Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Програма фахового вступного випробування для вступу на навчання до аспірантури для здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 102

Скачати 208.35 Kb.

Програма фахового вступного випробування для вступу на навчання до аспірантури для здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 102




Скачати 208.35 Kb.
Сторінка1/2
Дата конвертації25.04.2017
Розмір208.35 Kb.
ТипПротокол
  1   2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

національний університет харчових технологій





ЗАТВЕРДЖУЮ

Голова приймальної комісії,

ректор ___________А.І. Українець

" 26" липня 2016 р.


програма

фахового вступного випробування для вступу на навчання до аспірантури для здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю



102 «Хімія»

(спеціалізація «Фізична хімія»)







Схвалено Вченою радою Національного університету харчових технологій

Протокол №16 від «21» липня 2016 р.




Київ – 2016


Загальні положення

Ця програма розроблена для проведення вступних випробувань зі вступу на навчання до аспірантури для здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 102 «Хімія» для вступників на основі ОКР «Магістр».

Доктор філософії ('Ph.D. (іноді: PhD чи DPhil, з лат. Philosophiæ doctor, МФА: [piː eɪtʃ diː]) - науковий ступінь в більшості країн світу, зокрема в Україні (з липня 2016 року). В Україні запровадили науковий ступінь Ph.D.

Мета фахового вступного випробування полягає в комплексній оцінці вступника в відповідності знань вимогам до навчання в аспірантурі для здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 102 «Хімія».

Абітурієнт повинен продемонструвати фундаментальні та професійно-орієнтовані уміння, знання і здатність вирішувати типові професійні завдання.


ЗМІСТ ПРОГРАМИ

На фахове вступне випробування виносяться питання з дисциплін хімічного циклу: нанохімія та нанотехнологія, вибрані розділи теоретичної хімії (вчення про будову речовини, хімічна термодинаміка, теорія поверхневих явищ, вчення про електрохімічні процеси, теорія кінетики хімічних реакцій і вчення про каталіз), методи досліджень структури речовин в різних агрегатних станах, а саме:



  1. НАНОХІМІЯ ТА НАНОТЕХНОЛОГІЯ

Нанонаука і нанотехнологія.
Хімі́чна реа́кція - це перетворення речовин, при якому молекули одних речовин руйнуються і на їхньому місці утворюються молекули інших речовин з іншим атомним складом. Усі хімічні реакції зображують хімічними рівняннями.
Поверхневі явища (рос. поверхностные явления, англ. surface phenomena, нім. Oberflächenerscheinungen f pl) - фізичні та хімічні явища на межі двох фаз, які обумовлені тим, що, на відміну від об'єму фази, поблизу поверхні розділу молекули оточені іншими молекулами нерівномірно і взаємодіють не тільки одна з одною, але й з молекулами суміжної фази.
Теорети́чна хі́мія - розділ хімії, що використовує методи фізики для передбачення хімічних явищ. В останні роки, теоретична хімія в основному складається з квантової хімії, тобто застосування квантової механіки до хімічних задач.
Хімі́чна термодина́міка - розділ фізичної хімії, що вивчає процеси взаємодії речовин методами термодинаміки. Під хімічною термодинамікою часто розуміють вчення про хімічну рівновагу, основними задачами якого є передбачення напрямку хімічної реакції, її виходу і рівноважного стану реакційного середовища в залежності від вихідного складу, температури та тиску.
Агрегатний стан Агрегáтний стан - термодинамічний стан речовини, сильно відмінний за своїми фізичними властивостями від інших станів цієї ж речовини. Переходи між агрегатними станами однієї і тої ж речовини супроводжуються стрибкоподібними змінами вільної енергії, ентропії, густини і інших фізичних властивостей.
Природні і штучні нанорозмірні об'єкти. Критерії визначення наноматеріалів. Критичний розмір та функціональні властивості. Розмірний ефект. Класифікація наноматеріалів: 0D-, 1D-, 2D-структури. Області застосування наноматеріалів. Їх особливості. Самоорганізація наноматеріалів. Використання наноматеріалів в медицині, енергетиці, каталізі та охороні навколишнього середовища. Основні фізичні, хімічні та фізико-хімічні методи дослідження наноматеріалів. Характеризація наноматеріалів за допомогою дифракційних, спектральних, термічних методів та електронної мікроскопії.

    1. Вуглецеві наноматеріали

Одномірні і багатомірні вуглецеві нанотрубки.
Електронний мікроскоп - прилад для отримання збільшеного зображення мікроскопічних предметів, в якому використовуються пучки електронів. Електронні мікроскопи мають більшу роздільну здатність у порівнянні з оптичними мікроскопами, окрім того вони можуть застосовуватися також для отримання додаткової інформації щодо матеріалу й структури об'єкта.
Вуглецеві нанотрубки Вуглеце́ві або карбнові нанотру́бки - протяжні циліндричні структури діаметром від одного до декількох десятків нанометрів і завдовжки до декількох мікронів, складаються з однієї або декількох згорнутих у трубку гексагональних графітових площин (графенів) і закінчуються зазвичай півсферичною головкою.
Діаметр і довжина нанотрубок. Трансформація графітоподібної структури і фулерену в багатостінні наноструктури. Електродуговий і метод лазерної абляції одержання фулеренів і багатостінних нанотрубок. Контрольований ріст нанотрубок хімічним осадженням з газоподібної фази. Структура і електронні властивості нанорозмірних трубок вуглецю синтезованих каталітичним піролізом метану.

    1. Утворення нанорозмірних невуглецевих частинок

Синтез і стабілізація металічних нанорозмірних частинок металів. Формування і стабілізація тіолами двомірно впорядкованих структур срібла. Електрохімічне одержання нанорозмірних частинок срібла. Полімерні стабілізатори паладієвих, золотих і платинових наночастинок. Фотохімічна та каталітична активність наноструктур золота.

    1. Нанокомпозити

Полімерні нанокомпозити. Утворення і стабільність наноемульсій. Емульгування низькоенергетичним методом при постійній температурі. Одержання нанокапсул полімеризацією в мініемульсіях. Нанодисперсії оксидних матеріалів: TiO2 (метилакрилат) і TiO2(поліметилакрилат). Нанокомпозити на основі електропровідних полімерів: кераміка на основі поліпіролу, водні дисперсії поліаніліну.

1.4 Синтез, властивості та застосування наноматеріалів

Синтез матеріалів з нанорозмірами. Методи одержання одномірних (1D) нанорозмірних дротин. Стратегія зменшення розмірності об’єктів від 3D до 2D і 1D та квантових точок. Літографія. Молекулярна епітаксія. Метод молекулярних променів і електро- спінового осадження. Темплатні методи. Створення нанодротин заповненням нанотрубок. Фотохімічні комірки на основі нанопористого диоксида титану. Хімічні перетворення наночастинок.

Електрична провідність нанокристалів. Електрон-фотонна взаємодія.Вплив структури плівок на морфологію поверхні. Супрамолекулярна стратегія хімічної чутливості.

Наносенсори і біочіпи, іх роль в молекулярній діагностиці. Амперометричні електрохімічні сенсори. Наночастинки і полярони як активні центри в тонкоплівкових сенсорних пристроях.Застосування наноматеріалів для електродів хімічних джерел струму.

Активний центр - особлива частина молекули ферменту, що визначає його специфічність і каталітичну активність.
Хімі́чні джере́ла стру́му (ХДС, рос. химические источники тока, ХИТ) - джерела електричної енергії, яка виробляється шляхом перетворення хімічної енергії в електричну, що складаються з одного чи декількох неперезаряджувальних первинних елементів або перезаряджувальних вторинних елементів (акумуляторів), у тому числі інтегрованих у вироби промислового чи побутового призначення.
Фотохімічні перетворювачі енергії.

Теоретичні основи нанотехнології, наноструктури як відображення загальної тенденції мініатюризації в електроніці і нанотехнології.


  1. ВИБРАНІ РОЗДІЛИ ТЕОРЕТИЧНОЇ ХІМІЇ (ВЧЕННЯ ПРО БУДОВУ РЕЧОВИНИ, ХІМІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА, ТЕОРІЯ ПОВЕРХНЕВИХ ЯВИЩ, ВЧЕННЯ ПРО ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ, ТЕОРІЯ КІНЕТИКИ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ І ВЧЕННЯ ПРО КАТАЛІЗ)

2.1. Будова речовини
2.1.1. Основи класичної теорії хімічної будови

Основні положення класичної теорії хімічної будови.

Хімі́чна сполу́ка - речовина, молекули якої складаються з атомів двох або більше різних хімічних елементів, сполучених між собою тим чи іншим типом хімічного зв'язку. Сполука має певний хімічний склад і їй можна приписати точну хімічну формулу.
Ізомерія. Конформації молекул. Зв'язок будови і властивостей молекул.


2.1.2. Фізичні основи вчення про будову молекул

Методи молекулярної механіки і молекулярної динаміки при аналізі будови молекул.Загальні принципи квантово-механічного опису молекулярних систем. Електронна будова атомів і молекул. Одноелектронне наближення. Атомні і молекулярні орбіталі. Електронні конфігурації і терми атомів. Правила Гунда. Електронна густина. Межі застосування одноелектронного наближення. Локалізовані молекулярні орбіталі. Гібридизація. Стаціонарне рівняння Шредінгера для вільної молекули.

Правила Гунда - емпіричні правила, що дозволяють визначити, який з електронних термів атома є основним, тобто має найменшу енергію. Своєю назвою правила завдячують німецькому фізику Фрідріху Гунду, який сформулював їх приблизно 1927 року.
Електро́нна густина́ (рос. электpонная плотность, англ. electron density) - величина, що визначається квадратом модуля хвильової функції в даній точці (імовірність знаходження тут електрона) помноженому на заряд електрона.
Молекулярна механіка - метод розрахунку геометрії та енергетичних характеристик молекулярних частинок з використанням емпіричних потенціальних функцій, вид яких взято з класичної механіки і в яких враховуються вандерваальсові сили та електростатична взаємодія.
Молекуля́рна дина́міка - комп'ютерне моделювання руху атомів і молекул у газах, рідинах та твердих тілах.
Молекулярна орбіталь - наближена хвильова функція електронів молекули, утворена суперпозицією атомних орбіталей різних атомів.
Стаціона́рне рівня́ння Шре́дінгера - рівняння, яким визначається хвильова функція квантової системи в стані, який не змінюється з часом.
Адіабатичне наближення. Електронне хвильове рівняння.Рівноважні конфігурації молекул. Коливання молекул. Нормальні коливання, амплітуди і частоти коливань, частоти основних коливальних переходів. Обертання молекул. Обертальні рівні енергії.Будова молекул і хімічний зв’язок. Потенціальна крива. Енергія дисоціації. Рівноважна конфігурація. Частоти коливань. Дипольний момент.
В загальному випадку при збудженні власних коливань в системах з багатьма ступенями вільності (більше або дорівнює двом) рух елементів системи не є періодичним рухом. При певних співвідношеннях між початковими відхиленнями від положення рівноваги, або початковими швидкостями їх руху в системі реалізуються особливі типи коливань- гармонічні коливання елементів системи з фіксованими фазовими співвідношеннями. Такі особливі коливальні рухи називають Нормальними коливаннями або нормальними модами. Кожне з нормальних коливань фізичної системи характеризується своєю частотою і фіксованими співвідношеннями амплітуд коливань окремих елементів системи в системах зі скінченим числом ступенів вільності. В неперервних системах (системах з нескінченним числом степенів вільності) кожне нормальне коливання характеризується власною частотою та відповідною формою коливань. Набір частот нормальних коливань складає коливний спектрсистеми. В загальному випадку кількість таких нормальних коливань збігається з числом ступенів вільності в системі. Важливе значення нормальних коливань в системі полягає в тому, що вільний рух системи при будь-яких початкових умовах представляється сумою (суперпозицією) нормальних коливань з відповідно підібраними амплітудами.
Хвильове́ рівня́ння - рівняння, яке описує розповсюдження хвиль у просторі.
Адіабатичне наближення - квантовомеханічний підхід, при якому частки фізичної системи поділяються на важкі й легкі, й спочатку розглядаються швидкі процеси з легкими частками, вважаючи важкі частки непорушними, а потім розглядається рух важких часток в усередненому полі легких.
Дипо́ль (рос. диполь, англ. dipole, нім. Dipol m) - в електродинаміці: ідеалізована система, що слугує для наближеного опису статичного поля або поширення електромагнітних хвиль далеко від джерела (особливо - від джерела з нульовим сумарно, але просторово розділеним зарядом).
Поляризованість.


2.1.3. Симетрія молекулярних систем

Точкові групи, операції та елементи симетрії молекул. Поняття про представлення груп і характерах представлень. Класифікація квантових станів атомів і молекул по симетрії. Симетрія атомних і молекулярних орбіталей, s- і p- орбіталі.


2.1.4. Електричні і магнітні властивості

Дипольний момент і поляризованість молекул. Магнітний момент і магнітна сприйнятливість.

Елементи симетрії (рос.элементы симметрии, англ. elements of symmetry) - у кристалографії - допоміжні геометричні елементи (точки, прямі і площини), за допомогою яких характеризується симетрія кристалу.
Магнітний момент - векторна величина, що характеризує взаємодію тіла з магнітним полем. Найпростішою фізичною системою, що має магнітний момент є елементарне коло електричного струму. Магнітний момент атома визначається рухом електронів довкола ядра (орбітальний момент), спіном електронів і магнітним моментом атомного ядра.
Ефекти Штарка і Зеемана. Магнітно-резонансні методи дослідження будови молекул. Хімічний зсув.Оптичні спектри молекул. Ймовірності переходів і правила відбору при переходах між різними квантовими станами молекул. Зв'язок спектрів молекул з їх будовою. Визначення структурних характеристик молекул з спектроскопічних даних.


2.2.Основи термодинаміки
Внутрішня енергія. Перший закон термодинаміки. Рівноважні процеси. Максимальна робота. Робота різних процесів. Ентальпія. Теплоємність. Теплоти хімічних реакцій. Закон Ґесса. Теплоти утворення хімічних сполук. Залежність теплоти процесу від температури (рівняння Кірхгофа).

Спонтанні та неспонтанні процеси. Другий закон термодинаміки.

Друге начало термодинаміки виникло як робоча гіпотеза теплового двигуна, що встановлює умови перетворення теплоти в роботу з метою досягнення максимального ефекту такого перетворення. Аналіз другого начала термодинаміки показує, що мала величина цього ефекту - коефіцієнта корисної дії - є наслідком не технічної недосконалості теплових двигунів, а особливістю теплоти, яка ставить певні обмеження відносно його величини. Уперше робота теплових двигунів була теоретично розглянута французським інженером Саді Карно. Він прийшов до висновку, який у сучасній термодинамічній теорії теплових двигунів називають теоремою Карно: ККД теплового двигуна не залежить від термодинамічного циклу і природи робочої речовини і цілком визначається в залежністі від температур зовнішніх джерел ─ нагрівника і холодильника. Робота Карно була написана до відкриття принципу еквівалентності теплоти і роботи і до загального визнання закону збереження енергії. В своєму доказі Карно, розлядаючи зворотні цикли теплових машин - теплового двигуна A і механічно зв’язанної з ним холодильної машини B - спирався на пануючу в той час теплородну теорію, яка була незабаром відкинута. Пізніше Р. Клаузіус і В. Томсон-Кельвін майже одночасно узгодили теорему Карно з законом збереження енергії і поклали основу тому, що тепер входить в зміст другого начала термодинаміки. Для обґрунтування теореми Карно і для подальших побудов другого начала термодинаміки необхідно було ввести новий постулат.
Ентропія. Третій закон термодинаміки. Термодинамічна шкала температур. Теорема Нернста. Методи розрахунку ентропії. Постулат Планка. Абсолютні значення ентропії.Ізохорно-ізотермічний потенціал. Ізобарно-ізотермічний потенціал. Рівняння максимальної роботи (рівняння Ґіббса-Ґельмгольца). Термодинамічні потенціали. Характеристичні функції. Термодинамічний критерій рівноваги.

Основи статистичної термодинаміки. Макроскопічна та мікроскопічна фізика. Функції розподілу в фазовому просторі. Ансамбль Ґіббса. Ергодична гіпотеза.
2.3. Кінетика хімічних реакцій
Кінетична класифікація реакцій. Молекулярність і порядок реакцій. Розрахунок константи швидкості. Енергія активації. Поверхня потенціальної енергії.

Енергія активації - характерний параметр процесів, зокрема хімічних реакцій, кінетика яких описується рівнянням Арреніуса.
Термодинамі́чні потенціа́ли - це набір функцій стану термодинамічної системи, який характеризує її поведінку при термодинамічних процесах. У випадку внутрішньої енергії і вільної енергії, їхня зміна у самочинних процесах дорівнює виконаній системою роботі.
Фáзовий прóстір - багатовимірний простір змінних динамічної системи.
Функція розподілу ймовірностей - В теорії ймовірностей це функція, яка повністю описує розподіл ймовірностей випадкової величини.
Поверхня потенціальної енергії Поверхня потенціальної енергії - теоретична модель, яка часто використовується у квантовій механиці у рамках наближення Борна-Оппенгеймера для моделювання простих хімічних перетворень (реакцій). Зміна енергії в результаті перетворення зображається у вигляді поверхні у багатовимірному просторі.

  1   2


Скачати 208.35 Kb.

  • ЗАТВЕРДЖУЮ
  • ЗМІСТ ПРОГРАМИ
  • Утворення нанорозмірних невуглецевих частинок
  • Нанокомпозити
  • 1.4 Синтез, властивості та застосування наноматеріалів
  • ВИБРАНІ РОЗДІЛИ ТЕОРЕТИЧНОЇ ХІМІЇ (ВЧЕННЯ ПРО БУДОВУ РЕЧОВИНИ, ХІМІЧНА ТЕРМОДИНАМІКА, ТЕОРІЯ ПОВЕРХНЕВИХ ЯВИЩ, ВЧЕННЯ ПРО ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ, ТЕОРІЯ КІНЕТИКИ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ І ВЧЕННЯ ПРО КАТАЛІЗ)
  • 2.1. Будова речовини 2.1.1. Основи класичної теорії хімічної будови Основні положення класичної теорії хімічної будови
  • Стаціонарне рівняння Шредінгера
  • Адіабатичне наближення
  • 2.2. Основи термодинаміки
  • Другий закон термодинаміки
  • Термодинамічні потенціали
  • Енергія активації . Поверхня потенціальної енергії