Российская академия наук Учреждение Российской академии наук Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра ран «утверждено»
Скачать 161.77 Kb.
|
| Российская академия наук Учреждение Российской академии наук Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра РАН «УТВЕРЖДЕНО» на заседании Ученого совета ИФМК УНЦ РАН, протокол № 5 от «8» октября 2010 г. Директор ИФМК УНЦ РАН, д.ф.-м.н., проф. _______________________ Е.С. Шиховцева Ученый секретарь, д.х.н. ________________ В.В. Кузнецов УЧЕБНЫЙ ПЛАН основной образовательной программы послевузовского профессионального образования по научной специальности 01.04.17. Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества ___________________________________________________________ Уфа, 2010 Учебный план
Учебный план по научной специальности 01.04.17. Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества Предисловие. Целью курса "Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества" является формирование у аспирантов и соискателей представлений о строение вещества, основах молекулярной фотоники, динамики атомов и молекул, основах химической кинетики, синергетики, химической физики горения и взрыва. Задачи курса связаны с анализом электронного строения молекул, законов фотохимии, основных положений химической термодинамики и кинетики, а также синергетики и теории процессов горения.
Основное содержание предмета. 1. Введение Химическая физика как наука. Предмет и методы исследования. Системность и связь с другими науками. Основные разделы химической физики. 2. Строение вещества 1. Основы квантовой теории многоэлектронных систем. Адиабатическое приближение Борна-Оппенгеймера. Свойства симметрии многоэлектронной волновой функции. Основное и возбужденное состояния атома. Многоэлектронные атомы и периодическая система элементов. Основные принципы теории валентности. 2. Электронное строение молекул. Метод молекулярных орбиталей и его применение к двухатомным молекулам. Правило пересечения потенциальных кривых. Метод самосогласованного поля. Гибридизация атомных волновых функций. 3. Межмолекулярное взаимодействие. Спин-орбитальное взаимодействие. Эффект Яна-Теллера. Силы Ван-дер-Ваальса. Донорно-акцепторные комплексы. Водородная связь. 4. Строение и свойства твердого тела. Природа сил взаимодействия в кристаллах. Нормальные колебания. Электрон в периодическом поле. Зоны Бриллюэна. Структура энергетических зон. Локализованные состояния электронов в кристалле. 5. Химическая радиоспектроскопия. Условия возникновения ЯМР и ЭПР. Времена релаксации и форма резонансной линии. Химический сдвиг и спин-спиновое взаимодействие в ЯМР. Сверхтонкая структура спектров ЭПР. Применение ЯМР для исследования скоростей молекулярных и химических процессов. 3. Основы молекулярной фотоники 1. Электронная структура молекул. Возбужденные состояния. Поглощение и испускание света. Спектры поглощения и люминесценции. Флуоресценция и фосфоресценция. Теория и методы расчета электронно-колебательных спектров многоатомных молекул. Приближения Франка-Кондона и Герцберга-Теллера. Потенциальные поверхности электронно-возбужденных состояний. Переходы между состояниями. Матричные элементы переходов. Релаксация. Взаимодействия в возбужденных состояниях, комплексы с переносом заряда, эксимеры и эксиплексы. Безызлучательные электронные переходы. Неадиабатическое взаимодействие. Перенос заряда. Перенос энергии электронного возбуждения. Индуктивно-резонансный механизм. Теория Ферстера-Декстера. Миграция возбуждения по донорам. 2. Законы фотохимии. Классификация фотохимических реакций. Фотодиссоциация. Фотоприсоединение. Фотозамещение и фотоперегруппировка. Фотохимические окислительно-восстановительные реакции. Фотохимическая кинетика. 3. Основные принципы конструирования избирательных супрамолекулярных систем. Фотоуправляемое комплексообразование. Фотоинициированные структурные и фазовые превращения. Кинетика тушения флуоресценции в микроэмульсиях. Методы оптической (в том числе нелинейной) спектроскопии: адсорбционные, флуоресцентные, поляризационные, комбинационного рассеяния. Место фотохимии в области развития современных технологий и средств техники. 4. Динамика атомов и молекул 1. Химическая термодинамика и равновесие. Равновесное распределение молекул идеального газа. Распределение Максвелла и распределение Больцмана. Распределение Бозе и Ферми. Статистика Гиббса. Термодинамические свойства идеальных газов. Флуктуации. Равновесие фаз. Слабые растворы. Химические равновесия. Поверхностные явления. 2. Элементарные атомно-молекулярные процессы. Упругие столкновения атомов. Полное и дифференциальное сечения рассеяния. Неупругие столкновения. Вероятности переходов, сечения и константы скорости прямых и обратных процессов. Поверхность потенциальной энергии для системы трех атомов. Метод переходного состояния. Неадиабатические процессы. 3. Мономолекулярные реакции. Механизм активации молекул. Сильные столкновения и ступенчатое возбуждение. Статистическая модель мономолекулярных реакций. 4. Термический распад двухатомных молекул. Бимолекулярные реакции, идущие через образование промежуточного комплекса. Прямые бимолекулярные реакции: рикошетный механизм, механизм срыва, механизм прямого выбивания. Распределение энергии в бимолекулярных реакциях. 5. Обмен энергии при молекулярных столкновениях. Превращение поступательной, вращательной и колебательной энергий при столкновениях. Релаксация по поступательным, вращательным и колебательным степеням свободы. Кинетические уравнения для заселенностей уровней энергии (в том числе при наличии химических реакций). 6. Взаимодействие электронов с атомами и молекулами. Возбуждение атомов и молекул электронным ударом. Ионизация атомов и молекул электронным ударом. Фотоионизация. Рекомбинация электронов и атомов. 5. Основы химической кинетики 1. Механизм и скорость химической реакции. Закон действующих масс. Порядок реакции. Константа скорости. Закон Аррениуса. Кинетика сложных реакций. Обратимые, последовательные, параллельные процессы. Прямая и обратная кинетическая задача. Метод квазистационарных концентраций. Лимитирующая стадия сложного химического процесса. Кинетика химических реакций в открытых системах. Стационарные режимы. 2. Химические реакции в жидкой фазе. Роль среды в элементарном акте химической реакции. Влияние диффузии на скорость реакции. Клеточный эффект. Влияние диэлектрической постоянной и ионной силы на скорости химических реакций в растворах. Солевой эффект. Влияние давления на скорость реакции. Объем активации. Соотношения структура - реакционная способность. Уравнения Гаммета и Тафта. Влияние магнитного поля на скорость химической реакции. 3. Индуцированные и гомогенно-каталитические реакции. Сопряженные реакции. Фотохимические и радиационно-химические реакции. Механизм гомогенного катализа. Кинетика гомогенно-каталитических реакций. Кислотно-основный катализ. Зависимость скорости химической реакции от функции кислотности Гаммета. Ферментативный катализ. Уравнение Михаэлиса - Ментен. Катализ комплексами и ионами металлов переменной валентности. Автокатализ. 4. Гетерогенный катализ. Равновесие и кинетика адсорбции на однородных и неоднородных поверхностях. Изотерма адсорбции Лэнгмюра. Хемосорбция. Моно- и полимолекулярные слои адсорбатов на поверхности. Ингибирование и конкуренция реакций на поверхности. Механизмы гетерогенного катализа. Уравнения Лэнгмюра - Хиншельвуда и Ридила. 6. Основы синергетики 1. Проблема порядка и беспорядка в структуре материи. Динамика и информация. Проблема необратимости. Динамический хаос. Диссипативные динамические системы. 2. Параметр порядка в критических явлениях и фазовых переходах. Теория фазовых переходов первого и второго рода. Теория Ландау. Флуктуационная теория фазовых переходов. Гипотеза подобия. Скейлинговая теория критических показателей. 3. Неравновесные фазовые переходы. Вынужденный порядок в открытых физических системах. Принцип Пригожина-Гленсдорфа. Самоорганизация. Пространственные и временные диссипативные структуры. Генерация когерентного излучения в лазере как пример неравновесного фазового перехода. 4. Пространственно-временные диссипативные структуры в химии. Реакция Белоусова-Жаботинского. 7. Химическая физика горения и взрыва 1. Теория процессов горения. Уравнения теплопроводности и диффузии в химически реагирующей среде. Теория и критерий теплового взрыва. Цепной взрыв. Пределы цепного взрыва. Воспламенение и зажигание. Зажигание накаленной стенкой. Зажигание искрой. Очаговое воспламенение и минимальная энергия зажигания. 2. Теория и закономерности стационарного горения газовой смеси. Нормальная скорость распространения пламени. Пределы распространения пламени, предельный диаметр и предельная концентрация компонентов смеси. Диффузионно-тепловая неустойчивость пламени. Представление о турбулентном горении. Холодные пламена. Горение неперемешанных газов. 3. Горение твердых и жидких веществ в окислительной атмосфере. Зажигание и горение частиц и капель горючего в окислительной среде. Горение летучих и нелетучих взрывчатых веществ, порохов, смесей горючего с окислителем. Физика нестационарного горения. 4. Горение жидких взрывчатых веществ. Горение пористых зарядов взрывчатых веществ и порохов. Фильтрационное горение. Условия перехода послойного горения на конвективный режим и во взрыв. 5. Ударные волны и детонация. Система уравнений газовой динамики для одномерных движений в координатах Лагранжа и Эйлера. Характеристики, инварианты Римана. Понятие простой волны. Ударные волны. Уравнения сохранения массы, импульса и энергии на фронте ударной волны. Уравнения состояния газа и конденсированных сред. Ударная адиабата, изоэнтропы, их взаимное расположение. Ударные волны в реагирующих и релаксирующих средах. Взаимодействие волн - распады разрывов, затухание ударных волн. 6. Современная теория детонации. Правило отбора скорости стационарной детонации. Структура детонационной волны. Устойчивость детонационных волн. Пределы детонации. Пределы возбуждения детонации. Принцип Харитона. Особенности механизма энерговыделения в гомогенных и гетерогенных конденсированных веществах. Методы измерения основных параметров детонации. Современные методы решения задач физики горения и взрыва. 8. Рекомендуемая литература: Основная Маррсл Дж., Кетти С., Теддер Дж. Теория валентности. М.: Мир, 1968. Герцберг Г. Спектры и строение простых свободных радикалов. М.: Л., Физматгиз, 1962. Физика взрыва / Ф.А. Баум, Л.П. Орленко, К.П. Станюкович и др. М.: Наука, 1975. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высш. школа, 1974. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987. Денисов Е.Т., Саркисов О.М., Лихтенштейн Г.И. Химическая кинетика. М.: Химия, 2000. Бучаченко А.Л., Сагдеев Р.3., Салихов К.М. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. Новосибирск: Наука, 1978. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ и порохов / Г.Б. Манелис, Г.М. Назин, Ю.И. Рубцов, В.А. Струнин. М.: Наука, 1996. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. М.: Наука, 1980. Переход горения конденсированных систем и взрыв / А.Ф. Беляев, В.К. Боболев и др. М.: Наука, 1973. Бахман Н.Н., Беляев А.Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем. М.: Наука, 1967. Новожилов Б.Н. Нестационарное горение твердых ракетных топлив. М.: Наука, 1973. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. Ударно-волновые явления в конденсированных средах / Г.И. Канель, С.В. Разоренов, А.В. Уткин, В.Е. Фортов. М.: Янус-К, 1996. Дополнительная
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Адаптивная системА управления процессАмИ роста кристаллов для методов Степанова и Чохральского Работа выполнена в лаборатории управляемого роста кристаллов Учреждения Российской академии наук Института физики твердого тела ран... | | Базы данных «Показатели » Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии Карельского научного центра Российской... |
| Российской Академии Наук Институт проблем нефти и газа со ран министерство... Председатель – Александр Федотович Сафронов, чл корр. Ран, председатель Президиума Якутского научного центра со ран, директор ИПНГ... | | Геологическое строение и золотоносность Хасаутского рудного поля Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт аридных зон Южного научного центра ран |
| Программа (мероприятие): Федеральная целевая программа «Научные и... Учреждение Российской академии наук Институт органической и физической химии им А. Е. Арбузова Казанского научного центра ран | | Российская академия наук федеральное государственное бюджетное учреждение... ... |
 | А. А. Ярлыкапов исламское образование в дагестане: современные проблемы Учреждение российской академии наук региональный центр этнополитических исследований дагестанского научного центра ран | | Основная образовательная программа послевузовского Директор Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской... |
| Исламо-христианский диалог в России в новейший период Силантьев Р. А Учреждение российской академии наук региональный центр этнополитических исследований дагестанского научного центра ран | | Ш. Н. Хазиев (Институт государства и права ран) Российская академия наук внесла существенный вклад в становление и развитие судебной экспертизы. В свою очередь судебные эксперты... |
| Российской академии наук институт философии ран гребенщикова елена... Диссертация выполнена в секторе междисциплинарных проблем научно-технического развития Учреждения Российской Академии Наук Института... | | Российская академия наук федеральное государственное бюджетное учреждение... Рабочая программа учебной дисциплины «Биология» для специальностей среднего профессионального образования техниче- ского профиля |
| Тезисы докладов VIII международной конференции. Москва, 4-6 октября... Российская академия наук институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля ран институт химической физики им. Н. Н. Семенова ран | | Российской академии наук институт европы ран промышленная политика европейских стран Н. В. Говоровой.]. – М. Ин-т Европы ран : Рус сувенир, 2010. – 214 с. – (Доклады Института Европы = Reports of the Institute of Europe... |
| Развитие методов автоматизированного проектирования карьерных массовых... Работа выполнена в Учреждении Российской Академии Наук Горном институте Кольского Научного Центра Российской Академии Наук | | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем... Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт космических исследований российской академии наук |
