Программа «Инновационные технологии производства высокопрочных презиционных труб из нержавеющих сталей и сплавов на основе нанотехнологий» (стр. 8 )

Из других электрических измерений следует упомянуть метод измерения термо-ЭДС, фотопроводимости, ЭДС Холла, реакционной разности потенциалов. Все эти методы пока не позволяют получить хороших количественных оценок.

1.8. Метод химического анализа

Скорость твердофазных реакций можно исследовать с помощью методов аналитической химии. Для этого необходимо, чтобы хотя бы одно из веществ, участвующих в реакции, легко бы идентифицировалось аналитически. Метод химического анализа, например, можно использовать для изучения кинетики реакции

MgO + Cr2O3 = MgCr2O4

Оксид магния растворяется в соляной кислоте, в отличие от оксида хрома и хромита магния, что можно использовать для извлечения MgO из образцов реакционной смеси с разной степенью превращения и определения его количества. Зная массу прореагировавшего оксида магния, нетрудно рассчитать массу продукта реакции, а значит, определить скорость реакции.

Рекомендуемая литература (основная)

1.  Химия твердого тела. Теория и приложения, М.: Мир, 1988, 555 с.

2.  Чеботин химия твердого тела, М., Химия, 1982

3.  , , Термодинамика и кинетика твердофазных реакций, Свердл.: Уральск. гос. ун-т,-1987.-т.1, 121 с., т.2, 134 с

4.  Химия несовершенных кристаллов.- М. Мир -1969.-654 с.

5.  Третьяков реакции,- М.: Химия, 1978.- 380 с.

6.  Чеботин химия твердого тела,-М.: Химия. -1982, 320 с.

7.  Реакции в твердых талах и на их поверхности. Ч2. М., 1963.

8.  Реакции твердых тел. –М.: Мир –1983.-359с.

Рекомендуемая литература (дополнительная)

1. Алесковский твердых веществ, М., Высшая школа, 1978.

2. Третьяков нестехиометрических окислов, М., Изд-во МГУ, 1975.

Название темы: Термодинамика и дефектная структура твердых тел. Гетерогенные равновесия.

Основные проблемы, стоящие перед химиками, работающими в области химии твердого тела, являются общими для химиков вообще, и сводятся к получению материалов с заданными свойствами. Некоторые из этих свойств в большей степени определяются кристаллохимическими особенностями вещества и в меньшей — дефектами, для других — решающее значение имеют дефекты, выступающие в роли носителей этих свойств. По этой причине очень часто такие свойства называют структурно-чувствительными. Чтобы решить указанные выше проблемы, нужно уяснить закономерности возникновения дефектов в кристалле, вскрыть связи между их природой и концентрацией, а также теми свойствами, которые они определяют. Слушателям дается представление о различных типах дефектов и разупорядочениях кристаллической решетки, а также - номенклатуре записи точечных дефектов Крегера –Винка (слайды 2 – 11). Обсуждается термодинамический подход к записи и равновесию квазихимических реакций с участием дефектов (слайды 13-16). Рассматривается термодинамическая (физико-химическая) модель дефектной структуры оксида M1-γO (M=Fe, Ni, Co) в приближении локализованных электронных дефектов. Отмечается сложность для решения полученной системы уравнений и в этой связи обосновывается ее упрощение по методу Броуэра, который подробно обсуждается для различных интервалов парциального давления кислорода при некоторой фиксированной температуре (слайды 17). Обращается внимание слушателей на то, что функциональные зависимости концентрации различных дефектов от парциального давления кислорода являются линейными в логарифмических координатах, что позволяет окончательно построить так называемую диаграмму Броуэра. Обращается внимание слушателей на то, что концентрация вакансий металла в M1-γO (M=Fe, Ni, Co) зависит в логарифмических координатах от парциального давления кислорода по линейному закону с угловым коэффициентом 1/6. В завершении (слайд 18) подробно анализируется с помощью диаграммы Броуэра зависимость коэффициента самодиффузии кобальта в оксиде кобальта от парциального давления кислорода и показывается, что в логарифмических координатах эта зависимость имеет угловой коэффициент 1/6, что позволяет считать, что диффузия кобальта в его оксиде реализуется по вакансионному механизму. Таким образом, слушатели убеждаются в том, что можно предсказать или объяснить наблюдаемые свойства материала на основе равновесной диаграммы его дефектов.

- Презентация лекции прилагается в электронном и печатном виде.

Конспект очной лекции «Гетерогенные равновесия».

Описание фазовых равновесий в гетерогенных системах это раздел термодинамики (слайды 2 – 7). Базовым соотношением для анализа фазовых равновесий является правило фаз Гиббса (слайд 7). Условия термодинамического равновесия и стабильности фаз, представленные в виде функциональных зависимостей энергии Гиббса (слайды 9 – 12), при их совместном анализе позволяют оставить в графическом представлении только измеряемые параметры системы (температура, давление, состав). Это проиллюстрировано на примере диаграмм состояния однокомпонентных систем (слайды 13 – 16). Особенности изображения термодинамических функций в двухкомпонентных системах и равновесий фаз с последующим переходом к соответствующим диаграммам состояния показаны на слайдах 17 – 19. Анализ трехфазного равновесия в двухкомпонентной системе приведен на слайдах 20 - 22. Анализ изменения вида диаграммы состояния двухкомпонентной системы при изменении свойств (химической природы), от полной растворимости до абсолютной нерастворимости компонентов друг в друге, приведен на слайдах 23 - 24.

Далее даны сведения об особенностях представления фазовых равновесий в двухкомпонентных системах при образовании в них химических соединений (конгруэнтно плавящихся и инконгруэнтно плавящихся) (слайды 25 и 26). Показана возможность представления возможных областей гомогенности (слайды 27). Остальная часть лекции посвящена обсуждению диаграмм состояния как физико-химической основы получения материалов с заданными свойствами. Приведены примеры реальных диаграмм состояния с детальным анализом возможностей получения материалов с различными свойствами (слайды 28 - 32).

- Презентация лекции прилагается в электронном и печатном виде.

- Рекомендуемая литература.

I. Основная.

1.  Отклонение от стехиометрии, диффузия и электропроводность в простых оксидах металлов. М. Мир. 1975. 396с.

2.  , Петров в химию твердого тела. УрГУ. Свердловск. 1978. 117 с.

3.  Maier J. Physical Chemistry of Ionic Materials. Ions and Electrons in Solids. Chichester. England. John Wiley and Sons. 2004. 526 p.

4.  . Твердые материалы. Химия дефектов. Структура и свойства твердых тел. Екатеринбург. УрГУ. 2008. 168 с.

5.  A. N. Petrov, V. A. Cherepanov, A. Yu. Zuev. Thermodynamics, defect structure, and charge transfer in doped lanthanum cobaltites: an overview.// J. Solid State Electrochem. 2006. V.10. p.517-537.

6.  , . Дефекты легированных кристаллов перовскитоподобных кобальтитов лантана La1-xSrxCo1-yMeyO3-d.// Журн. Физ. химии. 2006. т.80. No.11. с.1935-1942.

7.  Maple User Manual. Maplesoft. Waterloo. 2005. 398 p.

8.  M. B. Monagan K. O. Geddes K. M. Heal G. Labahn S. M. Vorkoetter J. McCarron P. DeMarco. Maple Introductory Programming Guide. Maplesoft. Waterloo. 2007. 388 p.

9.  A. Yu. Zuev, D. S. Tsvetkov. Oxygen nonstoichiometry, defect structure and defect-induced expansion of undoped perovskite LaMnO3±δ.//Solid State Ionics. V.181. No. 11-12. 2010. p.557–563.

10.  . Моделирование реальной структуры и свойств материалов в среде Maple. Екатеринбург. УрГУ. 2008. 168 с. 175 с. Электронная библиотека УрГУ http://elar. usu. ru/handle/1234.56789/1322.

11.  Глазов физической химии. М., Высшая школа, 1981, 456с.

12.  , Павлова термодинамика и фазовые равновесия. М.: Металлургия, 1981, 336 с.

13.  Термодинамика равновесия жидкость-пар. Под ред. Л., Химия, 1989 г.

14.  , , Физическая химия. Ч. 3. Фазовые равновесия и учение о растворах. Учебное пособие. СПб.: СЗТУ, 2005, 119 с.

15.  Химия твердого тела. Теория и приложения, М.: Мир, 1988, 555 с.

16.  Захаров состояния двойных и тройных систем. М.: Металлургия, 1978, 295с.

17.  Стромберг химия. М. Высш. шк. 2001 528 с.

II. Дополнительная.

1.  Ковтуненко химия твердого тела. М.: Высш. школа 1993. 352 с.

2.  Химия несовершенных кристаллов. М. Мир.1969. 654 с.

3.  Чеботин химия твердого тела. М.: Химия. 1982. 320 с.

4.  A. Yu. Zuev, L. Singheiser, K. Hilpert. Defect structure and isothermal expansion of A-site and B-site substituted lanthanum chromites.// Solid State Ionics. 2002. v.147. № 3-4. pp. 1-11.

5.  Петров системы: новый подход к построению и анализу. М.: Металлургия, 1991, 284 с.

6.  Млодозевский термодинамика. М.: Издательство МГУ, 1956, 92 с.

7.  Бережной системы окислов. Киев.: Наукова Думка, 1970, 544 с.

Рекомендуемая литература

I. Основная.

1. Введение в нанотехнологию. М. 2005.

2. , , Саркисов и технология нанодисперсных оксидов. М. 2006.

3. , Ремпель материалы. М. 2000.

4. Гусев , наноструктуры, нанотехнологии. М. 2005.

5. Нанотехнологии. М. 2005.

6. , Бакеев самоорганизация аморфных полимеров. М. 2005.

7. Химические и биологические сенсоры. М. 2005.

8. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований. М. 2002.

9. Суздалев . Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М. 2006.

10. Нанотехнология. Простое объяснение очередной гениальной идеи. М. 2004.

11. Неволин нанотехнологии в электронике. М. 2005.