05.17.02 (Программы вступительных экзаменов в аспирантуру по направленностям)

1. Химин и технология редких элементов. 1.1. Редкие щелочные элементы. Место редких щелочных элементов в периодической системе Д.И. Менделеева, электронное строение их атомов, общая характеристика. Литий, Отличия лития от других щелочных элементов, обусловленные строением его атома, близость с магнием. Физические и химические свойства. Основные ~~~д~~~н~~ Ли~и~ ~оксид, гидроксид, сали кислородсодержащнх кислот, галОгениды, соединения с неме галлами - Водородам„углерОдам и др.). Их термодинамические и другие свойства, сплавы с другими металлами. Традиционные и перспективные области применения лития и ега соединений, Основные природные ис~очники получения лития, новые источники.

Объемы производства. Оагцая характеристика способов получения лития из минерального сырья. Химические и физико-химические основы сернакнслотного и известкового способов переработки спадумена. Их сравнительная характеристика. Извлечение лития из подземных вад и рапы соляных озер.

Переработка карбоната лития на гидраксид и хлорид. Получение лития В Виде металла электрохимическим и Вакуумтермическиы методами. Рафинирование ли гия. Получение лития прямым восстановлением руд, Техника безопасности при рабате с литием, Рубидий и цезий. Электронное строение атомов рубидия и цезия, сходство их между собой и отличие ат других щелочных элементов. Физические и химические свойства.

Основные соединения рубидия и цезия ~оксиды, гидроксиды, соли кислорадсодержащих кислот, галагениды, соединения с неметаллами). Рубидий и цезий в комплексных соединениях: галагенметаллатных, ннтрометаллатных, анионгалагенатгых, Взаимодействие со спнртами, эфирами, феналами и др. Основные области применения рубидия и цезия и их соединений. Сырьевые источники рубидия и цезия. Объемы производства. Химические и физика-химические основы методов получения цезия и полуцита, Кислотные методы и методы спекания. Выбор метода выделения рубидия и цезия из реакционной массы.

Попутное извлечение цезия и рубидия при переработке лепидалнта, Комплексная переработка карналлнта. Выделение рубидия и цезия из смесей солей щелочных щелочных элементов, очистка их ат примесей. Сущность методов фракционной перекристаллизации и фракционного осаждения. Дробная кристаллизация квасцов, осаждение хлордистибатов. Их эффективность. Разделение рубидия и цезия экстракцией феналами и алигомерами алкилфеналов. Получение соединений рубидия и цезия ОСЧ, Выоор методов. Получение металлических рубидня и цезия метазлатермическим методом,метод термического разложения гидридов, нитрндов, электрализом расплавОВ, Рафинирование дистилляцией. ПраВила Оаращения и хранения металлаВ.

1.2. Элементы 2-ой группы периодической системы. Бериллий. Положение бериллия в периодической системе Д.И.Менделеева. Физические и химические свойства, Соединения бериллия. их Олизость к св~йс~ва~ алюминия. Оксиды, гидрокснд, Оернллаты, Соли кислородсодержащих кислот. Галогениды, комплексные галогениды. Соединения с неметаллами. С~~авы. Основные области применения бериллия. Сырьевые источники получения бернллия, объемы производства.

Физико-химические Основы получения бериллиевых соединений из берилла, Сопоставление сернокислотного метода с методами, основанными на использовании фторнрующих агентов. Получение соединений бериллия - Оксида, фторбериллата аммония и хлорида. Получение металлического оериллия металлотермическим и электрохимическим методами. Рафинирование бериллия. Получение компактного бериллия и его сплавов.

Техника безопасности и охрана окружающей среды в бериллиевом производстве. Стронций. Электронное Строение атома Стронция, Сходство и различия стронция и остальных щелочеземельных элементов. Особенности химической СВЯЗИ В ЕГО СОЕДИНЕНИЯХ. Свойства соединений стронция ~оксид, гидроксид, соли кислородсодержащих кислот, галогениды, соединения с неметаллами). Основные области применения стронция н его соединений. Основные сырьевые источники стронция.

Получение соединений стронция из целестина и стронцианита, Объемы производства. Методы спекання и обжига, растворения в кислотах. Получение металлическогО стронция алюмотермическим методом. 1.3. Редкоземельные элементы и скандий. Электронное строение атомов лантаноидов, лантана, иттрия н скандия. Место их в периодической системе Д.И. Менделеева.

Яантаноидное сжатие, вторичная периодичность, степени окисления. Ядерные свойства, магнитные свойства. Химические свойства. Соединения РЗЭ с кислородом. Оксиды РЗЭ в степенях окисления ~3, ~4, +2, их структура, свойства, получение. Сложные оксиды - ферриты и гранаты, условия их образования„структура. Купраты лантана, меди и бария, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью. Взаимосвязь между характеристиками ВТСП - критической температурой, напряженностью магнитного поля и критической плотностью тока. Гидроксиды РЗЭ. Соли кислородсодержащий кислот - сульфаты, нитраты, фосфаты, оксалаты, карбонаты и др.

Закономерности изменения их свойств в ряду лантаноидов от лантана до лютеция. Галогениды РЗЭ, их свойства, термодинамические характеристики. Методы синтеза безводных галогенидов. Соединения с халькогенами. Особенности этого класса соединений, характер химической связи, свойства, методы синтеза. Соединения с неметаллами - водородом„ бором, углеродом, кремнием, азотом. Общая характеристика этого класса соединений, характер химической связи, свойства, синтез, Комплексообразование РЗЭ, Общи~ закономерности„координационное число.

Комплексы с оксикарбоновами кислотами, р-дикетонами, комплексонами. Важнейшие области применения РЗЭ и их соединений, Перспективы. Структура потребления и объем производства. Природные ресурсы РЗЭ. Новые виды минерального сырья. Общая характеристика методов извлечения РЗЭ из различных видов минерального сырья. Основные этапы производства. Обоснование выбора способа разложения минерального сырья. Сопоставление различных способов перевода РЗЭ в раствор. Методы выделения РЗЭ из растворов и отделения от основных примесей, в том числе радиоактивных - ступенчатая нейтрализация, осаждение двойных сульфатов и др. Попутное извлечение РЗЭ из лопарита сернокислотным способом и методом хлорирования.

Получение концентрата РЗЭ при переработке лопйрита. Разделение РЗЭ методами селективного окисления - восстановления. Выделение церия, сопоставление различных методов его окисления. Отделение самария и европия восстановлением, сравнение различных методов. Разделение РЗЭ методами ионообме иной хроматографии. Общие закономерности ионообменного способа извлечения и разделения элементов.

Применение различных видов динамических ионообменных процессов для раз11еления РЗЭ. Их эффективность. Общие закономерности экстракции, как метода 1гзвлечения и разделения близких по свойствам элементов. Классификация экстрагентов. Термодинамика распределения вещества между двумя несмешива1ощ11мися жидкими фазами. Константы экстракции, коэффициент распределения, высаливатели„изотерма экстракции. Коэфф1щиент разделения. Разделение РЗЭ экстракцией, Использование НФОС, кислых фосфорорганических соединений, версатовых кислот. Выбор экстрагентов. Основные закономерности экстракции разли"1нь!ми типами экстрагентов, использование высаливателей.

Реэкстракция. Эффективность, Принципиальные схем~ разделения РЗЭ из различных по содержаник1 смесей. Хлор11дные и нитратные растворы. Получение оксидов РЗЭ квалификации ОСЧ. Металлотермическое получение рвали гных металлов. Общие закономерности. Гермодинамика процесса восстановления, выбор металла восстановител~ и исходны~ с~еди~~~ий получаемого металла.

Об~~~~и карботермии и металлотермии. Классификация металлотермических процессов (печные и внепечные), Энтальпия процесса восстановления. Разделение продуктов во~становления. Металлотермическое получение РЗМ. Восстановление оксидов самария европия ~)О 1~ ~ение металлов из фторидов и хлоридов. Электрохимическое получение легких лантаноидов.

Рафинирование РЗМ. Т~хника безопасности и охран~ окружа~ощей среды при работе с Материалами, содержащими торий, уран и продукты их радиоактивного распада. Скандий. Электронное строение его атома н иона. Сопоставление его свойств со свойствами иттрия и лантапоидов, а также алюминия. Физические и химические свойства. Свойства и синтез соединений скандия. Оксид, гидроксид„ соли кислородсодержащих кислот ~сульфат, карбонат, фосфат, молибдаты и др,). Соединения с галогенами, термодинамические свойства, синтез, Соединения с органическими кислотами.

Соединения с неметаллами. Сплавы, Основные области применения скандия и его соединений. Перспективы. ОснОВньге сырьеВьге источники скяндия. Методы извлечения скяндия н очистки от примесей. Сопоставление их и Оценка целесообразнОсти применения для различных ВИДОВ сырья (промпродукты прОизВОдства титана, ОтхОды урановоГО, ВольфрямОВОГО и оловянного производств и др.). Полу чение металлического скандия электрохимическим и металлотермическим способами. 1.4. Элементы подгруппы титана. Общая характеристика элементов 4-Ой Б подгруппы (титана„циркония и гафния).

Электронное строение их атомов, характер химической связи в соединениях, степени окисления, координационные числа. Физические и химические свойства металлов. Титан. Химия титана. Соединения с кислородом, как азы переменнОГО состава, взаимосвязь их состава, структуры и свойств. Титанаты, кяк представители класса сложных оксидов АВО;, состав, структура, свойства. Оксид - гидроксиды титана, гидролнтическая полимеризация соединениЙ титана в растворах. Сульфаты титана, основные сульфаты и сульфатотитанаты.

ГЯЛОГениды титана. Получение, сВОЙстВЯ. ГялОГениды низших степеней окисления. Комплексные галогениды. Общая характеристика фаз внедрения, характерных для переходных элементов. Критерии их образования. Закономерности изменения характера химической связи гри переходе от элементов 4-ой группы к элементоам 8-ой группы н в ряду неметаллов - водород„бор, углерод, кремний, азот„кислород. Фазы внедрения титана с указанными элементами и их.

свойства. Сплавы титана с другими металлами. Важнейшие области применения титана и его соединений. Минералы титана, месторождения„урОВень добычи. Методы предварительной подготовки титановых концентратов к химической переработке: руднотермическая плавка, искусственный рутил, плазменный метод. Сернокислотный метод переработки титановых шлаков и ильменита. Хлорный метод переработки титановых концентратов.

Теоретические основы хлорного метода. Термодинамика и кинетика процесса хлорирования. Практика хлорирования. Физико-химические основы конденсации многокомпонентной парогазовой смеси. Методы конденсации ПГС, их сравнение, Методы очистки тетрахлорида титана. Получение металлического титана, Гермодинамика восстановления тетрахлорида титана магнием„натрием.