Материаловедение и защита материалов от коррозии (стр. 6 )

Особенности химического строения комплексов с полидентантными лигандами. Порфириновые и фталоцианиновые комплексы металлов. Типы комплексов «гость-хозяин». -Комплексы металлов. Полиядерные комплексы металлов. Изо - и гетерополисоединения.

3. Термодинамика координационных соединений в растворах

Термодинамические и стехиометрические константы устойчивости. Общие и ступенчатые константы устойчивости. Стехиометрические соотношения.

Общие проблемы сольватации атомно-молекулярных частиц и комплексообразования в растворах. Термодинамика переноса. Влияние растворителя на термодинамические характеристики процесса комлексообразования.

Прямые и косвенные методы определения констант устойчивости.

4. Кинетика и механизмы реакций координационных соединений

Лабильные и инертные комплексы металлов. Классификации механизмов реакций замещения координационных соединений (Ингольда, Басоло-Пирсона, Лэнгфорда-Грея).

Реакции замещения в октаэдрических, квадратных и тетраэдрических комплексах. Окислительно-восстановительные реакции координационных соединений. Электронные термы и теория Маркуса-Хаша. Реакции комбинирования. Катализ комплексами переходных металлов. Координационная химия поверхности. Поверхностные функциональные группы. Понятие о гетерогенном катализе с использованием координационных соединений.

Трудоемкость в зачетных единицах: 2,5 – в семестре, итоговая форма аттестации - зачет. Одна зачетная единица – 36 часов.

Автор программы:

доцент кафедры Общей неорганической химии

М.1 Общенаучный цикл

Аннотация учебной программы дисциплины М1.ДВ2.1

«Кристаллохимия»

Рекомендуется для направления подготовки

150100 «Материаловедение и технологии материалов»

для профиля «Материаловедение и защита материалов от коррозии»

как дисциплина по выбору общенаучного цикла

Квалификация (степень) выпускника – магистр

Дисциплина «Кристаллохимия» предназначена для подготовки магистров по направлению подготовки 150100 – Материаловедение и технология материалов. Целью дисциплины «Кристаллохимия» является формирование у студентов представления о взаимосвязи внутреннего строения кристаллического твердого тела и его физико-химических свойств для создания или рационального выбора функциональных материалов.

Основными задачами дисциплины являются:

изучение основных положений кристаллохимии; освоение общих принципов описания кристаллических структур; формирование представлений о физико-химических свойствах кристаллических веществ и их взаимосвязи с внутренней структурой; овладение основами кристаллооптического анализа кристаллических твердых тел, в том числе минералов; ознакомление с современными Интернет-ресурсами, тематическими базами данных и прикладными программами по тематике дисциплины.

Дисциплина «Кристаллохимия» относится к вариативной части профессионального (специального) цикла и базируется на компетенциях, полученных при изучении следующих дисциплин: «Математика», «Неорганическая химия», «Органическая химия», «Физика», «Информатика».

Процесс изучения дисциплины «Кристаллохимия» направлен на формирование компетенций ПК-1, ПК-5, ПК-8.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

основные законы и понятия кристаллохимии; общие принципы классификации и описания кристаллических структур неорганических соединений; основные физико-химические свойства и состав минералов и горных пород основные оптические характеристики кристаллов

уметь:

решать задачи, связанные с описанием симметрии и внутренней структуры кристаллов; устанавливать взаимосвязь между кристаллической структурой и физико-химическими свойствами; используя знания основных диагностических свойств минералов и горных пород проводить их описание и выбор в качестве минерального сырья при организации производства; использовать современные Интернет-ресурсы, тематические базы данных и моделирование в прикладных программах для описания кристаллического вещества.

владеть:

навыками описания симметрии кристаллов и кристаллических структур, физических свойств минералов и горных пород; методикой проведения кристаллооптического анализа минералов и искусственных кристаллических продуктов; навыками ориентации в источниках профессиональной информации по кристаллохимии (тематические базы Интернет-ресурсов по кристаллическим структурам, база рентгеноструктурных данных JCPDS)

Трудоемкость дисциплины: 6 зачетных единиц. Из них аудиторная нагрузка 32 часа (лекций 16 часов, лабораторных – 16 часов), самостоятельная работа 184 часа.

Содержание дисциплины

Раздел 1. Введение.

Содержание и задачи курса. Связь кристаллохимии с общетеоретическими дисциплинами и специальными курсами. История развития кристаллохимии как науки.

Раздел 2. Симметрия кристаллов

Понятие о кристалле и кристаллическом веществе. Понятие о ближнем и дальнем порядках. Кристаллическая решетка. Зарождение и механизм роста кристаллов, характерные свойства кристаллов (однородность, анизотропия и способность к самоогранению). Элементы огранения кристаллов. Законы постоянства углов и кратных отношений (Н. Стенона, Роме-де-Лиля и ). Элементы симметрии и симметрические операции Симметрия как принцип классификации кристаллов. Формула симметрии. 32 класса симметрии Кристаллографические категории, кристаллографические системы (сингонии). Формы кристаллов (простые и комбинированные). Законы расположения граней в кристаллах. формы. Огранение кристаллов низшей, средней и высшей категории. Координатные системы и символы граней. Выбор координатных осей в кристаллах низшей, средней и высшей категории. Символы Миллера (hkl) для граней важнейших форм кубической, тетрагональной и ромбической сингонии. Формы реальных кристаллов.

Раздел 3. Кристаллохимические характеристики структуры кристаллов.

Описание дальнего порядка в кристаллах с помощью пространственных решеток. Элементарная ячейка кристаллической решетки как система трансляций решетки. 14 типов решеток О. Браве, их распределение по сингониям. Трансляционные элементы симметрии Понятие о 230 пространственных группах . енфлиса. Представление кристаллических структур в терминах плотнейших упаковок. Гексагональная и кубическая плотнейшие упаковки. Координационные числа и координационные многогранники, пределы их устойчивости. Число формульных единиц. Типы химической связи в кристаллах. Образование твердых растворов. Уравнение Брегга-Вульфа и информативность рентгеновских методов анализа при изучении кристаллических веществ.

Раздел 4 .Классификация и описание кристаллических структур.

Описание структурных типов: меди, магния, графита, алмаза, соединений AX, АХ2, шпинели, корунда, перовскита и др. Строение силикатов. Формулы анионных группировок: островных [Si04], кольцевых [Si03]n2-, цепочечных [Si206]п4-, слоистых [Si205]n2-, каркасных [Si02]п, [А1Si308]п1-, [A12Si208]п2- и др. Координационное состояние алюминия. Различие в строении  алюмосиликатов (полевые шпаты, нефелин, и др.} и силикатов алюминия  (силиманит, дистен, муллит и др.). олинга в приложении к структуре силикатов. Тематические базы данных Интернет-ресурса для описания кристаллических структур.

Раздел 5. Минералы и горные породы как представители кристаллических твердых тел.

Общие сведения о минералах и горных породах. Генезис и формы нахождения в природе. Применение минерального сырья в технологии неорганических материалов. Физические свойства и особенности состава. Оптические свойства минералов. Поляризация и двойное лучепреломление света в кристаллах. Показатели преломления - важная диагностическая  характеристика минерала. Изотропные и анизотропные кристаллы. Оптические индикатрисы кристаллов высшей, средней и низшей категории. Дисперсия индикатрисы. Анизотропия поглощения света. Типы микроскопов и их возможности для исследования кристаллических и аморфных веществ, в том числе и петрографического анализа минералов и горных пород. Кристаллооптический и иммерсионный методы анализа минералов и искусственных кристаллических продуктов (стекла, керамики, технического камня и др.)

Автор программы:

доцент кафедры общей технологии силикатов

М.1 Общенаучный цикл

Аннотация учебной программы дисциплины М1.ДВ2.2

«Методы синергетики в химических технологиях»

Рекомендуется для направления подготовки

150100 «Материаловедение и технологии материалов»

для профиля «Материаловедение и защита материалов от коррозии»

как дисциплина по выбору общенаучного цикла

Квалификация (степень) выпускника – магистр

Основной целью учебной дисциплины является получение студентами профессиональных знаний в области математического моделирования сложных нелинейных явлений в химических системах, умений проводить параметрический анализ моделей и находить области существования различных пространственно-временных структур, возникающих в ходе химических реакций.

Целью изучения дисциплины по методам исследования и моделирования химико-технологическими процессами (или явлений самоорганизации) является формирование профессиональных компетенций:

• способность проводить математическое моделирование химико-технологических процессов: строить физико-химические модели процессов, строить и исследовать соответствующие математические модели;

• способность разрабатывать согласованные системы математических моделей, описывающих сложные нелинейные явления, возникающие в ходе химической реакции с разной степенью подробности: на микро-, мезо и макро масштабах. Это системы ОДУ, системы типа реакция-диффузия и микроскопические стохастические модели;

• способность строить параметрический портрет химической системы; способность к проведению параметрического анализа математических моделей, нахождению областей единственности устойчивости стационарного состояния, областей существования множественности стационарных состояний, областей существования автоколебаний, стационарных диссипативных структур, бегущих и спиральных волн;

• способность находить оптимальные условия работы химического реактора;

• способность строить имитационные модели химических реакций и реализовывать их с помощью динамического метода Монте-Карло.

В результате изучения курса студенты должны знать и понимать:

• базовые модели явлений самоорганизации в химических системах;

• как строить иерархическую систему математических моделей, соответствующих разному уровню описания химической реакции;

• стратегию исследований математических моделей и последовательные этапы проведения параметрического анализа;

• методы исследования каждого типа моделей;

• как проводить линейный анализ устойчивости решений нелинейных моделей;

• численные и аналитические методы продолжения по параметру; методы построения линий кратности и линии нейтральности;

• методы поиска автоколебаний и множественности стационарных состояний в системе ОДУ;

• основные явления самоорганизации и модели активных сред;

• условия возникновения и методы поиска стационарных диссипативных структур в системе типа реакция-диффузия;

• методы поиска волн переключения в системе типа реакция-диффузия;

• методы поиска уединенных бегущих импульсов;

• элементы структуры спиральной воны, типы спиральных волн и базовые модели;

• свойства хаотических колебаний и пространственно-временного хаоса; сценарий Фейгенбаума перехода к хаосу;

•методы построения имитационной микроскопической модели химической реакции (модели решеточного газа, модели элементарных стадий реакции); методы Монте-Карло для реализации эволюции системы;

• влияние флуктуаций на формирование колебательных и волновых процессов в микроскопических моделях (наведенные флуктуациями колебания, фазовые переходы и волны);

На основе приобретенных знаний у студентов формируются умения:

• строить математические модели разного уровня подробности для описания явлений самоорганизации;

• проводить параметрический анализ моделей, искать стационарные, периодические или автомодельные решения, описывающие явления самоорганизации;

• продолжать по параметру решения с помощью аналитических и численных методов; исследовать на устойчивость.

Студентами приобретаются навыки владения:

• методами математического моделирования и параметрического анализа;

•методами построения фазовых и параметрических портретов химических реакций;

•методами исследования устойчивости и нахождения оптимальных условий протекания химической реакции.

Результаты освоения  дисциплины достигаются за счет использования в процессе обучения:

• лекций (с применением мультимедийных технологий); •  семинаров;

• самостоятельной работы; • лабораторных занятий.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единиц.

Продолжительность изучения дисциплины – один семестр.

Автор программы:

профессор (кафедра ИКТ РХТУ им. )

М.2 Профессиональный цикл