Реферат: Примерный учебный план подготовки магистров Примерные программы дисциплин список разработчиков и экспертов пооп общее положение

Содержание

стр.

1. Общее положение………….……………………………..………..……..…2

2. Cписок рекомендуемой научной тематики магистерской

подготовки по направлению 020100-химия……………..……………........…2

3. Требования к результатам освоения основной образовательной

программы подготовки магистров……………………………………............3

4. Примерный учебный план подготовки магистров……………………..…3

5. Примерные программы дисциплин ……………………………….............9

6. Список разработчиков и экспертов ПООП……………………….………55


1. Общее положение

Примерная основная образовательная программа высшего профессионального образования (ПООП ВПО) подготовки магистров по направлению 020100-химия является системой учебно-методических документов, сформированной на основе положений Федерального закона № 309 – ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части изменения понятия и структуры государственного образовательного стандарта» (статья 5, п. 6), Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования подготовки магистров по направлению 020100-химия (пункт 7.1 раздела VII «Требования к условиям реализации основных образовательных программ подготовки магистров) и рекомендаций Департамента государственной политики в образовании Минобрнауки.

Примерная основная образовательная программа (ПООП) подготовки магистров по направлению 020100-химия является программой второго уровня высшего профессионального образования.

Нормативные сроки освоения: 2 года.

Квалификация выпускника в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом - магистр.


^ 2. Список рекомендуемой научной тематики магистерской

подготовки по направлению 020100-химия

1. Неорганическая химия

2. Аналитическая химия.

3. Органическая химия.

4. Физическая химия.

5. Электрохимия

6. Высокомолекулярные соединения.

7. Химия элементоорганических соединений.

8. Химия функциональных наноматериалов.

9. Биоорганическая химия

10. Коллоидная химия

11. Бионеорганическая химия

12. Нефтехимия

13. Фармацевтическая химия

14. Кинетика и катализ

15. Медицинская химия

16. Математическая и квантовая химия

17. Химия твердого тела

18.Химия окружающей среды, химическая экспертиза и

экологическая безопасность

Список в основном согласуется с перечнем научных специальностей ВАК по химии. Утвержден на заседании Пленума учебно-методического совета по химии 15 октября 2010 года, протокол № 25.


^ 3. Требования к результатам освоения образовательной

программы подготовки магистров

Общие для всех выпускников магистратуры по направлению подготовки 020100 – химия компетенции, дополнительные к компетенциям выпускников бакалавриата (общекультурные ОК-1–ОК-6) и профессиональные ПК-1 – ПК-12), приведены в разделе V. ФГОС.

Список компетенций дополняется учебными заведениями в ходе подготовки магистров химии с учетом содержания вариативных дисциплин УЦ ООП М.1 и М.2.

^ 4. Примерный учебный план

по направлению подготовки 020100 «Химия»

Квалификация (степень) – магистр

Нормативный срок обучения – 2 года


№№

п/п

Наименование

циклов дисцип-

лин и разделов



Трудоемкость



Распределение

по семестрам



Экзамен

Оценка

Зачет



Коды

компе-

тенций*



Общая

1

2

3

4







в

зачет-ных еди-

ницах.

в часах

Число учебных

недель

18

18

18

19

М.1

Общенаучный цикл


29


1044

+

+










ОК-1

ОК-3

ОК-4

ОК-5

Базовая часть

19

684

+

+










^ 1.Иностранный язык

5

180

+

+










^ 2.Философские проблемы химии

4

144

+

+










^ 3.Квантовая механика и квантовая химия

5

180

+

+










^ 4.Компьютерные технологии в образовании и науке

5

180

+

+










^ Вариативная часть в т.ч. курсы по выбору студентов

10

360

+

+










^ Курсы вуза

6

216
















^ Курсы по выбору студентов

4

136
















М.2

Цикл профессиональных

(специальных)

дисциплин

39

1404

+

+

+







ОК-3

ОК-5

ОК-6

ПК-1

ПК-2

ПК-3

ПК-4

ПК-7

ПК-11

ПК-12

Базовая часть

6

216

+













^ Сборник программ «Актуальные задачи современной химии»

6

216

+













^ Вариативная часть **

33

1188

+

+

+







^ Курсы вуза

20

720
















^ Курсы по выбору студента

13

468















М.3
^ Научно-исследовательская работа и практики

50

1800

+

+

+

+




ОК-1

ОК-2

ОК-3

ОК-5

ОК-6

ПК-3

ПК-4

ПК-5

ПК-6

ПК-7

ПК-8

ПК-9

ПК-10

ПК-11

ПК-12

Научно-исследовательская работа в семестре

6

216

+

+










Предквалифика-

ционная практика

13

468







+







^ Педагогическая практика

3

108




+










^ Выполнение и подготовка выпускной работы (магистерской диссертации) в ходе НИР

28

1008










+




М.4

Итоговая государственная аттестация (защита магистерской диссертации)

2













+










^ Общая трудоемкость основной образовательной программы

120

4320




















*) компетенции, формируемые при изучении дисциплин вариативных частей УЦ ООП М.1и М.2, разрабатываются вузами самостоятельно.

**) Вариативная часть профессионального цикла учебного плана реализуется через авторские магистерские программы (см. приведенный ниже пример).


^ Примерный учебный план вариативной части

магистерской программы «Химия в интересах устойчивого развития»



№ п/п

Наименование циклов дисциплин и разделов

Трудоемкость

^ Распределение по семестрам

Экзамен

оценка

зачет

Коды компетенций

Общая

1

2

3

4




в зачетных единицах

в часах

^ Число учебных недель

18

18

18

19

М.2

Вариативная часть магистерская программа «Химия в интересах устойчивого развития»

34

1224






















^ Курсы вуза

22

792






















^ Химия и токсикология окружающей среды

3

108
















ОК-1

ОК-2

ПК-5

ОК-6

ПК-1

ПК-2

ПК-3

ПК-4

ПК-5

ПК-6

ПК-7




Техногенные системы и экологический риск

4

144

+
















^ Теоретические основы гетерогенного катализа

9

324




+













^ Методы реализации зеленых процессов

6

216

+




+










^ Курсы по выбору студентов

12

432






















^ Традиционные и нетрадиционные источники энергии

6

216




+










ОК-4

ПК-1

ПК-5




Гуминовые соединения

6

216
















ОК-4




Физико-химические методы анализа

6



















ОК-4

ПК-3

ПК-7



Бюджет учебного времени и график учебного процесса

составлены исходя их следующих данных (в зачетных единицах):

Теоретическое обучение, включая экзаменационные сессии 68

Практики (педагогическая и преддипломная) 16

Научно-исследовательская работа, включая выполнение

магистерской диссертации 34

Итоговая государственная аттестация 2

Итого: 120


^ 5. Примерные программы дисциплин

Дисциплина « Химия поверхности и наночастиц»


Рекомендуется для направления подготовки 020100 «Химия »

как одна из базовых дисциплин (сборник программ «Актуальные

задачи современной химии») профессионального цикла

Квалификация (степень) - магистр.

1. Цели и задачи дисциплины
Дисциплина "Химия поверхности и наночастиц" является составной частью общего цикла дисциплин “Актуальные вопросы современной химии”, относящегося к базовой части учебного цикла “Профессиональные (специальные) дисциплины”.
Она базируется на основных разделах курсов физической и неорганической химии. Основной задачей данной дисциплины является рассмотрение особенностей высокодисперсных систем. Программа строится по принципу «от простого к сложному», на базе фундаментальных знаний, полученных студентами при освоении физической химии. Рассматриваются структура, состав и функциональные свойства поверхности и наночастиц. Курс строится на современных представлениях о термодинамики поверхности и дисперсных систем. Дается определение дисперсного состояния вещества и классификация дисперсных систем по размерности, агрегатному состоянию и структуре. Обсуждаются особенности термодинамики и кинетики реакций на поверхности. Приводятся методы получения наночастиц как «снизу-вверх» путем агрегации, так и методом диспергирования «сверху-вниз». Излагаются основные научные принципы и методы синтеза наноматериалов различных классов твердых тел из раствора и газовой фазы. Рассмотрены методы получения коллоидных кристаллов. Анализируются возможности классических методов исследования размера, состава и структуры поверхности и наночастиц.

В результате освоения дисциплины студент должен:

знать основы современных представлений о химии поверхности и высокодисперсных систем, способы синтеза нанокристаллических материалов, особенности функциональных свойств, термической стабильности, реакционной способности и возможности их применения.

уметь самостоятельно ставить задачу исследования поверхности и высокодисперсных систем с целью определения состава, структуры и реакционной способности.


В ходе изучения дисциплины «Химия поверхности и наночастиц» студент приобретает (или закрепляет) следующие компетенции:

использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-6);

владеет основами теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической, аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии биологических объектов, химической технологии) (ПК-2);

способен применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных (ПК-3);

представляет основные химические, физические и технические аспекты химического промышленного производства с учетом сырьевых и энергетических затрат (ПК-5);

2. Программа дисциплины «Химия поверхности и наночастиц"

Предмет курса, основные объекты и разделы, фундаментальные аспекты и практические приложения. Дисперсное состояние вещества. Классификация дисперсных систем по размерности, агрегатному состоянию и микроструктуре. Наноразмерные системы. Основные характеристики наночастиц и дисперсных систем. Размерный эффект.


Разделы дисциплины:

1. Основы термодинамики поверхностных явлений.

Избыточные термодинамические функции. Поверхностное натяжение и свободная энергия поверхностей раздела фаз. Температурная зависимость поверхностного натяжения жидкости и критическая температура (по Менделееву). Связь поверхностного натяжения с объемными свойствами веществ. Термодинамическое уравнение Гиббса для поверхности раздела фаз в однокомпонентных системах. Состав поверхности, сегрегация в приповерхностных слоях. Поверхностная энергия твердых тел.

2. Капиллярные явления. Капиллярное давление, закон Лапласа. Зависимость давления пара и растворимости от кривизны поверхности; законы Кельвина и Гиббса–Оствальда. Изотермическая перегонка в дисперсных системах. Смачивание. Закон Юнга. Гидрофильность и гидрофобность твердых тел.

3. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) - регуляторы свойств дисперсных систем

Адсорбция ПАВ на поверхности жидкости. Термодинамическое уравнение адсорбции ПАВ (Гиббс). Связь адсорбции со строением молекул ПАВ. Гидрофильно-липофильный баланс. Классификация ПАВ по молекулярному строению и по механизму их действия.
Нерастворимые ПАВ. Двумерное состояние вещества; уравнение состояния.
Адсорбция ПАВ на поверхности раздела несмешивающихся жидкостей. Правило уравнивания полярностей (Ребиндер). Адсорбция ПАВ из растворов на поверхности твердых тел. Модифицирующее действие ПАВ   гидрофилизация и гидрофобизация твердых поверхностей.

4. Получение наночастиц.

Физические методы синтеза. Получение с помощью молекулярных пучков. Плазменно-химический метод. Метод испарения-конденсации. Метод импульсного радиолиза.

Химические методы: восстановление из растворов, золь-гель переход, криотехнология. Темплатный синтез. Синтез в пористых средах, микроэмульсиях и мицеллах.

Образование кластеров молекул. Фрактальные и плотноупакованные кластеры. Типы химических реакций с участием кластеров. Подходы к квантово-химическому описанию кластеров. Зарождение и рост наночастиц в гомогенной среде и на поверхности твердого тела. Кооперативные явления в коллективе наночастиц; оствальдово созревание, агрегирование и агломерация. Коллоидные кристаллы.

5. Электроповерхностные явления.

Двойной электрический слой   (ДЭС) - образование, строение. Электроповерхностные явления, электрокапиллярность. Электрокинетические явления (электрофорез, электроосмос). Электрокинетический потенциал. Изоэлектрическое состояние. Зонная диаграмма твердых тел вблизи поверхности. Обедненный слой. Транспорт носителей заряда через поверхности раздела. Гетероструктуры.

6. Модифицирование поверхности твердых тел.

Особенности поверхностных свойств твердых тел различной химической природы. Влияние химического состояния поверхности на физические и химические свойства твердых тел. Методы модифицирования поверхности: физическое (легирование, ионная имплантация, нанесение тонких пленок и покрытий) и химическое (изменение функционального покрова) модифицирование.

Химическое модифицирование поверхности. Требования к модификаторам. Якорная группа и стабильность поверхностно-модифицированных материалов. Привитый слой – важнейший элемент химически модифицированного материала. Строение привитых слоев. Распределение привитых молекул в слое. Двумерность, макромолекулярность и полифункциональность привитого слоя. Взаимное влияние привитых молекул.

Химическое модифицирование гидроксилированных носителей металлорганическими соединениями – путь синтеза гетерогенных металлокомплексных катализаторов.

Применение поверхностно-модифицированных материалов: селективные сорбенты, катализаторы, ионообменники, сенсоры, наполнители пластмасс, стабилизаторы и т. д.

7. Устойчивость дисперсных систем.

Седиментационная устойчивость. Диффузия дисперсных частиц. Зависимость коэффициента диффузии от размера частиц. Седиментационно-диффузионное равновесие в поле силы тяжести и в центробежном поле. Агрегативная устойчивость дисперсных систем (золей, эмульсий, пен). Основные методы регулирования устойчивости. Образование структурно-механического барьера по Ребиндеру как самый сильный фактор стабилизации дисперсных систем. Особенности устойчивости нанодисперсных систем.

8. Строение и химические свойства дисперсных систем.

Химические реакции наночастиц. Кинетика топохимических реакций в коллективе наночастиц. Явления в области контакта наночастиц твердых реагентов. Механизм термолиза наночастиц. Взаимодействие наночастиц с макромолекулами и полимерными средами. Взаимодействие углеродных нанотрубок с газами. Механохимические реакции в коллективе наночастиц.

9. Методы анализа поверхности и наночастиц.

Особенности анализа высокодисперсных систем, локальность. Физико-химическая диагностика наночастиц. Принципы морфологической характеризации наночастиц методами электронной, автоионной, туннельной и атомно-силовой микроскопии. Строение наночастиц различной природы (фазовые, мицеллярные, везикулы). Определение состава и структуры отдельной наночастицы; электронная микроскопия высокого разрешения, электронно-зондовые методы анализа. Методы колебательной спектроскопии. Методы с использованием синхротронного излучения. Эллипсометрия.

10. Наночастицы как ингредиенты функциональных материалов; нанокомпозиты и наноблочные конструкционные материалы. Магнитные материалы, ячейки памяти. Термоэлектрические преобразователи. Оптоэлектрические преобразователи.

Принципы использования наночастиц в медицине. Наночастицы как полютанты и мигранты в окружающей среде. Химия атмосферных наночастиц. Катализаторы и сорбенты на основе ультрадисперсных веществ: специфика их получения и функционирования.


Авторы программы:

Главный н.сотр., д.х.н. А.М.Гаськов (химфак МГУ им. М.В.Ломоносова)

Член-корр. РАН, профессор И.В.Мелихов (химфак МГУ им. М.В Ломоносова)

Доцент Н.И.Иванова (химфак МГУ им. М.В Ломоносова).

3. Объем дисциплины и распределение трудоемкости по видам учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы (72 академических часа).


Виды учебной работы

Всего часов

Семестры

1

2

Общая трудоемкость дисциплины

72

72

-

Аудиторные занятия

40

40

-

Лекции

40

40

-

Самостоятельная работа

32

32

-

Контроль знаний студентов (в числах)










Виды промежуточного контроля:

Контрольные работы (лекционные)


2


2


-

Виды итогового контроля:

Экзамен (или зачет)


1



1





4. Разделы дисциплины и виды занятий



№ п/п

Разделы дисциплины

Лекции

1

Основы термодинамики поверхностных явлений

+

2

Капиллярные явления

+

3

Поверхностно-активные вещества (пав) - регуляторы свойств дисперсных систем

+

4

Синтез дисперсных систем

+

5

Электроповерхностные явления

+

6


Химическое модифицирование поверхности твердых тел

+

7

Устойчивость дисперсных систем

+

8

Cтроение и химические свойства наночастиц

+

9

Методы анализа поверхности и наночастиц

+

10

Прикладная химия наночастиц

+


5. Учебно-методическое и информационное обеспечение

Учебники и учебные пособия:
^ Щукин Е.Д., Перцов А.В.,Амелина Е.А. Коллоидная химия. М. Высшая школа, 2007.
Ролдугин В.И. Физикохимия поверхности. М. «Интеллект». 2008.

Лисичкин Г.В., Фадеев А.Ю., Сердан А.А.. Химия привитых поверхностных соединений. М. Физматлит. 2003.

Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.Химия. 2000.

Ребиндер П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах. М.: Наука. 1979.

Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир. 1979
Петров Ю. И. Физика малых частиц. М.: Наука. 1982.
Гусев А. И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. М.Физматлит. 2000.

Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии. /Под ред. Г.В.Лисичкина/. М.: Химия. 1986.

Алесковский В. Б. Химия твердых веществ. М.: Высшая школа. 1978.

Зенгуил Э. Физика поверхности. М.: Мир. 1990.
Робертс М., Макки Ч. Химия поверхности металл–газ. М.: Мир. 1981.
Бехштедт Ф., Эндерлайн Р. Поверхности и границы раздела полупроводников. М.: Мир. 1990.

Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. М.: Мир. 1989.

Магистерская программа

«Интегрированные системы: химия металлических систем»

Авторская программа вариативной части профессионального цикла.

Цели и задачи

Необходимость осуществления настоящей программы обусловлена тем, что в современных технологиях используются сложные системы, свойства которых определяются взаимодействиями между образующими их элементами (интегрированные системы). Более того, во многих случаях микро- и макроскопическая неоднородность химического состава и структуры материала необходима для того, чтобы этот материал обладал заданными эксплуатационными свойствами. Поэтому современный химик-материаловед должен быть подготовлен к работе с такими системами как в теоретико-фундаментальном, так и в экспериментальном аспектах.

Настоящая программа реализуется на кафедре общей химии Химического факультета МГУ, руководитель программы – заведующий кафедрой, доктор химических наук, профессор С.Ф. Дунаев.

В рамках программы «интегрированные системы: химия металлических систем» будущий химик-материаловед получит фундаментальные знания о химических взаимодействиях, химических и фазовых равновесиях в многокомпонентных системах, о методах их изучения, о способах их прогнозирования и моделирования, а также научится управлять этими взаимодействиями с целью получения структурно-сложных материалов с заданными свойствами. Все перечисленные научные направления традиционно развиваются на кафедре общей химии химического факультета МГУ. Работы сотрудников кафедры привели к созданию новых жаропрочных сплавов, слоистых композиционных материалов, тяжелофермионных сверхпроводящих интерметаллических соединений. В настоящее время ведутся исследовательские работы по использованию ионных жидкостей как среды для получения новых материалов и по формированию нанокристаллических оксидных пленок. Высокая профессиональная компетентность научно-преподавательского коллектива кафедры и наличие современной синтетической и приборной базы позволяют осуществлять подготовку квалифицированных химиков-материаловедов, подготовленных как к проведению фундаментальных исследований, так и к выполнению работы технико-проектного характера.

Дополнительно к общекультурным и профессиональным компетенциям, приобретаемым всеми студентами, обучающимися по направлению подготовки 020100-химия, выпускники по магистерской программе специализированной подготовки «Интегрированные системы: химия металлических систем», получают следующие компетенции:

– совершенное владение методами интерпретации диаграмм состояния многокомпонентных систем, использование их в планировании синтетических экспериментов, умение составлять диаграммы состояния новых систем по экспериментальным данным, а также владение методами теоретического расчета и прогнозирования диаграмм состояния (ПК-13);

– владение методами синтеза неорганических и композиционных материалов путем направленной кристаллизации фаз в многокомпонентных металлических системах, способность применять знания о механизмах и закономерностях протекания химических реакций и фазовых превращений для разработки новых методов получения материалов с заданными составом, структурой и свойствами (ПК-14);

– широкая эрудиция в области неорганических и композиционных материалов различных классов, включая химические, экологические и экономические аспекты получения этих материалов, их промышленной обработки, маркетинга, эксплуатации и утилизации отходов; знание наиболее актуальных проблем и перспективных направлений современного материаловедения (ПК-15);

– знакомство с широким кругом физико-химических методов анализа материалов, профессиональное владение некоторыми из них, знание их теоретических основ, умение выбирать методы анализа, наиболее подходящие для решения конкретных задач, готовность к интерпретации получаемой с их помощью информации (ПК-16);

– владение основными законами и понятиями современной теории строения твердых тел, включая понятия о их реально структуре и умение использовать эти законы для предсказания физических и химических свойств материалов, исходя из их состава и строения (ПК-17).


Учебный план магистерской программы «Интегрированные системы: химия металлических систем»




М.2

Вариативная часть: магистерская программа «Интегрированные системы: химия металлических систем»


33

1188













4 экз.,

зачеты

Коды компе-тенций



^ Курсы вуза
18

648

+

+

+




2 экз., зачеты







1. Химические и фазовые равновесия в многокомпонентных системах

4

144

+










экз.

ОК-1

ОК-3

ОК-5,

ОК-6,

ПК-1

ПК-2

ПК-3,

ПК-4

ПК-13

ПК-14

ПК- 15

ПК-16

ПК-17






2. Классические и современные методы синтеза сплавов и композиционных материалов

2

72




+







зачет




3. Физико-химические методы анализа неоргани-ческих материалов

9

324

+

+

+




2 зачета,

экз.




4. Химия и физика твердого тела

3

108

+










зачет




^ Курсы по выбору студентов

15

540

+

+

+




1 экз., зачеты




1. Кинетические методы построения диаграмм состояния металлических систем

5

180




+







зачет




2. Коррозионные свойства сплавов

3

108







+




зачет




3. Химия неорганических композиционных материалов

3

108







+




зачет




4. Химия и кристаллохимия интерметаллических соединений

4

144




+







экз.




5. Теория дифракции рентгеновских лучей и нейтронов кристаллами

5

180

+

+







зачет, экз.




6. Инструментальные методы рентгеноструктурно-го анализа и методы расшифровки структур

5

180




+

+




Зачет

оценка



^ 2. Программа дисциплины «Химия и кристаллохимия

интерметаллических соединений»


Рекомендуется для направления 020100-химия как вариативная дисциплина (курс по выбору студентов) цикла профессиональные дисциплины

Квалификация (степень) – магистр химии


Цели и задачи дисциплины


Дисциплина «Химия и кристаллохимия интерметаллических соединений» относится к вариативной части учебного цикла М.2 «Профессиональные (специальные) дисциплины». Эта дисциплина опирается на предшествующие базовые курсы «Физическая химия», «Кристаллохимия» и «Строение вещества», а также на дисциплины специализированной подготовки магистра по программе «Интегрированные системы: химия металлических систем»: «Химия и физика твердого тела» и «Химические и фазовые равновесия в многокомпонентных системах». В свою очередь, она является основой для дальнейшего изучения дисциплин «Коррозионные свойства сплавов» и «Химия неорганических композиционных материалов».

Преподавание этой дисциплины ставит своей целью научить студента использовать теоретические представления о строении и физических свойствах веществ в направленном синтезе металлических материалов с заданными свойствами.

В результате освоения материала курса магистрант должен:

– знать основные факторы, определяющие состав и структурные типы интерметаллических соединений (ИМС), и уметь их применять для предсказания новых ИМС в металлических системах;

– уметь находить взаимосвязь строения и физических свойств ИМС, знать современные теории, позволяющие предсказывать и рассчитывать физико-химические свойства ИМС исходя из их структуры;

– владеть методами подбора оптимальных условий синтеза и эксплуатации ИМС;

– демонстрировать способность и готовность пользоваться компьютерными базами данных и справочной литературой по ИМС.

В ходе изучения дисциплины «Химия и кристаллохимия интерметаллических соединений» магистрант приобретает (или закрепляет) следующие компетенции:

– овладевает современными компьютерными технологиями, применяемыми при обработке результатов научных экспериментов и сборе, обработке и хранении научной информации (ОК-5);

– изучает принцип работы и обучается работе на современной научной аппаратуре при проведении научных исследований (ОК-6);

– изучает теорию и приобретает навыки практической работы в избранной области химии (в соответствии с темой магистерской диссертации) (ПК-3);

– закрепляет способность анализировать научную литературу с целью выбора направления исследования и самостоятельно составлять план работы (ПК-4);

– закрепляет умение анализировать и прогнозировать диаграммы состояния многокомпонентных систем (ПК-13);

– овладевает методами синтеза и направленной кристаллизации интерметаллических соединений в многокомпонентных металлических системах и композиционных материалах на их основе (ПК-14).

^ Содержание курса «Химия и кристаллохимия интерметаллических соединений»
Модуль 1. Основные понятия химии интерметаллических соединений (ИМС).

Диаграммы состояния металлических систем и определение понятия «интерметаллические соединения» (ИМС). Фазы постоянного и переменного состава, область гомогенности. Дальтониды и бертоллиды. Общие принципы образования металлических структур: принцип пространственного заполнения, принцип симметрии, принцип ассоциаций.

Модуль 2. Кристаллохимия интерметаллических соединений и факторы, определяющие их состав и структуру.

Плотнейшие упаковки шаров, октаэдрические и тетраэдрические пустоты, координационные многограники. Основные структурные типы металлов: ГЦК, ОЦК, ГПУ. Иные структурные типы металлов (β-Sn, α-, β-, γ-Mn, β-U). Фазовые переходы между структурными типами металлов.

Электрохимический фактор (разность электроотрицательностей). Фазы Цинтля (группы соединений, образуемых элементами, находящимися вблизи границы между металлами и неметаллами в периодической системе). Валентные соединения: нормальные валентные соединения, общие валентные соединения (поликатионные и полианионные соединения); нормальные тетраэдрические и дефектные тетраэдрические структуры; частично ионные структуры.

Размерный фактор. Отношение атомных радиусов, межатомные расстояния, средний концентрационно-взвешенный радиус, коэффициент заполнения пространства. Соединения определяющиеся размерным фактором: Фазы Лавеса и их гомологический ряд.

Электронная концентрация (отношение числа валентных электронов к числу атомов). Зонные модели. Квантовая теория электронных соединений. Электронные соединения: фазы Юм-Розери; соединения типа раствора внедрения; электронное строение фаз внедрения. Электронные соединения между переходными металлами и их зонное строение.

Основные структурные типы интерметаллических соединений: фазы со структурным типом CsCl; фазы Лавеса (MgCu2, MgZn2 и MgNi2); фазы типа Cr3Si, фазы состава А2В со структурными типами Ti2Ni, MoSi2 CuAl2; упорядоченные структуры с плотной упаковкой состава АВ3 (AuCu3, TiNi3, MgCd3, PuAl3, TiCu3, TiAl3); фазы состава АВ5 (структурные типы UNi5 и CaCu5); Франк-Касперовские фазы (σ-, P-, R- и μ-фазы), полиэдры Каспера. Условия устойчивости различных структурных типов.

Классификация интерметаллических соединений по факторам, определяющим их состав и структуру: электронные соединения (фазы Юм-Розери, растворы внедрения, соединения между переходными металлами); размерные соединения: фазы Лавеса; σ-, P-, R- и μ-фазы.

Предсказание новых интерметаллических соединений: метод Савицкого-Грибули, метод Вильярса-Джирджиса-Халингера.

Модуль 3. Методы получения интерметаллических соединений и их взаимодействие друг с другом.

Получение ИМС плавлением в электродуговой печи; направленная кристаллизация, механохимия, плавление в индукционной печи.

Образование ИМС кристаллизацией из расплава (конгруентное образование), образование ИМС по перитектической реакции, образование ИМС в результате упорядочения твердого раствора (соединения Курнакова), образование ИМС по перитектоидной реакции.

Образование интерметаллидами непрерывного ряда твердых растворов, эвтектическое взаимодействие ИМС, перитектическое взаимодействие. Факторы, определяющие характер взаимодействия ИМС. Критерий Воздвиженского. Правило сингулярной триангуляции в системах с образованием интерметаллических соединений.

Модуль 4. Физические свойства интерметаллических соединений.

Магнитные свойства ИМС. Типы магнетизма: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагентики, ферримагнетики. Структурные типы, обладающие магнитными свойствами: фазы Гейслера, фазы со структурным типом CaCu5, AlB2 и NiAs.

Сверхпроводимость. Параметры сверхпроводимости: температура сверхпроводящего перехода, критическое магнитное поле, критическая плотность тока. Мягкие и жесткие сверхпроводники. Сверхпроводящие структуры: соединения со структурой Cr3Si (А15), со структурой типа NaCl (B1), фазы Шевреля (халькогениды). Кондо-эффект.

Другие свойства: жаростойкость и жаропрочность, коррозионостойкость. Использование ИМС для создания дисперсионно-упрочненных материалов.

Авторы:

Доцент Ю.Д. Серопегин, ст. преподаватель, к.х.н. Е.Г. Кабанова (кафедра общей химии химфака МГУ им. М.В. Ломоносова)

3. Объем дисциплины и распределение трудоемкости по видам

учебной работы


Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы (144 академических часа). Ее изучение происходит в 3 семестре.


Вид учебной работы

Всего часов

3 семестр

Общая трудоемкость дисциплины

144

144

Аудиторные занятия

54

54

Лекции

18

18

Семинары

18

18

Лабораторные работы

18

18
<