Министерство образования и науки Российской Федерации
ПРОГРАММА-МИНИМУМ
кандидатского экзамена по специальности
02.00.09 «Химия высоких энергий»
по химическим и физико-математическим наукам
Программа-минимум
содержит 6 стр.
2007
Введение
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины :радиационная химия, плазмохимия, фотохимия, элементы радиационной физики и кинетики элементарных стадий химических реакций. Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии по химии (по неорганической химии) при участии ИФХ РАН, МГУ им. и ИХФ РАН.
1. Природа и свойства возбужденных состояний и активных интермедиатов
Атомы, молекулы ионы, радикалы, ион-радикалы, сверхвозбужденные состояния, плазма. Классификация возбужденных состояний. Времена жизни возбужденных состояний в газах и различных конденсированных фазах. Электрон в конденсированных средах, (формы стабилизации), фононы.
2. Взаимодействие излучений и частиц высоких энергий с веществом. Основные понятия единицы
Электромагнитное излучение (видимое и УФ, ИК, законы поглощения света, квантовый выход реакции). Ионизирующее электромагнитное излучение (гамма и рентген), радиационно-химический выход.
Частицы высоких энергий: электроны (ионизация, замедление, термализация), ионы, нейтроны, позитроны, мюоны, атомы и молекулы при сверхзвуковых скоростях. Пространственное распределение первичных продуктов при воздействии различных видов излучений на вещество. Перенос энергии возбуждения излучательный и безизлучательный.
3.Особенности кинетики реакций в химии высоких энергий
Временные интервалы процессов в химии высоких энергий:
- физическая стадия образования «горячего пятна»
- физико-химическая стадия – неравновесность и негомогенность в «горячем пятне».
- химическая стадия превращения, подчиняющаяся общим законам химической кинетики.
Неравновесная химическая кинетики. Взаимное влияние химической реакции и функции распределения частиц по энергиям. Неравновесность и негомогенность в процессах химии высоких энергий.
Особенности движения частиц в конденсированной фазе. Расстояние между молекулами, длина свободного пробега, частота столкновений, характер столкновений. Клеточный эффект.
Туннельные эффекты в химии высоких энергий Экспериментальное наблюдение туннельных эффектов. Константа скорости туннельной реакции. Расстояние туннелирования. Низкотемпературный предел константы скорости реакции.
Метод стационарных концентраций в радиационной - и фотохимии, реакции возбужденных молекул и активных интермедиатов.
Перенос электрона. Теория Маркуса, энергия реорганизации среды. Зависимость константы скорости от свободной энергии переноса электрона.
Диссоциация, предисоциация в газовой, жидкой и твердой фазе;спектральные проявления;роль среды, мультиплетности состояний. Фемтосекундная динамика.
Адиабатические и диабатические реакции фотопереноса протона. Влияние среды и свойств реагентов на механизм и константы скорости фотопереноса протона.
4. Методы химии высоких энергий, источники излучений
Источники излучений (изотопные гамма-установки, источники альфа и бета-излучения, ускорители заряженных частиц, ядерные реакторы. Импульсный радиолиз, лазеры.)
Эргометрия. Оптическая спектроскопия (абсорбционная и эмиссионная, стационарная и импульсная); люминесцентные методы. Магнитная резонансная спектроскопия. Масс-спектроскопия. Калориметрия. Мессбауэровская спектроскопия. Аннигиляция позитронов.
5. Основы фотохимии и лазерной химии
Фотовозбуждение однофотонное и многофотонное. Первичные реакции возбужденных молекул. Специфичность влияния электронного и колебательного возбуждения молекул на их химические свойства. Вторичные реакции. Фотоинициирование цепных реакций. Особенности кинетики и динамики фотореакций в наносекундной, пикосекундной и фемтосекундной областях. Роль когерентности и вариации частоты. Фотохимические и лазерохимические технологии. Фотохимические и лазерохимические методы в химии, биологии и науках о материалах
6. Основы радиационной химии
Дозиметрия ионизирующих излучений (физическая, химическая). Радиолиз в газовой фазе; цепные реакции. Радиолиз воды и других неорганических жидкостей. Радиолиз органических соединений; радиационная полимеризация (радиационная, ионная) и радиационно-химические процессы в полимерах (деструкция, сшивка, сополимеризация, прививка в полимерах). Радиационно-химические процессы в твердых телах (эффект клетки, радиолиз нитратов, ШГК, стекол) и гетерогенных системах (катализ, коррозия, электрохимические процессы, радиолиз адсорбционных веществ, кинетика растворения). Эффект мощности дозы.
7. Основы плазмохимии
Кинетические особенности плазмохимических процессов. Механизмы плазмохимических реакций. Вращательное, колебательное и электронное возбуждение молекул в плазме. Диссоциация возбужденных молекул и диссоциативный захват электрона, ступенчатая диссоциация, диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов с электронами. Термодинамика плазмохимических систем. Плазмохимические реакции в турбулентных потоках. Роль внешних полей. Генераторы низкотемпературной плазмы и плазмохимические реакторы. Диагностика низкотемпературной плазмы. Плазмохимические технологии.
Основная литература
1. , , – Химия высоких энергий, М., 1988.
2. – Радиационная химия. М., Атомиздат, 1976.
3. – Современная радиационная химия. М., Наука, 1985, 1986, 1987.
4. , – Радиационная физики и химия гетерогенных систем. М., Энергоатомиздат, 1988.
5. Словецкий химических реакций в неравновесной плазме. М., 1980.
6. – Химия плазмы. Новосиб., 1991.
7. – Молекулярная фотохимия. М. Химия, 1967.
8. – Основы и применение фотохимии. М., Мир, 1991.
9. , . «Фемтохимия», Успехи химии 2001, т. 70, в.6, с. 515-538.
Дополнительная литература
1. , Саркисов «Химическая кинетика», М.: Химия, 2000.
2. Воробьев «Лекции по теории элементарного акта химических реакций в конденсированной фазе», М.; Изд. МГУ, 2000.
3. «Теория элементарного акта химического превращения в газе», М. Изд. МГУ, 2000.
4. Электронно-возбужденные состояния и фотохимия органических соединений. Под ред. , Новосиб.: 1997, 232 с.
5. – Селективное действие лазерного излучения на вещество. «Успехи физ. наук» 1978, т. 125, в. 1, с. 57-96.
