ФХМ_РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (1085140), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

18. Рентгенографический анализ.

Физика рентгеновских лучей. Тормозное и характеристическое излучения. Рентгеновские трубки. Регистрация рентгеновских лучей.

Дифракция рентгеновских лучей. Уравнение Лауэ. Уравнение Брэгга-Вульфа. Сфера Эвальда. Методы Лауэ, порошка, качания, развертки слоев. Зависимость ширины рефлекса от размера кристаллитов - формула Шеррера-Селякова (2)=0,94180^o/(L_hklcos).

Суть рентгеновского фазового анализа. Качественный РФА. База данных JCPDS ICDD PDF-2. Индицирование рентгенограммы. Определение размеров элементарных ячеек. Количественный РФА.

19. Рентгено-, электроно-, нейтроноструктурный анализ, РСМА. Интенсивность дифракционных рефлексов. Определение структурного фактора F(h,k,l)=f_iexp[2i(hx_i+ky_i+lx_i)], рентгеноструктурный анализ (РСтА). R-фактор (фактор расходимости). Блок-схема автоматизированного рентгеновского дифрактометра общего назначения (ДРОН-4).

Электронография, нейтронография. Преимущества их использования.

Закону Мозли. Рентгеноспектральный анализ (РСА). Определение содержания отдельных элементов в различных веществах. Достоинства метода

20. Основы химической кинетики.

Кинетика химических реакций. Химическое равновесие. Основной постулат химической кинетики. Закон действующих масс (закон Гульдберга – Ваге: aA+bB=cC+dD, w₁=k₁C_A^aC_B^b, w₂=k₂C_C^cC_D^d, K=k₂/k₁=C_A^aC_B^b/C_C^cC_D^d). Константа равновесия химической реакции. Изотерма химической реакции (уравнение Вант-Гоффа: _rG_(p,T)= -RTlnK_p + RTlnK′_p, _rG^o_(T) =-RTlnK_p). Сродство химической реакции (A_p=-_rG, A_V=-_rF). Нормальное (стандартное) сродство (_rG^o при p′_A=p′_B=p′_C=p′_D=1 атм). Выводы из уравнения изотермы химической реакции. Уравнение изобары химической реакции Вант-Гоффа (dlnK_p/dT)_p=_rH/RT²). Принцип Ле Шателье. Химическое равновесие в гетерогенных системах.

21. Кинетика химических реакций. Формальная и неформальная кинетика. Простые и сложные химические реакции. Скорость химической реакции (v=-dN/Vdt). Зависимость скорости химической реакции от концентрации ее продуктов (v₁=k₁C_A^aC_B^b, v₂=k₂C_C^cC_D^d), константа скорости химической реакции (K=k₁/k₂).

Молекулярность и порядок (v=aCⁿ) химической реакции. Моно-, би- и тримолекулярные реакции. Причины несовпадения порядка реакции и ее молекулярности. Выражения для скорости реакции первого, второго и третьего порядков. Период полураспада (полупревращения). Методы определения порядка химических реакций.

22. Влияние температуры на скорость химических реакций. Правило Вант – Гоффа (v₂/v₁=^(T2-T1)/10, =2-4). Теория активных столкновений. Уравнение Аррениуса (dlnk/dT=E_A/kT²), k=k_∞exp(-E_A/RT). Энергия активации химической реакции, ее физический смысл. Теория активных столкновений. Теория переходного состояния (теорией активного комплекса). Энергетические диаграммы пути реакции. Зависимость скорости реакции от энтропии активации.

Сложные реакции: обратимые, последовательные и параллельные, ступенчатые, консекутивные, сопряженные, цепные.

Кинетика гетерогенных процессов. Особенности гетерогенных процессов. Диффузионные и химические ограничения скорости реакции. Кинетическая и диффузионная области контроля гетерогенного процесса. Порядок гетерогенных реакций. Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализаторы и ингибиторы.

23. Основные понятия об электрохимических процессах.

Предмет электрохимии, основные этапы ее становления. Жидкие и твердые электролиты. Растворы электролитов, отличие их свойств от растворов неэлектролитов. Электрохимическая ячейка. Обратимые и необратимые электроды. Электрохимические реакции. Законы Фарадея электролиза.

Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Причины электролитической диссоциации. Степень диссоциации электролита (_).Cильные и слабые электролиты. Изотонический коэффициент (i=n/n_o, i=1+(m-1)). Уравнения, описывающие свойства разбавленных растворов электролитов (T_f=ik_fm, T_e=ik_em, = iCRT). Термодинамический метод изучения свойств сильных электролитов. Активность. Электростатическая теория сильных электролитов Дебая – Гюккеля.

Электропроводность растворов электролитов. Удельная (R=l/S, = 1/ - [Ом^-1 см^-1]) и эквивалентная электропроводность (=/c_e, - Ом^-1м² моль-экв^-1). Концентрационные зависимости удельной и эквивалентной электропроводности водных растворов электролитов. Закон разбавления Оствальда(K_D=[/(1-)]c = c²/[_∞(_∞)]). Законы Кольрауша (=_o –aC^1/2, _o=_o⁺ + _o^-). Подвижность (₊=Fv₊=FV₊/E, _-=Fv_-=FV_-/E) и числа переноса ионов (t₊=.v₊/(v₊+v_-), t_-=v_-/(v₊+v_-).

24. Гальванический химический элемент. Элемент Даниэля-Якоби ((-) Zn|ZnSO₄||CuSO₄||Cu(-)). Двойной электрический слой. Электродные потенциалы. ЭДС гальванического элемента. Формула Нернста (E=-G/zF=E_o+ (RT/nF)ln[a_Ox/ a_Red]). Стандартный потенциал электрода (E_o при a=1). Стандартный водородный электрод (H⁺(aq)|H₂(г)|Pt(г)). Электрохимический ряд напряжений металлов. Правила схематической записи гальванических элементов. Классификация электродов и гальванических элементов.

25. Неравновесные электрохимические процессы. Электрохимическая кинетика и электродные процессы. Поляризация электродов. Электродное перенапряжение. Концентрационная и активационная поляризации. Полярография.

Применение электрохимических процессов. Батареи. Аккумуляторы. Топливные элементы. Электроосаждение. Получение водорода и кислорода. Получение чистых металлов из растворов. Электрохимическая размерная обработка. Получение чистых металлов из расплавов. Эленктроанализ. Защита от коррозии. Электрохимические датчики. Электрохимические процессы в технологии. Гальванотехника. Электрохимическое выделение металлов. Электрохимическое растворение и пассивность металлов. Анодное растворение металлов и сплавов, катодное осаждение металлов. Коррозия и защита от коррозии.

26. Поверхностные явления.

Поверхность. Приповерхностный слой. Удельная поверхность (S_уд=S/V). Термодинамика поверхности. Поверхностная энергия (ds) и ее анизотропия. Поверхностное натяжение (=(∂G/∂s)_T,p,ni). Равновесные формы тел (_i_is_i =min, V=const). Электронные свойства поверхности. Родственные поверхностным слоям объекты: тонкие пленки и нити, узкие щели и поры, капли, межзёренные границы, доменные стенки. Различные поверхностные явления (изменение структуры, адсорбция, десорбция, смачивание, адгезия, когезия, капиллярные явления).

Особенности атомной структуры поверхностного слоя. Поверхностная реконструкция. Нормальная и латеральная релаксация в поверхностных системах.

27. Сорбция, адсорбция, абсорбция, окклюзия. Степень (или доля) покрытия поверхности. Причины адсорбции. Природа сил адсорбционных взаимодействий. Физическая адсорбция и хемосорбция на поверхности твердых тел. Выделение (поглощение) теплоты при адсорбции. Десорбция. Скорость адсорбции и скорость десорбции. Термодесорбционная спектроскопия.

Избытки энергии (U^(s)=U-U′-U″), энтропии (S^(s)=S-S′-S″) и чисел молей (n_j^(s)=n_j-n′_j-n″_j) компонентов в поверхностном слое. Гиббсовская адсорбция (Г_j=n_j^(s)/S). Адсорбционное уравнение Гиббса (=-(∂/∂)_T). Применимость адсорбционного уравнения к жидкостям и твердым телам. Адсорбция пара чистого вещества на поверхности воды (₂=-d/d₂=-(a₂/RT)(d/da₂), ₂=-(c/RT)(∂/∂c)). Поверхностно- активные вещества.

28. Адсорбция на поверхности твердых тел. Поверхностное натяжения для жидкостей и твердых тел. Эмпирические уравнения, описывающие адсорбцию на твердой поверхности (уравнение Генри a=kp, уравнение Фрейндлиха a=bp^1/n). Изотерма Шлыгина – Фрумкина a=a_oln(bp). Уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра (a=a_m[Kp/(1+Kp)]. Влияние неоднородности поверхности и энергетики кристаллов на адсорбцию. Уравнение полимолекулярной адсорбции (уравнение БЭТ – a= a_mC(p/p_s)/{(1-p/p_s)[1+(C-1)(p/p_s)}). Обобщённая (модельная) изотерма Холси.

Основные типы изотерм адсорбции. Гистерезис адсорбционно- десорбционных явлений. Изостеры адсорбции. Промышленные адсорбенты. Супрамолекулярная структура адсорбентов Микропоры, мезопоры, макропоры. Методы исследования адсорбции.

29. Смачивание, адгезия, когезия, капиллярные явления.

Смачивание. Меникс, краевой угол смачивания . Уравнение Юнга (cos=(_тг-_тж)/_жг). Адгезия и когезия. Работа когезии, работа адгезии. Уравнение Дюпре-Юнга (W_a=_жг(1+cos)).

Капиллярные явления. Крутизна поверхности, лапласово давление (P=(1/r₁+1/r₂)=2/R), капиллярное давление.. Высота капиллярного поднятия (уравнение Жюрена h=2scos/r(_o)g). Пористость (П=1-_к/_и). Капиллярная конденсация. Давление насыщенного пара над искривленной поверхностью жидкости (формула Томсона – r= 2V_M/RTln(p_s/p), p/p_o= c/c_o= exp(2v/rRT)).

30. Наноматериалы, технологии и материаловедение.

Объемные характеристики макросистем. Зависимость отношения числа поверхностных к объемным атомам N_s/N_V. Физико-химические особенности наноструктурных материалов (высокая поверхностная энергия, квантовомеханические эффекты). Размерные эффекты: изменение кристаллической структуры, температуры плавления, механических, тепловых, каталитических, химической активности, электрических, магнитных, оптических и других свойств наносред. Нанотехнологии (определение).

Методы исследования наноматериалов. Исследование размерных характеристик. Определение элементного состава. Определение фазового состава. Методы изучения поверхности. Электронная просвечивающая микроскопия. Электронная сканирующая микроскопия. Полевая ионная микроскопия. Сканирующая зондовая микроскопия. Сканирующая туннельная микроскопия. Атомно-силовая микроскопия. Близкопольная сканирующая оптическая микроскопия.

31. Виды нановеществ и физико-химия их получения. Наночастицы, фуллерены, нанопористые структуры, нанотрубки, пиподы и нановолокна, нанодисперсии (коллоиды), наноструктурированные поверхности и пленки, наноразмерные гетероструктуры, нанокристаллы и нанокластеры. Формирование наноматериалов по механизмам «снизу-вверх» и «сверху-вниз». Самоорганизация и самосборка в нанотехнологиях.

Способы получения наноразмерных материалов: диспергированием (механическим, физическим, химическим), золь-гель технологией, методом взрывов, CVD, синтез в условиях дугового разряда, интенсивной пластической деформации, химическим травлением (пористый кремний) и др. Способы консолидации наноразмерных порошков.

32. Получение тонких пленок. Три основных механизма роста тонких пленок: Франка- ван-дер-Верде (послойный), Фольмера-Вебероа (островковый), Странски-Крастанова (промежуточный).

Процессы литографии, их возможности и достоинства. Виды литографии. Фотолитография. Рентгенолитография. Электронолитография. Ионолитография. Литография в области нанотехноологий. Физико-химические эффекты в туннельно- зондовой нанотехнологии. Реализация нанотехнологических операций с помощью СТМ, АСМ. Разрешающая способность при различных методах литографии.

Позитивные и негативные фоторезисторы. Актиночувствительный слой. Характеристика основных технологических стадий процессов литографии. Области применения литографии. Требования к литографии. Материалы диэлектрических слоев и межсоединений.

Эпитаксия. Жидкофазная и газофазная эпитаксии. Молекулярно- лучевая эпитаксия. Обработка поверхности и условия сохранения ее свойств в технологии.

Применение наноматериалов. Наноматериалы конструкционного и функционального класса. Перспективы использования наноматериалов в электронике, биологии и медицине.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)