«УТВЕРЖДАЮ Д р о р е к т о р по научной и $ной деятельности., профессор ^.Т-Антипов 2014 г. ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В АСПИРАНТУРУ по направлениям подготовки научно- педагогических кадров в аспирантуре Воронеж ...»
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный университет инженерных технологий»
«УТВЕРЖДАЮ»
Д р о р е к т о р по научной и
$ной деятельности
., профессор ^.Т-Антипов 2014 г.
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В АСПИРАНТУРУ
по направлениям подготовки научно- педагогических кадров в аспирантуре Воронеж Программа составлена на основании федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования магистратуры и специалитета.Направление подготовки: 01.00.00 - М А Т Е М А Т И К А И М Е Х А Н И К А Программа рассмотрена и одобрена на заседании совета факультета управления и информатики в технологических системах, протокол № 7 от 20.03.14 г.
01.02.04 - механика деформируемого твердого тела Профиль:
М Е Х А Н И К А С П Л О Ш Н Ы Х СРЕД.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕНЗОРНОГО ИСЧИСЛЕНИЯ.
Криволинейные координаты. Ковариантные, контравариантные и физические компоненты вектора. Понятие о тензоре. Метрический тензор.Дискриминантный тензор и связанные с ним соотношения. Алгебра тензоров.
Простейшие свойства тензоров. Дифференцирование координатных векторов.
Символы Кристоффеля. Ковариантное дифференцирование. Свойства ковариантного дифференцирования. Основные дифференциальные и интегральные операции. Ортогональные координаты. Симметричный тензор второго ранга. Главные направления, главные значения и инварианты.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИКИ СПЛОШНЫХ СРЕД.
Понятие сплошного тела. Гипотеза сплошности. Физически и геометрически малый элемент. Два способа описания деформации сплошного тела.Координаты Эйлера и координаты Лагранжа. Тензор деформации Грина.
Геометрический смысл тензора деформации Грина. Вычисление тензора деформации Грина. Тензор деформации Альманси. Геометрический смысл тензора деформации Альманси. Вычисление тензора деформации Альманси.
Условие совместности деформаций. Линеаризация тензоров деформаций и ее обоснование. Условие совместности малых деформаций. Формулировка условий совместности малых деформаций в цилиндрической и сферической системах координат. Вычисление тензоров малых деформаций по заданному полю перемещений. Формулы Чезаро. Распределение скоростей в элементе сплошного тела. Тензор скорости деформации. Классификация сил в механике сплошных сред: внешние и внутренние силы, массовые и поверхностные силы.
Теорема о существовании тензора напряжений. Тензоры напряжений Коши, Пиола и Кирхгофа. Законы сохранения механики сплошных сред: уравнения баланса массы, момента импульса, кинетической, потенциальной и полной энергии. Понятие об определяющих уравнениях. Простейшие классические среды. Энергетически сопряженные пары напряжений и деформаций.
Поверхности разрыва в сплошных средах. Кинематические и геометрические условия совместности. Формулировка законов сохранения на поверхностях разрыва. Постановка задач механики сплошных сред. Упрощенные постановки:
установившиеся процессы, уменьшение размерности по координатам, учет симметрии, автомодельность, линеаризация, замена граничных условий.
Анализ размерностей и П-теорема. Применение методов теории размерностей.
Механическое подобие. Критерии механического подобия.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ.
Термодинамические процессы и циклы. Термодинамические процессы состояния. Первый и второй законы термодинамики. Понятия о работе, теплоте, внутренней энергии, температуре и энтропии. Термодинамические потенциалы состояния: свободная энергия Гельмгольца, энтальпия, химический потенциал. Термодинамические потенциалы двухпараметрических сред.Вариационные уравнения баланса энергии и энтропии. Термодинамические потоки и силы. Принцип ортогональности. Производство энтропии в необратимых процессах. Общие формы определяющих соотношений.
МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА.
Гидростатика. Основные уравнения и теоремы динамики идеальной жидкости и газа. Интеграл Бернулли. Теоремы сохранения вихрей. Скорость распространения малых возмущений в идеальном газе. Скорость звука. Общие свойства безвихревых движений. Плоское безвихревое движение идеальной несжимаемой жидкости. Теоремы Кельвина и Лагранжа. Условия существования безвихревых течений. Потенциал поля скоростей и его определение по заданному полю скоростей. Интеграл Коши-Лагранжа. Плоское безвихревое движение несжимаемой жидкости. Применение функции комплексного переменного. Примеры плоских безвихревых потоков идеальной несжимаемой жидкости. Решение задачи обтекания методом конформных отбражений. Постулат Жуковского - Чаплыгина. Формула циркуляции.Примеры применения метода конформных отображений. Обтекание эллипса и пластины. Теоретические крыловые профили Жуковского - Чаплыгина.
Обтекание крылового профиля произвольной формы. Главный вектор и главный момент сил давлений потока на обтекаемый замкнутый контур.
Формулы Чаплыгина. Теорема Жуковского. Динамика вязкой несжимаемой вязкой жидкости. Ньютоновская вязкая жидкость и ее реологическое уравнение. Уравнение Стокса движения ньютоновской вязкой несжимаемой жидкости. Уравнение Навье - Стокса. Течение Пуазейля. Течение Куэтта.
Подобие течений вязкой несжимаемой жидкости. Течение при малых числах Рейнольдса. Обтекание шара при малых значениях числа Рейнольдса. Формула Стокса. Ламинарный пограничный слой в несжимаемой жидкости. Основная особенность движения вязкой жидкости при больших числах Рейнольдса.
Пограничный слой. Уравнения Прандтля ламинарного пограничного слоя.
Решение уравнений Прандтля как нулевое приближение в общем асимптотическом решении уравнений Стокса при больших числах Рейнольдса.
Примеры плоских автомодельных решений уравнений пограничного слоя:
задача Блазиуса, задача о затопленной струе. Турбулентные течения жидкости.
Неустойчивость ламинарных режимов течений и возникновение турбулентности. Уравнения Рейнольдса осредненного турбулентного движения.
МЕХАНИКА ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА.
Предмет и метод механики деформируемого твердого тела. Постановка задач механики деформируемого твердого тела. Геометрически и физически нелинейные задачи. Принцип Сен-Венана. Линейно упругое тело Гука. Тензор упругих модулей. Частные случаи анизотропии. Три основные краевые задачи теории упругости. Уравнения равновесия в перемещениях. Формулировка краевой задачи теории упругости в напряжениях. Уравнения Бельтрами Митчелла. Общие теоремы упругости: теорема Клайперона. Тождество взаимности, теорема единственности. Вариационные принципы теории упругости. Действие сосредоточенной силы в неограниченной упругой среде.Тензор Грина. Другие особые решения линейной упругости. Формулы Сомильяны. Общие формы решений уравнений теории упругости:
представление Кельвина, представление Галеркина и представление Папковича - Нейбера. Плоская задача теории упругости: основные формулировки и уравнения. Метод комплексных потенциалов Колосова - Мусхелишвили.
Комплексное представление напряжений и перемещений. Смешанная задача для полуплоскости. Антиплоская деформация. Применение интегральных преобразований в теории упругости. Интегральное преобразование Фурье.
Интегральное преобразование Ханкеля. Осесимметричные задачи теории упругости. Решение Буссинеска. Контактная задача Герца. Метод Эшелби.
Решение задачи о деформации упругой среды с эллипсоидальной полостью.
Динамические задачи теории упругости. Свободные волны в неограниченной изотропной упругой среде. Отражение и преломление упругих волн.
Коэффициенты отражения, прохождения и трансформации. Поверхностные волны Релея. Волны Лява. Установившиеся колебания упругих тел. Частоты и формы собственных колебаний. Частное Релея. Нелинейные упругие среды.
Тело Сетха. Тело Синьорини. Материал Мурнагана. Полулинейный материал Джона. Материал Блейтца и Ко. Неупругие деформируемые среды. Теория пластического течения. Вязкоупругость и вязкопластичность.
ТЕОРИЯ УПРУГОСТИ
Упругость как фундаментальное свойство твердых деформируемых тел.Упругий потенциал и энергии деформации. Линейно упругое тело Гука. Тензор упругих модулей. Упругие модули изотропного тела. Частные случаи анизотропии: трансверсально изотропное и ортотропное упругое тело.
Постановка краевых задач математической теории упругости. Три основные краевые задачи теории упругости. Существование решения, единственность и корректность. Принцип Сен - Венана. Уравнения теории упругости в перемещениях. Формулировка краевой задачи теории упругости в напряжениях. Уравнения Бельтрами-Митчелла. Общие теоремы теории упругости: теорема Клайперона, тождество взаимности, теорема единственности. Основные энергетические функционалы линейной теории упругости. Вариационные принципы теории упругости: вариационный принцип Вашидзу, вариационный принцип Рейснера, вариационный принцип Лагранжа, вариационный принцип Кастильяно. Приближенные методы, основанные на вариационных принципах. Действие сосредоточенной силы в неограниченной упругой среде. Тензор Грина. Другие особые решения линейной упругости.
Граничные интегральные представления напряжений и перемещений. Формулы Сомильяны. Асимптотика поля упругих напряжений на значительном удалении от дискообразного разреза. Общие формы решений теории упругости:
представления Кельвина, представление Галеркина и представление Папковича - Нейбера. Краевые задачи для полупространства. Нормальная нагрузка на границе полупространства (задача Буссинеска). Касательная нагрузка на границе полупространства (задача Черрути). Плоское напряженное и плоское деформированное состояние. Плоская задача теории упругости: основные формулировки и уравнения. Метод комплексных потенциалов Колосова Мусхелишвили. Комплексное представление напряжений и перемещений.
Уравнения плоской задачи теории упругости в полярных координатах.
Смешанная задача для полуплоскости. Задача Гриффитса. Антиплоская деформация. Трещина антиплоского сдвига в упругом теле. Кручение и изгиб призматического тела (задача Сен-Венана). Теоремы о циркуляции касательного напряжения при кручении и изгибе. Центр изгиба. Применение интегральных преобразований в теории упругости. Интегральное преобразование Ханкеля. Осесимметричные задачи теории упругости.
Контактная задача Герца. Метод Эшелби. Решение задачи о деформации упругой среды с эллипсоидальной полостью. Дислокации в упругом теле.
Краевая и винтовая дислокации. Линии дислокации. Петля дислокации. Вектор Бюргерса. Упругое поле изолированной дислокации. Асимптотика «дальнего упругого поля», создаваемого изолированной петлей дислокации. Тензор дислокационного момента. Поле напряжений, индуцируемое изолированной прямолинейной краевой и винтовой дислокацией. Упругая энергия прямолинейной дислокации. Энергия винтовой дислокации вблизи плоской свободной поверхности. Действие внешнего поля напряжений на дислокацию.
Динамические задачи теории упругости. Уравнения движения в форме Ламе.
Интеграл энергии. Вектор Умова - Пойтинга. Основные классы граничных задач динамики. Волновые решения динамической граничной задачи.
Динамические, геометрические и кинематические условия совместности на волновом фронте. Вариационный принцип Гамильтона. Свободные волны в неограниченной изотропной упругой среде. Общее решение в форме Ламе.
Динамические потенциалы продольных и поперечных упругих волн.
Приведение динамических уравнений к волновым. Представление динамических потенциалов в форме проходящих волн. Фаза и форма волны.
Фазовая поверхность и фазовая скорость упругой волны. Плоские гармонические волны. Фундаментальные решения динамических уравнений теории упругости. Динамический тензор Грина. Плоские гармонические волны.
Отражение (преломление) плоских гармонических упругих волн от (на) свободной плоской границы (границе). Поверхностные волны Релея. Волны Лява. Методы динамической теории упругости: метод функционально инвариантных решений, метод интегральных преобразований (техника Каньяра-де Хупа), метод Винера-Хопфа, лучевой метод. Осесимметричная задача Ламба. Установившиеся колебания упругих тел. Частоты и формы собственных колебаний. Вариационный принцип Релея. Частное Релея.
Литература 1. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1,2. М.: Наука, 2004.
2. Механика сплошных сред в задачах. Т. 1,2. М.: Московский лицей, 3. Ишлинский А.Ю., Ивлев Д.Д. Математическая теория пластичности.
М.: Физматлит, 2003. 704 с.
4. Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. М.: Мир, 2010.
5. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988. 712 с. (гриф. Минобразования).
6. Введение в механику сплошных сред. Л.: Изд-во Ленинградского унивта, 1984.
7. Кукуджанов В.Н. Компьютерное моделирование деформирования, повреждаемости и разрушения неупругих материалов и конструкций. М.:
МФТИ, 2008.215 с.
Дополнительная 1. Амензаде Ю.А. Теория упругости. М.: Высшая школа, 1976.
2. Борисенко А.И, Тарапов И.Е. Векторный анализ и начала тензоного исчисления. М.: Высшая школа, 1966.
3. Бреховских Л.М. Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред (в приложении к теории волн). М.: Наука, 1982.
4. Бэтчелор Дж. Введеник в динамику жидкости. М.: Мир, 1973.
5. Годунов С.К. Элементы механики сплошной среды. М.: Наука, 1978.
6. Жермен П. Курс механики сплошных сред. М.: Высшая школа, 1983.
7. Ильюшин А.А. Механика сплошной среды. М.: Изд-во МГУ, 1971.
8. Ильюшин А.А., Ломакин В.А., Шмаков А.П. Задачи и упражнения по механике сплошной среды. М.: Изд-во МГУ, 1979.
9. Ламб Г. Гидродинамика. М.: Гостехтеориздат, 1947.
10. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986.
11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.% ГИТТЛ, 12. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.:Наука, 1973.
13. Лурье А.И. Теория упругости. М. Наука, 1970.
14. Мак-Коннел А. Дж. Введение в тензорный анализ с приложениями к геомтрии, механике и физике. М.: Физматгиз, 1963.
15. Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975.
16. Новожилов В.В. Теория упругости. Л.: Судпромгиз, 1958.
17. Победря Б.Е. Лекции по тензорному анализу. М.: Изд-во МГУ, 1986.
18. Прагер В. Введение в механику сплошных сред. М.: Изд-во иностр.
Литературы, 1963.
19. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1987.
20. Седов Л.И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. М.:
Наука, 1981.
21. Сокольников И.С. Тензорный анализ. М.: Наука, 1971.
22. Тимошенко С П. Теория упругости. М.:Наука, 1975.
23. Ферми Э. Термодинамика. Харьков.: Изд-во Харьковского университета, 1973.
Направление подготовки: 03.00.00 - Ф И З И К А И А С Т Р О Н О М И Я Программа рассмотрена и одобрена на заседании совета факультета пищевых машин и автоматов, протокол № 7 от 20.03.14 г.
Блок 1.
Профиль: 01.04.07 - физика конденсированного состояния Структура твёрдых тел, дефекты в кристаллах, типы химической связи.
• Кристаллические и аморфные тела. Ближний и дальний порядок. Радиус корреляции. Простые и сложные неорганические вещества. Органические вещества.
Индексы Миллера. Низкоиндексные плоскости некоторых важных кристаллов. Высокоиндексные ступенчатые поверхности. Трансляционная симметрия. Элементарная ячейка. Пространственная решётка.
Кристаллографические системы и классы. Трасляционные решётки Бравэ.
Точечные и пространственные группы.
Особенности распространения волн в периодических структурах. Закон Вульфа-Брэгга. Ячейка Вигнера-Зейтца. Обратная решётка. Зоны Бриллюэна.
Точечные дефекты, их образование и диффузия. Атомы внедрения.
Вакансии. Примеси замещения. Комбинации точечных дефектов.
Влияние механических, радиационных, термических воздействий на реальную структуру твёрдых тел.
Краевые и винтовые дислокации. Вектор Бюргерса. Плотность дислокаций. Энергия дислокаций. Переползание и скольжение дислокаций.
Механизмы образования дислокаций в кристалле. Дислокации в некоторых реальных кристаллах. Дислокации в структурах алмаза и сфалерита.
Структурные и физические особенности ионных, ковалентных, металлических и молекулярных кристаллов.
Плотнейшие упаковки частиц в структурах. ГЦК и ГПУ решётки.
Основные типы структур. Решётки типа сфалерита. Тетраэдрические полупроводниковые структуры. Политипия. Изоморфизм. Полиморфизм.
Энергетический спектр кристаллов.
Статистика Максвелла-Больцмана. Статистики Бозе - Эйнштейна и Ферми-Дирака. Уровень Ферми. Бозоны. Фермионы. Примеры квазичастиц.
Фононы, магноны, экситоны, плазмоны. Взаимодействие квазичастиц.
Колебания кристаллической решётки. Акустическая и оптическая ветви колебаний. Многофононные процессы. Теплоемкость решетки. Дебаевская частота. Фактор Дебая-Валлера в рассеянии рентгеновских лучей. Ангармонизм и тепловое расширение.
Описание энергетического состояния кристалла при помощи газа квазичастиц. Электроны в металле как квазичастицы. Квазиимпульс. Закон дисперсии. Вырожденный электронный газ. Поверхность Ферми.
Электронные состояния в кристаллах. Электронный спектр и плотность состояний электронов. Эффект де-Гааза ван Альфена. Спектр квазидвумерных электронов в поперечном квантующем магнитном поле.
Приближения сильной и слабой связи. Теорема Блоха. Зонная схема и типы твердых тел. Положение Ферми-уровня. Кинетическое уравнение.
Электро- и теплопроводность. Времена релаксации. Механизмы рассеяния электронов. Рассеяние на примесях и дефектах. Электрон-фононные столкновения.
Фазовые переходы, твердые растворы и фазы переменного состава.
Равновесие фаз в многокомпонентных системах и правило фаз. Фазовые переходы 1 и 2 рода. Диаграммы равновесия. Кинетика фазовых превращений.
Твердые растворы и промежуточные фазы.
Фазы переменного состава. Гетерополупроводники.
Механические, оптические и магнитные свойства твёрдых тел.
Виды деформаций. Упругая деформация. Тензор упругих постоянных.
Пластическая деформация твёрдых тел. Предел текучести. Упрочнение.
Внутреннее трение.
Механизмы поглощения фотонов. Поглощение свободными носителями.
Комбинационное рассеяние света в кристаллах.
Поглощение связанными носителями. Правило отбора. Межзонные прямые и непрямые переходы. Люминесценция. Времена жизни возбуждений.
Флюоресценция. Безизлучательные переходы. Квантовый выход люминесценции.
Виды магнетиков. Спин и магнитный момент атомов. Диамагнетизм и парамагнетизм газов и твёрдых тел. Диамагнетизм свободного электронного газа. Спиновый парамагнетизм.
Ферромагнетизм. Точка Кюри. Молекулярное поле Вейса. Обменное взаимодействие. Ферромагнитные домены. Энергия анизотропии. Доменная стенка.
Антиферромагнетики. Ферриты. Магнитные кластеры. Углеродные наноструктуры. Наноуглеродные ферромагнетики.
Методы выращивания кристаллов. Атомарно чистые поверхности.
Адатомы. Механизмы и кинетика роста тонких пленок. Способы роста и свойства нитевидных кристаллов. Оптические, электрические и магнитные свойства тонких пленок.
Металлы и сверхпроводники.
Особенности металлического состояния. Металлы с большой длиной пробега электронов. Аномальный скин-эффект.
Циклотронный резонанс и размерные эффекты. Проникновение электромагнитного поля в металл. Геликоны.
Явление сверхпроводимости. Основные свойства сверхпроводников.
Сверхпроводники I и II рода.
Основы микроскопической и термодинамической теорий. Энергетическая щель и квазичастицы в сверхпроводнике. Куперовские пары. Эффект Джозефсона. Высокотемпературные сверхпроводники.
Полупроводниковые гетеросистемы.
Электронная структура и зонные диаграммы типичных полупроводников.
Германий и кремний. Узкозонные и широкозонные полупроводники.
Примесные уровни. Доноры и акцепторы. Температурные зависимости проводимости. Рекомбинация и релаксация неравновесных носителей заряда.
Горячие носители. Эффект Ганна.
Р-n переход. Гетероструктуры. Сверхрешетки. Квазидвумерные системы в полупроводниках Размерное квантование электронного спектра.
Фотопроводимость. Полупроводниковые фотоприемники.
Магнетосопротивление. Эффект Холла Диэлектрики, сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики.
Эффективное поле. Дебаевская длина экранирования. Переходы металлдиэлектрик в системе электронов. Переход Андерсона. Край подвижности в электронном спектре. Переход Мотта.
Приборы на основе перехода металл-полупроводник и М Д П структуры.
Элетрострикция. Пьезоэлектричество. Пироэлектрики и сегнетоэлектрики.
Электрический гистерезис. Аномалии физических свойств сегнетоэлектриков.
Молекулярные кристаллы.
Рентген о граф ия, электронография, электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ, оже-спектроскопия.
Физика рентгеновских лучей. Рентгенотехника. Дифракция рентгеновских лучей от кристаллов. Метод Лауэ. Рентгенография.
Основные принципы электронографии и нейтронографии.
Просвечивающая электронная микроскопия. Ионно-полевая микроскопия.
Полевая эмиссионная микроскопия. Микроскопия медленных электронов.
Дифракция быстрых электронов.
Сканирующая электронная микроскопия. Сканирующая туннельная микроскопия. Атомно-силовая микроскопия.
Спектроскопия потерь энергии. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. УФ фотоэлектронная спектроскопия. Оже-спектроскопия.
Рентгеноспектральный микроанализ с дисперсией по длинам волн и с дисперсией по энергиям.
Электрические, оптические методы исследования.
Зондовые методы измерения удельного сопротивления. Определение основных параметров полупроводников из измерений эффекта Холла.
Емкостная спектроскопия. Емкостная спектроскопия глубоких уровней.
Радиоспектроскопия твердых тел. Тонкая и сверхтонкая структура линий ЭПР и форма линий спектров ЭПР и ЯМР. ЭПР примесей в полупроводниках.
ЭПР ионов переходных элементов в полупроводниках. ЭПР структурных дефектов. Структурные исследования методом Я М Р.
Акустическая спектроскопия фазового состава. Акустическая спектроскопия точечных дефектов твердых тел. Нейтронно-активационный анализ.
Взаимодействие электромагнитного излучения с полупроводниками.
Основные оптические характеристики твердых тел. Взаимодействие света с примесями, свободными носителями заряда и кристаллической решеткой.
Экспериментальные методы оптических измерений и методы определения оптических констант. Оптическая и колебательная спектроскопия.
Спектроскопия полупроводников. Экситон Ванье-Мотта. Оптическая спектроскопия в диапазоне видимого света и ультрафиолетового диапазона.
Инфракрасная спектроскопия. Рамановская спектроскопия. Бриллюэновская спектроскопия. Фотолюминесценция. Термолюминесценция. Люминесцентная спектроскопия.
Определение основных параметров полупроводников из спектров поглощения и отражения. Контроль параметров эпитаксиальных слоев оптическими методами.
Литература 1. Зейтц Ф. Современная теория твёрдого тела - Л.: ГИ технико-теоретической литературы, 1949. - 736 с.
2. Пайерлс Р. Квантовая теория твердых тел - М.: ИЛ, 1956. - 260 с.
3. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела М.: Наука, Гл. ред. физикоматематической литературы, 1978. - 792 с.
4. Киттель Ч. Квантовая теория твердых тел. - М.: Наука, Гл. ред. физикоматематической литературы, 1967. - 492 с.
Металлургия, 1978. - 544 с.
6. Давыдов А.С. Теория твердого тела - М.: Наука, Гл. ред. физикоматематической литературы, 1976. - 639 с.
7. Маделунг О. Теория твердого тела/ Пер. под ред. Ансельма А.И. - М.:
Наука, Гл. ред. физико-математической литературы, 1980. - 4 1 6 с.
8. Маделунг О. Физика твердого тела. Локализованные состояния - М.: Наука, Гл. ред. физико-математической литературы, 1965. - 184 с.
9. Займан Дж. Электроны и фононы. Теория явлений переноса в твердых телах 10. Харрисон У. Теория твердого т е л а - М. : Мир, 1972. - 6 1 6 с.
11. Блейкмор Дж. Физика твердого тела - М.: Мир, 1988. - 608 с.
12. Вонсовский С В., Кацнельсон М.И. Квантовая физика твердого тела - М.:
Наука, Гл ред. физикоматематической литературы, 1983. - 336 с.
13. Стоунхэм A. M. Теория дефектов в твердых телах - М.: Мир, 1978. - 496 с.
14. Хирт Д., Лоте И. Теория дислокаций - М.: Атомиздат, 1972. - 15. Займан Дж. Принципы теории твердого тела - М.: Мир, 1974 - 472 с.
16. Джонс Г. Теория зон Бриллюэна и электронные состояния в кристаллах М. : М и р, 1968.- 178 с.
17. Слэтер Дж. Диэлектрики, полупроводники, металлы - М.: Мир, 1969. - 18. Дэвисон С, Левин Дж. Поверхностные (Таммовские) состояния - М.:
19. Иоффе А.Ф. Избранные труды. Механические и электрические свойства кристаллов - Л.: Наука, 1974. - 327 с.
20. Абрикосов А.А. Основы теории металлов - М.: Наука, 1987. - 520 с.
21. Маттис Д. Теория магнетизма - М.: Мир, 1967. - 407 с.
22. Уайт Р. Квантовая теория магнетизма - М.: Мир, 1985. - 304 с.
23. Роуз-Инс А., Родерик Е. Введение в физику сверхпроводимости - М.: Мир, 1972.-272 с.
24. Тинкхам М. Введение в сверхпроводимость - М.: Атомиздат, 1980. - 310 с.
25. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика - М.: Наука, Г. Ред.
физико-математической литературы, 1976. - 583 с.
26. Рейф Ф. Статистическая физика - М.: Наука, Гл. ред. физикоматематической литературы, 1986. - 336 с.
27. Исихара А. Статистическая физика - М.: Мир, 1973. - 471 с.
28. Хилл Т. Статистическая механика - М.: ИЛ, 1960. - 485 с.
29. Худсон Д. Статистика для физиков - М.: Мир, 1970. - 296 с.
30. Каули Дж. Физика дифракции - М.: Мир, 1979. - 31. Уманский Я.С. Рентгенография металлов - М.; Металлургия, 1967. - 235 с.
32. Уманский Я.С, Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н.
Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия - М.:
Металлургия, 1982. - 632 с.
33. Горелик С. С, Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ - М.: Металлургия, 1970. - 368 с.
34. Русаков А.А. Рентгенография металлов - М.: Атомиздат, 1977. - 480 с.
35. Шаскольская М.П. Кристаллография - М. : Высш. шк., 1976. - 391 с.
36. Вайнштейн Б.К. Структурная электронография - М.: Из-во АН СССР, 1956.
37. Современная кристаллография. В 4 т. Т 1. Симметрия кристаллов. Методы структурной кристаллографии / Б.К. Вайнштейн. - М.: Мир, 1979. - 384 с.
38. Современная кристаллография. В 4 т. Т. 2. Структура кристаллов / Б.К.
Вайнштейн, В.М. Фридкин, В.Л. Инденбом. - М.: Наука, 1979. - 367 с.
39. Васильев Д.М. Физическая кристаллография - М.: Металлургия, 1981. - 40. Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах - М.: Мир, 1974.-254 с.
41. Най Дж. Физические свойства кристаллов - М.: ИЛ, 1960. - 195 с.
42. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Учеб. пособ. М.: Технофера, 2004. - 114 с.
43. Неволин В.К. Основы туннельно-зондовой нанотехнологии. - М.: МИЭТ, 44. Практическая растровая электронная микроскопия / Под ред. Ф. Морис. М.: Металлургия, 1988. - 406 с.
45. Шиммель Г. Методика электронной микроскопии. - М.: Мир, 1972. - 300 с.
46. Количественный электронно-зондовый микроанализ / Под ред. В. Скотта, Г.
Лава. - М.: Мир, 1986. - 352 с.
47.3андерна А. Методы анализа поверхности. - М.: Мир, 1979. - 582 с.
48. Карлсон Т. А. Фотоэлектронная и Оже-спектроскопия. Л.:
Машиностроение, 1981.-431 с.
49. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. - М.: Техносфера, 2004. - 384 с.
50. Неволин В.К. Зондовые технологии в электронике. - М.: Техносфера, 2006. с.
Дополнительная литература 1. Праттон М. Введение в физику поверхности - Н И Ц «Регулярная и хаотическая динамика», Удм. ГУ, 2000. - 252 с.
2. Пул Ч.П., Оуэне Ф. Нанотехнологии - М.: Техносфера, 2006. - 336 с.
3. Фазовые переходы и симметрия кристаллов / Ю.А. Изюмов, В.Н.
Сыромятников. - М.: Металлургия, 1967. - 247 с.
4. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы - М.: Наука, 1986. - 366 с.
5. Сыноров В.Ф., Сысоев Б.И., Линник В.Д. Релаксационные методы исследования энергетического спектра локализованных состояний в полупроводниках. Учебное пособие. - Воронеж: ВГУ, 1982. - 180 с.
6. Иевлев В.М. Тонкие плёнки неорганических материалов: механизм роста и структура. Учебное пособие. - Воронеж: Вгу, 2008. - 496 с.
7. Иевлев В.М., Трусов Л.И. Рост плёнок. Учебное пособие. - Воронеж: ВПИ, 1982.-98 с.
8. Иевлев В.М., Трусов Л.И., Холмянский В.А. Структурные превращения в тонких пленках. - М.: Металлургия. - 1988.- 326 с.
9. Иевлев В.М., Бугаков А.В. Ориентированная кристаллизация пленок.
Учебное пособие. - Воронеж: ВГТУ, 1988. - 216 с.
10. Иевлев В.М., Кущев С Б. Просвечивающая электронная микроскопия неорганических материалов. Учебное пособие. - Воронеж: ВГТУ, 2003. с.
11. Конников С.Г., Сидоров А.Ф. Электронно-зондовые методы исследования полупроводниковых материалов и приборов - М.: Энергия, 1978. - 135 с.
12. Жукова Л.А., Гуревич М.А. Электронография поверхностных слоев и пленок полупроводниковых материалов - М.: Металлургия, 1971. - 176 с.
13. Современная электронная микроскопия в исследовании вещества - СМ.:
Наука, 1982.-285 с.
14. Чопра К.Л. Электрические явления в тонких пленках - М.: Мир, 1972. - 15. Буданов А.В., Ковалевский В.И., Стрыгин В.Д. Оптика. Основы квантовой механики, физики твердого тела и ядерной физики. Учебное пособие. Воронеж: ВГТА, 2009. - 203 с.
16. Дистанционная лаборатория атомно-силовой микроскопии нанообъектов, Обработка и анализ изображения. Учебное пособие - Вороненж: ВГУ, 2007.
17. Проблемы современной кристаллографии / Отв. Ред. Б.К. Вайнштейн. - М.:
Наука, 1975.-406 с.
18. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок - М.:
19. Кроновер Р. Фракталы и хаос в динамических системах - М.: Техносфера, Блок 2.
Профиль: 01.04,10 - физика полупроводников Химическая связь и атомная структура полупроводников Электронная конфигурация внешних оболочек атомов и типы сил связи в твердых телах. Ван-дер-ваальсова, ионная и ковалентная связь. Структура важнейших полупроводников и полупроводниковых соединений. Симметрия кристаллов. Трансляционная симметрия кристаллов. Базис и кристаллическая структура. Элементарная ячейка. Примитивная ячейка. Ячейка Вигнера-Зейтца.
Решетки Браве. Обратная решетка. Зона Бриллюэна. Примеси и структурные дефекты в полупроводниках. Химическая природа и электронные свойства примесей. Точечные, линейные и двумерные дефекты.
Основы технологии полупроводников и методы определения их параметров Методы выращивания монокристаллов из газовой и жидкой фаз. Методы выращивания эпитаксиальных пленок из жидкой и газовой фаз. Молекулярнолучевая эпитаксия. Металлоорганическая эпитаксия.
Основные методы определения параметров полупроводников: ширины запрещённой зоны, подвижности и концентрации свободных носителей, времени жизни неосновных носителей, концентрации и глубины залегания уровней примеси и дефектов.
Основы зонной теории полупроводников Основные приближения зонной теории. Волновая функция электрона в периодическом поле кристалла. Энергетические зоны. Теорема Блоха. Зоны Бриллюэна. Энергетические зоны. Законы дисперсии для важнейших полупроводников. Изоэнергетические поверхности. Эффективная масса.
Плотность состояний. Искривление энергетических зон в электрическом поле.
Уровни энергии, создаваемые примесными центрами в полупроводниках.
Доноры и акцепторы. Мелкие и глубокие уровни.
Функция распределения. Концентрация электронов и дырок в зонах.
Эффективная плотность состояний. Невырожденный и вырожденный электронный (дырочный) газ. Концентрация электронов и дырок на локальных уровнях. Положение уровня Ферми и равновесная концентрация электронов и дырок в собственных и примесных (нескомпенсированных и компенсированных) полупроводниках. Многозарядные примесные центры.
Кинетические явления в полупроводниках Кинетические коэффициенты - проводимость, постоянная Холла и термоЭДС. Дрейфовая скорость, дрейфовая и холловская подвижности. Дрейфовый и диффузионный ток. Соотношение Эйнштейна. Механизмы рассеяния носителей заряда в неидеальной решетке.
Взаимодействие носителей заряда с акустическими и оптическими фононами. Рассеяние носителей заряда на заряженных и нейтральных примесях. Отрицательная дифференциальная проводимость.
Генерация и рекомбинация неравновесных носителей заряда. Квазиуровни Ферми. Уравнение кинетики рекомбинации. Время жизни. Фотопроводимость.
Механизмы рекомбинации. Излучательная и безызлучательная рекомбинация.
Межзонная рекомбинация. Рекомбинация через уровни примесей и дефектов.
Оже-рекомбинация. Пространственно неоднородные распределения носителей заряда. Амбиполярная диффузия. Длина диффузии неравновесных носителей заряда.
Контактные явления в полупроводниках Схема энергетических зон в контакте металл-полупроводник.
Обогащенные, обедненные и инверсионные слои пространственного заряда вблизи контакта. Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки.
Энергетическая диаграмма р-n перехода. Гетеропереходы. Варизонные полупроводники.
Свойства поверхности полупроводников Поверхностные состояния и поверхностные зоны. Таммовские уровни.
Модель Шокли. Скорость поверхностной рекомбинации. Искривления зон, распределение заряда и потенциала вблизи поверхности. Поверхностная рекомбинация. Эффект поля.
Оптические явления в полупроводниках Комплексная диэлектрическая проницаемость, показатель преломления, коэффициент отражения, коэффициент поглощения и связь между ними.
Соотношение Крамерса- Кронига. Межзонные переходы. Край собственного поглощения в случае прямых и непрямых, разрешенных и запрещенных переходов. Экситонное поглощение и излучение. Спонтанное и вынужденное излучение. Поглощение света на колебаниях решетки. Рассеяние света колебаниями решетки, комбинационное рассеяние на оптических фононах (Рамана-Ландсберга), рассеяние на акустических фононах (БриллюэнаМанделыитама). Влияние примесей на оптические свойства. Примесная структура оптических спектров вблизи края собственного поглощения в прямозонных и непрямозонных полупроводниках. Межпримесная излучательная рекомбинация. Оптические явления во внешних полях. Эффект Франца-Келдыша. Эффект Поккельса. Эффект Бурштейна-Мосса. Эффекты Фарадея и Фойгта.
Фотоэлектрические явления Примесная и собственная фотопроводимость. Оптическая перезарядка локальных уровней и связанные с ней эффекты. Термостимулированная проводимость. Фотоэлектромагнитный эффект.
Некристаллические полупроводники Аморфные и стеклообразные полупроводники. Структура атомной матрицы некристаллических полупроводников. Идеальное стекло.
Гидрированные аморфные полупроводники. Особенности электронного энергетического спектра неупорядоченных полупроводников. Плотность состояний Локализация электронных состояний. Легирование некристаллических полупроводников. Механизмы переноса носителей заряда.
Прыжковая проводимость. Закон Мотта. Правило Урбаха. Нестационарные процессы. Метастабильные состояния. Дисперсионный перенос.
Полупроводниковые структуры пониженной размерности и сверхрешетки Размерное квантование. Двумерные и квазидвумерные электронные системы и структуры. Композиционные сверхрешетки. Квантовые нити.
Квантовые точки. Энергетический спектр электронов, Оптические явления, межзонное поглощение, излучательная рекомбинация, электрические и гальваномагнитные явления в этих структурах. Экситоны в квантовых ямах, квантово-размерный эффект Штарка. Эффект Шубникова-де Гааза. Общие представления о квантовом эффекте Холла.
Принципы действия полупроводниковых приборов Приборы с использованием р-n переходов. Туннельный диод. Диод Ганна.
Биполярный транзистор. Тиристор. Энергетическая диаграмма структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Полевые МДП-транзисторы.
Приборы с зарядовой связью.
Фотоэлементы и фотодиоды. Фотоэлектрические преобразователи.
Светодиоды. Полупроводниковые лазеры. Инжекционные лазеры на основе двойной гетероструктуры.
Использование наноструктур в полупроводниковых приборах.
Гетеротранзистор с двумерным электронным газом (НЕМТ). Гетеролазеры на основе структур с квантовыми ямами и квантовыми точками. Резонанснотуннельный диод. Наноэлектроника.
1. Зеегер К. Физика полупроводников. - М. : Мир, 1977. - 6 1 6 с.
2. Слэтер Дж. Диэлектрики, полупроводники, металлы. - М.: Мир, 1969. - 3. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. М.: Гл. ред. физ.-мат.
литературы, 1978. - 616 с.
4. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. - М.: Гл.
ред. физ.-мат. литературы, 1977. - 672 с.
5. Смит Р. Полупроводники. - М.: Мир, 1982. - 560 с.
6. Шалимова К.В. Физика полупроводников. Учеб. пособие. - М. :
Энергоатомиздат, 1985. - 392 с.
7. Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. Учеб. пособие. - М.:
Высш. ш к, 1975.-296 с.
8. Грей Г. Электроны и химическая связь. - М.: Мир, 1967. - 210 с.
9. Угай Я.А. Введение в химию полупроводников. - М.: Высш. шк., 1965. - Ю.Горелик С. С, Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и металловедение. - М.: Металлургия, 1973. - 496 с.
1 ГГорюнова Н.А. Сложные алмазоподобные полупроводники. - М.: Сов.
радио, 1968. - 267 с.
12.Волькенштейн Ф.Ф. Физико-химия поверхности полупроводников. - М. :
Наука, 1973.-399 с.
П.Стриха В.И. Теоретические основы работы контакта металл-полупроводник.
- К и е в : Наук. Думка, 1074. - 263 с.
14.Литовченко В.Г., Горбань П.К. Основы физики микроэлектронных систем металл-диэлектрик-полупроводник. - Киев: Наук. Думка, 1978. - 316 с.
15. Литовченко В.Г. Основы физики полупроводниковых слоистых систем. Киев.: Наук. Думка, 1980. - 284 с.
16. Ржанов А.В. Электронные процессы на поверхности полупроводников. - М.:
Наука, Гл. ред. физ. - мат., 1971. - 4 8 0 с.
17. РЫБКИН С М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. - М.:
Физматгиз, 1963. - 4 9 4 с.
18.0ура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.Л., Зотов А.В., Катояма М. Введение в физику поверхности. - М.: Наука, 2006. - 490 с.
19. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М. : М и р, 1974.- 185 с.
20. Мотт Н., Туз У. Теория проводимости по примеси / УФН. - 163. - Т. 79. С. 691-699.
21.3и С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х кн. - М. : Мир, 1984. - Кн.
22. Сыноров В.Ф., Чистов Ю.С. Физика МДП-структур. Учеб. Пособие. Воронеж: ВГУ, 1989. - 224 с.
23. Бормонтов Е. Н. Физика и метрология МДП-структур. Учеб. Пособие. Воронеж: ВГУ, 1997. - 184 с.
24. Рембеза С И. Методы измерения основных параметров полупроводников.
Учеб. Пособие. - Воронеж: ВГУ, 1989. - 224 с.
25. Пайерлс Р. Квантовая теория твердых тел - М.: ИЛ, 1956. - 260 с.
26. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела М.: Наука, Гл. ред. физикоматематической литературы, 1978. - 792 с.
27.3айман Дж. Электроны и фононы. Теория явлений переноса в твердых телах 28. Стоунхэм A. M. Теория дефектов в твердых телах - М.: Мир, 1978. - 496 с.
29. Займан Дж. Принципы теории твердого тела - М.: Мир, 1974 - 472 с.
30. Джонс Г. Теория зон Бриллюэна и электронные состояния в кристаллах М. : М и р, 1968.- 178 с.
31. Дэвисон С, Левин Дж. Поверхностные (Таммовские) состояния - М.:
32. Иоффе А.Ф. Избранные труды. Механические и электрические свойства кристаллов - Л.: Наука, 1974. - 327 с.
33. Ландау Л.Д., Л и ф ш и ц Е.М. Статистическая физика - М.: Наука, Г. Ред.
физико-математической литературы, 1976. - 583 с.
34. Рейф Ф. Статистическая физика - М.: Наука, Гл. ред. физикоматематической литературы, 1986. - 336 с.
35. Исихара А. Статистическая ф и з и к а - М. : Мир, 1973. - 4 7 1 с.
36. Худсон Д. Статистика для физиков - М.: Мир, 1970. - 296 с.
37. Болтакс Б.И. Диффузия в полупроводниках. - М.: физ. - мат. лит., 1961. с.
38. Болтакс Б.И. Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках. - Л.: Наука, 1972.-384 с.
39. Атомная диффузия в полупроводниках/ Под ред. Д. Шоу. - М.: Мир, 1975. с.
40. Мильвидский М.Г. Полупроводниковые материалы в современной электронике. - М.: Наука, Гл. ред. физ. - мат. лит., 1986. - 144 с.
41. Уманский Я.С. Рентгенография металлов - М.: Металлургия, 1967. - 235 с.
42. Уманский Я. С, Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н.
Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия - М.:
Металлургия, 1982. - 632 с.
43. Горелик С С, Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ - М.: Металлургия, 1970. - 368 с.
44. Шаскольская М.П. Кристаллография - М.: Высш. шк., 1976. - 391 с.
45. Вайнштейн Б.К. Структурная электронография - М.: Из-во АН СССР, 1956.
46. Современная кристаллография. В 4 т. Т 1. Симметрия кристаллов. Методы структурной кристаллографии / Б.К. Вайнштейн. - М.: Мир, 1979. - 384 с.
47. Современная кристаллография. В 4 т. Т. 2. Структура кристаллов / Б.К.
Вайнштейн, В.М. Фридкин, В.Л. Инденбом. - М.: Наука, 1979. - 367 с.
48. Васильев Д.М. Физическая кристаллография - М.: Металлургия, 1981. - 49. Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах - М.: Мир, 50. Най Дж. Физические свойства кристаллов - М.: ИЛ, 1960. - 195 с.
51. Херман М. Полупроводниковые сверхрешетки. - М. : Мир, 1989. - 2 4 0 с.
1. Праттон М. Введение в физику поверхности - Н И Ц «Регулярная и хаотическая динамика», Удм. ГУ, 2000. - 252 с.
2. Фазовые переходы и симметрия кристаллов / Ю.А. Изюмов, В.Н.
Сыромятников. - М.: Металлургия, 1967. - 247 с.
3. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы - М.: Наука, 1986. - 366 с.
4. Сыноров В.Ф., Сысоев Б.И., Линник В.Д. Релаксационные методы исследования энергетического спектра локализованных состояний в полупроводниках. Учебное пособие. - Воронеж: ВГУ, 1982. - 180 с.
5. Иевлев В.М., Бугаков А.В. Ориентированная кристаллизация пленок.
Учебное пособие. - Воронеж: ВГТУ, 1988. - 216 с.
6. Иевлев В.М., Кущев С Б. Просвечивающая электронная микроскопия неорганических материалов. Учебное пособие. - Воронеж: ВГТУ, 2003. с.
7. Конников С.Г., Сидоров А.Ф. Электронно-зондовые методы исследования полупроводниковых материалов и приборов - М.: Энергия, 1978. - 135 с.
8. Жукова Л.А., Гуревич М.А. Электронография поверхностных слоев и пленок полупроводниковых материалов - М.: Металлургия, 1971. - 176 с.
9. Современная электронная микроскопия в исследовании вещества - СМ.:
Наука, 1982.-285 с.
10. Чопра К.Л. Электрические явления в тонких пленках - М.: Мир, 1972. - 11. Проблемы современной кристаллографии / Отв. Ред. Б.К. Вайнштейн. - М.:
Наука, 1975.-406 с.
12. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок - М.:
Мир, 1989.-342 с.
И.Зандерна А. Методы анализа поверхности. - М.: Мир, 1979. - 582 с.
14.Карлсон Т. А. Фотоэлектронная и Оже-спектроскопия. Л.:
Машиностроение, 1981.-431 с.
Программа рассмотрена и одобрена на заседании совета факультета экологии и химической технологии, протокол № 6 от 26.03.14 г.
Профиль: 02.00.01 - неорганическая химия Фундаментальные основы неорганической химии Периодический закон Д.И.Менделеева и строение атома Основные представления о строении атома. Волновая функция и уравнение Шредингера.
Квантовые числа, радиальное и угловое распределение электронной плотности.
Атомные орбитали (s-, р-, d- и f-AO), их энергии и граничные поверхности.
Распределение электронов по АО. Принцип минимума энергии. Принцип Паули. Атомные термы, правило Хунда. Современная формулировка периодического закона, структура периодической системы. Коротко- и длиннопериодный варианты периодической таблицы. Периоды и группы.
Закономерности изменения фундаментальных характеристик атомов: атомных и ионных радиусов, потенциала ионизации, энергии сродства к электрону и электроотрицательности. Периодичности в изменении свойств простых веществ и основных химических соединений — оксидов, гидроксидов, гидридов, галогенидов, сульфидов, карбидов, нитридов и боридов.
Химическая связь и строение молекул Понятие о природе химической связи. Основные характеристики химической связи: длина, энергия, направленность, полярность, кратность. Основные типы химической связи.
Основные положения метода валентных связей (МВС). Гибридизация орбиталей. Направленность, насыщаемость и поляризуемость ковалентной связи. Влияние неподеленных электронных пар на строение молекул, модель Гиллеспи. Основные положения метода молекулярных орбиталей (ММО).
Двухцентровые двухэлектронные молекулярные орбитали. Энергетические диаграммы МО гомоядерных и гетероядерных двухатомных молекул. Энергия ионизации, магнитные и оптические свойства молекул. Многоцентровые МО, гипервалентные и электронодефицитные молекулы. Принцип изолобального соответствия. Корреляционные диаграммы. Ионная связь. Ионная модель строения кристаллов, образование ионных кристаллов как результат ненаправленности и ненасыщаемости ион-ионных взаимодействий.
Комплексные (координационные) соединения Основные понятия координационной теории. Типы комплексных соединений по классификации лигандов, заряду координационной сферы, числу центральных атомов.
Номенклатура комплексных соединений. Изомерия комплексных соединений.
Устойчивость комплексов в растворах и основные факторы, ее определяющие.
Константы устойчивости комплексов. Природа химической связи в комплексных соединениях. Механизмы реакций комплексных соединений.
Реакции замещения, отщепления и присоединения лиганда, окислительновосстановительные реакции. Взаимное влияние лигандов в координационной сфере. Применение комплексных соединений.
Общие закономерности протекания химических реакций Основные понятия и задачи химической термодинамики как науки о превращениях энергии при протекании химических реакций. Термодинамическая система, параметры и функции состояния системы. Первый закон термодинамики.
Внутренняя энергия и ее изменение при химических и фазовых превращениях.
Энтальпия. Стандартное состояние и стандартные теплоты химических реакций. Теплота и энтальпия образования. Закон Гесса. Энергии химических связей. Теплоемкость, уравнение Кирхгофа. Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики. Энтропия и ее физический смысл, уравнение Больцмана. Стандартная энтропия. Зависимость энтропии от параметров состояния. Энергия Гиббса. Направление химических процессов, критерии самопроизвольного протекания реакций в изолированных и открытых системах. Химический потенциал. Условие химического равновесия, константа равновесия. Изотерма химической реакции. Скорость химической реакции, ее зависимости от природы и концентрации реагентов, температуры. Порядок реакции. Константы скорости и ее зависимость от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации и понятие об активированном комплексе.
Обратимые реакции. Закон действующих масс. Влияние катализатора на скорость реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ.
Растворы и электролиты Современные представления о природе растворов. Особенности жидких растворов. Порядок в жидкостях, структура воды и водных растворов. Специфика реакций в водных и неводных растворах.
Теория электролитической диссоциации. Ионное произведение воды и его зависимость от температуры. Водородный показатель рН, шкала рН. Кислоты и основания. Протолитическая теория Бренстеда—Лоури. Сопряженные кислоты и основания. Гидролиз. Современные взгляды на природу кислот и оснований.
Сильные и слабые электролиты. Зависимость степени электролитической диссоциации от концентрации, температуры, природы растворителя, посторонних электролитов. Закон разбавления Оствальда. Основные понятия теории сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Произведение растворимости.
Динамическое равновесие в насыщенных растворах малорастворимых сильных электролитов и факторы, его смещающие. Электрохимические свойства растворов. Сопряженные окислительно-восстановительные пары. Электродный потенциал. Окислительно-восстановительные реакции и их направление.
Уравнение Нернста. Электролиз. Коллигативные свойства растворов электролитов и неэлектролитов. Изотонический коэффициент. Закон Рауля.
Криоскопия и эбуллиоскопия, осмос.
Положение s-элементов в Периодической системе, особенности электронной конфигурации. Характерные степени окисления. Водород. Особое положение водорода в Периодической системе. Изотопы водорода. Орто- и пара-водород. Методы получения водорода. Физико-химические свойства водорода. Гидриды и их классификация. Окислительно-восстановительные свойства водорода. Пероксид водорода, его получение, строение и окислительно-восстановительные свойства. Элементы группы IA. Общая характеристика группы. Основные классы химических соединений - получение и свойства. Нерастворимые соли. Особенности химии лития. Применение щелочных металлов и их соединений.
Элементы группы ПА. Общая характеристика группы. Основные классы химических соединений получение и свойства. Особенности комплексообразования s-металлов. Особенности химии бериллия, магния и радия. Сходство химии бериллия и лития. Применение бериллия, щелочно земельных металлов и их соединений.
Положение р-элементов в Периодической системе. Особенности электронной конфигурации. Характерные степени окисления. Металлы, неметаллы, металлоиды среди р-элементов. Закономерности в изменении свойств во 2 и 3 периодах. Элементы группы IIIA. Общая характеристика группы. Особенности химии бора. Бороводороды, комплексные гидробораты, кластерные соединения бора, боразол, нитрид бора: особенности их строения и свойств. Оксид алюминия. Алюминаты и гидроксоалюминаты. Галогениды алюминия. Комплексные соединения алюминия. Сплавы алюминия.
Алюмотермия. Амфотерность оксидов галлия, индия и таллия. Особенности химии Т1(1). Применение бора, алюминия, галлия, индия и таллия и их соединений. Элементы группы I V A. Общая характеристика группы.* Особенности химии аллотропных модификаций углерода. Фуллерены и их производные. Нанотрубки. Карбиды металлов. Синильная кислота, цианиды, дициан. Роданостоводородная кислота и роданиды. Сероуглерод. Фреоны и их применение. Оксиды углерода. Карбонилы. Карбонаты. Оксиды кремния, германия, олова и свинца. Кварц и его полиморфные модификации. Кремниевая кислота и силикаты. Галогениды. Кремнефтористоводородная кислота. Карбид кремния. Комплексные соединения олова и свинца. Применение простых веществ и соединений элементов группы I V A. Понятие о полупроводниках.
Свинцовый аккумулятор. Элементы группы V A. Общая характеристика группы.* Закономерности образования и прочность простых и кратных связей в группе. Особенности химии азота. Особенности аллотропных модификаций фосфора. Гидриды элементов группы V A : получение, строение молекул, свойства. Соли аммония. Гидразин, гидроксиламин, азотистоводородная кислота. Галогениды элементов группы V A, получение и гидролиз.
Кислородные соединения азота. Особенности химии N0 и NO2. Азотная, азотистая кислоты и их соли: получение, свойства и окислительновосстановительная способность. Кислородные соединения фосфора: оксиды, кислоты и их соли. Сравнение свойств кислот фосфора в разных степенях окисления. Конденсированные фосфорные кислоты и полифосфаты. Оксиды мышьяка, сурьмы и висмута, кислородсодержащие кислоты мышьяка и сурьмы и их соли. Сравнение силы кислот в группе. Применение простых веществ и соединений элементов V A группы. Удобрения. Элементы группы V I A. Общая характеристика группы. Особенности химии кислорода. Строение молекулы кислорода, объяснение ее парамагнетизма. Озон и озониды. Аллотропные модификации серы и их строение. Классификация оксидов. Простые и сложные оксиды, нестехиометрия оксидов. Гидроксиды и кислоты. Пероксиды, супероксиды. Сероводород и сульфиды. Оксиды серы, кислоты и их соли.
Кислородные соединения селена и теллура. Сравнение силы, устойчивости и окислительно-восстановительных свойств кислородных кислот в группе.
Галогениды серы, селена и теллура. Применение простых веществ и соединений элементов V I A группы. Элементы группы V I I A. Общая характеристика группы. Особенности химии фтора и астата. Окислительные свойства галогенов. Взаимодействие галогенов с водой. Галогеноводороды.
Получение, свойства. Закономерность изменения свойств галогеноводородных кислот в группе. Классификация галогенидов. Межгалогенные соединения:
строение и свойства. Кислородные соединения галогенов. Особенности оксидов хлора. Кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли. Сопоставление силы, устойчивости и окислительно-восстановительных свойств кислородных кислот галогенов, диаграмма Фроста для галогенов. Применение галогенов и их соединений. Элементы группы VIIIA. Общая характеристика группы.
Соединения благородных газов и природа химической связи в них. Гидраты благородных газов. Фториды и кислородные соединения благородных газов.
Применение благородных газов.
Положение d-элементов в Периодической системе. Электронное строение и основные степени окисления. Способность d-элементов к комплексообразованию. Закономерности изменения свойств d-металлов в 4, 5 и 6 периодах. Природа d-сжатия и ее следствия. Элементы группы ШБ. Общая характеристика группы. Оксиды, гидроксиды и фториды металлов ШБ группы - получение и свойства. Комплексные соединения. Сопоставление химии элементов ША и ШБ групп. Применение металлов и их соединений.
Элементы группы IVB. Общая характеристика группы. Оксиды и гидроксиды титана и циркония. Титанаты и цирконаты. Соли титанила и цирконила. Галогениды. Способность к комплексообразованию.
Закономерности в стабильности различных степеней окисления. Влияние лантаноидного сжатия на свойства гафния. Сопоставление металлов I V A и IVB групп. Применение титана и циркония и их соединений. Элементы группы V B.
Общая характеристика группы. Оксиды и галогениды. Ванадаты, ниобаты и танталаты. Способность к комплексообразованию и образованию кластеров.
Закономерности в стабильности различных степеней окисления. Диаграмма Фроста для соединений ванадия. Сопоставление свойств соединений ванадия(У) и фосфора (V). Применение ванадия, ниобия и тантала и их соединений.
Элементы группы V I E. Общая характеристика группы. Оксиды, галогениды и сульфиды. Сравнение свойств хромовой, молибденовой и вольфрамовой кислот и их солей. Особенности комплексообразования.
Кластеры. Бронзы. Поликислоты и их соли. Пероксиды. Окислительновосстановительные свойства соединений хрома, закономерности в стабильности различных степеней окисления. Сопоставление химии элементов V I A и V I E групп. Применение хрома, молибдена и вольфрама и их соединений.
Элементы группы VIIB. Общая характеристика группы.* Кислородные соединения марганца, их кислотно-основные и окислительновосстановительные свойства. Стабильность соединений марганца в различных степенях окисления. Особенности химии технеция и рения. Сопоставление химии элементов V I I A и VIIB групп. Применение марганца и рения.
Элементы группы VIIIB. Общая характеристика группы. Обоснование разделения элементов на семейства железа и платиновые металлы. Семейство железа: получение и физико-химические свойства железа, кобальта и никеля.
Оксиды и гидроксиды, галогениды и сульфиды Соединения железа, кобальта и никеля в высших степенях окисления. Коррозия железа и борьба с ней.
Применение железа, кобальта и никеля. Платиновые металлы: основные классы комплексных соединений платиновых металлов. Оксиды и галогениды платиновых соединений. Применение платиновых металлов. Элементы группы IB. Общая характеристика группы. Оксиды, гидроксиды и галогениды.
Изменение в устойчивости степеней окисления элементов в группе.
Комплексные соединения. Сопоставление элементов IA и IB групп.
Применение меди, серебра и золота. Элементы группы ИВ. Общая характеристика группы. Особенности подгруппы цинка в качестве промежуточной между переходными и непереходными металлами. Оксиды, гидроксиды, галогениды и сульфиды. Амальгамы. Особенности соединений ртути в степени окисления +1. Способность к комплексообразованию и основные типы комплексов цинка, кадмия и ртути. Сопоставление элементов НА и ИВ групп. Применение цинка, кадмия и ртути.
Общая характеристика f-элементов. Особенности строения электронных оболочек атомов. Лантанидное и актинидное сжатие. Сходство и различие лантаноидов и актиноидов. Внутренняя периодичность в семействах лантаноидов и актиноидов. Семейство лантаноидов. Методы получения, разделения и физико-химические свойства металлов. Степени окисления элементов и закономерности их изменения в ряду. Основные классы химических соединений - получение и свойства. Комплексные соединения лантаноидов. Особенности химии церия и европия. Сопоставление d- и fэлементов III группы. Применение лантаноидов. Семейство актиноидов.
Обоснование актиноидной теории. Методы получения и физико-химические свойства актиноидов. Особенности разделения актиноидов. Степени окисления актиноидов и закономерности их изменения в ряду. Основные классы химических соединений актиноидов - получение и свойства. Комплексные соединения актиноидов. Особенности химии тория и урана.
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М., Высш. шк., 2006. 743 с.
2. Неорганическая химия. В 3 томах. Под ред. Третьякова Ю.Д. М.: Академия, 3. Общая и неорганическая химия. В 2 томах. Под ред. Воробьева А.Г. М.: И К Ц «Академкнига», 2006.
4. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл-Пресс, 2006. 728 с.
5. Руководство к практическим работам по общей и неорганической химии. Ч.
1. Под ред. А.Г. Захарова, В.Н. Пророкова. Учебное пособие. Иваново, Иван, издат. дом, 2009. 356 с.
6. Руководство к практическим работам по общей и неорганической химии. Ч.
2. Неорганическая химия. Под. ред. А.Г. Захарова, В.Н. Пророкова. Учебное пособие. Иваново, изд. ИГХТУ, 2010. 248 с.
Карапетьянц М.Х., Дракин С И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 2001. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. Т. 1—3.
Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. М.: Мир, 1997.
Неорганическая химия / Ю.Д. Третьяков, Л.И. Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю. Цивадзе. Т. 1, 2. М.: Химия, 2001.
Хьюи Дж. Неорганическая химия: строение вещества и реакционная способность. М.: Химия, 1987.
Гиллеспи Р, Харгиттаи И. Модель отталкивания электронных пар валентной оболочки и строение молекул. М.: Мир, 1992.
Джонсон Д. Термодинамические аспекты неорганической химии. М.: Мир, 1985. Драго А. Физические методы в химии. Т. 1, 2. М.: Мир, 1981.
Карапетьянц М.Х., Дракин С И. Строение вещества. М.: Высш. шк., 1978.
Костромина Н.А., Кумок В.Н., Скорик Н.А. Химия координационных соединений. М.: Высш. шк., 1990.
Профиль: 02.00.02 - аналитическая химия Методы аналитической химии, принципы их классификации. Основные характеристики методов - чувствительность, предел обнаружения и определения, диапазон определяемых содержаний, воспроизводимость, правильность, селективность, продолжительность, экомические показатели.
Принцип, метод и методика анализа.
Виды химического анализа - изотопный, элементный, функциональный, молекулярный, вещественно-фазовый; макро-, микро- и ультрамикроанализ, анализ следовых количеств; валовый и локальный; дистанционный и на месте;
разрушающий и неразрушающий; непрерыв ный и периодический;
внелабораторный (полевой). Анализ и контроль, их особенности.
Аналитический скрининг, условия его применения.
Обеспечение химического анализа Химические реактивы, их классификация и общая характеристика.
Химическая мерная посуда и ее градуировка. Аналитические приборы - общая характеристика и требования к ним, класс точности, поверка и градуровка.
Математическое обеспечение, основные компьютерные программы.
Информационные источники. Основные пути и приемы их поиска.
Аналитический процесс как совокупность и единство этапов.
Методы анализа. Аналитический сигнал как информативная функция природы и состава вещества. Уравнение связи. Градуировка аналитического сигнала. Эталонные и градуировочные материалы (стандартные вещества и материалы), методы их приготовления и получения.
Химические методы. Химические превращения вещества - основа химических методов.
Химическое равновесие и его использование в анализе Типы равновесий в растворах, Количественные характеристики равновесий, методы их определения и расчета, графическое представление.
Кислотно-основное равновесие. Сила кислот и оснований, закономерности их изменения. Вычисление рН растворов различных кислотно-основных систем. Неводные растворители, основные типы, применяемые в анализе.
Влияние природы растворителя на силу протолитов.
Комплексообразование. Полидентатные лиганды, их природа и формы существования. Особенности взаимодействия и применения в анализе, способы повышения селективности их взаимодействия. Применение для определения катионов металлов, анионов и органических веществ в водных и неводных растворах. Перспективы использования.
Окислительно-восстановительные равновесия. Общая характеристика окислительно-восстановительной способности веществ. Использование уравнения Нернста для описания реакций. Управлениея реакциями.
Равновесие в системе осадок-раствор. Условия и механизм образования и растворения осадка. Гомогенное осаждение. Произведение растворимости (активности). Растворимость осадков; факторы, влияющие на него. Свойства осадков, их загрязнение.
Гравиметрические методы Границы и области применения. Избирательность гравиметрических методов, Важнейшие неорганические и органические осадители. Общая схема гравиметрических определений. Требования к осаждаемой и взвешиваемой форме. Поведение осадков во времени и изменении условий их существования.
Титриметрические методы Основные типы реакций титрования. Изменение концентрации веществ в процессе титрования. Графическое изображение процесса титрования.
Априорные и экспериментальные условия осуществимости титрования веществ и их смесей с заданной погрешностью. Критерии дифференцированного титрования. Титриметрическая система. Способы фиксирования ее состояния.
Основы визуальной индикации. Стандартные растворы, способы приготовления и стандартизации. Способы титрования, условия применения и возможности. Расчет концентрации и массы анализируемого вещества в каждом из них. Основы, принципы, аналитические особенности наиболее широко применяемых методов титрования.
Электрохимические методы Классификация электрохимических методов по типам электродных процессов, измеряемым электрическим параметрам, способу выполнения Классификация электрохимических методов по типам электродных процессов, измеряемым электрическим параметрам, способу выполнения определений.
Обратимые и необратимые электрохимические процессы. Критерии обратимости.
Потенциометрия. Ионометрия: возможности метода и ограничения. Типы ионселективных электродов и их характеристики. Потенциометрическое титрование.
Кулонометрия. Кулонометрическое титрование, его возможности и преимущества.
Вольтамперометрия. Характеристики вольтамперограмм, используемые для изучения и определения органических и неорганических соединений.
Прямые и косвенные вольтамперометрические методы.
Кондуктометрия. Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование.
Физические методы Взаимодействие вещества с электромагнитным излучением, потоками частиц, магнитным полем - основа физических методов.
Методы атомной оптической спектроскопии Атомные спектры испускания, поглощения и флуоресценции.
Резонансное поглощение. Самопоглощение, ионизация. Аналитические линии, их зависимость от природы и концентрации определяемого компонента.
Атомно-эмиссионная спектроскопия. Способы возбуждения проб.
Индуктивно связанная плазма. Лазерный зонд. Способы регистрации спектра.
Идентификация элементов по спектрам испускания. Способы определения концентрации. Внутренний стандарт. Основные виды помех, способы их устранения. Применение.
Атомно-абсорбционная спектроскопия. Основы метода. Атомизаторы, источники излучения, условия проведения анализа. Способы подготовки пробы. Помехи. Ограничения метода. Пределы обнаружения и избирательность. Применение.
Атомно-флуоресцентная спектроскопия. Основы метода. Источники возбуждения. Выбор условий анализа. Взаимное влияние элементов и устранение этих влияний. Количественный анализ. Применение.
Методы рентгеновской и электронной спектроскопии Основные свойства и характеристики рентгеновского излучения. Спектры излучения, поглощения и флуоресценции, их связь со строением атома.
Дифракция рентгеновских лучей. Способы измерения сигнала.
Рентгенофлуоресцентный анализ. Основы метода. Аналитические возможности и ограничения метода. Применение.
Методы молекулярной оптической спектроскопии Молекулярный спектр испускания и поглощения. Основные характеристики соответствующих полос, их аналитическая значимость.
Основные законы светопоглощения и испускания. Способы измерения аналитического сигнала.
Спектрофотометрия. Электронные спектры и энергетические перехо- ды в молекулах. Способы монохроматизации излучения. Пути повышения избирательности определения. Способы определения концентрации веществ.
Анализ многокомпонентных систем. Дифференциальная спектро фотометрия.
Производная спектрофотометрия.
Флуориметрия. Люминесценция и молекулярная структура. Основные закономерности. Тушение люминесценции. Качественный и количественный анализ. Хемилюминесцентный метод.
Методы масс-спектрометрии Основы метода. Основные способы образования ионов. Характеристи- ка основных ионов. Масс-спектр, его интерпретация. Принцип работы и основные типы и характеристики масс-спектрометров. Качественный и количественный анализ по масс-спектрам. Хромато-спектральный анализ.
Ядерно-физические и радиохимические методы Активационный анализ. Нейтронно-активационный анализ. Основные виды взаимодействия нейтронов с атомными ядрами. Источники нейтронов.
Нейтронно-активационный анализ на тепловых и быстрых нейтронах.
Радиохимические методы: радиоактивных индикаторов и изотопного разбавления. Общая характеристика и применение.
Методы разделения и концентрирования Место и значение методов разделения и концентрирования, тенденции развития. Принципы классификации, процессы и реакции, лежащие в ос- нове методов. Принципы выбора метода.
Методы, основанные на образовании новой фазы Осаждение и соосаждение. Основные типы неорганических и органи еских осадителей и соосадителей. Выбор условий проведения. Осаждение и соосаждение матрицы, микрокомпонента, с коллектором. Селективное растворение.
Испарение, сублимация и родственные методы. Классификация методов.
Количественные характеристики.
Методы, основанные на различиях в распределении веществ между фазами.
Методы, основанные на однократном равновесном распределении.
Экстракция. Закон расределения. Основные количественные характеристики. Классификация. Физическое распределение. Основные типы экстрагентов. Синергизм. Газовая и флюидная экстракция. Сорбция. Основы метода. Классификация и количественное описание сорбционных процессов.
Сорбция на активных углях, силикагелях, оксидах металлов, синтетических ионитах, комплексообразующих сорбентах.
Методы, основанные на многократном распределении.
Хроматография Основные понятия, теория равновесной хроматографии. Граничные ус ловия применимости. Размывание хроматографических пиков и их разрешение.
Уравнение Ван-Дееметра. Способы осуществления хроматографического процесса, элюирования и детектирования.
Газовая хроматография Газо-адсорбционная хроматография. Изотермы адсорбции. Газы-носители и адсорбенты, требования к ним. Влияние температуры на удерживание и разделение. Детекторы. Применение.
Газо-жидкостная хроматография. Требования к носителям и неподвижным жидким фазам. Влияние природы жидкой фазы и разделяемых веществ на эффективность разделения. Реакционная газовая хроматографии.
Жидкостная хроматография Ионообменная хроматография. Неорганические и органические ионооб менники и их свойства. Комплексообразующие ионообменники. Кинетика и селективность ионного обмена. Влияние природы и состава элюента на эффективность разделения веществ. Применение.
Жидкосгпно-адсорбционная хроматография. Требования к адсорбентам и подвижной фазе. Влияние природы и состав элюента на эффективность разделения. Высокоэффективная жидкостная хроматография. Детекторы.
Применение для анализа сложных систем.
Гель-хроматография (гель-проникающая, гель-фильтрация). Механизм разделения. Характеристика гелей. Применение.
Разновидности метода в зависимости от полярности неподвижной фазы. Выбор условий разделения. Применение.
Аффинная хроматография. Основы метода, основные адсорбенты.
Условия проведения. Применение.
Мембранные методы Общие представления и характеристики. Диффузионные методы.
Методы внутрифазного разделения Электромиграционные методы. Зонное и противоточно электромигра ционное разделение, фронтальное разделение.
Хемометрика Метрологические основы химического анализа Химический анализ как метрологическая процедура. Градуировочная характеристика. Результат анализа как случайная величина. Погрешности, причины их возникновения; классификация. Случайные погрешности в химическом анализе. Воспроизводимость. Статистические критерии, их физическая сущность. Нормальное распределение, причины отклонения от него. Проверка нормального распределения результатов анализа. Построение гистограмм распределения. Критерий Пирсона. Статистическая обработка результатов серийных анализов. Выявление промахов. Сравнение двух (критерий Фишера) дисперсий, двух (критерий Стьюдента) средних результатов химического анализа. Систематические погрешности в химическом анализе. Правильность, способы ее проверки. Способ варьирования размера проб и способ добавок, их ограничения. Чувствительность. Коэффициент чувствительности. Предел обнаружения, нижняя граница определяемых содержаний, их статистическая оценка. Пути повышения чувствительности методик анализа. Применение регрессионного анализа для построения градуировочных зависимостей. Способы проверки адекватности регрессионной модели. Нахождение содержания вещества по градуировочной зависимости, статистическая оценка результата. Метрологическое обеспечение контроля состава вещества и материалов. Аттестация и стандартизация методик.
Аккредитация аналитических лабораторий.
Анализ конкретных объектов.
Неорганические соединения. Продукты неорганического производства, веществ высокой чистоты, полупроводниковых материалов; определение в них основного вещества, примесных и легирующих микрокомпонентов.
Органические вещества. Особенности анализа органических объектов.
Типы аналитических задач в органическом анализе. Основные аналитические характеристики органических веществ. Идентификация органических веществ по простым физико-химическим константам. Элементный анализ. Определение С, Н, N, S, О, галогенов. Функциональный анализ. Аналитическая форма, пути и способы перевода в нее определяемой функциональной группы. Типовые групповые реакции. Идентификация и определение структурных фрагментов.
Молекулярный анализ. Особенности разделения органических веществ. Анализ органических объектов. Специфика аналитических проблем в производстве органических веществ и материалов. Определение следов органических веществ в различных объектах. Особенности определения металлов в органических объектах. Объекты окружающей среды. Основные источники загрязнений и основные загрязнители. Требования по чистоте; ПДК и их связь с чувствительностью. Сравнительная характеристика методов анализа объектов окружающей среды.
Тест-методы.
Основная литература Аналитическая химия. Проблемы и подходы: В 2-х т: Пер с англ./ Под ред.
Р. Кельнера, Ж.-М. Мерме, М. Отто, М. Видмера. - М.: « М и р » : 0 «Издательство АСТ», 2004. Т.1 -608 с, Т.2. - 728 с.
Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 1. Общие вопросы.
Методы разделения. 351 с. Кн.2. Методы химического анализа. 494 с:
Учебник для вузов // Под ред. Ю.А. Золотова. - М.: Высш. шк.; 2006. 845 с.
Аналитическая химия: Учебник для вузов. // Под ред. А.А. Ищенко.- М.:
Издательский центр «Академия», 2007.- 696 с. Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. Ч. 1. - С- Пб.: А Н О Н П О «Мир и Семья».
2002.-964 с.
Карпов Ю.А., Савостин А.П.. Методы пробоподготовки и пробоотбора. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.- 243 с.
Аналитическая химия. Физические и физико-химические методы анализа:
Учебник для вузов // Под ред. О.М. Петрухина.- Пер. с англ.- М.: Химия. 2001.с.
Аналитическая химия. Химические методы анализа // Под ред. О.М.
Петрухина. М.: Химия 1992. - 400 с.
Глубокое Ю.М., Миронова Е.В. Титриметрический анализ. М.: МИТХТ, 2001.- 97 с.
Москвин Л.Н., Царицына Л.Г.. Методы разделения и концентрирования в аналитической химии.- Л.: Химия. 1991.- 256 с.
Геккелер К., Экштайн X.. Аналитические и препаративные лабораторные методы. Справ, изд. М: Химия 1994.- 416 с.
Юинг Г.. Инструментальные методы химического анализа: Пер. с англ.М. : М и р. 1989.- 608 с.
Сакодынский К.И., Бражников В.В., Волков С.А. и др. Аналитическая хроматография.- М.: Химия. 1993.- 464 с.
электроаналитической химии.- Казань: КУ. 1986.- 288 с.
Хавезов И., Цалев Д.. Атомно-абсорбционный анализ. Под ред. С.З.
Яковлевой.- Л.: Химия. 1983.- 144 с.
Бок Р.. Методы разложения в аналитической химии. Пер. с англ. // Под ред.
А.И. Бусева.- М.: Химия. 1984.- 428 с.
Дворкин В.И.. Метрология и обеспечение качества количественного химического анализа.- М.: Химия. 2001.- 263 с.
Дерффель К. Статистика в аналитической химии. Пер. с нем.- М.: Мир.
1994.- 268 с.
Профиль : 02.00.03 - органическая химия Наименование раздела Вопросы к вступительному экзамену 1. Закономерности строения и реакционного поведения органических соединений 1.1. Химическая связь и строение Современные представления о природе органических соединений 1.2. Общие принципы реакционной способности 1.3. Основные типы органических 2. Способы получения и физикохимические свойства соединений 2.1. Углеводороды производные углеводородов получения галогенопроизводных (из 2.3. Биоорганические соединения 2.5. Металл органические соединения Основная литература.
1. Ингольд К. Теоретические основы органической химии. М.: Мир, 2. Марч ДЖ. Органическая химия, Т. 1-4. М: Мир, 3. Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия. Ч. 1-4. М.:
Изд-во МГУ, 4. Травень В.Ф. Органическая химия. Т. 1,2. М.: Академкнига, 5. КериФ., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии. Кн. 1,2.
М.: Химия, 6. Сайке П. Механизмы реакций в органической химии. Вводный курс.
М.: Химия, 7. Джилкрис Т.Л. Химия гетероциклических соединений. М.: Мир, 8. Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев P. M. Теория строения молекул.
Ростов-на-Дону: Феникс, 9. Потапов В.М. Стереохимия. М.: Химия, 10. Титце Л., Айхер Т. Препаративная органическая химия. Реакции и синтезы в практикуме органической химии и научно-исследовательской лаборатории. М.: Мир, 11. Г. Беккер, В. Бергер и др. Органикум: Практикум по органической химии. Т. 1,2. М.: Мир, Профиль: 02,00.04 - физическая химия 1. Электронное строение атомов и молекул. Одноэлектронное приближение.
Атомные и молекулярные орбитали. Электронные конфигурации и термы атомов. Правило Хунда. Электронная плотность. Распределение электронной плотности в двухатомных молекулах. Корреляционные орбитальные диаграммы. Теорема Купманса. Пределы применимости одноэлектронного приближения.
2. Интерпретация строения молекул на основе орбитальных моделей и исследования распределения электронной плотности. Локализованные молекулярные орбитали. Гибридизация.
3. Основные составляющие межмолекулярных взаимодействий.
Молекулярные комплексы. Ван-дер-ваальсовы молекулы. Водородная связь.
4. Идеальные кристаллы. Кристаллическая решетка и кристаллическая структура. Реальные кристаллы. Типы дефектов в реальных кристаллах.
Кристаллы с неполной упорядоченностью. Доменные структуры.
5. Симметрия кристаллов. Кристаллографические точечные группы симметрии, типы решеток, сингонии. Понятие о пространственных группах кристаллов. Индексы кристаллографических граней.
6. Атомные, ионные, молекулярные и другие типы кристаллов. Цепочечные, каркасные и слоистые структуры.
7. Строение твердых растворов. Упорядоченные твердые растворы. Аморфные вещества. Особенности строения полимерных фаз.
8. Металлы и полупроводники. Зонная структура энергетического спектра кристаллов. Поверхность Ферми. Различные типы проводимости. Колебания в кристаллах. Фононы.
9. Жидкости. Мгновенная и колебательно-усредненная структура жидкости.
Ассоциаты и кластеры в жидкостях. Флуктуации и корреляционные функции.
Структура простых жидкостей. Растворы неэлектролитов. Структура воды и водных растворов. Структура жидких электролитов.
10. Мицеллообразование и строение мицелл.
11. Мезофазы. Пластические кристаллы. Жидкие кристаллы.
12. Особенности строения поверхности кристаллов и жидкостей, структура границы раздела конденсированных фаз. Молекулы и кластеры на поверхности.
Структура адсорбционных слоев.
13. Основные понятия термодинамики: изолированные и открытые системы, равновесные и неравновесные системы, термодинамические переменные, интенсивные и экстенсивные переменные. Уравнения состояния. Вириальные уравнения состояния. Теплота, работа, внутренняя энергия, энтальпия. Первый закон термодинамики. Работа расширения идеального газа в различных процессах (изохорном, изобарном, адиабатическом и изотермическом).
14. Теплоемкость (средняя, истинная, молярная, удельная). Зависимость теплоемкости от температуры. Теплоемкость идеальных газов. Теплоемкость жидкостей. Теплоемкость твердых тел (закон Дюлонга и Пти и правило Неймана-Коппа).
15. Закон Гесса и его следствия. Стандартные состояния и стандартные теплоты химических реакций. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры.
Закон Кирхгофа. Таблицы стандартных термодинамических величин и их использование в термодинамических расчетах.
16. Второй закон термодинамики. Энтропия и ее изменения в обратимых и необратимых процессах. Теорема Карно-Клаузиуса. Различные шкалы температур.
17. Фундаментальные уравнения Гиббса. Характеристические функции.
Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания процессов.
18. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Химические потенциалы. Химический потенциал идеального и реального газов. Фугитивность. Активность и коэффициент активности.
19. Тепловая теорема Нернста. Третий закон термодинамики. Постулат Планка.
Абсолютное значение энтропии.
20. Химическое равновесие. Закон действующих масс. Различные виды констант равновесия и связь между ними. Изотерма Вант-Гоффа. Уравнения изобары и изохоры химической реакции. Принцип смещения равновесия.
Расчеты констант равновесия химических реакций с использованием таблиц стандартных значений термодинамических функций.
21. Каноническая функция распределения Гиббса. Сумма по состояниям как статистическая характеристическая функция. Поступательная, вращательная, электронная и колебательная суммы по состояниям. Статистический расчет энтропии.
22. Распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Вырожденный идеальный газ. Электроны в металлах. Уровень ферми.
23. Статистическая теория Эйнштейна идеального кристалла, теория Дебая.
Точечные дефекты кристаллических решеток. Равновесные и неравновесные дефекты.
24. Различные типы растворов. Способы выражения состава растворов.
Идеальные растворы, общее условие идеальности растворов.
25. Давление насыщенного пара жидких растворов, закон Рауля. Предельно разбавленные растворы, атермальные и регулярные растворы, их свойства.
Неидеальные растворы и их свойства. Активность. Коэффициенты активности и их определение.
26. Коллигативные свойства растворов. Изменение температуры замерзания растворов, криоскопия. Осмотические явления. Парциальные мольные величины, их определение для бинарных систем. Уравнение Гиббса-Дюгема.
27. Гетерогенные системы. Понятия компонента, фазы, степени свободы.
Правило фаз Гиббса.
28. Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния однокомпонентных систем (воды, серы, фосфора и углерода). Фазовые переходы первого рода.
Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовые переходы второго рода. Уравнения Эренфеста.
29. Двухкомпонентные системы. Различные диаграммы состояния двухкомпонентных систем. Равновесие жидкость-пар в двухкомпонентных системах. Законы Гиббса-Коновалова. Азеотропные смеси.
30. Диаграммы плавкости (с полной и ограниченной растворимостью веществ в твердом состоянии, с простой эвтектикой и с образованием химического соединения).
31. Трехкомпонентные системы. Треугольник Гиббса. Диаграммы плавкости трехкомпонентных систем.
32. Адсорбция. Адсорбент, адсорбат. Виды адсорбции. Структура поверхности и пористость адсорбента. Мономолекулярная и полимолекулярная адсорбция.
Динамический характер адсорбционного равновесия.
33. Изотермы и изобары адсорбции. Уравнение Генри. Константа адсорбционного равновесия. Уравнение Лэнгмюра. Адсорбция из растворов.
Уравнение Брунауэра — Эмета — Теллера (БЭТ) для полимолекулярной адсорбции. Определение площади поверхности адсорбента.
34. Поверхность раздела фаз. Свободная поверхностная энергия, поверхностное натяжение, избыточные термодинамические функции поверхностного слоя.
Эффект Ребиндера: изменение прочности и пластичности твердых тел вследствие снижения их поверхностной энергии.
35. Капиллярные явления. Зависимость давления пара от кривизны поверхности жидкости. Капиллярная конденсация. Зависимость растворимости от кривизны поверхности растворяющихся частиц (закон Гиббса-Оствальда-Фрейндлиха).
36. Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Коэффициенты активности в растворах электролитов. Средняя активность и средний коэффициент активности, их связь с активностью отдельных ионов. Основные положения теории Дебая-Хюккеля.
37. Термодинамика электрохимического элемента. Электродвижущая сила, ее выражение через энергию Гиббса реакции в элементе. Уравнения Нернста и Гиббса-Гельмгольца для равновесной электрохимической цепи.
38. Понятие электродного потенциала. Типы электродов. Электрохимические цепи.
39. Электропроводность растворов электролитов; удельная и эквивалентная электропроводность. Числа переноса, подвижность ионов и закон Кольрауша.
Электрофоретический и релаксационные эффекты.
40. Электрохимические реакции. Двойной электрический слой. Модельные представления о структуре двойного электрического слоя. Электрокапиллярные явления. Потенциал нулевого заряда.
41. Электрохимическая коррозия. Методы защиты от коррозии.
42. Основные понятия химической кинетики. Простые и сложные реакции, молекулярность и скорость простой реакции. Основной постулат химической кинетики. Способы определения скорости реакции. Кинетические кривые.
Кинетические уравнения. Константа скорости и порядок реакции.
43. Кинетика сложных химических реакций. Принцип независимости элементарных стадий. Кинетические уравнения для обратимых, параллельных и последовательных реакций. Квазистационарное приближение. Метод Боденштейна — Темкина. Кинетика гомогенных каталитических и ферментативных реакций. Уравнение Михаэлиса-Ментен.
44. Цепные реакции. Кинетика неразветвленных и разветвленных цепных реакций. Кинетические особенности разветвленных цепных реакций.
Предельные явления в разветвленных цепных реакциях. Полуостров воспламенения. Тепловой взрыв.
45. Кинетика гетерогенных реакций. Гетерогенные процессы при нестационарной диффузии. Гетерогенные процессы при стационарной конвективной диффузии. Кинетика топохимических реакций.
46. Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнение Аррениуса.
Энергия активации и способы ее определения. Элементарные акты химических реакций и физический смысл энергии активации.
47. Теория активных столкновений. Стерический фактор. Теория переходного состояния (активированного комплекса).
48. Фотохимические и радиационно-химические реакции. Законы фотохимии.
Квантовый выход.
49. Кинетика электрохимических реакций. Скорость и стадии электрохимической реакции. Поляризация электродов. Ток обмена и перенапряжение. Полярография.
50. Классификация каталитических реакций и катализаторов. Теория промежуточных соединений в катализе, принцип энергетического соответствия.
51. Гомогенный катализ. Кислотно-основной катализ. Кинетика и механизм реакций специфического кислотного катализа. Функции кислотности Гамета.
Кинетика и механизм реакций общего кислотного катализа. Уравнение Бренстеда. Корреляционные уравнения для энергий активации и теплоты реакций. Специфический и общий основной катализ.
52. Гетерогенный катализ. Определение скорости гетерогенной каталитической реакции. Удельная и атомная активность. Селективность катализаторов. Роль адсорбции в кинетике гетерогенных каталитических реакций. Неоднородность поверхности катализаторов, нанесенные катализаторы. Энергия активации гетерогенных каталитических реакций.
1. Н.С.Ахметов, "Общая и неорганическая химия", М., Высшая школа, 1988.
2. "Анорганикум", (под. ред. Л.Кольдица), М, Мир, 1984.
3. В.И.Спицын, Л.И. Мартыненко, "Неорганическая химия", М., МГУ, 1991.
4. Ф.Коттон, Дж.Уилкинсон, "Основы неорганической химии", М.,Мир, 1979.
5. Н.Б.Некрасов, "Основы общей химии", М., Химия, т. 1, 1973, т.2, 1974.
6. "Неорганическая химия в задачах и вопросах", (под ред. Н.Н.Желиговской, Ю.М.Коренева), М., МГУ, 1. А.Уэллс, "Структурная неорганическая химия", М., Мир, 1987.
2. Д.Киперт, "Неорганическая стереохимия", М., Мир, 1985.
3. Ю.Д.Третьяков. Химия твердого тела. М., МГУ. 1990.
4. В.А.Киреев, "Курс физической химии", М., "Химия", 1975.
Направление подготовки: 05.00.00 - Н А У К И О ЗЕМЛЕ Программа рассмотрена и одобрена на заседании совета факультета экологии и химической технологии, протокол № 6 от 26.03.14 г.
Профиль: 03.02.08 — экология (по отраслям) Основы общей экологии Биосфера. Основные понятия и определения. Этапы эволюции биосферы.
Живое и биокосное вещество. Биогеохимическая роль, значение и свойства живого вещества в эволюциибиосферы. Учение В.И. Вернадского о ноосфере.
Коэволюция развития общества и природы.
Классификация экологических факторов (условия и ресурсы, абиотические, биотические, антропогенные, другие классификации).
Понятия об адаптациях организмов к воздействию факторов среды.
Концепция лимитирующих факторов. Закон минимума-максимума ЛибихаШелфорда. Случаи, в которых нельзя использовать закон Либиха-Шелфорда.
Правило толерантности, стено- и эврибионты.
Экологическая ниша. Фундаментальная и реализованная ниши, влияние конкуренции на ширину экологической ниши.
Влияние солнечной радиации на организмы. Спектральный состав солнечной радиации, поглощение атмосферой, биологические эффекты. Фотопериодизм.
Влияние ионизирующего излучения на организмы. Виды ионизирующих излучений. Популяционный эффект. Мощность и доза облучения.
Температура и её влияние на организмы. Тепловой баланс и разные способы его регуляции. Классификация организмов по отношению к температуре. Типы терморегуляции у разных групп организмов (физическая и химическая терморегуляция). Классификация организмов в зависимости от источника и способа регуляции тепла (пойкилотермные и гомойотермные, эктотермные и эндотермные).
Правила Бергмана, Аллена, Глогера, границы их применения. Концепция эффективных температур. Экологическое значение влажности и засоленности.
Особенности воды и почвы как среды существования. Взаимодействие экологических факторов. Относительность адаптации, правило Метью-Кермака и принцип оптимальности Холдейна-Семевского.
Вода как экологический фактор и среда обитания организмов. Основные гидрологические факторы и их влияние на организм. Влажность воздуха. Вода в почве. Классификация организмов по отношению к влажности среды.
Водный баланс организмов. Адаптации разных групп организмов к поддержанию водного баланса в разных экологических условиях.
Классификация организмов в способности регуляции осмотического давления (осмоконформеры и осморегуляторы).
Эдафические и геоморфологические факторы. Понятие и основные типы субстрата. Почва как место обитания живых организмов. Структура почвы и горизонты почвы. Аэрация почвы, температурный режим, почвенная вода, влажность, рН и соленость почвы как экологические факторы. Биогенные элементы в почве, их классификация. Влияние эдафических факторов на формирование мозаики фитоценоза. Роль растений, животных и микроорганизмов в процессе почвообразования. Эрозия почвы. Антропогенное влияние на плодородие почвы.
Популяции, их генетические и экологические характеристики. Структура популяции. Генофонд. Рождаемость. Смертность. Биотический потенциал.