АННОТАЦИИ КУРСОВ КАФЕДРЫ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ
ОСНОВНЫЕ КУРСЫ:
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
специальность "Химия", 3 курс, 5 семестр
36 часов лекций, 36 часов семинаров и 72 часа практики
доцент, к.х.н., А.А.Хасин
Курс преподается по системе индивидуального кумулятивного индекса (ИКИ) и является общим базовым курсом для студентов химиков и экологов ФЕН и одним из основных курсов всего предмета физической химии. В отличие от стандартных курсов химической термодинамики, читаемых в большинстве университетов России, данный курс в большей мере ориентирован на подготовку специалистов для научно-исследовательских учреждений. В связи с этим в курсе даются в расширенном объеме главы, посвященные термодинамике жидких и твердых растворов, а также дисперсных состояний вещества, адсорбции и нетипичных фазовых равновесий. Впервые для курсов химической термодинамики для химиков даются основы термодинамики неравновесных процессов, адаптированные для будущих специалистов в области реакционно-способных химических систем и катализа.
Смотрите здесь:
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
специальность "Химия", 3 курс, 6 семестр
36 часов лекций, 32 часа практики и 72 часа лабораторных занятий
доцент, к.х.н., А.Г.Окунев
Курс преподается по системе индивидуального кумулятивного индекса (ИКИ) и предназначен для обучения студентов химического профиля основам химической кинетики - учения о химическом процессе, его механизме и закономерностях протекания во времени. Подобные курсы или разделы читаются во всех высших учебных заведениях с преподаванием физической химии. Курс построен в соответствии с классическим подходом школы лауреата Нобелевской премии Н.Н.Семенова. При подготовке курса авторы ставили перед собой задачу продемонстрировать студентам, как один из красивейших разделов современной физической химии - химическая кинетика - строится из простейших принципов и выводов предшествующих курсов физико-химических дисциплин: курсов молекулярной и статистической физики, строения вещества и химической термодинамики. В то же время в настоящий курс включены новые научные результаты в кинетике туннельных реакций и экспериментальном изучении переходного состояния при помощи фемтосекундной лазерной спектроскопии.
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ГГФ, специальность "Геохимия", 2 курс, 3 семестр
36 часов лекций и 54 часа семинаров
д.х.н., профессор В.А.Садыков.
Курс преподается по системе индивидуального кумулятивного индекса (ИКИ) и является сжатым общим курсом физической химии, в котором даются основы химической термодинамики, теории растворов неэлектролитов и электролитов. В отличие от традиционных курсов, основной акцент делается на применении химической термодинамики в геологии. Например, как влияет температура, давление, поле притяжения Земли на растворимость веществ, образование минералов; как используется понятие химического потенциала в геологии. Кроме того, даются основы равновесных процессов, коллоидной химии и поверхностных явлений.
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
отделение "Химия", 3 курс, 5-6 семестры
68 часов лекций и 68 часов семинаров
д.х.н., профессор В.Ф.Плюснин
Курс преподается по системе индивидуального кумулятивного индекса (ИКИ). Разделы: электронное строение и спектроскопия атомов, спектроскопия атомов во внешних полях, спектроскопия двухатомных молекул, теория групп и строение, электронные термы и спектроскопия сложных молекул, метод молекулярных орбиталей и применение метода молекулярных орбиталей в приближении Хюккеля к альтернантным, неальтернантным и циклическим системам, симметрия и реакционная способность молекул, правила Вудворда-Гоффмана, строение и спектроскопия координационных соединений, электронная спектроскопия органических и неорганических молекул, колебательная спектроскопия молекул, эффект Яна-Теллера, вращательная спектроскопия и связь вращения с ядерным спином, радиоспектроскопия (метод ЭПР, проявление химических движений в спектрах ЭПР, метод ЯМР). Программа курса рассчитана на получение студентами самого современного и полного представления об электронном строении молекул и атомов, основанного на теории групп.
ТЕРМИНАЛЬНОЕ ВРЕМЯ СТУДЕНТА
специальность "Химия", 3 курс, 6 семестр 64 часа практических занятий в терминальном классе
ст.преп., к.ф.-м.н., С.Н. Трухан
Основной целью компьютерного практикума является приобретение студентами навыков работы с современным программным обеспечением (Mathcad, COMSOL Multiphysics + Chemical Reaction Engineering Module, Mathematica, OriginLab, ...) на примерах решения типичных расчетных задач в области физической химии, химической термодинамики, химической кинетики, химической инженерии, строения вещества. Кроме того, на практикуме студенты знакомятся с основами поиска информации с использованием специализированных научных поисковых систем и баз данных (SciFinder, Scopus, Scirus, ...).
ТЕРМОДИНАМИКА НЕРАВНОВЕСНЫХ ПРОЦЕССОВ
отделение "Химия", 4 курс, 7 семестр
12 часов
д.х.н., профессор, академик В.Н. Пармон
Термодинамика неравновесных процессов - относительно новый раздел термодинамики, появившийся в 50-х гг. прошлого столетия. Традиционно его рассматривают как очень сложный и трудно воспринимаемый раздел физической химии, малопригодный для использования в обычных химических исследованиях. Поэтому обычно этот раздел термодинамики предлагают для освоения лишь студентам-химикам с наиболее сильной физической подготовкой.
Тем не менее опыт лектора, попытавшегося начиная с 1995 г., адаптировать курс термодинамики неравновесных процессов для студентов-химиков ФЕН НГУ, показывает, что предмет термодинамики неравновесных процессов может быть достаточно просто изложен на языке, доступном любому химику, получившему базовое физикохимическое образование в объеме стандартных курсов классической термодинамики равновесных процессов и химической кинетики. Более того, на самом деле данный предмет объединяет термодинамику и химическую кинетику, что может оказаться очень полезным для тех, кто занимается исследованием сложных химических превращений, особенно каталитических. В частности, именно в этом курсе удается последовательно и корректно определить такие важнейшие и обычно "замалчиваемые" при объяснениях в курсах химической кинетики понятия, как условия кинетической необратимости сложных стехиометрических реакций, скорость-определяющая и скорость-лимитирующая стадия и т. п.
В связи с тем что, как выяснилось, освоение курса термодинамики неравновесных процессов требует предварительного освоения полного стандартного курса химической кинетики, на факультете естественных наук НГУ было принято решение выделить курс термодинамики неравновесных процессов в качестве отдельного, который завершает и обобщает общецикловые семестровые курсы классической термодинамики и химической кинетики. С 1999 г. курс читается как отдельный общецикловый полусеместровый курс, постоянно пополняемый в связи с постепенным развитием предмета курса. В результате содержание и последовательность изложения материала в курсе существенно отличается от того, как это делается в других известных автору версий курса термодинамики неравновесных процессов.
В 2005 году в НГУ издано учебное пособие "Лекции по термодинамике неравновесных процессов для химиков", которое отражает основное содержание лекций по обсуждаемому предмету.
СПЕЦКУРСЫ:
РАДИАЦИОННАЯ ХИМИЯ
4 курс, 7 семестр
36 часов
д.х.н., профессор В.Ф.Плюснин
Теоретические основы и практическое использование радиационной химии. История открытия и развитие исследований по радиоактивности. Характеристики различных видов излучений и источников излучений. Методы дозиметрии ионизирующего излучения и экспериментальные методы в радиационной химии, которые включают импульсный радиолиз и ЭПР. Процессы, происходящие при прохождении ионизирующих частиц через вещество, потери энергии заряженных частиц на ионизацию и возбуждение молекул, тормозное излучение, упругое рассеяние и черенковское излучение. Структура трека ионизирующих частиц. Короткоживущие промежуточные частицы, появляющиеся при радиолизе. Механизм радиолиза воды, водных и органических растворов. Практические приложения, настоящие и будущие возможности радиационной химии.
ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
4 курс, 8 семестр
32 часа
к.х.н., доцент Н.И.Сорокин
Основы теории элементарных атомно-молекулярных процессов в газах. Основные представления об адиабатичности, включая теорему Эренфеста, адиабатические инварианты, приближение Борна-Оппенгеймера. Методы построения поверхностей потенциальной энергии и движение изображающей точки. Основные формулы метода переходного состояния. Принцип детального равновесия как следствие симметрии обращения времени. Теории мономолекулярного распада (модель Хиншельвуда-Линдемана, теории Слэтера, РРК, РРКМ), бимолекулярные и тримолекулярные реакции. Релаксация и обмен колебательной энергией в столкновениях (модель Ландау-Теллера, SSH), релаксация вращательной энергии. Неадиабатические процессы. Представления о детерминированном хаосе в модельных системах и химических реакциях.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ
4-5 курсы, 7-9 семестры
36 часов
д.ф.-м.н., профессор В.С.Бабкин
Современные теоретические основы процессов горения, области приложений теории горения, особенности химических реакций в процессах горения. Детально рассмотрены такие явления как цепной и тепловой взрывы. Стационарные и нестационарные теории Семенова, Франк-Каменецкого, Семенова-Тодеса, описывающие эти явления. Ламинарные пламена, образующиеся при горении конденсированных веществ, которые описываются теорией Зельдовича-Франк-Каменецкого. Структура пламени и кинетика химических реакций в пламенах. Методы исследования структуры пламени и кинетики химических реакций в пламенах. Процессы зажигания горючей смеси, пределы распространения пламени, ингибирование самовоспламенения и пламени. Турбулентное горение, переход горения газов в детонацию, распространение пламени в ограниченных объемах, тепловые волны в гетерогенных системах и фильтрационное горение газов в конденсированных средах.
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ КВАНТОВОЙ ХИМИИ
4 курс, 2 семестр
32 часа
к.ф.-м.н., доцент Г.А.Богданчиков
Современные методы и приближения квантовой химии. Адиабатическое и одноэлектронное приближения, мультипликативное представление многоэлектронных волновых функций и одноэлектронные уравнения с учетом усредненного поля электронов, метод самосогласованного поля, вариационный метод, теория возмущений для невырожденных и вырожденных состояний. Природа химической связи и метод МО ЛКАО в многоатомных молекулах. Метод функций плотности и средние значения одно- и двухэлектронных операторов гамильтониана. Широко представлены практические методы квантовой химии, которые включают уравнения самосогласованного поля, вариационный подход, вывод уравнений Хартри для двухэлектронных систем и уравнения Хартри-Фока, теоремы Купманса и Бриллюэна. Примеры расчета молекул с замкнутыми и открытыми электронными оболочками с использованием ограниченного и неограниченного методов Хартри-Фока. Полуэмпирические методы, методы полного и частичного пренебрежения дифференциальным перекрыванием. Большое внимание уделяется методу орбиталей Хюккеля в p-электронном приближении для сопряженных углеводородов с учетом конфигурационного взаимодействия и электронной корреляции.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ АТМОСФЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ
специализация "Химическая кинетика", 4-5 курсы, 7-9 семестры
36 часов
к.х.н., доцент Н.И.Сорокин
Основы химических процессов в фоновой и загрязненной атмосфере. Строение и газовый состав, распространение солнечного излучения в атмосфере, фотохимия малых газовых составляющих, парниковый эффект. Превращения окислов азота и атмосферного аммиака, циклы задержки, а также превращения с участием органических соединений азота (ПАН, ППН). Фотохимические превращения озона, включая каталитические циклы разрушения. Роль галогенов в атмосфере и проблема озонной дыры. Роль OH радикала в химических превращениях в атмосфере. Реакции восстановленных соединений серы и влияние органических сульфидов на глобальные изменения климата. Основные реакции цикла окисления метана и углеводородов, смогообразование. Основные представления о методах измерения концентраций аэрозольных частиц и роли гетерогенных процессов в атмосфере.
КИНЕТИКА ЖИДКОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ
4-5 курсы, 8-10 семестры
32 часов
к.ф.-м.н., Доцент Е.М.Глебов
В рамках данного курса рассмотрены теоретические основы проблемы влияния природы растворителя и внешних условий (давление, температура) на скорости элементарных химических реакций. С этой целью проведено последовательное рассмотрение структуры жидкостей, природы межмолекулярных взаимодействий, различных моделей сольватации реагентов. Большое внимание в курсе уделено теории диффузионно-контролируемых реакций, причем рассмотрены различные специальные случаи, такие как диффузионно-контролируемые реакции заряженных частиц, геминальная рекомбинация радикалов, реакции переноса электрона и энергии. Рассмотрено также влияние среды на константы скоростей кинетически-контролируемых жидкофазных реакций в рамках классических представлений теории переходного состояния. Значительная часть курса посвящена современным квантовым теориям реакций переноса электрона в полярных жидкостях. Даны рецепты вычисления констант скоростей таких реакций. Отличительной особенностью курса является то, что в нем отражены не только классические представления о влиянии среды на протекание реакций в жидкостях, но даются представления о самых последних достижениях в теории жидкофазных реакций и современном состоянии экспериментальных кинетических исследований.
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
4-5 курсы, 7-9 семестры
36 часов
д.х.н., профессор В.Н.Панфилов
В рамках данного курса рассмотрены самые современные физические методы исследований кинетики быстрых химических реакций. Представлены струевые, статические, релаксационные и импульсные методы исследования. Среди них такие методы, как методы температурного скачка и скачка давления, метод электрического импульса, импульсный фотолиз и лазерный импульсный фотолиз. Рассмотрены многофотонные и многоквантовые процессы при высокой интенсивности света, малой длительности и высокой монохроматичности лазерного излучения. Особое внимание уделено использованию инфракрасных лазеров в химической кинетике, которые позволяют проводить многофотонную диссоциацию молекул, селективную по определенным химическим связям. Широко представлены люминесцентные методы в химической кинетике, которые используются для исследования процессов релаксации различных видов энергии, таких как колебательно-колебательная и колебательно-поступательная релаксации.
ФОТОХИМИЯ
4-5 курсы, 7-9 семестры
36 часов
к.х.н., доцент Н.И.Сорокин
Элементарные процессы в возбужденных состояниях. Структура поля излучения диполя, вероятность дипольных переходов. Основные законы фотохимии, общие проблемы теории безизлучательных переходов и фотофизическая классификация молекул. Анализ теории Биксона-Джортнера и ее следствия. Поведение двухуровневой системы и проявление динамических эффектов в фотохимических реакциях. Химические реакции возбужденных атомов, фотохимия индивидуальных молекул, относящихся к резонансному и промежуточному случаям и статистическому пределу. Экспериментальные методы фотохимии.
ВВЕДЕНИЕ В ХИМИЧЕСКУЮ КИНЕТИКУ
ГГФ, специальность "Геохимия", 4 курс, 7 семестр
24 часа лекций и 24 часа семинаров
к.х.н., доцент В.А.Рогов
Формальная кинетика. Теория абсолютных скоростей реакции. Кинетика газофазных и жидкофазных реакций. Кинетика твердофазных и поверхностных реакций. Применение кинетических методов для описания глобальных геологических циклов и процессов кристаллизации и растворения. В отличие от традиционных курсов большее внимание уделено кинетике реакций с участием твердого тела. Строгость изложения сочетается с минимальным использованием математического аппарата. Достаточно знания математики на уровне средней школы, знакомства с основами химической термодинамики и общей физики.
