Физическая химия. Химическая физика

Представлены сведения об основных параметрах математических моделей горения материалов в различных режимах. Впервые показано, что учет термодинамических и кинетических характеристик фазовых переходов, сопровождаемых химическими реакциями, позволяет объяснить и описать особенности горения материалов, а также их отличие от горения газовых смесей и перехода горения в детонацию. Для инженеров и научных работников, специализирующихся в области физики и теории горения и взрыва.

В работе представлены результаты исследований основных физико-химических закономерностей реакций образования боратных комплексов моносахаридов в водных и водно — органических растворах тетрабарата натрия и борной кислоты; количественное обоснование характера изменения рН-метрического сигнала от концентрации сахаров в зависимости от состава боратных растворов.

Изложены физико-технические основы и современное состояние технологии процесса борирования и изучения пластичности борированных слоев. Особое внимание уделено методам воздействия на структуру слоя, морфологию выделяющихся фаз, характер и распределение формирующихся в приповерхностной зоне соединений. Приведены различные классификации процессов борирования, рассмотрены двух- и многокомпонентные диаграммы состояния сплавов, процессы массопереноса в насыщающихся средах в режиме самоорганизации. Даны рекомендации по расширению промышленного применения борирования для повышения долговечности деталей и инструментов. Большая часть изложенных в книге результатов получена авторами и публикуется впервые.

Книга написана как практическое руководство, основная задача которого состоит в поэтапном тренинге начинающего специалиста как в области конкретно жидкостной хроматографии, так и в областях аналитической и физической химии в целом. Автор надеется, что руководство поможет специалисту с любым уровнем подготовки пройти путь до квалифицированного аналитика и исследователя, способного разрабатывать методики самой высокой сложности.

Вниманию читателей предлагается оригинальная теоретическая работа, в которой путем расширения пространства термодинамических переменных на молекулярные системы через заимствование их из статистической физики разработаны новые теоретические основы фундаментальных положений электрохимии: строения двойного электрического слоя (ДЭС), явлений электрокапиллярности, механизма переноса заряда на межфазных поверхностях, кинетики элементарных электрохимических процессов. Получены закономерности, описывающие поверхностное натяжение на любых межфазных границах, зависимости потенциала, заряда поверхности, емкости ДЭС от молекулярных параметров контактирующей с металлом фазы. Теория эмиссии электронов распространена на электродные процессы. Разработана новая термодинамика гальванического элемента. Впервые в мировой практике обращено внимание на поляризационные эффекты контактирующей с металлом фазы. Используя квантовую статистику, удалось показать, что обычно применяемые в электрохимии соотношения Тафеля представляют частный случай общего уравнения электронной эмиссии. Книга адресована студентам, преподавателям, а также всем, кто интересуется проблемами электрохимии.

Книга посвящена систематическому изложению теоретических и экспериментальных данных по оптическим спектрам N- и 0-подобных ионов. Эта информация представлена в виде схем энергетических уровней и радиационных переходов (диаграмм Гротриана) для большинства химических элементов таблицы Д.И. Менделеева. Кроме списка основной литературы приведены ссылки на оригинальные работы по спектрам отдельных ионов. Издание предназначено для научных сотрудников, инженеров и студентов, занимающихся вопросами атомной спектроскопии, сильноточного импульсного электрического разряда, диагностики высокотемпературной плазмы, магнитной гидродинамики, квантовой электроники и астрофизики, а также специалистов в смежных областях знаний.

Сборник статей содержит результаты работ, выполненных за последние 15 лет сотрудниками научно-исследовательского отдела разработки и испытаний тритиевых систем ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». Материалы сборника охватывают направления деятельности отдела, связанные с использованием изотопов водорода в фундаментальных и прикладных исследованиях. Главными из них являются создание оборудования для проведения исследований с использованием изотопов водорода в различных областях экспериментальной и прикладной физики, исследования взаимодействия изотопов водорода с конструкционными материалами. Сборник статей может представлять интерес для научных и инженерно-технических работников, занимающихся исследованиями с применением изотопов водорода, созданием и эксплуатацией оборудования, работающего в среде изотопов водорода, а также для аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в областях экспериментальной и прикладной физики.

Изложены основные вопросы формальной кинетики как одного из разделов учения о скоростях химических реакций. В отличие от традиционного подхода материал рассматривается с позиций реализации расчетов с помощью современных систем компьютерной математики Mathcad, Maple. Приведены способы компьютерного решения прямых и обратных кинетических задач. Рассмотрены вопросы эффективного использования интерфейса пакета Mathcad, а также организации сетевых расчетов на Mathcad Calculation Server. Для специалистов, научных сотрудников, аспирантов, преподавателей, использующим в своей работе математические пакеты, может быть использована в качестве учебного пособия для вузов.

Данная книга посвящена одному из наиболее широкораспространенных современных лазерных аналитических методов — лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС), который привлекает интерес химиков-аналитиков благодаря таким свойствам, как многоэлементность, возможность анализа практически любых образцов, высокая скорость измерений, отсутствие пробоподготовки и относительно невысокая стоимость используемой аппаратуры. Написанная пионерами и ведущими специалистами в области ЛИЭС, она является первой изданной в России книгой, посвященной популярному в западной научной литературе аналитическому методу — Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). В ней изложены теоретические аспекты метода и примеры его применения, включая последние достижения ЛИЭС в различных областях — от контроля коррозии ядерных реакторов до исследования поверхности космических объектов. Книга предназначена не только для специалистов в области аналитической спектрометрии, но и является великолепным учебным пособием для аспирантов и студентов.

Монография знакомит с возможностями метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в изучении неорганических веществ. Рассмотрены особенности явления ЯМР в жидкой фазе и техники измерения параметров ЯМР жидкостей. Приведены основные данные ЯМР неорганических форм в растворах на разных ядрах, изложены особенности ЯМР этих ядер. Показаны возможности метода при изучении растворов неорганических соединений элементов, особенности измерений параметров и диаграммы химических сдвигов линий ЯМР в зависимости от химического окружения изучаемого атома. Описано применение метода для исследования структуры комплексов, сольватации, взаимодействия частиц в диамагнитных и парамагнитных растворах, экстракции металлов, кинетики химических реакций и изотопного обмена, определения констант равновесия, в аналитической химии, а также примеры использования ЯМР для технологических целей. Изложенный материал будет полезен при планировании химического эксперимента для решения различных задач. Для специалистов в области неорганической и физической химии, специалистов и пользователей метода ЯМР, аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

Учебное пособие посвящено современному описанию физико-химических подходов, используемых в исследовании структурно-функциональных основ жизненных процессов. В нем отражены новейшие достижения в изучении структуры, динамики и функции биологических макромолекул при использовании классических и новейших методов. По содержанию, стилю написания и структуре книга является фундаментальным трудом, содержащим основы используемых физических методов и их наиболее яркие приложения. Книга написана для студентов и аспирантов химических, биологических, биофизических и медицинских специальностей, а также будет полезна широкому кругу исследователей, работающих в области науки о жизни.

Рассмотрены основы химико-физических методов увеличения долговечности древесины и деревянных конструкций. Изложена технология мягкого модифицирования древесины при поверхностном нанесении составов и температурах 18-25°С. Применение мягкого модифицирования важно для сохранения памятников деревянного зодчества и реставрации деревянных конструкций зданий.

Настоящая монография является естественной наследницей известной монографии М.В.Волькенштейна, Л.А.Грибова, М.А.Ельяшевича, Б.И.Степанова «Колебания молекул» (М., 1972). Чтобы подчеркнуть известную преемственность, в данной монографии приводится предисловие к книге 1972 г. Монография 1972 г. многие годы служила основным руководством в соответствующей области науки и широко использовалась в качестве пособия в физических и химических вузах. К сожалению, она давно стала библиографической редкостью. В новом издании сохранены не потерявшие свое значение разделы издания 1972 г., но в целом монография существенно дополнена. Введена специальная глава о методологических основах теории молекулярных спектров; по-новому рассмотрены адиабатическое приближение и задача о разделении движений в молекулах, вопросы квантовых расчетов колебаний молекул, использования зависимых координат при анализе очень больших систем; введены новые разделы о безэталонном спектральном анализе и динамике нестационарных колебаний молекул; рассмотрена квантовая теория электрооптических параметров и др. Значительное внимание уделено методам решения ангармонических задач и задач о внутренних вращениях в молекулах, специальная глава посвящена обратным задачам и различным вариантам их постановки. Книга целиком построена на материале собственных исследований автора. По полноте и разнообразию обсуждаемых проблем аналогов в литературе не имеется. Книга рассчитана на специалистов, работающих в областях, связанных с детальным анализом колебаний молекул, аспирантов и студентов старших курсов физических, химических и биологических специальностей вузов.

Монография посвящена геометрическим основам кристаллографии. Изложение базируется на четырех аксиомах: дискретности, покрытия, локального равенства, рациональности. Эти аксиомы физически достаточно очевидны, что помогает выяснить причины кристаллообразования. Все основные понятия кристаллографии (решетка, голоэдрия, сингония и т.д.) получают строгие определения, а основные положения представлены в виде теорем. Книга рассчитана на специалистов и учащихся, интересующихся кристаллографией: математиков, физиков, химиков, минералогов.

Результаты исследований структуры, физико-химических свойств воды и растворов электролитов, изложенные в первой главе, нашли применение ' при описании механизма необратимых катодных и анодных электрохимических реакций. Современные достижения термодинамики неравновесных процессов использованы при рассмотрении кинетики необратимых электрохимических реакций. Они протекают как при низких (например, полярография), так и при высоких, применяемых в промышленности, плотностях тока (например, гальванотехника, получение газов: кислород, водород, хлор). Анализу были подвергнуты следующие реакции: — получения водорода, — получения кислорода, — осаждения металлов, — растворения металлов-анодов, — получения галоидов, хлор, бром, йод, — химического осаждения никеля. Любой электрохимический процесс характеризуется движущей силой, которая квантуется и исчисляется собственной величиной квантов. Состав, структура, заряд иона, участвующего в элементарном акте, описываются кинетическим структурным коэффициентом. Приведены примеры расчетов времени столкновения ионов с атомом поверхности металла-электрода, частоты столкновения. Установлена возможность определения изменения величины поверхности на границе раздела фаз ртуть — электролит. Рассмотрены влияние температуры электролита на кинетику электрохимических реакций. Гидратированный ион с повышением температуры электролита постепенно полностью освобождается от воды и может изменить валентность; уменьшается величина движущей силы. Приведены доводы, основанные на экспериментальных данных, о природе возникновения электрокапиллярного максимума. Книга предназначена для ученых-электрохимиков, инженеров электрохимических производств, студентов электрохимических специальностей. Книга будет полезна при анализе экспериментальных результатов.

Книга основана на собственном опыте авторов по изучению растворов электролитов с применением электромагнитных полей широкого диапазона частот: от постоянных и низких звуковых и до области частот сантиметрового диапазона длин волн. Описаны теория и экспериментальное оформление соответствующего метода исследования, обсуждаются результаты этих исследований с учетом пространственно-временной организации растворов и их зонно-энергетической структуры. Книга заключается вопросами интенсификации и стимулирования химических и физико-химических процессов в технологической практике Для химиков и физиков-химиков — преподавателей, научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в вопросах химической технологии, энерго- и ресурсосберегающих процессов в химической технологии и биотехнологии, специалистов по разработке приборов для научных исследований и аналитического контроля, а также для студентов, магистров и аспирантов широкого круга специальностей вузов.

Первая монография на русском языке за многие годы, специально посвященная теории элементарного акта химического превращения. Основные физические представления изложены на примере реакций в газе. Подобная информация будет полезной при рассмотрении процессов в конденсированных средах и на границах раздела фаз. Многие качественные особенности самого акта химического превращения в газе и в конденсированной среде одинаковы, однако в первом случае они выступают в чистом виде, не осложненные проблемой взаимодействия реакционного центра со средой. Основной текст дополнен приложениями, посвященным некоторым общим вопросам, таким, как единицы измерения, квантовомеханическая теория возмущений, основные понятия химической термодинамики. Для понимания содержания книги достаточно знания основ классической и квантовой механики и статистической физики в объеме университетского курса. Для специалистов по химической кинетике, химических и физических факультетов университетов.

В книге рассмотрены все аспекты электрохимии — от теоретических основ до практического использования. Курс охватывает 3 большие части. В первой представлены основные концепции электрохимии с точки зрения термодинамики — от кинетики до переноса вещества. Во второй дается обзор наиболее широко используемых технических средств как в рамках электрохимического анализа, так и с целью изучения механизмов протекания реакции. В третьей рассмотрены неорганический и органический синтез, источники тока, сенсоры, вопросы коррозии, а также выполнен анализ механизмов электрохимических реакций. Книга адресована специалистам, студентам высшей школы и преподавателям, желающим усовершенствовать свои знания.

В данной книге систематизированы экспериментальные результаты по термодинамике испарения и диссоциации практически всех оксидов периодической системы элементов Д.И. Менделеева, опубликованные в мировой литературе до 2005 г., а также приведены собственные данные авторов. Рассмотрены особенности современных методов исследования испарения и диссоциации оксидов химических элементов. Представлен широкий спектр данных по давлению, составу пара, а также термодинамические свойства газообразных оксидов, полученные в результате исследования испарения. Книга в значительной степени носит справочный характер и предназначена для специалистов в области физики, химии, металлургии, научных работников и технологов, имеющих дело с высокотемпературными процессами, а также для студентов и аспирантов ВУЗов.

В издании систематизирован материал, касающийся развития исследований в области электрохимии органических соединений за последнее десятилетие. Основное внимание уделено формированию таких новых направлений, как исследования в области электрохимии макроциклических соединений, разработки электрохимических сенсоров сложных химических и биологических объектов и проводящих полимеров, а также в области превращений и электросинтеза фуллеренов, фосфорорганических соединений, свободных радикалов, металлорганических соединений. Монография содержит 11 глав, написанных известными в конкретной области исследований российскими и украинскими учеными. Книга может быть полезной научным сотрудникам, как работающим в области собственно электрохимии органических соединений, так и использующим электрохимические методы для решения различных научно-технических задач.

На основе огромного фактического материала и теории диффузионных нестабильностей изложено современное состояние науки о диссипативныхтруктурах в химических реакционно-диффузионных системах. Спиральные волны и антиволны, стационарные структуры Тьюринга и стоячие волны, локализованные волны и осциллоны, делящиеся пятна и волновые пакеты, колебательные кластеры и сегментные спирали – все эти и другие структуры, найденные в реальных химических системах, описываются относительно простыми реакционно-диффузионными уравнениями. Книга предназначена для студентов старших курсов университетов, аспирантов, преподавателей и научных сотрудников, а также всех тех, кто интересуется тем, что получается при взаимодействии биофизики, физики, химии, математики и биологии.

Книга представляет собой компактное и в то же время полное введение в теорию и практику оптической спектроскопии. Автор умело ведет читателя от методических основ к практическому применению. Подробно рассмотрены атомная и молекулярная спектроскопия, люминесцентная и фотоакустическая, рамановская (КР) и инфракрасная (ИК) спектроскопия. Автор делает акценты на преимуществах и недостатках каждого метода. Книга предназначена для химиков и биологов, а также студентов и аспирантов естественнонаучных специальностей.

В форме, доступной для широкого круга специалистов в области биологии и медицины, изложены основы теории регулирования. Описано устройство принципиально нового прибора «КИНОКС», позволяющего исследовать кинетику оксигенации крови; рассмотрены исследованный с его помощью механизм перестройки цитоплазматической мембраны и роль мембраны в авторегуляции метаболизма клетки. Приведены некоторые медико-биологические выводы.

В книге впервые дано изложение результатов систематического исследования математических моделей химических реакций, допускающих критические явления нетепловой природы в кинетической области. На основе концепции механизма реакции описаны общие подходы анализа нелинейных уравнений химической кинетики, отвечающих закрытым и открытым системам.