Химическая физика (Часть 2) - Научно

"Утверждено на заседании
Отдела химической физики и
Кафедры общей физики 2"
Руководитель Отдела химической физики Научноисследовательского института физики, заведующий Кафедрой общей физики 2 Физического факультета СПбГУ
проф. д.ф.-м.н. А.Е. Грищенко
КУРС ЛЕКЦИЙ
"ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. Часть 2"
ДЛЯ МАГИСТРАНТОВ
НАПРАВЛЕНИЯ "БИОМОЛЕКУЛЯРНАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА"
ФИЗИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
(I курс магистратуры, 10 семестр, 32 часа, ДНМ.07)
Составитель доцент Кафедры общей физики 2 Физического факультета СПбГУ,
с.н.с. к.ф.-м.н. Бармасов Александр Викторович
Санкт-Петербург
2001
2
© А.В. Бармасов. Химическая физика (Часть 2).
Физический факультет СПбГУ. Магистратура.
Семестр 10(2)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Динамика элементарного акта химической реакции и химическая кинетика.
1.1.
Основные понятия и определения. Основной закон кинетики жидкофазных реакций. Влияние
концентрации на скорость реакции. Равновесная и неравновесная кинетики.
1.2.
Реакции первого, второго и третьего порядка. Методы измерения скоростей реакций и определение порядка реакции.
1.3.
Обратимые реакции. Последовательные реакции. Влияние температуры на скорость химических реакций.
Теория активированного комплекса (переходного состояния).
2.1.
Поверхности потенциальной энергии. Термическая и нетермическая активация молекул, характерные интервалы энергии и природа активных частиц. Элементарный акт химической
реакции.
2.2.
Типы молекулярных столкновений. Обмен энергией при упругих и неупругих столкновениях.
2.3.
Сечение химической реакции, микроскопическая и макроскопическая константы скорости.
Стерический фактор.
2.4.
Гомолитическая реакция. Элементарная стадия окислительно-восстановительных реакций.
2.5.
Гетероциклическая реакция.
Кинетика цепных реакций.
3.1.
Общие представления. Элементарная вероятностная теория цепных реакций. Зарождение
цепей. Продолжение цепей. Обрыв цепей. Разветвление цепей.
3.2.
Определение константы скорости элементарных стадий в цепных реакциях. Тепловой взрыв.
Кинетика фотохимических реакций.
4.1.
Основные законы фотохимии. Первичный квантовый выход. Уравнение кинетики фотохимических реакций.
4.2.
Промежуточные продукты в фотохимических реакциях. Свободные радикалы, ион-радикалы,
эксимеры и эксиплексы.
4.3.
Быстрые и медленные реакции в растворах. Методы измерения скоростей реакций.
Фотохромизм.
5.1.
Физический фотохромизм.
5.2.
Химический фотохромизм.
Реакции темнового переноса электрона. Теория Маркуса. Комплекс с переносом заряда
(КПЗ).
6.1.
Темновые реакции переноса электрона. Модель Маркуса. Формула Маркуса. Сравнение с
экспериментом. Энергия реорганизации среды.
6.2.
Туннельный эффект в химии. Экспериментальное наблюдение туннельного эффекта.
3
© А.В. Бармасов. Химическая физика (Часть 2).
Физический факультет СПбГУ. Магистратура.
7.
8.
6.3.
Низкотемпературный предел скорости реакции. Кинетический изотопный эффект.
6.4.
Межмолекулярные взаимодействия. Молекулярные комплексы. Модель Малликена. Ионрадикальные пары.
Кинетика реакций образования и деструкции полимеров.
7.1.
Кинетика поликонденсации.
7.2.
Свободнорадикальная полимеризация.
7.3.
Кинетика деструкции полимеров.
Химические реакции в жидкой фазе.
8.1.
Клеточный эффект. Влияние растворителя. Ионные реакции в растворах.
8.2.
Химические реакции в неидеальных растворах. Уравнение Бренстеда-Бьеррума. Эффект
сольватации, солевые эффекты.
Экзамен
УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ:
1. Аналитическая химия синтетических красителей: Пер. с англ. Л.: Химия, 1979.-576с. [The Analytical Chemistry of Synthetic Dyes: Edited by K. Venkataraman. New York, London, Sydney, Toronto: A Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons, 1977.]
2. Межмолекулярные взаимодействия: от двухатомных молекул до биополимеров, пер. с англ.
М., 1981.
3. Молекулярные взаимодействия, под ред. Г. Ратайчика, В. Орвилл-Томаса, пер. с англ. М.,
1984.
4. Органические фотохромы, под ред. А.В. Ельцова. Л., 1982.
5. Успехи химии комплексов с переносом заряда и ион-радикальных солей (КОМИС-5), под ред.
М.Л. Хидекеля, А.В. Булатова. Черноголовка, 1986.
6. Фотокаталитическое преобразование солнечной энергии. Часть 2. Молекулярные системы для
разложения воды. Новосибирск: Наука, 1985.-248с.
7. Фотохимические процессы в слоях, под ред. А.В. Ельцова. Л., 1978.
8. Энергетические ресурсы сквозь призму фотохимии и катализа: Пер. с англ./Под ред. М. Гретцеля. М.: Мир, 1986.-632с. [Energy Resources through Photochemistry and Catalysis: Edited by
Michael Grätzel. New York, London, Paris, san Diego, San Francisco, São Paulo, Sydney, Tokyo,
Toronto: Academic Press, A Subsidiary of Harcourt Brace Jovanovich, Publishers, 1983.]
9. Аскаров К.А., Березин Б.Д. Евстигнеева Р.П. и др. Порфирины: структура, свойства, синтез.
М.: Наука, 1985.-333с.
10. Багдасарьян Х.С. Двухквантовая фотохимия. М.: Наука, 1976.-128с.
11. Барачевский В.А., Лашков Г.И., Цехомский В.А. Фотохромизм и его применение. М., 1977.
12. Барлтроп Дж., Койл Дж. Возбуждённые состояния в органической химии, пер. с англ. М., 1981.
13. Бугаенко Л.Т., Кузьмин М.Г., Полак Л.С. Химия высоких энергий. М., 1988.
4
© А.В. Бармасов. Химическая физика (Часть 2).
Физический факультет СПбГУ. Магистратура.
14. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. – 5-е изд., перераб. – Л.: Химия, 1986.-432с.
15. Бутягин П.Ю. Химическая физика твёрдого состояния вещества. Часть 1. Кристаллы и стёкла.
М.: МФТИ, 1988, Часть 2. Диффузия и реакционная способность, М.: МФТИ, 1991.
16. Бучаченко А.Л. Химическая поляризация электронов и ядер. М.: Наука, 1974.-245с.
17. Бучаченко А.Л. Магнитные эффекты в химических реакциях // Успехи химии.-1976.-Т.45.С.761-793.
18. Бучаченко А.Л., Сагдеев Р.З., Салихов К.М. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. Новосибирск: Наука, 1978.
19. Бучаченко А.Л. // Успехи химии.-1987.-Т.56,№10.-С.1593-1638.
20. Бучаченко А.Л. Второе поколение магнитных эффектов в химических реакциях // Успехи химии.-1993.-Т.62,№12.-С.1139-1149.
21. Гурьянова Е.Н., Гольдштейн И.П., Ромм И.П. Донорно-акцепторная связь. М., 1973.
22. Зенгуил Э. Физика поверхности: Пер. с англ. М.: Мир, 1990.-536с. ISBN 5-03-001599-X.
[Zangwill Andrew. Physics at Surfaces. Cambridge, New York, Port Chester, Melbourne, Sydney:
Cambridge University Press, 1988. ISBN 0-521-34752-1.]
23. Калверт Т., Питтс Д. Фотохимия. М.: Мир, 1968.-671с.
24. Капинус Е.И. Фотоника молекулярных комплексов. Киев: Наукова думка, 1988.-256с. ISBN 512-000213-7.
25. Каплан И.Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий. М., 1982.
26. Киреев В.А. Курс физической химии. М.,Л.: Госхимиздат, 1951.-704с.
27. Кондратьев В. Н., Семёнов Н. Н., Харитон Ю. Б., Электронная химия, М. - Л., 1927.
28. Крюков А.И., Кучмий С.Я. Основы фотохимии координационных соединений. Киев: Наукова
думка, 1990.-280с. ISBN 5-12-001435-6.
29. Крюков А.И., Кучмий С.Я. Фотохимия комплексов переходных металлов. Киев: Наукова думка,
1989.-240с. ISBN 5-12-000753-8.
30. Полещук О.Х., Максютин Ю.К. // Успехи химии.-1976.-Т.45,№12.-С.2097-2120.
31. Рубин Б.А., Гавриленко В.Ф. Биохимия и физиология фотосинтеза. М.: Изд-во МГУ, 1977.328с.
32. Сангвал К. Травление кристаллов: Теория, эксперимент, применение: Пер. с англ. М.: Мир,
1990.-492с. ISBN 5-03-001315-6. [Sangwal Keshra. Etching of Crystals. North-Holland, Amsterdam,
Oxford, New York, Tokyo: Elsevier Science Publishers B.V., 1987. ISBN 0-444-87018-0.]
33. Семенов Н.Н. Химическая физика. (Физические основы химической кинетики), Черноголовка,
1975.
34. Семёнов Н.Н., Кондратьев В.Н., Эмануэль Н.М. Химическая физика в Академии наук СССР,
"Вестник Академии наук СССР".-1974.-№ 2.-С.49.
35. Слэттер Дж., Домб К., Томсон Г.П., Брэгг, У.Л. Твёрдое тело. Структура и свойства. М.: Знание, 1970.-64с.
36. Теренин А.Н. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. Л.:
Наука, 1967.-616с.
37. Федер Е. Фракталы: Пер. с англ. М.: Мир, 1991.-254с. ISBN 5-03-001712-7. [Feder Jens. Fractals. New York, London: Plenum Press, 1988. ISBN 0-306-42851-2.]
5
© А.В. Бармасов. Химическая физика (Часть 2).
Физический факультет СПбГУ. Магистратура.
38. Фролов Ю.Г., Белик В.В. Физическая химия. М.: Химия, 1993.-464с. ISBN 5-7245-0427-8.
39. Хобза П., Заградник Р. Межмолекулярные комплексы: Роль вандерваальсовых систем в физической химии и биодисциплинах: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.-376с. ISBN 5-03-001103-x. [Hobza Pavel, Zahradnik Rudolf. Intermolecular Complexes: The Role of van der Waals Systems in Physical Chemistry and in the Biodisciplines. Prague: Academia, 1988. ISBN 0-444-98943-9.]
40. Шарипов Г.Л., Казаков В.П., Толстиков Г.А. Химия и хемилюминесценция 1,2-диоксетанов. М.:
Наука, 1990.-288с. ISBN 5-02-001327-7.
41. Эйкен А. Учебник химической физики. 1930.
42. Эйкен А. Курс химической физики, пер. с нем., вып. 1-3, М. - Л., 1933-1935.
43. Molecular interactions, ed. by H. Ratajczak, W.J. Orville-Thomas. V.1-3. Chichester, 1980-82.
44. Photochromism: molecules and systems, eds. H. Dürr, T.H. Bouas-Lauren, Amsterdam, 1990.
45. Guillet, James. Polymer Photophysics and Photochemistry: An introduction to the study of photoprocesses in macromolecules. Cambridge University Press, 1987.-391p. ISBN 0-521-34783-1.
46. Levine R.D., Bernstein R.B. Molecular reaction dynamics and chemical reactivity. Oxford, 1987.
47. Mulliken R.S., Person W.B. Molecular compounds. N.Y., 1969.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ:
В целом: 60 часов.
Аудиторные занятия (лекции) - 32 часа (53%).
Самостоятельная работа - 28 часов (47%).
1 экзамен - в конце семестра.
Составитель программы - доцент Кафедры общей физики 2 Физического факультета СПбГУ
с.н.с. к.ф.-м.н. А.В. Бармасов.