ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» (НИЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» - ИРЕА)
УТВЕРЖДАЮ |
Директор |
НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА |
к. т.н. |
_____________________ |
«___»________________20 г. |
ПРОГРАММА
вступительных испытаний в аспирантуру по программам подготовки
научно-педагогических кадров в аспирантуре
Направление подготовки 18.06.01 - Химическая технология
Направленность программы 05.17.01 - Технология неорганических веществ
Утверждена решением Ученого Совета |
НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА От «___» _____________ 2018 г. (протокол № ____) |
Москва, 2018
Общие положения
Программа предназначена для поступающих в аспирантуру НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА по направлению подготовки 18.06.01 - Химическая технология, по образовательной программе (специальности) 05.17.01 - Технология неорганических веществ.
Программа является руководящим учебно-методическим документом для целенаправленной подготовки к вступительному испытанию.
Для проведения экзаменов приказом директора НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА создается экзаменационная комиссия, которая формируется из научных сотрудников НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА.
Работа экзаменационной комиссии проводится в сроки, предусмотренные Правилами приема в аспирантуру НИЦ «Курчатовский институт» - ИРЕА.
Содержание программы
№ | Наименование разделов и тем дисциплины | Содержание тем в дидактических единицах |
1 | Раздел I. Периодический закон и строение атома. | |
Тема 1. Основные представления о строении атома | Распределение электронов по АО. Принцип Паули. Правило Хунда. Квантовые числа. Атомные орбитали (s-, р-, d - и f-АО). Распределение электронов по АО. Современная формулировка периодического закона. Структура периодической системы. Периоды и группы. Закономерности изменения фундаментальных характеристик атомов: атомных и ионных радиусов, потенциала ионизации, энергии сродства к электрону и электроотрицательности. | |
Тема 2. Общая характеристика металлов и неметаллов | Изменение металлических и неметаллических свойств элементов по периоду и подгруппе Периодической системы. Основные классы химических соединений металлов. Изменение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов металлов в различной степени окисления в периодах и подгруппах Периодической системы. | |
2 | Раздел II. Химическая связь и строение молекул | Развитие представлений о природе химической связи и понятие валентности. Гибридизация орбиталей. Основные характеристики химической связи: длина, энергия, направленность, полярность, кратность. Ковалентная связь. Полярная связь. Ионная связь. Водородная связь. Донорно-акцепторный способ образования связи. Ван-дер-ваальсовские взаимодействия. Поляризационные представления в неорганической химии. Химические и физические свойства веществ с различными типами связей. Энергия кристаллической решетки. |
3 | Раздел III. Теоретические основы технологии неорганических веществ. | |
Тема 1. Химическая термодинамика. | Термодинамическая система, параметры и функции состояния системы. Термодинамические свойства неорганических веществ – энергия Гиббса, энтропия и энтальпия образования. Стандартное состояние. Первое начало термодинамики. Тепловой эффект химической реакции. закон Гесса. Теплоемкость, уравнение Кирхгофа. Второе начало термодинамики, его применение к химическим процессам. Химический потенциал. Термодинамические потенциалы как мера работоспособности системы. Направление химических процессов, критерии самопроизвольного протекания реакций. Химический потенциал и фазовые равновесия в однокомпонентных и многокомпонентных системах. Термодинамически необратимые и обратимые процессы. Гомогенная реакция. Гетерогенная реакция. Химическое динамическое равновесие. Принцип Ле-Шателье. Фазовые равновесия, число степеней свободы, правило фаз Гиббса. Условие фазового равновесия. Диаграммы состояний. Константа равновесия гомогенных и гетерогенных реакций. | |
Тема 2. Кинетика химических реакций. | Кинетика гомогенных и гетерогенных процессов. Скорость химической реакции, ее зависимости концентрации реагентов, давления и температуры. Порядок реакции. Константы скорости реакции. Уравнение Аррениуса. Энергия активации и понятие об активированном комплексе. Обратимые реакции. Закон действующих масс. Механизмы протекания реакций. Скорость лимитирующая стадия процесса. Внешнедиффузионная, внутридиффузионная и кинетическая области протекания процесса. Влияние катализатора на скорость реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ. Влияние катализатора на скорость реакции. | |
Тема 3. Физико-химический анализ. | Фазовые диаграммы многокомпонентных систем. Использование фазовых диаграмм для выбора и расчета рациональных способов переработки неорганических продуктов. | |
Раздел IV. Основные процессы в технологии неорганических веществ. | Высокотемпературные гетерогенные процессы разложения и синтеза, окислительно-восстановительные процессы. Плазмохимические процессы. Виды катализа, стадии протекания и пути интенсификации процессов катализа. Особенности процессов в неподвижном и взвешенном слоях катализатора. Кристаллизация из растворов, расплавов и газовой фазы. Фракционная конденсация, ректификация, абсорбция, адсорбция, ионный обмен, экстракция. Электрохимические методы. Особенности процессов разделения и технические способы их реализации. Сырьевые ресурсы и основные направления их переработки. Способы подготовки сырья: дробление, флотация, обжиг, растворение, сепарация. | |
Раздел V. Технология получения важнейших неорганических веществ. | Промышленные газы. Свойства, применение и способы получения инертных газов, азота, кислорода, водорода, синтез-газа. Связанный азот. Технология аммиака и азотной кислоты. Их свойства и применение. Серная и другие минеральные кислоты. Свойства и применение серной, фосфорной, соляной и фтористоводородной кислот. Способы их производства из различного сырья. Минеральные удобрения. Азот-, фосфор - и калийсодержащие удобрения, комплексные удобрения, микроудобрения. Свойства и применение. Способы получения. Сода и щелочные продукты. Сода, поташ, гидроксиды натрия и калия. Свойства и применение. Способы получения. Продукты высокотемпературного синтеза. Основные способы получения, свойства и применение карбида кальция, термического фосфора, термической фосфорной кислоты, продуктов плазмохимической технологии. Соли и неорганические реактивы. Классификация, свойства и применение. Основные способы получения солей и реактивов минеральных и органических кислот. Особо чистые вещества. Классификация, природа примесей. Методы анализа и глубокой очистки веществ. Требования к конструкционным материалам и чистоте технологической среды. Изотопы. Свойства и применение. Основные способы получения: ректификация, изотопный обмен. Получение изотопов водорода, углерода, азота, кислорода и других легких элементов. Защита окружающей среды при производстве неорганических веществ. Источники загрязнения: газообразные, жидкие и твердые отходы, тепловые выбросы, их свойства и характеристики. Способы уменьшения, обезвреживания и очистки отходов от примесей соединений серы, азота, углерода, галогенов, кислот и растворителей. Утилизация отходов. Характеристика жидких радиоактивных отходов. Подходы к обращению с радиоактивными отходами. |
Вопросы для вступительного экзамена
Основные представления о строении атома. Современная формулировка Периодического закона . Структура периодической системы. Основные характеристики химической связи. Основные типы химической связи. Химические и физические свойства веществ с различными типами связей. Энергия кристаллической решетки. Термодинамическая система, параметры и функции состояния системы. Термодинамические свойства неорганических веществ. Энергия Гиббса, энтропия и энтальпия образования. Первое начало термодинамики. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. Теплоемкость, уравнение Кирхгофа. Второе начало термодинамики, его применение к химическим процессам. Химический потенциал и фазовые равновесия в однокомпонентных и многокомпонентных системах. Направление химических процессов, критерии самопроизвольного протекания реакций. Термодинамически необратимые и обратимые процессы. Гомогенная реакция. Гетерогенная реакция. Химическое динамическое равновесие. Принцип Ле-Шателье. Фазовые равновесия, число степеней свободы, правило фаз Гиббса. Условие фазового равновесия. Диаграммы состояний. Константа равновесия гомогенных и гетерогенных реакций. Кинетика гомогенных и гетерогенных процессов. Способы ускорения химических превращений. Кинетика каталитических реакций. Фазовые диаграммы многокомпонентных систем. Использование фазовых диаграмм для выбора и расчета рациональных способов переработки неорганических продуктов. Высокотемпературные гетерогенные процессы разложения и синтеза, окислительно-восстановительные процессы. Плазмохимические процессы. Каталитические процессы. Виды катализа, стадии протекания и пути интенсификации процессов катализа. Особенности процессов в неподвижном и взвешенном слоях катализатора. Методы разделения многокомпонентных смесей. Сырьевые ресурсы и основные направления их переработки. Способы подготовки сырья: дробление, флотация, обжиг, растворение, сепарация. Промышленные газы. Свойства, применение и способы получения инертных газов, азота, кислорода, водорода, синтез-газа. Связанный азот. Технология аммиака и азотной кислоты. Их свойства и применение. Серная и другие минеральные кислоты. Свойства и применение серной, фосфорной, соляной и фтористоводородной кислот. Способы их производства из различного сырья. Азот-, фосфор - и калийсодержащие удобрения, комплексные удобрения, микроудобрения. Свойства и применение. Способы получения. Сода, поташ, гидроксиды натрия и калия. Свойства и применение. Способы получения. Продукты высокотемпературного синтеза. Основные способы получения, свойства и применение карбида кальция, термического фосфора, термической фосфорной кислоты, продуктов плазмохимической технологии. Соли и неорганические реактивы. Классификация, свойства и применение. Основные способы получения солей и реактивов минеральных и органических кислот. Особо чистые вещества. Классификация, природа примесей. Методы анализа и глубокой очистки веществ. Требования к конструкционным материалам и чистоте технологической среды. Изотопы. Свойства и применение. Основные способы получения: ректификация, изотопный обмен. Получение изотопов водорода, углерода, азота, кислорода и других легких элементов. Защита окружающей среды при производстве неорганических веществ. Источники загрязнения: газообразные, жидкие и твердые отходы, тепловые выбросы, их свойства и характеристики. Способы уменьшения, обезвреживания и очистки отходов от примесей соединений серы, азота, углерода, галогенов, кислот и растворителей. Утилизация отходов. Характеристика жидких радиоактивных отходов. Подходы к обращению с радиоактивными отходами. Утилизация отходов.
Критерии оценки знаний претендентов на поступление в аспирантуру по профильной дисциплине
Вступительный экзамен проводится в устной форме. Экзаменационный билет содержит три теоретических вопроса. Оценка ответов претендентов на поступление в аспирантуру по данному направлению производится по пяти балльной шкале и выставляется согласно критериям, приведенным в таблице.
Оценка | Критерии |
Отлично | Ясный, точный, уверенный и исчерпывающий ответ на все вопросы экзаменационного билета. Теоретический материал освоен не менее чем на 90%. |
Хорошо | Ясный, точный и уверенный ответ на все вопросы билета, требующий несущественных дополнений (ответ на 1-2 уточняющих вопроса в целом по билету). Теоретический материал освоен не менее чем на 80%. |
Удовлетворительно | Ответ на все вопросы, требующий существенных дополнений (ответ на 2-4 уточняющих вопроса в целом по билету), при условии раскрытия основного содержания. Теоретический материал освоен не менее чем на 60%. |
Неудовлетворительно | отсутствие ответа на вопросы билета; ответ только на один из вопросов; попытка ответа на все вопросы без раскрытия основного содержания; подмена ответа на вопросы экзаменационного билета ответом на смежные вопросы (относящиеся к тем же темам); несанкционированный доступ к учебным материалам. Теоретический материал освоен менее чем на 60%. |
Лица, получившие неудовлетворительную оценку или не явившиеся на вступительный экзамен без уважительных причин, до участия в конкурсе не допускаются.
Учебно-методическое и информационное обеспечение педагогической практики
Основная литература:
Общая и неорганическая химия / 3-е изд. М.: Высш. шк., 2008. Общая химическая технология / , , . – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. – Ч. 2. – 172 с. Основы проектирования химических производств: учеб. для вузов по направлениям «Хим. технология неорган. веществ и материалов» / [и др.]; под ред. . - М.: Академкнига, 2006. - 333 с.Дополнительная литература
, , Коагуляция в технологии очистки природных вод. Науч. изд. – М., 2005. -576 с. Новый справочник химика-технолога. Процессы и аппараты химических технологий / Под ред. - СПб.: Профессионал, 2007. – 841 с. , , Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезема. – М.: ИКЦ « Академкнига», 2004. -208 с. , Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. – Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1999.- 470 с. , Физико-химические основы неорганической технологии. Л.: Химия, 1985. Другов, Юрий Степанович. Анализ загрязненной почвы и опасных отходов: практическое руководство / , . - 2-е изд. – М. : Бином. Лаборатория знаний, 2011. - 469 с. Основы общей и физической химии / , Долгопрудный: Интеллект, 2012. - 848с. Примеры и задачи по химической термодинамике [Текст] / . - Изд. 5-е. - Москва: URSS; Москва : Либроком, 2012. – 301 с. Растворы: учебное пособие / , , . – Архангельск: САФУ, 2015. – 108 с. имическая термодинамика / И. Пригожин, Р. Дефэй ; пер. с англ. . - 2-е изд. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. - 533 с. - Пер. изд.: Chemical Thermodynamics / Prigogine I., Defay R. - Библиогр.: с. 472-475. еханизмы неорганических реакций [Текст] / М. Тоуб, Дж. Берджесс. - М.: БИНОМ, 2012. -678с.