Физическая химия

Книга посвящена рассмотрению сущности, особенностей и возможностей масс-спектрометрии изотопных отношений для определения изотопного состава легких элементов неорганических и органических соединений разных классов с исключительно высокой точностью и воспроизводимостью результатов. Специфичность метода заключается в том, что он позволяет выявлять фундаментальные процессы, происходящие в биологических, экологических и геологических системах, раскрывать тонкие особенности протекания многих физико-химических процессов и химических превращений. Часто информация на основе определения изотопного состава легких элементов не может быть получена с помощью других методов. Масс-спектрометрия изотопных отношений нашла широкое применение в биологии, экологии, медицине, криминалистике, археологии, геохимии, геологии и в оценке качества пищевых продуктов. Для химиков-аналитиков, биохимиков и геохимиков.

Рассмотрены способы получения аморфно-кристаллических материалов (закалка из расплава, контролируемая кристаллизация, деформационное воздействие, импульсная–фотонная, лазерная и ультразвуковая–обработка, напыление тонких пленок, ионная имплантация). Приводится подробная информация о структурных особенностях перехода из аморфного состояния в нанокристаллическое при тепловых и деформационных воздействиях. Проанализированы теоретические и экспериментальные исследования, в которых описаны механизмы пластической деформации и особенности формирующихся физико-механических свойств. Рассмотрены области практического применения аморфно-нанокристаллических сплавов. Для научных работников, инженеров, аспирантов и магистров учебных заведений, интересующимися проблемами нанотехнологий и материаловедения наноматериалов для получения материалов с уникальными свойствами. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 13-02-07007

В книге изложены современные представления о роли поверхностных явлений в структурно-механическом поведении аморфных и кристаллических полимеров. Рассмотрены процессы развития и залечивания межфазной поверхности при разного рода воздействиях и показано, что любые воздействия приводят к ее изменению и сопровождаются транспортом материала из объема в поверхность и/или наоборот. Показано, что такие свойства полимеров, как сдвиговая текучесть, деформационное размягчение и большая обратимая деформация, во многом зависят от уровня межфазной поверхностной энергии. Рассмотрен эффект Ребиндера в полимерах и разного рода модификации поверхности. Заключительный раздел посвящен прикладным аспектам использования поверхностных явлений в разного рода полимерных системах. Для научных сотрудников и инженеров-технологов, занимающихся исследованием, разработкой и применением полимерных материалов, в том числе нанокомпозитов, а также для преподавателей, аспирантов и студентов соответствующих специальностей. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 13-03-07018

В монографии изложено современное состояние фундаментальных исследований карбидов вольфрама, широко применяемых в технике. Проведен симметрийный анализ превращений беспорядок–порядок и порядок–порядок в низших нестехиометрических карбидах вольфрама W C, описаны фазовые равновесия в системе вольфрам–углерод и родственных тройных системах, построена равновесная фазовая диаграмма системы W–C. Впервые описаны методы синтеза карбидов вольфрама с разным размером частиц (зерен) – от крупнозернистых до нанокристаллических, обсужден дифракционный метод оценки размера малых частиц и микронапряжений, рассмотрена зависимость стабильности состава карбидов вольфрама при высоких температурах на воздухе и в вакууме от размера частиц (зерен). Описаны особенности применения нанокристаллического монокарбида вольфрама для получения наноструктурированных твердых сплавов. Для научных работников и специалистов в области физики и химии твердого тела, физического материаловедения, нанокристаллического состояния вещества, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 03-13-07001, не подлежит продаже.

В справочнике представлены новые обобщенные формулы для получения достоверных данных: по теплопроводности воды в интервалах температур 273–473 К и давлений Р –1000 МПа; по динамической вязкости воды в интервалах температур 333–473 К и давлений Р –500 МПа; по теплопроводности водных растворов солей в интервалах температур 293–473 К и давлений Р –100 МПа; по динамической вязкости водных растворов солей в интервалах температур 333–473 К и давлений Р –100 МПа. Приведены экспериментальные данные различных авторов по теплопроводности воды, выполненные при температурах до 473 К и давлениях выше 100 МПа. Представлены расчетные данные по теплопроводности водно-солевых систем вблизи линии насыщения и при высоких давлениях, температурах и концентрациях, а также расчетные значения динамической вязкости водных растворов солей при высоких параметрах состояния. Справочник может быть полезен научным работникам, теплотехникам, теплофизикам, химикам, инженерам, технологам и специалистам, которые имеют дело с водными растворами солей. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 13-08-07000, не подлежит продаже

Нанокластеры, по своей структуре и свойствам, находятся в промежуточном состоянии между небольшими молекулами и массивным материалом. В данной монографии рассказано, как можно получить нанокластеры, описаны их основные физико-химические свойства и возможности управления ими с теоретической точки зрения, а также рассмотрены особенности применения метода рентгеновской спектроскопии поглощения для исследования некоторых типов нанокластеров. Монография снабжена конкретными примерами исследований геометрической и электронной структуры нанокластеров, которые были проведены в Научно-образовательном центре «Наноразмерная структура вещества» Южного федерального университета. Книга может быть полезной как студентам старших курсов и аспирантам, так и научным работникам, ведущим исследования в области нанотехнологий. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 11-02-07050

В книге рассмотрены результаты экспериментального и теоретического исследования кинетики и механизмов физико-химических процессов в неравновесной низкотемпературной плазме хлора и его смесей с инертными и молекулярными газами. Проанализировано влияние внешних параметров разряда на энергетическое распределение электронов, транспортные и кинетические характеристики электронного газа. Проведен анализ кинетики нейтральных и заряженных частиц; установлены взаимосвязи задаваемых параметров плазмы и начального состава плазмообразующих смесей со стационарными концентрациями активных частиц и плотностями их потоков на поверхность, ограничивающую зону плазмы. Приводятся результаты исследований кинетических закономерностей и механизмов взаимодействия активных частиц плазмы с рядом металлов и полупроводников. Книга предназначена научно-техническим работникам в области неравновесной плазмохимии и плазмохимической технологии, а также студентам и аспирантам соответствующих специальностей.

В монографии всесторонне рассмотрены мало изученные ранее урановые черни, сложенные минералами четырехвалентного урана. Обобщены и схематизированы закономерности гипергенного минералообразования урана, объединяющие все типы его рудного концентрирования. Минерализация разновалентных форм рудного элемента – уранильная (U 6+) и черневая (U 4+)– рассматривается как проявление единой окислительно-восстановительной зоны гипергенеза. Приведены примеры урановых месторождений различных генетических типов с черневыми рудами. Минеральный состав урановых черней детализирован с применением локальных методов аналитической электронной микроскопии (АЭМ); выявлено новое минеральное семейство фосфатов четырехвалентного урана. Поскольку комплекс методов АЭМ является наиболее эффективным инструментом исследования рыхлого вещества, значительную часть книги занимает методический раздел с описанием практики кристаллохимического исследования дисперсных, плохо окристаллизованных (в том числе метамиктных) минералов урана. Рассмотрение на конкретных примерах метода микродифракционного изучения вещества полезно для исследователей разного профиля, применяющих электронную микроскопию. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-05-07032 Издание осуществлено при поддержке Программы № 4 фундаментальных исследований Президиума РАН «Природная среда России: адаптационные процессы в условиях изменяющегося климата и развития атомной энергетики»

Монография посвящена обобщению результатов исследований в области технологии получения и применения наноматериалов. Проанализированы как результаты исследований, проведенных с участием авторов монографии и поддержанных проектами РФФИ, так и литературные данные, в том числе отечественные. Рассмотрены перспективы применения наноматериалов, причины их специфики, проанализированы основные подходы к терминологии и классификации, приведены основные методы получения наноматериалов с привязкой к свойствам и использованию получаемых материалов и изделий, проведено обобщение основных областей применения и возможных ограничений. Монография представляет интерес для научных и инженерных работников, а также аспирантов и студентов старших курсов. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 12-03-07000

Процессы в пористых телах составляют основу многих традиционных и современных технологий: каталитических, сорбционных, мембранных, электрохимических, хроматографических, очистки и разделения жидких и газовых смесей, капиллярной конденсации и десорбции, многофазной фильтрации и напыления, смачивания, пропитки и сушки широкого круга дисперсных систем, как синтезированных, так и природных, включая процессы переноса веществ в различных грунтах и т.д. Монография является первым шагом в изложении с единой точки зрения всего круга вопросов по расчету равновесных и динамических характеристик процессов адсорбции в пористых телах на молекулярном уровне. Впервые излагаются два новых направления статистической термодинамики: теория расслаивания молекул в сложных микронеоднородных системах и микроскопическая гидродинамика. Материал ориентирован на специалистов, которые занимаются процессами равновесия и динамики адсорбции в пористых телах, но не являются специалистами в теории и моделировании этих процессов. Изложение материала построено так, чтобы читатель мог последовательно войти в курс проблем, для чего приведено большое количество иллюстраций: фазовые диаграммы, коэффициенты переноса и распределения потоков, которые хорошо знакомы экспериментаторам в случае объемной фазы и в макроскопических порах, но для наноразмерных пористых систем неизвестны. Монография имеет междисциплинарный характер. Она полезна широкому кругу специалистов в области физической химии, занимающихся вопросами статистической термодинамики, физики поверхностных явлений и фазовых переходов, кинетической теории конденсированных фаз и гидродинамики, а также студентам и аспирантам соответствующих специальностей. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 11-03-07026 в пористых телах.

Монография посвящена процессам горения, которые используются для прямого синтеза материалов. Открытые около 45 лет назад в России, эти процессы послужили созданию метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), который получил широкое признание в мировой науке и технологии. В книге проведены анализ и обобщение экспериментальных и теоретических результатов за весь период существования СВС, а также опыта промышленного использования этого метода. Основное внимание сфокусировано на результатах, полученных за последние 10–15 лет. Рассмотрены центральные вопросы нового научного направления, зародившегося на стыке физической химии и физического материаловедения, – структурной макрокинетики, такие как механизмы гетерогенных реакций и формирования структуры твердых продуктов в режимах горения и теплового взрыва, способы управления данными процессами; возможности использования особенностей СВС для получения конкурентоспособных продуктов и материалов; перспективы будущего развития этой области науки. Книга адресована ученым, работающим как в области физико-химии горения, так и в области физического материаловедения, аспирантам, студентам и всем читателям, интересующимся наукой и современными технологиями. Издание осуществлено при поддержке Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Университета Нотр-Дам (University of Notre Dame, USA).

Дано систематическое изложение современного состояния исследований нанокристаллических материалов. Обобщены экспериментальные результаты по влиянию нанокристаллического состояния на микроструктуру и механические, теплофизические, оптические, магнитные свойства металлов, сплавов и твердофазных соединений. Рассмотрены основные методы получения изолированных наночастиц, ультрадисперсных порошков и компактных нанокристаллических материалов. Для специалистов в области физики твердого тела, физической химии и химии твердого тела, материаловедения, для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

На основе оригинальных исследований, а также детального критического анализа опубликованных в научной литературе экспериментальных данных о термодинамических и переносных свойствах изотопных модификаций гидрида лития в конденсированной фазе и их растворов с литием Li–LiH(LiD, LiT) при равновесии жидкая фаза-пар и на базе известных и развитых авторами расчетно-теоретических методов проведена статистическая обработка данных, выявлены термодинамические особенности изучаемых систем, получены необходимые расчетные соотношения и составлены таблицы рекомендуемых данных по теплофизическим свойствам в диапазоне температур до 1300 К. Для научных работников, инженеров и конструкторов, использующих гидрид, дейтерид и тритид лития и их растворы с литием в своих разработках, а также для аспирантов и студентов, изучающих методы теоретического и экспериментального исследования теплофизических свойств веществ, в том числе и с учетом изотопии.

В работе описывается современное состояние питьевого водоснабжения и роль мембранных технологий для ее решения. Изложены основные научные основы мембранного переноса, концентрационной поляризации, накопления осадка на поверхности мембран и прироста его сопротивления необходимые при технологическом расчете установок мембранной очистки. Главное место в работе уделено описанию результатов исследований в области изучения образования осадков различной природы (малорастворимых в воде солей, коллоидных, органических и биологических загрязнений) и вопросам создания технологий для предотвращения их влияния (использованию ингибирующих веществ и оценке их эффективности, применению химических регенераций мембран, и, главное – созданию новых конструкций аппаратов, менее чувствительных к загрязнениям). Рекомендуется для студентов строительных вузов, обучающихся по специальности «Водоснабжение и водоотведение», аспирантов и научных работников, занимающихся экспериментальным изучением процессов, происходящих в мембранных аппаратах, инженеров и специалистов, занимающихся проектированием, изготовлением и эксплуатацией мембранных систем очистки воды.

Рассмотрены химико-физические основы увеличения долговечности древесно-целлюлозных материалов для сохранения памятников деревянного зодчества, а также деревянных элементов памятников истории и архитектуры. Разработана и внедрена на практике теория мягкого модифицирования элементоорганическими соединениями. Мягкое модифицирование применяется при реставрации и реконструкции памятников.

Материалы научного издания отражают уровень современных представлений о механизмах и технологиях интенсификации очистки различных категорий сточных вод, а также практические примеры их реализации на действующих водоочистных объектах страны с применением новых отечественных коагулянтов и флокулянтов. Впервые рассмотрены ресурсно-экологический потенциал и эколого-экономические аспекты интенсификации физико-химической очистки сточных вод с позиций парникового эффекта. Книга предназначена для специалистов водного хозяйства и экологов: научных работников, проектировщиков, эксплуатационных организаций при решении задач очистки сточных вод, а также студентам, аспирантам вузов.

Учебное пособие посвящено изучению кинетических закономерностей простых гомогенных реакций. Изложен теоретический материал,приведены примеры решения задач, варианты заданий. Пособие является дополнением к имеющимся учебникам и лекциям и предназначено для самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению подготовки «Химическая технология», а также по другим направлениям, учебной программой которых предусмотрено изучение химической кинетики. Издание может быть использовано студентами как очной, так и заочной форм обучения.

Учебное пособие написано в соответствии с содержанием Государственных образовательных стандартов, программой практикума (раздел «Биохимические методы анализа»), программой дисциплины «Химические основы и методы анализа живых систем», программой дисциплины «Биотехнология и организация аналитического контроля», программой «Физико-химические и биологические методы анализа». Изложены методы центрифугирования, электрофореза, хроматографии, ПЦР и других методов анализа живых систем. Рассмотрены их теоретические основы, достоинства и недостатки, перспективы развития и другие особенности и характеристики.

Рассматриваются методы получения заряженного жидко-капельного аэрозоля путём электродиспергирования заряженных капель и струй заряженной свободной поверхностью жидкости, ориентированные на аналитические расчеты осцилляции конечных объемов жидкости и капиллярного волнового движения на цилиндрической маловязкой жидкости.

В настоящей работе, выполненной сотрудниками Сургутского филиала Омского государственного технического университета, представлены наиболее интересные результаты их многолетних исследований диоксида ванадия и твердых растворов на его основе. Данные материалы характеризуются рядом уникальных свойств, в частности наличием фазового перехода металл–диэлектрик, зависимостью магнитных свойств от температуры и состава твердых растворов. Для магистрантов и аспирантов, изучающих физику конденсированного состояния и физическое материаловедение, а также специалистов в этих областях знания.