Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов направления 020100. 68 «Химия» очной формы обучения

Требования к результатам освоения дисциплины

Знать:

• 
  Свойства, использование фторида кальция (фтороспана), как основного реагента химии фторидов, свойства и практическое применение фторидов металлов. Фторидная оптическая керамика, стекла, волоконная оптика в макро и наносостояниях;
  
• 
  сульфиды s-, 3d – элементов. Составы сульфидов, структуры, фазовые диаграммы систем элемент – сера. Сульфиды 4f – элементов. Периодические и плавно меняющиеся закономерности в ряду редкоземельных элементов. Типы фазовых диаграмм систем лантаноид – сера. Моносульфиды редкоземельных элементов. Соединения Ln₃S₄ – Ln₂S₃, твёрдый раствор со структурой типа Th₃P₄. Полиморфизм сульфидов Ln₂S₃. Свойства простых сульфидов и их применение.
  
• 
  сложные сульфиды в системах s-, 4 f – элементов, в системах 3d –, 4 f – элементов, в системах s-, 3d- 4 f – элементов. Фазовые равновесия в системах. Типы фазовых диаграмм. Составы и структуры сложных сульфидов. Интервалы существования области твёрдого раствора ALn₂S₄ – γ-Ln₂S₃ в системах AS – Ln₂S₃. Оптические свойства фаз ALn₂S₄ и горячепрессованных образцов. Закономерности трансформации фазовых диаграмм систем MnS – Ln₂S₃, Cu₂S – Ln₂S₃. Закономерности преобразования структур сложных сульфидов в ряду редкоземельных элементов. Закономерности изменения структуры, термической стабильности соединений ALnCuS₃ в ряду редкоземельных элементов. Фазовые равновесия в системах AS – Cu₂S – Ln₂S₃, AS – Ag₂S – Ln₂S₃ (A = Sr, Ba, Eu) при субсолидусных температурах. Фазовые диаграммы разрезов систем AS – CuLnS₂, Cu₂S – ALnCuS₃, ALnCuS₃ – Ln₂S₃.
  
• 
  вычисление термодинамических характеристик простых и сложных сульфидов из экспериментальных фазовых диаграмм. Уравнение Шрёдера и Ван Лара Вычисление теплот плавления сульфидных соединений исходя из метрических характеристик фазовых диаграмм.
  
• 
  кислотно-основные свойства простых сульфидов и закономерности фазовых равновесий в сульфидных системах. Соотношения ионных радиусов, электроотрицательностей металлов и кислотно-основных свойств их простых сульфидов. Фазообразование в система сульфид металла – полуторный сульфид редкоземельного элемента как результат взаимодействия простых сульфидов с различающимися кислотно-основными свойствами. Шкалы кислотно-основных свойств простых сульфидов металлов.
  
• 
  нанотрубки сульфидов металлов. Методы получения нанотрубок сульфидов металлов. Зависимость геометрических характеристик нанотрубок от метода и условий их получения. Кристаллическое строение нанотрубок сульфидов металлов и кристаллическое строение зёренных фаз. Аппаратура для изучения фторидов, сульфидов металлов в наносостояниях. Конфокальный оптический микроскоп. Силовой микроскоп. Сканирующий микроскоп. Электронный микроскоп. Изображения фторидов, сульфидов металлов на нано уровне.
  
• 
  фазообразование в системах фторсульфидов s-, 4f-элементов. Фазовые диаграммы систем LnF₃ – Ln₂S₃ и их трансформация в ряду редкоземельных элементов. Структуры соединений LnSF (Ln = La – Lu). Фазовые равновесия в системах AS – AF₂ – LnF₃ – Ln₂S₃ (A = Mg, Ca, Sr, Ba). Диаграммы состояния систем AF₂ – LnSF. Структура, термическая устойчивость, характеристики соединений ALn₂S₂F₄.
  

Уметь:

• 
  пользоваться научной и справочной литературой в области фторидов, сульфидов металлов, наносистем, владеть поиском информации в интернете. Оперативно проводить подборку новой информации по химии фторидов, сульфидов металлов, обобщать литературные сведения. Систематизировать литературные данные, составить план научного обобщения по изучаемой теме. Сформулировать цель и задачи исследования.
  
• 
  на основе данных по структурам фторидов, сульфидов металлов базы PDF -2 устанавливать закономерности структурных преобразований в рядах соединений, устанавливать генеалогическое родство структур соединений, уметь прогнозировать возможность образования новых сложных соединений;
  
• 
  обрабатывать дифрактограммы простых и сложных фторидов, сульфидов металлов подбирать структурный аналог для впервые синтезированных соединений, определять параметры элементарной ячейки соединений,
  
• 
  обработать данные изучения систем методом дифференциально-термического анализа, определять температуры начала и окончания тепловых эффектов, площадь пиков и величину тепловых эффектов, осуществлять построение фазовых диаграмм по данным метода термического анализа с привлечением данных других данных физико-химического анализа;
  
• 
  устанавливать закономерности трансформации фазовых диаграмм в рядах систем, прогнозировать фазовые равновесия в малоизученных системах, по уравнениям Ван Лаара и Шрёдера вычислять термодинамические характеристики исходных фторидов, сульфидов металлов, образующихся сложных соединений.
  
• 
  проводить обработку измерений электрофизических и оптических свойств индивидуальных соединений и образцов из области твёрдых растворов, определять интервалы прозрачности исследуемых составов, для фаз с полупроводниковыми свойствами вычислять ширину зоны проводимости по данным оптических методов, зависимости электропроводности от температуры.
  

Владеть:

• 
  навыками синтеза простых и сложных фторидов, сульфидов, фторсульфидов в необходимом состоянии;
  
• 
  методикой и навыками построения фазовых диаграмм и диаграмм плавкости;
  
• 
  навыками безопасной работы на приборах термического, дифференциально-термического, микроструктурного, рентгенофазового анализов;
  
• 
  опытом проведения научно-исследовательской работы в лаборатории.
  

Дисциплина «Химия фторидов, сульфидов металлов» преподается в течение второго семестра. Основной материал курса излагается в цикле лекций (36 часов, 2 ЗЕ), раскрывающий содержание основных понятий. Методы решения конкретных задач рассматриваются в ходе практических занятий (36 часов, 2 ЗЕ). По дисциплине «Химия фторидов, сульфидов металлов» каждый студент выполняет контрольную работу и подготавливает реферат, которые защищаются в виде презентации. Итоговый контроль осуществляется посредством семестрового экзамена.

Таблица 2

Планирование самостоятельной работы студентов