Физическая химия. Химическая физика

В монографии рассмотрены основные методы лазерной спектроскопии, используемые для дистанционного обнаружения и идентификации на поверхности тел следов взрывчатых веществ (ВВ), отравляющих (ОВ), наркотических (НВ) и токсичных веществ промышленного происхождения. Обсуждаются достоинства и недостатки каждого из методов, приводятся их сравнительные характеристики. Особое внимание уделено рассмотрению перспектив развития и практической реализации рассматриваемых технологий, а также обоснованию наиболее предпочтительных областей их применения. Проводится анализ проблем, которые еще требуют своего решения для практической реализации дистанционных методов детектирования следов сложных химических соединений на поверхности тела. Книга рассчитана на широкий круг специалистов, работающих в области спектроскопии, лазерной физики, химии и связанных с разработкой информационно-измерительных комплексов, предназначенных для химического анализа поверхности удаленных объектов, а также может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

В книге детально рассмотрены проблемы разделения в жидкостной колоночной хроматографии высоких давлений и основы градиентной элюции: эффект градиентной элюции при разделении, оптимизация градиентного разделения, компьютерное моделирование градиентной элюции, сходимость результатов моделирования, оборудование для градиентной хроматографии, выбор хроматографической системы и ее тестирование, вопросы воспроизводимости полученных результатов, артефакты воспроизведения, неисправности и способы их устранения, разделение больших молекул, препаративные разделения, различные применения градиентной элюции в LC-MS, в ионообменной и нормально-фазной хроматографии, модель линейного изменения элюирующей силы растворителя. Книга будет интересна практикующим хроматографистам.

Настоящая монография посвящена одному из способов определения свойств веществ и физико-химических характеристик процессов. В ней изложена система методов сравнительного расчета и показана возможность их применения для вычисления свойств чистых веществ, растворов и характеристик фазовых и химических превращений. Монография содержит обширный фактический материал. В многочисленных таблицах наряду с данными, иллюстрирующими точность рассматриваемых закономерностей, приведены значения различных свойств многих неизученных веществ, найденные с помощью описываемых методов. Последнее обстоятельство, а также упоминание большого числа зависимостей, которые автор рассматривает как частные примеры методов сравнительного расчета, позволяют пользоваться настоящей монографией и как справочником. Монография рассчитана на научных работников, преподавателей вузов, аспирантов и студентов, производственников и проектировщиков, деятельность которых связана с химией и химической технологией, нефтехимией, физикой и теплофизикой, энергетикой, металлургией, геохимией и другими отраслями науки и техники.

Книга предназначена специалистам --- физикам и инженерам, работающим в области гидродинамики, прикладной математики, физической химии, физики плазмы, а также аспирантам и студентом, обучающимся по соответствующим специальностям.

В монографии изложено современное состояние фундаментальных исследований карбидов вольфрама, широко применяемых в технике. Для научных работников и специалистов в области физики и химии твердого тела, физического материаловедения, нанокристаллического состояния вещества, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

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

Настоящее издание предлагает российскому читателю детальное описание фундаментальной теории комплексообразовательного обменного механизма, влияния термодинамических и кинетических параметров на этот процесс, физических и химических требований для эффективного хроматографического разделения ионов металлов и селективности, представленным широким и разнообразным диапазоном комплексообразующих лигандов, применяемых в данном варианте ионной хроматографии. Монография подробно рассмотривает разнообразное применение комплексообразующих сорбентов или, более правильно, неподвижных фаз для высокоэффективных и селективных разделений металлов. Поскольку термин «ионная хроматография» естественным образом трансформировался в собирательное название для высокоэффективных вариантов разделения ионов, то в данной работе под названием «высокоэффективная комплексообразовательная хроматография ионов металлов» или ВЭКХИ подразумеваются все методы, использующие комплексообразующие неподвижные фазы для ВЭЖХ разделения ионов металлов. Несомненно, книга является полезным пособием для всех химиков — аналитиков, биоаналитиков, химиковтехнологов и хроматографистов, сталкивающихся с проблемами разделения и определения ионов металлов в сложных по составу объектах.

Книга написана Уилфредом Курцем — современным классиком науки о фазовых превращениях, в частности — затвердевании, в соавторстве с его учеником Д. Фишером. Она представляет собой прекрасный обзор фундаментальных основ затвердевания металлов, сплавов, эвтектик и перитектик. Кратко и информативно изложены основные принципы затвердевания через зарождение и рост кристаллов в однофазных и многофазных металлических системах. Рассмотрены условия устойчивости роста кристаллов и условия для морфологического превращения одних форм роста в другие. Анализируются режимы малых и высоких скоростей затвердевания, в частности, дан анализ затвердевния в обычных условиях, а также при отсутствии локального термодинамического равновесия, когда скорости фазового превращения становятся аномально большими. Систематизированы термодинамические свойства и кинетические явления на поверхности раздела кристаллических фаз и жидкостей. Книга уже выдержала четыре переиздания и является настольной книгой теоретиков, экспериментаторов и практиков как в западных развитых странах, так и развивающихся странах Востока (например, книга переведена на китайский язык). Будучи широко известной в СССР и являясь необычайно популярной в России по литературным ссылкам, книга Курца и Фишера по-прежнему остается малодоступной для российских студентов, аспирантов, исследователей и практиков. Для настоящего русскоязычного издания авторами книги специально добавлены новые теоретические, экспериментальные и литературные материалы по затвердеванию и росту кристаллов, опубликованные за последние пятнадцать лет.

Хромофорные молекулярные системы, поглощая видимое излучение электромагнитного спектра различной длины волны, изменяют свою электронную структуру и создают все разнообразие окрасок окружающего мира. Значение цветности в природе и комфортного существования в обществе сложно переоценить. В монографии рассматриваются вопросы происхождения окраски молекул, классификация и особенности хромофоров органического и неорганического происхождения, влияние линейной или циклической структуры молекулы на силу п-хромофора. Особое внимание уделено рассмотрению зависимости светопоглощения ароматических макрогетероциклов от их строения. Обсуждается влияние различных типов замещения макроциклического хромофора ауксохромными группами, включая многократное замещение, приводящее к нарушению плоской структуры ароматического хромофора, а также протонирование-депротонирование, комплексообразование, дополнительную координацию лигандов. Рассмотрено влияние на спектры поглощения соединений структурной модификации макроциклов, такой как гетероатомное замещение, сжатие или расширение хромофора, введение в систему различных ароматических фрагментов. Рассмотрены особенности светопоглощения макроциклов в различных фазовых состояниях, в свободной и ассоциированной формах, в полимерных матрицах. Обсуждается влияние на цветность хромофора введение его в супрамолекулярную систему за счет циклофанового, сэндвичевого и других структурно-электронных эффектов. Особое внимание уделяется поляризационным эффектам (пуш-пул эффект). Рассматриваются перспективы практического применения природных макроциклических хромофоров в качестве красителей. Книга предназначена для широкого круга читателей — студентов, аспирантов, преподавателей, научных сотрудников, интересующихся вопросами физикохимии органических соединений, хромофорной теории, химии макрогетероциклов, химии красителей.

В монографии собраны и проанализированы работы, посвященные теоретическому и экспериментальному исследованию гидрофобных эффектов (ГЭ). Автором отдана дань историческому аспекту изучения проблемы, перечислены основные научные школы, внесшие основополагающие вклады в развитие представлений о гидрофобной гидратации и гидрофобном взаимодействии, и дана точка зрения автора на явления, которые в научном сообществе принято объединять под термином «гидрофобные эффекты». Основное внимание в книге сосредоточено на результатах исследований, полученных за последние 20 лет методами функционала плотности, теории информации, компьютерного моделирования, рентгено- и нейтронографии. Значительное внимание уделено использованию методов химической термодинамики для экспериментального исследования ГЭ, включая собственные исследования автора. Отдельная глава посвящена практическому использованию концепции ГЭ в различных областях естествознания. Книга должна быть полезна исследователям, работающим в области термодинамики и структуры растворов, включая растворы биологически активных веществ, физической и коллоидной химии, студентам старших курсов и аспирантам.

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

Монография посвящена влиянию водородной связи на свойства термотропных жидких кристаллов. Рассмотрены проблемы, связанные со строением и устойчивостью комплексов с водородной связью в жидких кристаллах и их растворах. Установлены закономерности влияния специфических межмолекулярных взаимодействий на мезоморфные, ориентационные и диэлектрические свойства основных классов ЖК, допированных полярными добавками с активными функциональными группами. Обсуждается воздействие самосборки мезогенов на их мезоморфные, объемные, реологические, диэлектрические свойства, а также на селективность и термодинамику растворения изомерных сорбатов. Образование цепочечных супрамолекулярных ансамблей за счет специфических взаимодействий комплементарных терминальных заместителей позволяет достичь высокую структурную селективность стационарных фаз, недостижимую при использовании классических нематических жидких кристаллов. Книга предназначена для специалистов, работающих в области химии и физики жидких кристаллов.

Среди физических методов исследования строения и свойств веществ важное место занимают методы радиоспектроскопии, в том числе ядерный квадрупольный резонанс (ЯКР). Отличительной особенностью метода ЯКР по сравнению с ядерным магнитным (ЯМР) и электронным парамагнитным (ЭПР) резонансами является то, что спиновый гамильтониан ядерного квадрупольного взаимодействия (ЯКВ) целиком определяется взаимодействиями в кристаллическом поле, и ЯКР-эксперименты не требуют приложения внешних магнитных полей. Метод ЯКР является прямым, наиболее эффективным и точным методом измерения параметров ЯКВ, которые обладают высокой чувствительностью к геометрическому и электронному строению исследуемых соединений и их физических свойствам. Настоящая книга представляет обобщение, главным образом, авторских результатов, полученных с применением импульсных методов ЯКР в области химии неорганических координационных соединений и комплексов. Показана высокая информативность спектральных параметров ЯКВ, способных выявить важные свойства и тонкие особенности исследуемых явлений даже в рамках существенно упрощенных теоретических подходов. Помимо глав, посвященных решению традиционных задач координационной химии, отдельные разделы книги посвящены исследованию природы аномалий в магнитных свойствах диамагнетиков и анизотропных полупроводников на основе непереходных элементов V группы. Экспериментальные подходы, основанные на определении параметров ЯКВ, а также способы интерпретации спектров ЯКР позволяют получить информацию, которую трудно или невозможно получить другими методами. Книга не предполагает профессиональных знаний в области радиоспектроскопии, и для детального изучения вопросов теории ЯКР заинтересованный читатель отсылается к обширной оригинальной литературе. Монография служит доступным источником информации и может быть интересна химикам, физико-химикам, кристаллохимикам, а также студентам и аспирантам.

Исследование магнетохимических взаимодействий молекулярных структур позволяет определять их химическое строение и исследовать влияние магнитных полей на реакционную способность химических соединений. По величине эффективного магнитного момента, магнитной восприимчивости и их температурной зависимости можно судить о степени окисления металла, природе внутримолекулярных и межионных взаимодействий, пространственной структуре, симметрии и координационной структуре полиядерных комплексов. В книге приводятся новые данные по теории магнетизма комплексных ионов переходных групп, разработаны прямые методы матричного расчета магнитных моментов и магнитной восприимчивости без применения приближения Ван-Флека, приводится большое количество современной экспериментальной информации по магнитным моментам и магнитной восприимчивости ионов переходных групп вместе с их теоретическими интерпретациями. Книга предназначена для научных работников, аспирантов и студентов, специализирующихся в области физики магнитных явлений, магнитных материалов и в науках о материалах.

Предлагаемая читателю книга выдающегося голландского химика Якоба Гендрика Вант-Гоффа (1852-1911) содержит восемь лекций по физической химии, которые были прочитаны автором в Университете Чикаго в июне 1901 года. В лекциях в сжатой популярной форме излагаются фундаментальные основы физико-химии, а также разбираются прикладные вопросы, в частности применение физической химии к чистой химии, к технике, к геологии, отношение физической химии к промышленности, ее связь с физиологией. Книга будет полезна специалистам по физической химии и другим областям химической науки, историкам химии, студентам и преподавателям химических факультетов вузов, всем заинтересованным читателям.

Предлагаемая читателю книга выдающегося голландского химика Якоба Гендрика Вант-Гоффа (1852-1911) представляет собой классический труд по химической динамике. В своей работе Вант-Гофф устанавливает основные «нормальные» типы кинетики реакции, впервые формулирует закономерности би- и мультимолекулярного течения реакций и дает им молекулярно-кинетическое толкование, а также устанавливает закон зависимости скорости реакций от температуры. Впервые ставится вопрос о возмущающих действиях, искажающих нормальное течение реакции, и предлагается их классификация. Книга также содержит раздел, посвященный химическому равновесию, который представляет собой одну из первых попыток построения химической статики. В начале книги содержится краткий очерк жизни и творчества Я.Г. Вант-Гоффа, написанный советским химиком и историком химии М.А. Блохом. Книга рекомендуется специалистам в различных областях химической науки, историкам химии, студентам и преподавателям химических факультетов вузов, всем заинтересованным читателям.

Монография посвящена теории электронной структуры и спектроскопии переходов неметаллов в широкой области энергии фундаментального поглощения. Обобщены данные многочисленных методов определений спектров полных комплексов оптических фундаментальных функций в широкой области энергии по экспериментальным спектрам только одной или двух из них. Особенно детально рассмотрены два случая: 1. применение соотношений Крамерса-Кронига при наличии экспериментального спектра отражения в широкой области энергии, 2. применение аналитических формул связи между оптическими функциями при наличии экспериментальных эллипсометрических данных в ограниченной области энергии. Предложены апробированные методы расчетов комплексов оптических функций, т.е. методы решения первой фундаментальной задачи спектроскопии. Вторая часть посвящена многочисленным методам воспроизведения интегральной спектральной кривой наборами полос с большим количеством подгоночных параметров, примененных для многих конкретных материалов и используемых до сих пор. Рассмотрен беспараметрический метод разложения спектров диэлектрической проницаемости и объемных характеристических потерь энергий электронов на элементарные полосы и определение основных параметров полос на основе метода объединенных диаграмм Арганда, который успешно многократно апробирован. Монография предназначена для научных работников и инженеров, работающих в области физики конденсированных сред и материаловедения, а также преподавателей, аспирантов, студентов университетов.

Книга посвящена рассмотрению проблем фундаментальной физики, лежащих в основе методов, используемых для изучения поверхностей и приповерхностных слоев материалов. Появление и развитие таких аналитических методик, основанных на явлениях взаимодействия частиц и излучения с веществом, обусловлено, прежде всего, ростом технологических потребностей. Ионная имплантация, электронные пучки и лазеры используются также и для модификации состава и структуры материалов. Осаждение потоков частиц, получаемых с помощью различных источников, позволяет получать пленочные материалы. Так, эпитаксиальные слои могут быть получены с использованием молекулярных пучков, а также с помощью физического и химического газофазного осаждения. Методики, основанные на изучении взаимодействия с частицами, позволяют, например, обеспечить контролируемые условия окислительных и каталитических реакций. Ключом к успешному использованию данных методик является широкая доступность аналитических технологий, чувствительных к составу и структуре твердых тел на нанометровом масштабе. Книга предназначена для специалистов в области материаловедения и инженеров, интересующихся использованием различных видов спектроскопии и/или спектрометрии. Для людей, занимающихся анализом материалов, которым необходима информация о технике, имеющейся за пределами и лабораторий; и особенно для студентов старших курсов и выпускников, собирающихся использовать это новое поколение аналитических методов в своей научной работе.

В учебном пособии изложен материал по применению методов компьютерного моделирования для исследования физических систем. В каждой главе рассмотрена самостоятельная физическая задача, в ней содержится введение в суть проблемы, изложены рецепты и алгоритмы ее решения, дано описание рабочей программы на языке Фортран 90, а также приведены примеры ее использования. Рассмотренные задачи относятся к областям статистической физики и физики конденсированных систем, физики фракталов, перколяционных и хаотических явлений. Для более глубокого усвоения материала, к каждой главе прилагаются задачи и упражнения для самостоятельной работы. Для студентов, аспирантов физических, физико-химических специальностей, а также научных сотрудников.

Первый в мире учебник-монография по актуальной теме на стыке физической химии, физики конденсированных сред, гидродинамики и физики двумерных систем. Рассмотрены равновесные поверхности и неравновесные процессы для всех возможных границ раздела фаз, включая электронные структуру и процессы на поверхности, пленки и прослойки, все известные виды адсорбции, динамику жидких поверхностей. Книга представляет собой всеобъемлющую энциклопедию поверхностных явлений и является существенным вкладом в развитие физической химии. Учебник предназначен для физических и химических факультетов университетов.

Коллективная монография содержит обзоры ведущих отечественных специалистов в области химии свободных радикалов, ион-радикалов, аналогов карбенов, электронно-возбужденных молекул и др. Тематика обзоров связана с приложениями метода электронного парамагнитного резонанса к изучению электронного строения и реакционной способности спин-содержащих производных фуллеренов; анализом возможности образования стабильных органических соединений Cu2 с бета-связью Cu2-С и механизмами их превращений; определением орбитальной природы излучательных состояний d0-металлоценовых комплексов и координационного взаимодействия компонентов каталитических систем полимеризации; особенностями реакций фотопереноса электрона, протекающих путем промежуточного образования эксиплексов; комплексами радикалов и ионов металлов в фотохимии координационных соединений; описанием реакций анион-радикалов с помощью индексов реакционной способности; использованием метастабильных комплексов металлов с мезогенными лигандами для получения новых металлсодержащих наносистем; фотохимией катион-радикалов органических соединений. Ключевые слова: аналоги карбенов, ион-радикалы, лабильные комплексы, радикалы, реакционная способность, фотоперенос электрона, фуллереновые интермедиаты, электронное строение.

Настоящая монография посвящена анализу теоретических моделей, от простых до сложных (от льюисовой валентности и ионной модели до аномерного эффекта и эффекта Яна-Теллера), использующихся в стереохимии, а также систематическому анализу особенностей и установлению закономерностей молекулярного строения соединений элементов главных групп Периодической системы (всего около 300 молекул). Рассмотрение моделей проводится с использованием математического аппарата, доступного читателю, получившему естественно-научную подготовку в вузах классического университетского или технического профиля. Книга будет полезна как молодым ученым, начинающим свою научную карьеру, так и опытным исследователям, желающим получить систематизированную информацию по структуре широкого круга молекул.

В настоящей книге впервые изложены результаты параметрического анализа системы базовых моделей химической кинетики, допускающих критические явления в кинетической области (множественность стационарных состояний, гистерезисы стационарной скорости и автоколебания). Дана классификация базовых моделей химической кинетики, термокинетики и макрокинетики. Каждая базовая модель характеризуется своим параметрическим портретом, фазовыми портретами и временными зависимостями. Рассмотрены базовые модели процессов горения, катализа и химической технологии. Для специалистов в области химической кинетики и катализа, математиков и инженеров, занимающихся математическим моделированием химических процессов и реакторов, а также всем изучающим вопросы физико-химической направленности.

В монографии излагаются закономерности процессов взаимодействия радионуклидов (металл-ионов) с молекулами воды с образованием последовательного ряда моноядерных и полиядерных гидроксокомплексов, частиц коллоидного размера. Даны примеры, показывающие роль гидроксокомплексов металл-ионов как катализаторов ряда процессов, их специфической сорбционной, экстракционной активности, что находит практическое применение при разработке способов разделения и выделения веществ из растворов. Предназначена для радиохимиков, геохимиков, биохимиков, геологов, океанологов, специалистов, связанных с проблемами охраны и использования водных ресурсов, преподавателей и студентов.