Има наука, която обяснява въз основа на разпоредбите и експериментите на физиката какво се случва в смесени тела по време на химически операции. „Първото научно списание, предназначено за публикуване на статии по физическа химия, е основано през 1887 г. от У. Оствалд и J. van't Hoff.
Ф Физическата химия е основната теоретична. основата на модерното Химия, базирана на такива важни клонове на физиката като квантовата механика, статистически. физика и термодинамика, нелинейна динамика, теория на полето и др. Включва учението за устройството на острова, вкл. за структурата на молекулите, химическата термодинамика, химическата кинетика и катализа. Като отделни раздели във физическата химия често се отделят електрохимията, фотохимията, физичната химия на повърхностните явления (включително адсорбцията), радиационната химия, изследването на металната корозия и физикохимията на високомолекулното тегло. съедин. и др. Те тясно се доближават до физическата химия и понякога се считат за независими от нея. раздели колоидна химия, физикохимичен анализ и квантова химия. Повечето раздели на физическата химия имат доста ясни граници по отношение на обекти и методи на изследване, според методологията. характеристики и използвано оборудване.
Модерен етапът на развитие на физическата химия се характеризира със задълбочен анализ на общите закони на хим. преустройство към кей. ниво, широко разпространено използване на мат. симулация, разширяване на обхвата външ. ефекти върху хим. система (високи и криогенни температури, високи налягания, силни радиационни и магнитни ефекти), изследване на свръхбързи процеси, методи за съхранение на енергия в хим. ин-вау и др.
Прилагането на квантовата теория, предимно квантовата механика, при обяснението на хим. явления, включващи средства. повишено внимание към нивото на интерпретация и доведе до избора на две направления в химията. Направление, базирано на квантовата механика. теория и опериране на микроскоп. ниво на обяснение на явленията, често наричано хим. физика, и посоката, която оперира с ансамбли от голям брой частици, където статистически. закони, - физическа химия. При такова подразделение границата между физическа химия и хим. физиката не може. извършва рязко, което е особено очевидно в теорията на химичните скорости. области.
Учението за структурата на островите и структурата на молекулитеобобщава обширен експеримент. материал, получен чрез използване на такива физически. методи, като молекулярна спектроскопия, изучаващи взаимодействието. електромагнитни излъчване с ин-ция в разл. диапазони на дължини на вълните, фото- и рентгенова електронна спектроскопия, електронна дифракция, неутронография и рентгенови дифракционни методи, методи, базирани на магнитооптични. ефекти и др. Тези методи позволяват да се получат структурни данни за електронната конфигурация на молекулите, за равновесните позиции и амплитудите на вибрациите на ядрата в молекулите и кондензатора. ин-ве, относно енергийната система. нива на молекули и преходи между тях, за промяна на геом. конфигурации, когато средата на молекулата или нейните отделни фрагменти се променя и т.н.
Наред със задачата за съпоставяне на свойствата на в-в с тяхната структура, съвременен. физичната химия също участва активно в обратната задача за предсказване на структурата на съединенията с дадени свойства.
Много важен източник на информация за структурата на молекулите, техните характеристики в разл. състояния и характеристики на хим. трансформациите са резултат от квантовата химия. изчисления. Квантовата химия дава система от понятия и идеи, която се използва във физическата химия, когато се разглежда поведението на хим. съединения на кей. ниво и при установяване на корелации между характеристиките на молекулите, които образуват в-в, и св. ти на тази ин-ва. Благодарение на резултатите от квантовата химия. изчисления пов-стей потенциална енергия хим. системи в различни квантови състояния и експерименти. възможностите на последните години, особено развитието на лазерната химия, физическата химия се доближиха до цялостно изследване на Св. Ком. във възбудени и силно възбудени състояния, към анализа на структурните особености Comm. в такива състояния и спецификата на проявлението на тези особености в динамиката на хим. трансформации.
Ограничение на конвенционалната термодинамика е, че тя позволява само да се опишат равновесни състояния и обратими процеси. Истинските необратими процеси са обект на проблема, възникнал през 30-те години на миналия век. 20-ти век термодинамика на необратимите процеси. Тази област на физическата химия изучава неравновесната макроскопия. системи, в които скоростта на поява на ентропията се поддържа локално постоянна (такива системи са локално близки до равновесните). Позволява ни да разглеждаме системи с хим. р-ции и масопренос (дифузия), топлина, ел. такси и др.
Химическа кинетикаизучава химичните трансформации. във времето, т.е. скоростта на химикала. p-ции, механизмите на тези трансформации, както и зависимостта на хим. процес от условията на неговото изпълнение. Тя задава модели на промянания на състава на трансформиращата система във времето, разкрива връзката между скоростта на хим. p-ция и външни условия, а също така изучава факторите, влияещи върху скоростта и посоката на хим. области.
Повечето хим. p-tions е сложен многоетапен процес, състоящ се от отделни елементарни химични действия. трансформация, транспорт на реагенти и пренос на енергия. Теоретичен хим. кинетиката включва изучаването на механизмите на елементарните p-ции и изчислява константите на скоростта на такива процеси въз основа на идеите и апарата на класическите. механика и квантова теория, се занимава с изграждането на модели на сложни хим. процеси, установява връзка между структурата на хим. съединения и техните реакции. способност. Идентификация на кинетика модели за сложни p-ции (формална кинетика) често се основава на мат. моделиране и ви позволява да тествате хипотези за механизмите на сложни p-ции, както и да установите система от диференциали. ур-ции, описващи резултатите от изпълнението на процеса при разп. вътр. условия.
За хим. кинетиката се характеризира с използването на много физ. методи на изследване, които позволяват локални възбуждания на реагиращи молекули, да се изследват бързи (до фемтосекундни) трансформации, да се автоматизира регистрацията на кинет. данни с едновременната им обработка на компютър и пр. Интензивно натрупва кинет. информация чрез кинетични банки. константи, вкл. за хим. области в екстремни условия.
Много важен клон от физическата химия, тясно свързан с хим. кинетиката е доктрината за катализа, т.е. промяната в скоростта и посоката на химикала. p-tion, когато е изложен на in-in (
Декан - академик на Руската академия на науките Алдошин Сергей Михайлович
В момента в Русия е остър въпросът за интеграцията на образованието, фундаменталните научни изследвания и високотехнологичните индустрии, без които съществуването на високоразвита, икономически независима държава е невъзможно. Един от най-обещаващите начини за решаване на този проблем е съчетаването на основното университетско образование на студенти със специализация на базата на активни изследователски центрове на Руската академия на науките (РАН). Този принцип е в основата на организацията на учебния процес на факултета.
Във факултета студентите се обучават в три катедри: инженерна физика на твърдото тяло (направление „Приложна математика и физика”); инженерна химическа физика (специалност "Фундаментална и приложна химия"); инженерни материали за авиацията и космоса (специалност "Фундаментална и приложна химия").
За извършване на научни изследвания в основните институти на Руската академия на науките (Институт по физика на твърдото тяло на Руската академия на науките и Институт по проблеми на химическата физика на Руската академия на науките) под ръководството на личен научен ментор за В учебната програма са предвидени 1–3 курса, 1 ден в седмицата, от 4 курса - 2 дни в седмицата. Провеждането на научни изследвания е формализирано в рамките на курсови работи. Много курсови работи се довеждат до нивото на готова научна работа и студентите ги представят на научни конференции и като публикации в научни списания. За всеки студент темите на курсовите работи в разделите по химия, физика и интердисциплинарни теми са подбрани по такъв начин, че всички работи да са обединени от обща задача и да се изпълняват в една лаборатория. Това ви позволява да натрупате значителен експериментален материал за дипломната работа, а след това и работата на кандидата. Интердисциплинарното обучение във факултета (физика + химия + биология) дава възможност ефективно да се запознаят студентите с научна работа по интердисциплинарни теми на стратегически области на технологичен пробив, определени от президента на Руската федерация: „Енергийна ефективност, енергоспестяване и разработване на нови видове гориво“ и „Медицински технологии, диагностична апаратура и нови лекарства“. Актуалността на научните теми е предпоставка за научната работа на студентите.
Факултетът активно внедрява съвременни образователни технологии и интерактивни услуги, които позволяват, без да се компрометира качеството на обучение, да се намали натоварването на класната стая и да се увеличи делът на самостоятелната работа на студентите, да се превърнат студентите в активни участници в учебния процес, да се увеличи делът на индивидуални контакти с учителя и създаване на индивидуална образователна траектория за всеки ученик. Учени от Руската академия на науките с преподавателски опит участват активно в преподаването във факултета. Курсовете за обучение на факултетните преподаватели непрекъснато се актуализират и са в крак с времето, те са интересни, активно възприемани, т.к. са снабдени с примери от реална научна практика и демонстрационен експеримент. Това събужда интереса на учениците към предмета и води до по-дълбоко и пълно усвояване на материала.
1. Физикохимия: цел, задачи, методи на изследване. Основни понятия по физическа химия.
физ. химия - науката за законите на химичните процеси и хим. явления.
Предмет на физикохимичното обяснение на хим. явления, базирани на по-общи закони на физиката. Физическата химия разглежда две основни групи въпроси:
1. Изучаване на структурата и свойствата на веществото и съставните му частици;
2. Изучаване на процесите на взаимодействие на веществата.
Физическата химия има за цел да изучава връзката между m/y химически и физически явления. Познаването на такива взаимоотношения е необходимо, за да се изучават по-задълбочено химичните реакции, които протичат в природата и се използват в технологиите. процеси, контролират дълбочината и посоката на реакцията. Основната цел на дисциплината Физическа химия е изучаването на общите взаимоотношения и закономерности на химичното вещество. процеси, базирани на основните принципи на физиката. Физическата химия прилага физическа. теории и методи за химични явления.
Обяснява ЗАЩО и КАК се случват трансформациите на веществата: хим. реакции и фазови преходи. ЗАЩО - химическа термодинамика. AS - химическа кинетика.
Основни понятия по физическа химия
Основният обект на хим. термодинамиката е термодинамична система. Термодинамика система - всяко тяло или съвкупност от тела, способни да обменят енергия и материя със себе си и с други тела. Системите се делят на отворени, затворени и изолирани. отворен и аз - термодинамичната система обменя с външната среда както ин-ция, така и енергия. Затворен и аз - система, в която няма обмен на материя с околната среда, но може да обменя енергия с нея. изолиран и аз -обемът на системата остава постоянен и е лишен от възможността за обмен с околната среда и енергия и ин-ция.
Системата може да бъде хомогенен (хомогенен) или хетерогенен (хетерогенен ). Фаза - това е част от системата, която при липса на външно силово поле има еднакъв състав във всичките си точки и еднаква термодинамика. Св. ви и отделени от другите части на системата от интерфейса. Фазата винаги е хомогенна, т.е. хомогенна, така че еднофазна система се нарича хомогенна. Система, състояща се от няколко фази, се нарича хетерогенна.
Свойствата на системата са разделени на две групи: екстензивна и интензивна.
В термодинамиката се използват понятията за равновесни и обратими процеси. равновесие е процес, който преминава през непрекъсната серия от равновесни състояния. Обратим термодинамичен процес е процес, който може да се извърши в обратна посока, без да оставя никакви промени в системата и средата.
2. I-ти закон на термодинамиката. Вътрешна енергия, топлина, работа.
Първият закон на термодинамикатапряко свързани със закона за запазване на енергията. Въз основа на този закон следва, че във всяка изолирана система захранването с енергия остава постоянно. Друга формулировка на първия закон на термодинамиката следва от закона за запазване на енергията – невъзможността да се създаде вечен двигател (perpetuum mobile) от първи вид, който да произвежда работа, без да изразходва енергия за нея. Формулата, особено важна за химическата термодинамика,
Първият принцип е нейното изразяване чрез концепцията за вътрешна енергия: вътрешната енергия е функция на състоянието, т.е. промяната му не зависи от пътя на процеса, а зависи само от началното и крайното състояние на системата. Промяна на вътрешната енергия на системата Уможе да се случи чрез топлообмен Ви работа Ус околната среда. Тогава от закона за запазване на енергията следва, че топлината Q, получена от системата отвън, се изразходва за увеличаване на вътрешната енергия ΔU и работата W, извършена от системата, т.е. Q=Δ U+W. Дадено вподравняването е
математически израз на първия закон на термодинамиката.
азначалото на термодинамикатанеговата формулировка:
във всяка изолирана система захранването с енергия остава постоянно;
различните форми на енергия преминават една в друга в строго еквивалентни количества;
вечен двигател (perpetuum Подвижен) от първия вид е невъзможно;
вътрешната енергия е функция на състоянието, т.е. промяната му не зависи от пътя на процеса, а зависи само от началното и крайното състояние на системата.
аналитичен израз: В = д У + У ; за безкрайно малка промяна в количествата д В = dU + д У .
Първият закон на термодинамиката определя съотношението. m / y топлина Q, работа A и промяна на вн. енергия на системата ΔU. Промяна на вн. Енергията на системата е равна на количеството топлина, предадено на системата, минус количеството работа, извършена от системата срещу външни сили.
Уравнение (I.1) - математическа нотация на 1-ви закон на термодинамиката, уравнение (I.2) - за безкрайно малка промяна в комп. системи.
Int. функция енергийно състояние; това означава, че промяната-e ext. енергията ΔU не зависи от пътя на прехода на системата от състояние 1 към състояние 2 и е равна на разликата между стойностите на ext. енергии U2 и U1 в тези състояния: (I.3)
Int. Енергията на една система е сумата от потенциалната енергия на взаимодействието. на всички частици на тялото m / y и кинетичната енергия на тяхното движение (без да се вземат предвид кинетичната и потенциалната енергия на системата като цяло). Int. енергията на системата зависи от естеството на острова, неговата маса и от параметрите на състоянието на системата. Тя е на възраст. с увеличаване на масата на системата, тъй като това е екстензивно свойство на системата. Int. енергията се обозначава с буквата U и се изразява в джаули (J). В общия случай за система с количество 1 mol. Int. енергия, като всяка термодинамична. св. в системата, yavl-Xia функция комп. Директно в експеримента, само промени във вътрешността енергия. Ето защо при изчисленията те винаги оперират с неговата промяна U2 –U1 = U.
Всички промени във вътрешните енергиите са разделени на две групи. 1-ва група включва само 1-ва форма на преход на движение чрез хаотични сблъсъци на молекулите на две съседни тела, т.е. чрез проводимост (и в същото време чрез излъчване). Мярката на движението, предавано по този начин, е топлина. концепция топлинасвързани с поведението на огромен брой частици - атоми, молекули, йони. Те са в постоянно хаотично (термично) движение. Топлината е форма на пренос на енергия. Вторият начин за обмен на енергия е работа.Този обмен на енергия се дължи на действието, извършвано от системата, или действието, извършено върху нея. Обикновено работата се обозначава със символа У. Работата, подобно на топлината, не е функция от състоянието на системата, така че стойността, съответстваща на безкрайно малката работа, се обозначава със символа за частична производна - У.
Най-способните кандидати, които имат добри познания и оценки в сертификата, избират Московския държавен университет без колебание. Но тук с факултета не е възможно да се определи бързо. Най-известният университет у нас има много структурни подразделения. Един от тях принадлежи към областта на фундаменталното физико и химическо инженерство - FFFHI MSU.
Възникването на факултета и причините за неговото откриване
Факултетът е доста младо структурно поделение. Преподава от 2011 г. През 2011 г. обаче не е създаден от нулата. Появата му беше свързана с преобразуването на Физико-химическия факултет, който съществува от 2006 г. и подготвя специалисти в областта на химията и физиката.
Откриването на FFFHI не е някакво обикновено желание на ръководството на Московския държавен университет. Създаването на ново структурно звено е провокирано от развитието на университета, промените в света и научния прогрес. Факултетът по фундаментално физико и химическо инженерство беше призван да осигури предоставянето на най-съвременни
Същността на новото структурно звено
Университетът декларира, че модерното инженерство е изправено пред определена задача. Състои се в засилване на технологичния компонент на класическото природонаучно образование, осъществяване на интердисциплинарно обучение в областта на химията, физиката и биологията. Служители на Московския държавен университет казват, че студентите, които учат в това структурно звено, могат да прилагат иновативни научни и инженерни идеи на практика след завършване.
Какъв е факултетът в действителност? FFFHI MSU наистина обучава съвременни специалисти. Учениците в процеса на обучение получават знания от различни области, учат се да ги комбинират и благодарение на този необичаен подход решават определени практически проблеми. В учебния процес има инженерен компонент. Тя е представена от такива дисциплини като материалознанието основи на дизайна, управлението на индустрията и иновациите и др. Освен това се провежда фундаментално университетско обучение. Състои се от преподаване на предмети, свързани с математика, биология, физика и химия.
"Приложна математика и физика"
FFFHI MSU има 2 отдела в организационната си структура. Един от тях е свързан с инженерната физика на твърдото тяло. Тази катедра предлага 1 бакалавърска програма - "приложна математика и физика". Направлението е насочено към подготовка на научни и научно-инженерно-технологични кадри.
Завършилите се намират в различни области на живота. Някой, след като получи диплома, се занимава с изследователска дейност, някой избира сферата на високите и наукоемки технологии и се опитва в иновативни, дизайнерски и производствени и технически дейности. Някои от завършилите решават да получат по-задълбочени познания и да влязат в магистърската програма на катедрата, която носи същото име като в бакалавърската програма.
"Фундаментална и приложна химия"
Втората катедра на факултета е свързана с инженерна химическа физика. Отговаря за подготовката на пълноправни специалисти (не бакалаври) по програма "фундаментална и приложна химия". Специалността е интересна. По време на обучението си студентите изследват химичните процеси, протичащи в природата или в лабораторията, идентифицират общите закономерности на техния ход и търсят начини за контрол на тези процеси.
"Фундаментална и приложна химия" (както и предишните учебни програми на FFFHI MSU) открива няколко пътя за студентите в живота. Учениците са изправени пред избор с какви дейности да се занимават в бъдеще. След дипломирането можете:
- да провежда изследователска работа (да бъде учен);
- отидете в научно-производствената сфера (станете специалист във всяко предприятие, свързано с химически процеси);
- ангажирайте се с преподавателска дейност (станете учител).
Информация за приемната комисия на Московския държавен университет
Фокусиран върху висококачествено обучение. Университетът не "щампова" специалистите само с кори. Ето защо броят на местата (както бюджетни, така и платени) във Физико-химическия факултет е ограничен. По "приложна математика и физика" възможността да получат безплатно образование се предоставя само на 15 души. Има малко повече бюджетни места по "фундаментална и приложна химия". Има 25 от тях.
Има много малко места за плащане. И по двете програми са само 5. Платеното обучение в FFFHI не е евтино удоволствие. За една учебна година студентите от Факултета по физика и химия допринасят малко повече от 350 хиляди рубли. Цената се променя малко всяка година. Можете да го проверите в приемната комисия на Московския държавен университет.
Приемни изпити и издържани резултати
„Приложна математика и физика” – направлението, което предвижда 4 приемни изпита. Кандидатите под формата на Единния държавен изпит преминават руски език, физика и математика. Допълнителен тест, проведен в Московския държавен университет, е писмена работа по математика. По "фундаментална и приложна химия" има още повече изпити. По руски език, физика, математика и химия се изисква да се полагат под формата на Единен държавен изпит. Освен това химия се изучава в писмен вид в университета.
Конкуренцията и преминаването са доста високи. През 2017 г. има 276 кандидатури за „приложна математика и физика“. Това означава, че за 1 място са кандидатствали приблизително 18 души. Проходният бал във FFFHI MSU беше 276. 218 души изразиха желание да се запишат в „фундаментална и приложна химия“. Състезанието възлиза на 8,72 души за 1 място, а преминаването е 373.
Какво очаква кандидатите
Ученето в FFFHI е трудно, но интересно. Дисциплините се преподават от висококвалифицирани специалисти, учени от Руската академия на науките. В класната стая те не само представят теоретичен материал, но и дават примери от собствената си научна практика. Съвременните технологии се използват активно във факултета в учебната дейност. Те улесняват живота на учениците - намаляват натоварването в класната стая, увеличават обема на самостоятелна работа.
Много интересен факт за факултета е, че студентите още по време на обучението си започват да печелят трудов стаж, заплата. Това се случва поради причината, че структурното звено записва своите студенти в състава на базовия институт. Целта на подобно действие е да се повиши интереса към ученето, придобиването на нови знания и умения, да се насърчи по-отговорно отношение към работата и да се осигури материална подкрепа.
Обучението във Факултета по фундаментално физико и химическо инженерство е нова форма на инженерно образование. Обучението е предназначено за укрепване на технологичния компонент на класическото природонаучно образование, насочено е към осъществяване на иновативно интердисциплинарно обучение на специалисти в областта на физиката, химията и биологията и съчетава:
· фундаментално университетско образование, насочено към познаване и разбиране на основни научни принципи с техните обяснения; · инженерно образование и подготовка на специалисти за внедряване на иновативни научни и инженерни идеи в практиката; · непрекъсната научна работа на студенти, започвайки от 1-ва година, в основните институти на Руската академия на науките, в инженерните и технологичните обекти на факултета.
Учебният процес във факултета е насочен към обучение на базата на физични и химически познания на висококвалифицирани специалисти, които могат да проектират процеси, методи, реакции и технологии, осигуряващи създаването на нови вещества, материали и сложни изкуствени системи с желаните Имоти. Областите на професионална дейност на завършилите факултета, по-специално, са:
· енергийна ефективност и енергоспестяване, включително разработване на нови перспективни енергийни, био- и химически технологии (алтернативни енергийни източници, екологосъобразни енергийни и ресурсоспестяващи технологии за преобразуване на енергия, технологии за растеж); · инженерна физика на твърдото тяло, в частност, инженеринг на нови перспективни материали с определени функционални (електрически, оптични, магнитни и др.) свойства; разработване на нови технологии за получаване на такива материали и устройства на тяхна основа; · приложни проблеми на физиката и химията на горене и експлозия, кинетика на сложни химични реакции и високотемпературни процеси; · Инженеринг на конструктивни материали за авиацията и космоса; · съвременни технологии за дълбока преработка на въглеводороди в ценни нефтохимически продукти, разработване и модернизиране на процеси за получаване на най-важните нефтохимически продукти на базата на нефтени и ненефтени суровини.
Инженерният компонент на учебния процес включва изучаването на предмети в блока от инженерни дисциплини и дисциплини в инженерните иновации, по-специално, като: материалознание, основи на проектирането, компютърно симулиране на технологични процеси и инсталации, изчисляване и проектиране на пилотни инсталации , управление на знанията, основи на иновациите, управление на иновациите в индустрията. Въз основа на основното университетско обучение, получено във факултета (учебната програма включва предмети от математически, физически, химически и биологични блокове), опита от научната работа и в резултат на овладяване на дисциплините инженерни и иновационни блокове, студентът става подготвен за решаване на основната задача на иновативната инженерна дейност: овладява умението да комбинира фундаментални и приложни знания от сродни области (физика, химия, биология) и да ги използва по неочакван начин за практически цели за решаване на конкретен проблем.
