Меню раздела

Основное меню

Теоретические и экспериментальные методы в химии

Целью дисциплины

является подготовка высококвалифицированных специалистов, способных выполнять исследования, самостоятельно планировать ход работы и подбирать необходимые методы решения конкретных задач в области профессиональной деятельности, а также развитие у навыков выбора и применения различных инструментальных методов физико-химического анализа в области переработки топлива и технологии углеродных материалов.

Краткое содержание дисциплины:

ВведениеЦели и задачи курса. Связь курса с общими и   специальными дисциплинами. Принципы составления схемы анализа сложного природного объекта. Сочетание различных методов анализа.

Раздел 1. Теоретические методы исследования.

Теоретические методы исследования, их характеристика.

Расчетные методы квантовой химии. 

Математическая химия. Описание и предсказание молекулярной структуры и её динамики, а также построение новой химической теории, используя математические методы, без обязательного использования квантовой механики. 

Вычислительная химия. Применение компьютеров для решения химических задач и проблем. Использование математических методов для расчёта молекулярных свойств, моделирования поведения молекул, планирования синтеза, поиска в базах данных и обработки комбинаторных библиотек. 

Хемоинформатика. Использование информационных методов к решению задач в области химии. 

Применение методов теоретической физики для исследования законов, определяющих строение и химические превращения химических веществ при различных внешних условиях.

Теоретическое исследование динамических систем связанных с химическими реакциями и соответствующих им дифференциальных уравнений.

Молекулярное моделирование. Методы для моделирования молекулярных структур, обязательно не обращаясь к квантовой механике.

Молекулярная динамика. Применение классической механики для моделирования движение ядер ансамбля атомов и молекул.

Молекулярная механика. Моделирование внутри - и межмолекулярных взаимодействий и их поверхностей потенциальных энергий через сумму сил взаимодействия.

Раздел 2. Экспериментальные методы исследования.

Молекулярный уровень исследований природных энергоносителей и углеродных материалов. Методы разделения смесевых образцов. Хроматография. Методы разделения смесевых образцов: химические, физико-химические, хроматографические. Классификация хроматографических методов анализа, их специфика.   Аппаратурное оформление, методики анализов, обработка результатов. Качественный и количественный анализ. Спектральные оптические методы анализа: ИК-спектроскопия.  Физико-химические основы метода. Особенности приготовления образцов.   Аппаратурное оформление, методики анализов, статистическая обработка результатов. Получение и интерпретация ИК- спектров пеков, битумов, гуминовых кислот, жидких продуктов экстракции и гидрогенизации углей, фракции нефти.   Расчет структурных параметров с учетом элементного состава.  Ядерный магнитный резонанс. Физико-химические основы метода. Аппаратурное оформление. Особенности методик анализа и приготовления образцов. Инфраструктура спектров и их количественная обработка. ПМР-спектры жидких продуктов экстракции и гидрогенизации углей, нефтяных фракций.  Спектры С13 твердых ПЭ и УМ. Сочетание данных спектров ПМР и ЯМР С13. Масс-спектроскопия.  Физико-химические основы метода. Аппаратурное оформление. Особенности методик анализа и приготовления образцов. Сочетание масс-спектроскопии и хроматографии. Инфраструктура спектров и их количественная обработка.

Атомный уровень исследований природных энергоносителей и углеродных материалов. Атомная спектроскопия. Атомно-эмиссионный и атомно-адсорбционный методы анализа, метод  ICP-MS. Физико-химические основы методов. Аппаратурное оформление. Особенности методик анализа и приготовления образцов. Сухое и мокрое озоление. Инфраструктура спектров и их количественная обработка. Мессбауэровская спектроскопия  (ЯГР). Физико-химические основы метода. Аппаратурное оформление. Особенности методик анализа и приготовления образцов. Определение валентной формы металлов-катализаторов. Инфраструктура спектров и их количественная обработка.

Термические методы анализа природных энергоносителей и углеродных материалов.  Термогравиметрия. Физико-химические основы метода. Аппаратурное оформление. Особенности методик анализа и приготовления образцов. Применение метода  для анализа природных энергоносителей и углеродных материалов. Дифференциальный термический анализ. Физико-химические основы метода. Аппаратурное оформление. Особенности методик анализа и приготовления образцов. Применение метода  для анализа природных энергоносителей и углеродных материалов.

Основная литература:

1. Гржегоржевский, К.В. и др. Основы молекулярной спектроскопии: спектры оптического поглощения и люминесценции, применение в изучении полиоксометаллатных нанокластеров / учебное пособие // [Электронный ресурс] : / К.В. Гржегоржевский, А.А. Остроушко. — Электрон. дан. — Екатеринбург : УрФУ, 2015. — 210 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/98428.

2. Бухаркина, Т.В. и др. ; ред.: Н. Г. Дигуров, Б. П. Туманян Переработка нефти: теоретические и технологические аспекты / учебное пособие // - М. : Техника, 2012. - 495 с. : ил. - Библиогр.: с. 487-489. - ISBN 5-93969-040-8

3. Гречишкина, О. С. Физико-химические методы анализа органических веществ, природных энергоносителей и углеродных материалов // [Электронный ресурс] / О. С. Гречишкина, И. А. Козловский, В. В. Скудин. - М. : РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2010

Дополнительная литература:

1. Рябов, В. Д.  Химия нефти и газа / учебник // В. Д. Рябов. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : Техника: ТУМА ГРУПП, 2004. - 288 с : ил. - Библиогр.: с. 279-281. - ISBN 5-93969-023-8

2. Лефедова, О.В. Молекулярная спектроскопия / учебно-методическое пособие // [Электронный ресурс] : / О.В. Лефедова, С.А. Шлыков. — Электрон. дан. — Иваново : ИГХТУ, 2016. — 95 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/96110

3. Сибирцев, В.С. Экспериментальные методы исследования физико–химических систем. Часть 3. Молекулярная спектроскопия / учебное пособие // [Электронный ресурс] : / В.С. Сибирцев. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : НИУ ИТМО, 2016. — 79 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/91318

Рекомендуемые источники научно-технической информации:

1.      Библиографические базы данных по общественным наукам - ИНИОН (http://www.inion.ru);

2.      Поисковая система Scirus (http://www.scirus.com);

3.      Каталог научных журналов - DOAJ (Directory of Open Access Journals) (http://www.doaj.org);

4.      Сервис для поиска по научным источникам – Google Scholar (http://scholar.google.com);

5.      поиска в научных журналах крупнейших издательств, таких как Elsevier, Highwire, IEEE, Nature, Taylor & Francis и. т. д., а также в открытых базах данных. - ScienceResearch.com (http://www.scienceresearch.com);

6.      SciVerse (http://www.hub.sciverse.com/action/home);

7.      База данных (БД) ВИНИТИ РАН - http://www2.viniti.ru/.

Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Информационно-методические материалы: учебные пособия по дисциплине; раздаточный материал к разделам лекционного курса.

Электронные образовательные ресурсы: электронные презентации к разделам лекционного курса; учебно-методические разработки в электронном виде.

Top