Край полосы поглощения. Взаимосвязь рентгеновских спектров поглощения и характеристических спектров испускания. Закон Мозли.

Классификация рентгеновских методов исследования. Рентгенофазовый, рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализ. Основные рентгеновские переходы. Схемы рентгеновских спектрометров. Монохроматоры и детекторы излучения в рентгеновской спектроскопии. Рентгенофазовый анализ: закон Вульфа - Брэгга, индексы Миллера, выбор излучения, индицирование дифрактограмм различных сингоний.

Количественный анализ и анализ наноразмерных объектов. Малоугловое рентгеновское рассеяние. Принципы структурного анализа. Рентгеноспектральный анализ:

рентгеноэмиссионный и рентгенофлуоресцентный. Энергетическая и волновая дисперсии в рентгеноспектральном анализе. Рентгеновская спектроскопия поглощения: XANES, EXAFS – спектроскопия. ОЖЕ-спектроскопия и РФЭС (ЭСХА).

Раздел XIII. Резонансные методы.

Метод ЯМР: физические основы и условия возникновения, заселенность уровней энергии, насыщение, релаксационные процессы и ширина сигнала. Химический сдвиг и спин-спиновое расщепление в спектрах ЯМР. Константа экранирования ядра.

Относительный химический сдвиг, его определение и использование в химии. Спин спиновое взаимодействие ядер, его природа, число компонент мультиплетов, распределение интенсивности, правило сумм. Применение спектроскопии ЯМР в химии.

Метод ЭПР: основные принципы, условия ЭПР, влияние размерного фактора.

g-Фактор и его значение. Сверхтонкое расщепление сигнала ЭПР при взаимодействии с одним и несколькими ядрами. Константа СТС. Тонкое расщепление. Ширина линий.

Применение метода ЭПР в химии, его особенности, достоинства и ограничения.

Метод ЯКР: электрический квадрупольный момент ядер, взаимодействие с неоднородным электрическим полем. Квадрупольные уровни энергии при аксиальной симметрии поля. Параметр асимметрии поля и уровни энергии. Применение метода ЯКР и его возможности.

Мессбауэровская спектроскопия:

-резонансная ядерная флуоресценция, эффект Мессбауэра. Энергия испускаемых и поглощаемых -квантов. Допплеровское уширение и энергия отдачи. Регистрация -резонансных спектров. Химический (изомерный) сдвиг, влияние окружения. Квадрупольные и магнитные взаимодействия. Возможности резонансной спектроскопии в химии и её ограничения.

Раздел XIV. Методы электронной микроскопии.

Электронная микроскопия: просвечивающая, просвечивающая высокого разрешения, сканирующая. Электронозондовый микроанализ. Взаимодействие электронов с веществом. Формирование электронного пучка: понятие о магнитных и электростатических линзах. Устройство электронных микроскопов. Детекторы в электронной микроскопии. Основы электронной дифракции. Спектроскопия энергетических потерь электронов. Особенности пробоподготовки в СЭМ и ПЭМ.

Задачи практикума:

1. Разложение гидрата оксалата кальция и анализ продуктов методами ИК спектроскопии и масс-спектрометрии.

2. Газовая электронография молекул.

3. Лазерная атомно-эмиссионная и рентгенофлуоресцентная спектроскопия керамики, стекол, сталей.

4. Электронная микроскопия структурированных углеродных материалов.

5. Спектроскопия КР углеродных материалов: графита, наноалмаза, сажи, нанотрубок.

Литература:

Вилков Л. В., Пентин Ю. А. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия: Учеб. М.: Высш. шк., 1987. 366 с.

1. Вилков Л. В., Пентин Ю. А. Физические методы исследования в химии.

Резонансные и электрооптические методы. М: Высш. шк., 1989. 288 с.

2. Пентин Ю.А., Курамшина Г.М. Основы молекулярной спектроскопии. – М.: Мир;

Бином. Лаборатория знаний, 2008. – 398 с.

3. Драго Р. Физические методы в химии. 2 т. М., Мир, 1981.

4. Калинников В. Т., Ракитин Ю. В. Введение в магнетохимию. М.: Наука, 1980.

5. Вилков Л. В., Мастрюков B. C., Садова Н. И. Определение геометрического строения свободных молекул. Л. Химия, 1978. 224 с.

6. Сергеев Н. М. Спектроскопия ЯМР: Учеб. пособие. М. Изд-во Моск. ун-та, 1981.

279 с.

7. Зенкевич И. Г., Иоффе Б. В. Интерпретация масс-спектров органических соединений. Л.: Химия, 1986. 174 с.

8. Шмидт В. Оптическая спектроскопия для химиков и биологов М.: Техносфера, 2007.

9. Ковба Л.М., Трунов В.К. Рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализ. М. изд во МГУ, 1976.

10. Мальцев А.А. «Молекулярная спектроскопия», М. Наука, 1985.

11. Накамото К. «ИК- и КР- спектры неорганических соединений». Любое издание.

12. Зайдель Л. и др. Основы спектрального анализа. Любое издание.

Программу подготовили:

ст.н.сотр., к.х.н. Савилов С.В., д.х.н., профессор Пентин Ю.А (химический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова) КВАНТОВАЯ ХИМИЯ ВВЕДЕНИЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И МЕТОДЫ КВАНТОВОЙ ХИМИИ I. Уравнение Шредингера для атомов и молекул. Разделение электронного и ядерного движений. Адиабатическое приближение. Электронные, колебательные и вращательные состояния молекул.

Поверхность потенциальной энергии. Роль представлений о поверхности потенциальной энергии в современной структурной химии. Равновесная конфигурация и конформации молекул. Малые колебания ядер вблизи положения равновесия. Колебания с большими амплитудами. Нежесткие молекулы. Вращение системы ядер как целого.

Электронное волновое уравнение. Электронная плотность и ее изменения при переходе от разделенных атомов к молекуле.

Построение приближенных решений электронного волнового уравнения на основе вариационного принципа. Одноэлектронное приближение. Метод Хартри - Фока (самосогласованного поля, ССП). Уравнения, определяющие орбитали. Орбитальные энергии и их связь с полной электронной энергией. Теорема Купманса и фотоэлектронные спектры. Пределы применимости метода Хартри - Фока.

Методы функционала плотности. Теорема Хоэнберга - Кона. Построение обменно корреляционных потенциалов. Уравнения Кона - Шэма.

Понятие о методах конфигурационного взаимодействия. Метод валентных схем.


Электронное строение атомов. Электронные конфигурации и термы атомов.

Сложение моментов для атомов. Правила Хунда. Электронное строение атомов и периодическая система элементов Д.И. Менделеева.

Представление молекулярных орбиталей (МО) в виде линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО). Наиболее распространненные типы базисов атомных орбиталей: орбитали слейтеровского и гауссова типа. Метод ССП МО ЛКАО.

II.Учет симметрии ядерной конфигурации при рассмотрении электронной задачи.

Элементы и операции симметрии. Точечные группы симметрии. Представления точечных групп, неприводимые представления и таблицы характеров.

Симметрия и свойства молекул. Классификация электронных состояний молекул и классификация молекулярных орбиталей по симметрии. -и -Орбитали. Электронное приближение. Орбитали симметрии и эквивалентные орбитали.

Связывающие и разрыхляющие орбитали.Локализованные молекулярные орбитали, натуральные связывающие орбитали и классические представления о химической связи.

Групповые орбитали. Переносимость орбиталей фрагментов молекул. Связевые орбитали и орбитали неподеленных пар.Гибридизация и гибридные орбитали в базисе атомных s-, p- и d-орбиталей.

III. Полуэмпирические методы квантовой химии. Методы, использующие нулевое дифференциальное перекрывание. Расширенный метод Хюккеля. Метод Хюккеля для электронных систем. Возможности и ограничения применения полуэмпирических методов квантовой химии.

IV. Межмолекулярное взаимодействие и его описание в квантовой химии.

Ориентационная и индукционная составляющие. Дисперсионное взаимодействие. Ван дер-Ваальсовы комплексы. Водородная связь.

V. Электронно-колебательное взаимодействие. Эффекты Яна - Теллера.

VI. Современное программное обеспечение квантово-химических расчетов.

Наиболее распространенные программные комплексы (MOPAC, GAUSSIAN, GAMESS, ПРИРОДА-04 и др.).

ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ КВАНТОВОЙ ХИМИИ I. Двухатомные молекулы. Простейшие модели описания на основе методов молекулярных орбиталей и валентных схем. Анализ волновых функций молекулярного иона и молекулы водорода. Сопоставление результатов расчетов H2+ и H2.

Корреляционные диаграммы МО для двухатомных молекул. Распределение электронной плотности в двухатомных молекулах, образованных атомами второго периода.

Полярность химической связи и её характеристики II. Качественный анализ геометрического строения малых многоатомных молекул на основе метода МО. Диаграммы Уолша.

III. Координационные соединения. Теория кристаллического поля. Анализ расщепления атомных d- и f-уровней в полях различной симметрии. Параметры расщепления. Сильное и слабое поле лигандов. Анализ электронных спектров и магнитных свойств комплексов на основе теории кристаллического поля.

Теория поля лигандов. Интерпретация транс- и цис-влияния в комплексах переходных и непереходных металлов. Изолобальная аналогия.

IV. Органические соединения. Приближения, используемые при расчетах и при интерпретации электронного строения органических соединений. Близость свойств соединений в гомологических рядах и переносимость орбиталей локальных фрагментов молекул. Заряды на атомах и порядки связей по Малликену и Лёвдину. Корреляция между параметрами геометрического строения и порядками связей. Принципы построения корреляционных соотношений "структура - свойства" и аддитивных схем расчета свойств молекул в рядах.

Перенос заряда при образовании химических соединений. Комплексы с переносом заряда.

Сопряженные соединения. Ароматичность и антиароматичность. Правила 4n и 4n+2. Альтернантные углеводороды. Правило Лонге-Хиггинса. Метод свободного электрона для анализа свойств и поведения сопряженных соединений.

V. Качественная теория реакционной способности органических соединений.

Индексы реакционной способности: индексы свободной валентности, заряды на атомах, индексы Фукуи, энергии катионной, анионной и радикальной локализации. Концепция жестких и мягких кислот и оснований. Электростатическое поле, создаваемое молекулой, и его влияние на реакционную способность.

Квантово химическое описание элементарного акта химических реакций. Путь реакции и координата реакции на потенциальной поверхности. Переходное состояние.

Симметрия реагентов, переходного состояния и продуктов реакции. Понятие о методах квантовой молекулярной динамики.

Качественный анализ возможных механизмов химических реакций на основе общей структуры потенциальной поверхности. Корреляционные правила Вудворда Хофмана при анализе возможных механизмов химических реакций. Теория граничных орбиталей Фукуи. Принцип Бэлла - Эванса - Поляни. Ограничения подходов, использующих представления о движении по потенциальной поверхности. Роль туннелирования в химических реакциях.

ЛИТЕРАТУРА Степанов Н. Ф. Квантовая механика и квантовая химия. М.: Мир, Цирельсон В. Г. Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела.

М.: Бином, Майер И. Избранные главы квантовой химии. М.: Бином, 2006.

Барановский В. И. Квантовая механика и квантовая химия. М.: Academia, Фларри Р. Квантовая химия. М.: Мир, 1985. 472 с.

Заградник Р., Полак Р. Основы квантовой химии. М.: Мир, 1979. 504 с.

Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев Р.М. Теория строения молекул. М.: Высш. шк., 1979. 407 с.

Абаренков И.В., Братцев В.Ф., Тулуб А.В. Начала квантовой химии. Учебное пособие.

М.: Высш.шк., 1989. 303 с.

Болотин А.Б., Степанов Н.Ф. Теория групп и ее применение в квантовой механике молекул. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1973. 227 с.

Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев Р.М. Квантовая химия органических соединений.

Механизмы реакций. М.: Химия. 1986. 248 с.

Пирсон Р. Правила симметрии в химических реакциях. М.: Мир, 1979. 592 с.

Салем Л. Электроны в химических реакциях. М.: Мир, 1985. 285 с.

Степанов Н.Ф., Пупышев В.И. Квантовая механика молекул и квантовая химия. М.:

Изд-во Моск ун-та, 1991. 384 с.

Харгиттаи.И., Харгиттаи М. Симметрия глазами химика. М.: Мир, 1989. 494 с.

Хофман Р. Строение твердых тел и поверхностей: Взгляд химика-теоретика. М.: Мир, 1990. 214 с.

Эткинс П. Кванты: Справочник концепций. М.: Мир, 1977. 496 с.

Программу составил:

Н.Ф.Степанов, проф.

(Московский государственный университет)     СОВРЕМЕННАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Программа для подготовки специалистов Аннотация Инновационная образовательная программа «Современная химия и химическая безопасность» обеспечивает формирование профессиональных компетенций и навыков будущего специалиста в одном из важнейших направлений химической науки и современных знаний в области промышленной и экологической безопасности.

Целью данного курса является овладение теоретическими знаниями и практическими навыками системного анализа и методологии анализа и управления риском для повышения защищенности персонала, населения и среды его обитания от негативных влияний опасных химических веществ и объектов химической технологии.

Программа направлена на подготовку и обучение студентов-химиков разного профиля и специалистов в области химической технологии, биотехнологии, химической токсикологии, экологии и природопользования новому подходу к химии как науке, способной обеспечить производство, обращение и утилизацию химических продуктов таким образом, чтобы максимально снизить ущерб, наносимый природе и обществу на всех стадиях жизненного цикла продукта.

Специалист должен уметь оценивать последствия воздействия на человека опасных, вредных и поражающих факторов, а также прогнозировать и осуществлять мероприятия по повышению устойчивости и безопасности производственных систем и объектов.

Специалист получит знания по оценке экологической безопасности действующих и проектируемых химических предприятий и основные принципы организации малоотходных технологий, включая использование «зеленых», т.е. безвредных для природы процессов и технологий.

Специалист познакомится с современными методами анализа химических веществ, в том числе высокотоксичных. Он должен усвоить основы токсикологии химических продуктов и экотоксикологии, научиться оценивать риски, возникающие в процессе производства и обращения химических продуктов, успешно применять биохимические и биотехнологические методы в обеспечении химической безопасности.

Общая трудоемкость образовательной программы «Современная химия и химическая безопасность» составляет 5 зачетных единиц (180 часов) и распределяется следующим образом.

базовая обязательная дисциплина «Химическая безопасность и роль современной химии в ее обеспечении» - 3 кредита (всего часов 108, из них 60 часов аудиторные занятия (40 часов лекции и 20 - семинары).

3 научно-профильные дисциплины: «Химическая безопасность – подход с точки зрения «зеленой химии», «Современные аналитические методы в обеспечении химической безопасности», «Биотехнологические и биохимические методы в обеспечении химической безопасности».

Студенты изучают по выбору вуза 2 дисциплины общей трудоемкостью 2 зачетные единицы (72 часа, по 36 часов на каждую соответственно). Учебный процесс завершается сдачей зачета или выставлением оценки.

.

Химическая безопасность и роль современной химии в ее обеспечении (Программа дисциплины) Введение. Цели, задачи и предмет курса. Статистические данные о промышленных авариях и антропогенных воздействий в России и за рубежом. Место и роль химической безопасности в образовании химика-исследователя.

Исторический анализ развития химической науки и промышленности с точки зрения проблемы промышленной безопасности. Первые упоминания об опасностях, появление глобальной проблемы промышленной безопасности -вторая половина XX века, современное состояние химической и нефтехимической промышленности, укрупнение производственных установок. Научно-технический прогресс как источник потенциальных опасностей.

Основные понятия промышленной безопасности: химическая опасность, риск, технический риск, индивидуальный риск, социальный риск, коллективный риск, экологический риск. Классификация химических опасностей и рисков.

Крупномасштабные пожары. Взрывы. Токсические выбросы. Уроки крупномасштабных аварий.

1. Современные представления окружающей среды как системной модели.

Специфика глобальных проблем современности. Опасность возникновения техногенных и экологических кризисов. Концепция устойчивого развития основная стратегия взаимодействия общества и природы. Экологические, технологические и экономические аспекты концепции устойчивого развития цивилизации. Двойственная роль техносферы в развитии цивилизации. Роль экологической и техногенной безопасности в концепции устойчивого развития цивилизации.

Биосфера как устойчивая развивающаяся система. Функции биосферы и биологических систем. Механизмы, обеспечивающие динамическое равновесие в природной среде. Наиболее важные физико-химические процессы, протекающие в природных средах. Экологические основы безопасного взаимодействия общества и природной среды.

Основные направления техногенного воздействия на окружающую среду. Пути загрязнения и дестабилизации природной среды. Основные загрязнители биосферы, особенности поведения в биосфере. Глобальные экологические проблемы: современные проблемы климата, разрушение озонового слоя, проблема питьевой воды, загрязнение мирового океана.

Значимость и актуальность изучения вопросов химической и экологической безопасности в системе высшего химического образования. Проблемный, междисциплинарный характер дисциплины. Базовая роль современной химии и химической технологии в обеспечении химической и экологической безопасности.

2. Взаимосвязь химии и устойчивого развития. Задачи химии для осуществления устойчивого развития.

Ключевая роль химии в осуществлении устойчивого развития. Роль химической науки в раскрытии механизмов техногенной дестабилизации природной среды и поиске путей безопасного развития. Концепции мирового развития с учетом экологических ограничений. Роль экологической и техногенной безопасности в концепции устойчивого развития цивилизации. Связь химии и экологии.

Ориентация на конечные результаты в системе управления химической безопасностью. Промышленное химическое предприятие как часть природнотехнической системы. Принципы перехода от утилизации загрязнений к «зеленым» процессам в химии.

Основные принципы «зеленой химии». Основные критерии «зеленого» процесса.

Экологически чистые процессы в областях промышленности: производства энергии, новые «зеленые» продукты, использование сверхкритических сред, использование катализаторов, циклические технологии, технологии с внутренне присущей безопасностью, безотходные технологии и др.

3. Химическая опасность особая категория техногенной опасности.

Усиление химической опасности как следствие развития техногенной среды.

Особенности химической опасности. Опасные химические вещества. Загрязнители окружающей среды. Персистентность загрязнителей в окружающей природной среде.

Основные источники химических загрязнений. Первичные и вторичные загрязнители.

Трансформация загрязнителей в атмосфере. Основные опасности экотоксикатов и ксенобиотиков. Синергизм, аддитивность и антагонизм загрязнителей.

Сильнодействующие химические токсические вещества. Химические аварии и катастрофы — важный фактор повышения экологической опасности. Уровни реализации химической опасности и формирование ущербов. Техногенные аварии и катастрофы, связанные с химическими веществами (химические аварии). Основные типы и характеристики чрезвычайных ситуаций, возникающих при химических авариях.

Химические, физические и физико-химические процессы, лежащие в основе возникновения химических аварий. Крупномасштабные пожары и взрывы способы реализации основных опасностей химических производств. Химические аварии, сопровождающиеся токсическими выбросами. Усиление опасности при химических авариях. Нефтедобыча и нефтепереработка как источники экологических рисков.

Особенности постоянного (систематического) и разового (аварийного) воздействия.

Приоритетные пути развития новых химических исследований и технологий.

Опасности, связанные с реализацией высокоэффективных проектов на базе критических технологий, развитием важнейших базовых комплексных технологий (макротехнологий), и наукоемких технологий (конструирование из композитов, высокоэффективное разделение смесей, технологии веществ с особыми и аномальными свойствами, сверхкритические технологии, нанотехнологии и пр).

4. Экологический и техногенный риск и методические основы его количественной оценки.

Экологический и техногенный риск. Классификация рисков. Визуализация рисков.

Показатели риска. Приемлемый риск.

Назначение и задачи анализа риска. Современные научно-методологические подходы к анализу и оценке риска. Методы оценки показателей риска. Методы оценки техногенного риска. Прямой и косвенный ущерб.

Количественные методы оценки последствий аварий на опасных производственных объектах. Показатели риска для здоровья и жизни людей. Детерминистские и вероятностные критерии в оценке риска для здоровья человека. Математические модели оценки риска для жизни и здоровья человека.

Системный подход в анализе и прогнозировании техногенного риска на опасных производственных объектах. Типы моделей, используемые при анализе, оценке и прогнозе риска химических систем и объектов. Математические модели надежности и безопасности. Моделирование возникновения источника химической опасности.

Моделирование физических явлений и последствий аварий при оценке риска химических систем и объектов. Моделирование территориального распределения химической опасности.

5. Обеспечение безопасной эксплуатации химических объектов для повышения защищенности населения и окружающей среды.

Безопасность сложных химико-технологических систем. Методы контроля безопасности. Основные принципы планирования и осуществления мероприятий по повышению устойчивости и безопасности производственных химических систем и объектов. Меры защиты. Мониторинг критически важных химических объектов. Способы снижения частоты (вероятности) возможной аварии. Меры по снижению (смягчению) последствий.

Превентивные меры защиты для повышения безопасности человека и окружающей среды при воздействии негативных факторов опасных химических объектов. Основные направления защиты населения и биосферы от промышленных выбросов при функционировании химического объекта в нормальном режиме. Использование балансовых методов и технологических расчетов для определения вещественного и количественного состава загрязнения природной среды.

Методы снижения уровня негативного воздействия на биосферу химических загрязнителей. Химические принципы ликвидации разливов нефтепродуктов и последствий аварий на нефтехимических производствах. Прямые природоохранные мероприятия. Методы защиты атмосферного воздуха. Защита водных ресурсов от химических загрязнителей. Защита биосферы от загрязнения твердыми отходами.

Экологический инжиниринг.

6. Основы управления безопасностью химических производств.

Принципы управления эколого-экономическим и техногенным рисками в рамках концепции устойчивого развития. Основные направления управления техногенным риском на опасном химическом объекте. Выбор вариантов снижения рисков и оценка их эффективности. Управление риском при функционировании химического объекта в нормальном режиме. Стратегия управления экологической и техногенной безопасностью опасного химического объекта — создание безопасных, экологически приемлемых малоотходных технологий и процессов. Основные принципы создания малоотходных химических технологий.

Экономические механизмы управления безопасностью и риском. Минимизация величины риска на основе критерия наименьшей стоимости. Экономические методы, используемые в анализе и управлении риском: метод анализа затрат и выгод;

метод сопоставления уровней риска, затрат на его снижение на единицу риска и выгод;

метод анализа эффективности затрат. Подходы к определению экономической ценности природных ресурсов и природных услуг. Механизмы экономической ответственности: реализация принципа «загрязнитель платит». Механизмы перераспределения риска и страхование.

Маркетинговые подходы экологическому регулированию в планировании хозяйственной деятельности предприятий.

Менеджмент техногенного и экологического риска как часть общего менеджмента предприятия. Основные этапы менеджмента техногенного риска на опасном химическом объекте. Экологический менеджмент. Экологический аудит. Процедура экологического аудита. Независимая оценка рисков (аудит техногенной безопасности). Роль независимой оценки рисков в развитии системы страхования техногенных рисков.

7. Нормативно-правовое регулирование при обеспечении техногенной и экологической безопасности.

Регламентирование основных химических опасностей. Восприятие риска общественностью. Концепции «нулевого» и «допустимого» рисков. Фоновые значения риска. Пороговые уровни риска Государственная стратегия в области снижения эколого экономических и техногенных рисков. Состояние в области технического регулирования в области химической безопасности. Прямое административное регулирование.

Лицензирование хозяйственной деятельности. Нормативно-методические документы для проведения анализа риска опасных производственных объектов. Декларирование безопасности промышленных объектов. Экологическая сертификация продукции, отходов производства, технологических процессов;

сертификация технических устройств.

Экспертиза проектов и оценка воздействия на окружающую среду. Нормативно-правовая база экологической и химической безопасности. Система экологических нормативов.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.