Общие вопросы по неорганической химии и химии тв. тела

Общие вопросы по неорганической химии и химии тв. тела.

Типы химической связи в твердом теле. Ван-дер-ваальсово взаимодействие в молекулярных кристаллах, клатраты.

Ионная модель строения кристаллов, константа Моделунга, энергия ионной решетки. Цикл Борна-Габера и термохимические расчеты.

Основы теорий кристаллического поля и поля лигандов применительно к твердым телам. Влияние d-электронов. Энергия стабилизации кристаллическим полем и катионное распределение.

Эффект Яна-Теллера. Сравнение тетраэдрического и октаэдрического окружений. Эффект неподеленных электронных пар.

Зонная структура кристаллов. Образование зон в результате перекрывания орбиталей. Уровень Ферми. Химический потенциал.

Заселенность зон, ее влияние на электрофизические свойства кристаллов. Валентная зона, запрещенная зона, зона проводимости. Металлы и диэлектрики.

Собственные и примесные полупроводники. Электронная и дырочная проводимость. Общие представления о методах расчета зонной структуры кристаллов. Границы применимости зонной модели.

Термодинамическая классификация фазовых переходов. Стабильные и метастабильные фазы. Представление фазовых переходов на диаграммах состояния.

Методы изучения кристаллического строения твердых тел. Дифракция рентгеновских лучей. Закон Брэгга, расчет межплоскостных расстояний. Метод порошка, научные основы и применение.

Электронная микроскопия: принципы и возможности сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

Спектральные методы: колебательная спектроскопия, ИК - и КР- спектры; спектроскопия видимого излучения и УФ-спектроскопия;

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), масс-спектрометрические методы.

Локальный рентгеноспектральный анализ, атомно-эмиссионная спектроскопия.

Правило фаз Гиббса. Основные типы конденсированных фазовых диаграмм двухкомпонентных систем: с простой эвтектикой, с образованием конгруэнтно и инконгруэнтно плавящихся промежуточных соединений, с расслаиванием в жидкой фазе, с неограниченными и ограниченными твердыми растворами, с полиморфизмом компонентов и соединений.

Прямой синтез соединений из простых веществ. Реакции в газовой фазе, водных и неводных растворах, расплавах. Метод химического осаждения из газовой фазы, использования надкритического состояния.

Золь-гель метод. Гидротермальный синтез. Твердофазный синтез и его особенности; использование механохимической активации.

Химические транспортные реакции для синтеза и очистки веществ. Фотохимические и электрохимические методы синтеза. Применение вакуума и высоких давлений в синтезе.

Основные методы разделения и очистки веществ. Методы выращивания монокристаллов и их классификация.

Представление о биологической роли элементов и их токсичности. Элементы и их применение в промышленности и технике.

Специальные вопросы по химии тв. тела

Керамика. Основные закономерности и способы спекания. Методы получения плотной и пористой керамики.

Строительные материалы и огнеупоры. Основы получения.

Способы получения твердых аморфных веществ и стекол. Методы получения твердых фаз в наноразмерном состоянии.

Ионная проводимость и твердые электролиты. Суперионные проводники. Катионные проводники.

Кислород-ионные проводники. Галогенид-ионные проводники.

Применение твердых электролитов (источники тока, топливные элементы, химические датчики).

Магнитные материалы. Функциональные и фундаментальные параметры. Области применения.

Классификация магнитных материалов, основные структуры и свойства (металлы и сплавы, оксиды переходных металлов, шпинели, гранаты, перовскиты, гексаферриты).

Сверхпроводники I и II рода. Понятие критической температуры, критического тока. Материалы с эффектом гигантского (ГМС) и колоссального (КМС) магнитного сопротивления.

Аморфные материалы и стекла. Факторы, влияющие на стеклообразование. Оксидные и халькогенидные стекла. Электропроводящие стекла. Металлические стекла.

Стеклокерамика. Ситаллы. Различные области применения стекол. Жидкие кристаллы.

Пьезоэлектрики и сегнетоэлектрики.

Специальные вопросы по неорганической химии

Электрохимические свойства растворов. Сопряженные окислительно-восстановительные пары. Электродный потенциал.

Окислительно-восстановительные реакции и их направление. Уравнение Нернста. Диаграммы Латимера и Фроста. Электролиз.

Теория электролитической диссоциации. Ионное произведение воды и его зависимость от температуры. Водородный показатель рН, шкала рН. Кислоты и основания, суперкислоты.

Протолитическая теория Бренстеда—Лоури. Сопряженные кислоты и основания. Гидролиз. Современные взгляды на природу кислот и оснований.

Положение s-элементов в Периодической системе, особенности электронной конфигурации. Характерные степени окисления. Особенности химии лития.

Положение р-элементов в Периодической системе. Особенности электронной конфигурации. Характерные степени окисления.

Металлы, неметаллы, металлоиды среди р-элементов. Закономерности в изменении свойств во 2 и 3 периодах.

Галогены – получение и свойства простых веществ, кислот HГ, НГОх.

Сера, селен и их кислородные соединения. Получение и свойства H2Э.

Азот, фосфор – свойства простых веществ. Фосфорные кислоты, получение, свойства. Термическая устойчивость фосфатов и нитратов.

Положение d-элементов в Периодической системе. Электронное строение и основные степени окисления. Способность d-элементов к комплексообразованию. Высокоспиновые и низкоспиновые комплексы. Лабильность комплексов.

Закономерности изменения свойств d-металлов в 4, 5 и 6 периодах. Природа d-сжатия и ее следствия. Особенности химии железа, никеля, кобальта.

Cоединения Ti и V в различных степенях окисления. Получение и свойства.

Соединения Cr и Mn в различных степенях окисления. Получение и свойства.

Особенности химии соединений Fe, Co, Ni. Сравнительная характеристика.