Прикладные аспекты современной химии — Конспект лекций по курсу "Прикладные аспекты современной химии" МГУ им. М.В. Ломоносова.
Название: Прикладные аспекты современной химии Автор: Долженко В. Д. и др. Издательство: М.: Изд. МГУ им. М.В. Ломоносова Teach-in Год: 2022 Страниц: 275 Формат: DJVU Размер: 26,4 МБ Качество: отличное Язык: русский
Содержание:
Введение. Исторический обзор Классификация наук. Науки о природе Элементы в Древней Греции, распространение идей и алхимия Что такое атом? Рождение химической науки Новый атомизм и фундаментальные аксиомы Джона Дальтона Таблица элементов. Периодический закон Д. И. Менделеева Строение атома. История развития модели атома Свойства атома. Изотопы. Строение атома. Орбитали, заполнение орбиталей Энтальпия и потенциал ионизации Строение молекул. Химические реакции 2 подхода: ММО и МВС. Характеристики связи Свойства атома. Электроотрицательность Ионная связь. Структурные типы соединений с ионной связью Поляризуемость и ковалентные кристаллы Валентность, степень окисления, координационное число Типы химических связей. Твёрдые вещества Типы и скорость химических реакций Растворение веществ. Металлы и неметаллы Растворение ионных кристаллов Металлы и неметаллы. Щелочные металлы и галогены Фторид-ионы в воде. Гидролиз. Кислотно-основные свойства Гидролиз. Олигомеризация и реальные ионы в растворе d-переходные металлы. Температура плавления металлов и окисление Координационные соединения Теория кристаллического поля (ТКП). Кластерные соединения Методы синтеза веществ и материалов Высокотемпературный синтез. Твердофазные реакции Гомогенизация. Электровосстановление в расплавах Рост кристаллов из расплава. Сольвотермальный синтез Рост кристаллов. Синтез при высоком давлении Тонкие пленки Материалы Материалы и вещества. Проводящие материалы. High-k диэлектрики Материалы фотовольтаики. Солнечные элементы. Литий ионные аккумуляторы Физическая химия. Химическая термодинамика Физическая химия. Основатели термодинамики. Области применения термодинамики Постулаты и законы термодинамики. Метод потенциалов Гиббса Термодинамические модели. Современный подход Расчётные методы термодинамики. Расчеты гомогенных равновесий (химических) Расчёты гетерогенных/фазовых равновесий Энергия Гиббса и фазовая диаграмма. Система Bi-Sb (узкозонные полупроводники) Термодинамика и технология удобрений. Термодинамика и фармация Возможности физико-химических методов анализа материалов Важная информация о химических веществах и материалах Классификация методов анализа Оптическая микроскопия. Сканирующая электронная микроскопия Просвечивающая электронная микроскопия Объёмные методы анализа. ИК и КР спектроскопия Электронные спектры. Ядерно-магнитный резонанс. Масс-спектрометрия Химические превращения и время Временные масштабы превращений. Кинетика и термодинамика Скорость химической реакции. Кинетическая кривая. Основной кинетический закон Простые и сложные химические реакции Расчёты по зависимости концентрации от времени. Расчеты по кинетическому уравнению Период полупревращения. Радиоуглеродное датирование. Калий-аргоновый метод Фармакокинетика. Расчет дозирования лекарственных препаратов Современные подходы к получению кинетических данных Методы изменения скорости реакции Катализ. Типы каталитических реакций. Области применения Ферментативный и гетерогенный катализ. Промышленное применение Повышение эффективности катализатора Молекулярное моделирование Классическое представление систем Вандервальсовы взаимодействия (потенциал Ленарда-Джонса) Квантово-механическое представление Метод Хартри-Фока. Метод функционала электронной плотности (DFT) Многофункциональные методы. Ограничение и границы применения квантовых и классических методов Эффекты растворителя. Метод молекулярной динамики. Молекулярный докинг Примеры взаимодействия вычислительной химии с экспериментом Химия и экология Глобальное воздействие человека на окружающую среду Устойчивое развитие и его глобальные цели Способы уменьшения загрязнения окружающей среды Подходы зелёной химии к снижению количества отходов Основные вызовы при создании «зелёных» продуктов Количественные оценки в «зелёной» химии: Е-фактор и атомная эффективность Анализ жизненного цикла Производство лекарственных препаратов Декарбонизация, водородный переход Возобновляемое сырьё. Растворители Типичный химический синтез в XX и XXI веке Современные физико-химические методы анализа различных объектов: возможности и задачи, часть Аналитическая химия. Качественный и количественный анализ, задачи и ключевые вопросы Этапы химического анализа. Законы и количественные расчеты в химии Моль и стандарты. Система СИ. Точность. Погрешности. Сходимость и воспроизводимость Чувствительность и избирательность методов анализа Неопределённость измерений. Пробоотбор и пробоподготовка Современные физико-химические методы анализа различных объектов: возможности и задачи, часть Пробоподготовка. Микроволновая пробоподготовка и микрофлюидика Сенсоры. Дистанционный анализ. Спектральные методы. Лидарный анализ Мульти- и гиперспектральные измерения. Методы аналитической химии. Выбор схемы анализа Хроматография и спектральный анализ. Особенности электрохимии и спектроскопии Общие принципы сравнения методов анализа Современные физико-химические методы анализа различных объектов: возможности и задачи, часть Высокоинформативный и нетаргетный анализ Масс-спектрометрия. Сверхинформативные методы Биомедицинская аналитика. Клиническая диагностика Микроспектроскопия и микроприборы. Сверхразрешение Аналитическая и молекулярная спектроскопия Фотометрические приборы. Задачи спектрофотометрии ИК-спектроскопия. Основные задачи Люминесценция. Спектрофлуориметрия Рэлеевское и комбинационное рассеяние Фототермические и фотоакустические явления Органическая химия, часть Органическая химия и химическая структура органических соединений Фундаментальные проблемы органической химии. Биологически активные вещества Вкус и обоняние. Душистые вещества и феромоны Наркотические вещества Главные задачи органической химии. Важнейшие понятия органической химии Оптическая изомерия, хиральность, энантиомеры, рацематы Конфигурация, конформация, таутомерия Типы связей в органических соединениях и их характеристики Органическая химия, часть Химия алканов. Химия алкенов. Электрофилы и нуклеофилы. Правило Марковникова Нуклеофильное замещение в алифатическом ряду Межфазный катализ. Краун-эфиры и криптанды Металлические производные алкилгалогенидов и их свойства Ароматические соединения. Мезомерия Метод валентных связей. Метод молекулярных орбиталей Ароматичность. Строение бензола. Антиароматические молекулы и ионы Критерии и признак ароматичности Революция в химии. Направления развития в начале XXI века Теоретические аспекты химии полимеров Введение. История. Классификация полимеров. Основные понятия и характеристики Конфигурационная изомерия. Размеры макромолекулы Модель свободно-сочлененной цепи Модель цепи с фиксированными валентными углами и свободным внутренним вращением Модель цепи с заторможенным внутренним вращением Растворы полимеров. Фазовые диаграммы системы полимер-растворитель Фазовые и физические состояния полимеров. Механические характеристики полимеров Термомеханический метод испытания полимеров. Стеклообразное состояние Температура хрупкости (в интервале хр ? Тс). Пластификация полимеров Практическое применение полимеров Введение. История. Полимерные материалы Современные задачи химии и физики полимеров Применение физических методов в органической химии Общая характеристика оптических методов. Масс-спектрометрия органических соединений. Методы ионизации Спектроскопия ядерного магнитного резонанса и его использование в органической химии Магнитные свойства некоторых ядер. Основы спектроскопии ЯМР. Химические сдвиги Простейшие спиновые системы, спектры первого порядка. Инфракрасная спектроскопия Конструирование лекарственных веществ Молекулярные мишени действия лекарственных веществ Взаимосвязь структуры лекарства со строением его мишени Основные стадии процесса поиска и конструирования лекарств Поиск и генерирование соединения-лидера. Оптимизация соединения-лидера Методология QSAR Оптимизация соединения-лидера с целью улучшения фармакокинетических свойств Химия живых систем, часть Фермент/«энзим». Ферментативная кинетика Карбоангидраза. Витамины и коферменты. Парацетамол. Мезим форте Ферменты в технологии. Ферменты в медицине Ферменты и их эффекторы (ингибиторы, активаторы) в медицине Химия живых систем, часть Биополимеры. Типы биополимеров. ДНК и РНК Что такое генетическая информация и как она используется? Прикладные аспекты органической химии Задачи радиохимии Радиофармпрепарат. Многобарьерная система при захоронении РАО/ОЯТ Радионуклиды как трассеры процессов в окружающей среде Задачи радиохимии Коллоидные системы в природе и технике. Часть Дисперсные системы. Изменение плотности свободной энергии в поверхности разрыва Изменение плотности вещества в поверхности разрыва Природа межмолекулярных взаимодействий и поверхностное натяжение Теория Гамакера-де-Бура. Работа когезии и поверхностная энергия Поверхностное натяжение. Опыт Дюпре. Капиллярные эффекты Влияние микрогетерогенности и шероховатости поверхности на смачивание Супергидрофобность Коллоидные системы в природе и технике. Часть Измерение поверхностной энергии твердых тел. Анизотропия. Равновесная форма монокристалла Моделирование растекания методом молекулярной динамики Поверхностно-активные и инактивные вещества. Адсорбция растворимых ПАВ. Классификация ПАВ Электрокинетические явления и двойной электрический слой Модели ДЭС. Лиофильные дисперсные системы Расклинивающее давление, теория ДЛФО. Физико-химическая механика
