Рецензенты: Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "Рецензенты: Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин"

Транскрипт

1

2 УДК ББК Ч-58 Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов» подготовлен в рамках инновационной образовательной программы «Микро-, наноструктурирование материалы и нанофотоника», реализованной в ФГОУ ВПО СФУ в 2007 г. Рецензенты: Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин Чиганова, Г. А. Ч-58 Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Версия 1.0 [Электронный ресурс] : конспект лекций / Г. А. Чиганова. Электрон. дан. (3 Мб). Красноярск : ИПК СФУ, (Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов : УМКД / рук. творч. коллектива Г. А. Чиганова). 1 электрон. опт. диск (DVD). Систем. требования : Intel Pentium (или аналогичный процессор других производителей) 1 ГГц ; 512 Мб оперативной памяти ; 3 Мб свободного дискового пространства ; привод DVD ; операционная система Microsoft Windows 2000 SP 4 / XP SP 2 / Vista (32 бит) ; Adobe Reader 7.0 (или аналогичный продукт для чтения файлов формата pdf). ISBN (комплекса) ISBN (конспекта лекций) Номер гос. регистрации в ФГУП НТЦ «Информрегистр» от г. (комплекса) Настоящее издание является частью электронного учебно-методического комплекса по дисциплине «Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов», включающего учебную программу, методические указания по лабораторным работам, методические указания по самостоятельной работе, контрольно-измерительные материалы «Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Банк тестовых заданий», наглядное пособие «Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Презентационные материалы». Рассмотрены состав, структура и ряд свойств основных классов ультрадисперсных материалов. Охарактеризованы методы получения и аттестации ультрадисперсных материалов. Изложены основы термодинамического описания дисперсных систем и поверхностных явлений. Показано влияние дисперсности на термодинамические, молекулярно-кинетические свойства систем, скорость химических реакций с участием ультрадисперсных материалов. Приведены примеры практического применения ультрадисперсных материалов в различных областях. Предназначен для студентов направления подготовки магистров «Техническая физика» укрупненной группы «Энергетика». Сибирский федеральный университет, 2008 Рекомендовано к изданию Инновационно-методическим управлением СФУ Редактор Л. Г. Семухина Разработка и оформление электронного образовательного ресурса: Центр технологий электронного обучения информационно-аналитического департамента СФУ; лаборатория по разработке мультимедийных электронных образовательных ресурсов при КрЦНИТ Содержимое ресурса охраняется законом об авторском праве. Несанкционированное копирование и использование данного продукта запрещается. Встречающиеся названия программного обеспечения, изделий, устройств или систем могут являться зарегистрированными товарными знаками тех или иных фирм. Подп. к использованию Объем 3 Мб Красноярск: СФУ, , Красноярск, пр. Свободный, 79

3 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение... 5 Раздел 1. Ультрадисперсные материалы и их получение... 3 Лекция 1. Введение в курс... 3 План лекции... 3 Контрольные вопросы и задания... 8 Лекция 2. Основные характеристики, определяющие свойства материалов... 8 План лекции... 8 Контрольные вопросы Лекция 3. Методы получения ультрадисперсных материалов План лекции Контрольные вопросы и задания Лекция 4. Ультрадисперсные порошки металлов, их соединений. Углеродные наноматериалы План лекции Контрольные вопросы и задания Лекция 5. Наноструктурированные материалы, тонкие пленки и полимерные нанокомпозиты План лекции Контрольные вопросы Раздел 2. Влияние дисперсности на термодинамические свойства тел Лекция 6. Термодинамическое описание поверхностного слоя в гетерогенных системах План лекции Контрольные вопросы Лекция 7. Влияние дисперсности на термодинамическую реакционную способность План лекции Контрольные вопросы Лекция 8. Влияние дисперсности на температуру фазовых переходов. Правило фаз Гиббса для дисперсных систем План лекции Контрольные вопросы Лекция 9. Применимость классической термодинамики и других теоретических методов к описанию ультрадисперсных материалов План лекции Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -3-

4 ОГЛАВЛЕНИЕ Контрольные вопросы Раздел 3. Физико-химические явления на межфазной границе Лекция 10. Адгезия и смачивание Контрольные вопросы и задания Лекция 11. Адсорбция План лекции Контрольные вопросы и задания Лекция 12. Хемосорбция. Образование двойного электрического слоя План лекции Контрольные вопросы и задания Лекция 13. Электрокинетические явления План лекции Контрольные вопросы и задания Раздел 4. Кинетические свойства дисперсных систем Лекция 14. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем План лекции Контрольные вопросы и задания Лекция 15. Кинетика химических реакций с участием ультрадисперсных материалов План лекции Контрольные вопросы Лекция 16. Агрегационные процессы в дисперсных системах План лекции Контрольные вопросы и задания Раздел 5. Основные области применения ультрадисперсных материалов Лекция 17. Применение ультрадисперсных материалов План лекции Контрольные вопросы и задания Рекомендательный библиографический список Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -4-

5 ВВЕДЕНИЕ Одной из характерных черт современного развития науки и технологии является резкое возрастание интереса к низкоразмерным системам. Материалы с размером морфологических элементов менее ста нанометров в ряде стран в 80-х гг. ХХ в. получили название наноматериалов, в нашей стране еще ранее ультрадисперсных материалов. Исследование таких материалов в последние годы стало общим направлением для различных научных областей, учебных дисциплин. Единой терминологии, как и общепринятого определения верхней границы размеров морфологических элементов (радиуса частиц, толщины пленки, диаметра кристалла или трубки) наносистем, еще не сложилось, остается острой проблема развития междисциплинарного подхода к их рассмотрению. Ультрадисперсные материалы характеризуются новыми, зачастую уникальными свойствами, без изучения которых невозможно успешное использование этих материалов в катализе, электронике, медицине, фармакологии, машиностроении, химической и нефтяной промышленности, космической и авиационной технике. В настоящее время сферы применения ультрадисперсных материалов продолжают расширяться. Основные области использования конкретных материалов обуславливаются особенностями их свойств, в свою очередь, определяемых высокой дисперсностью, составом и структурой. Высокая эффективность и перспективность применения ультрадисперсных материалов в различных технологических областях объясняют пристальный интерес к изучению их основных отличий от традиционных материалов. В данном пособии рассмотрены методы получения ультрадисперсных материалов, их аттестации, основные особенности структуры и состава ультрадисперсных порошков металлов, их соединений, углеродные наноматериалы, наноструктурированные материалы, тонкие пленки и полимерные нанокомпозиты. Показано влияние дисперсности на термодинамические свойства тел, рассмотрены основные физико-химические явления на межфазной границе, молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем, агрегационные процессы в дисперсных системах. Описаны примеры использования ультрадисперсных порошков, золей и гелей, тонких пленок, наноструктурированных материалов и полимерных нанокомпозитов. Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -5-

6 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОЛУЧЕНИЕ Лекция 1. Введение в курс План лекции 1. Развитие научного направления «Физикохимия ультрадисперсных систем». 2. Определения ультрадисперсных материалов. 3. Размерные эффекты. 4. Размерные характеристики материалов. К ультрадисперсным материалам согласно распространенным определениям относят материалы или системы с размером морфологических элементов менее 100 мм (нанометров). Выделение таких материалов в отдельный класс первоначально было обусловлено обилием экспериментальных фактов, подтверждающих изменение характеристик материала с уменьшением размера частиц порошка, толщины пленки, диаметра кристалла до нескольких десятков нанометров. Высокий прикладной интерес к ультрадисперсным материалам определяется эффективностью их применения в различных технологических областях от создания конструкционных материалов до фармакологии. В нашей стране научно-техническое направление, посвященное получению, исследованиям и применению ультрадисперсных материалов, сложилось значительно раньше, чем в других странах. Еще в 50-е гг. XX в. на закрытых предприятиях атомной промышленности бывшего Минсредмаша СССР впервые в мире были получены ультрадисперсные порошки металлов с размером частиц около 100 нм, успешно использованные при изготовлении высокопористых мембран для диффузного метода разделения изотопов урана. В 60-е гг. в Институте химической физики АН СССР был открыт левитационный способ (испарением и конденсацией) получения ультрадисперсных порошков, но в открытой печати публикации появились значительно позже. В 70-е гг. с помощью использования электрического взрыва проводников и плазмохимического синтеза ассортимент ультрадисперсных порошков был существенно расширен, были опубликованы сведения о различных способах получения и о необычных свойствах малых частиц твердого тела. Анализ теоретических и экспериментальных данных, опубликованных к концу 70-х гг. XX в., позволил сделать вывод об особом ультрадисперсном Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -3-

7 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 1. Введение в курс состоянии твердых тел и констатировать наличие размерного эффекта зависимости свойств материалов от их размерных характеристик. Согласно принятому определению, ультрадисперсные среды, или ультрадисперсные системы, как и ультрадисперсные материалы, характеризуются настолько малым размером морфологических элементов частиц кристаллитов, зерен, пор и др., что он соизмерим с одной или несколькими фундаментальными физическими величинами этого вещества (длина свободного пробега электронов или фононов, размер электрического или магнитного домена, протяженность дислокации и др.). Причем соизмеримость может быть в одном, двух или трех измерениях. Выход нескольких монографий и большое число научных статей в конце 70-х начале 80-х гг. способствовал формированию научно-технической проблемы, а создание в 1979 г. секции «Ультрадисперсные системы» Совета АН СССР «Физика поверхности» организационно оформило научнотехническое направление «Физикохимия ультрадисперсных систем». Российские (а ранее советские) физики и химики сосредоточили свои усилия на формировании новой науки науки об объектах вещества нанометрового масштаба. Этому посвящены Всесоюзные и Всероссийские конференции «Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем» (Звенигород, 1984 г.; Рига, 1989 г.; Томск, 1993 г.; Обнинск, 1998 г.; Новоуральск, 2000 г.; Томск, 2002 г.; Ершово, 2005 г.). На последней конференции подчеркивалось, что концепция развития работ в области наноматериалов и нанотехнологий, одобренная Правительством Российской Федерации в 2004 г., его последующие решения и поручения, послание Президента Российской Федерации от г. открывают дорогу инновационному пути развития страны на основе нанотехнологий. Для этого необходимы новые, более глубокие физико-химические представления о наноструктурном состоянии вещества и поиски полезного их применения. Для создания научной базы нанотехнологий, наноустройств, наноиндустрии необходимы объединение и координация усилий ученых различных дисциплин, в том числе физиков, химиков, материаловедов. И научно-техническое направление «Физикохимия ультрадисперсных систем» с самого начала своего существования объединяло специалистов в различных областях науки. На основании обобщения результатов исследований, полученных рядом авторов и схематически показанных на рис. 1, было предложено, например, ввести понятие элементарной единицы кристаллического твердого тела, или кванта кристалла, или мика (минимального кристалла). «Мик есть такое минимальное количество кристаллического твердого тела, которое еще сохраняет нормальные («предельные») свойства, характерные для массивного образца данного вещества. Размеры мика для различных веществ лежат в пределах м. Наиболее вероятное значение нм» (Ю.И. Веснин). Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -4-

8 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 1. Введение в курс Свойство Рис. 1. Обобщенная размерная функция кристалла Необходимо отметить условность установления границ размерных характеристик частиц, соответствующих «предельным» свойствам. Так, если в качестве критерия принять электронную структуру частиц металлов, эта граница составит атомов, и только при меньших размерах частицы (или кластера) наблюдаются квантовые эффекты, дискретный спектр уровней энергии электронов. Влияние размера частиц на различные свойства становится вполне очевидно, если обратиться к некоторым понятиям теории твердого тела. При образовании простых веществ из элементов можно выделить две стадии химического превращения: атом молекула (кластер); молекула (кластер) кристалл. На первой стадии из атомов одного элемента может образоваться несколько простых веществ (например, S S 2, S 4, S 6 ). На второй стадии возникают кристаллы, в зависимости от внешних параметров (давления и температуры) существующие в различных структурах полиморфных модификациях, отличающихся типом кристаллической решетки. Различают атомные свойства (свойства элементов) и свойства простых веществ, причем как характеристики молекул, так и кристаллов. Элементы (изолированные атомы) характеризуют такими физическими свойствами, как заряд ядра, атомная масса, орбитальный радиус. Для простого вещества набор физических свойств, т.е. существенных признаков, отличающих одно вещество от другого, включает термодинамические свойства (энергию атомизации, значения энтропии, энтальпии, температуру фазовых переходов); кристаллохимические (тип структуры, аллотропия и полиморфизм); физикомеханические свойства (твердость, сжимаемость); электрофизические, оптические, магнитные и другие свойства. Физические свойства в основном присущи макроскопическим количествам вещества в конденсированном состоянии: температура плавления, твердость, электропроводность, хотя магнитные свойства характерны и для молекул. Химические свойства главным образом определяются свойствами атомов или молекул, но зависят и от величины соприкосновения поверхностей, структуры кристалла и т.д. Так, различные моr, м Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -5-

9 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 1. Введение в курс дификации вещества могут заметно отличаться по своим химическим свойствам. Но поскольку для формирования структуры необходимо определенное количество атомов, соответственно, и свойства твердого тела, обуславливаемые кристаллическим строением, также будут зависеть от этого количества. Ограничение числа атомов приводит к искажению решетки, изменению ее симметрии и межатомных расстояний. При дальнейшем уменьшении количества атомов или молекул происходит так называемое размытие кристаллической решетки. Устойчивыми становятся определенные конфигурации из атомов. Проявляется переходное состояние между атомом металла и массивным состоянием, при котором размерное квантование электронных состояний обнаруживается в лестничном характере спектров поглощения. В зависимости от свойств, представляющих наибольший интерес для авторов научных статей, в литературе предлагаются различные определения систем и материалов. Например, помимо утверждений о равноправности терминов «ультрадисперсные материалы, или ультрадисперсные системы», и «наноматериалы» (определяемых размерами морфологических элементов менее 100 нм), в ряде обзорных статей отмечается различие между ультрадисперсными и нано- (или квантоворазмерными) системами, между ультрадисперсными и наночастицами. В качестве основного критерия выдвигается преобладание проявления размерных зависимостей поверхностных или объемных свойств. В большинстве практических применений реальных материалов роль явлений, протекающих на поверхности частиц (поверхностных явлений), весьма значительна и увеличивается с ростом доли поверхностных атомов. Адсорбирующиеся на поверхности наночастиц молекулы газа или жидкости влияют на такие характеристики металлических наночастиц, как параметры кристаллической решетки, оптические и другие свойства. Так, внешняя среда или адсорбированные молекулы могут заметным образом изменять эффективную концентрацию электронов в частице, что приводит к сдвигу резонанса и изменению ширины полосы плазмонного поглощения. Возможны и динамические эффекты, связанные с переносом электронов с поверхности Ферми на близлежащие уровни адсорбированных молекул или окружающей среды. Далее, нанокластеры металлов и полупроводников иммобилизуют в различных матрицах полимерах, порах цеолитов, ленгмюровских пленках. Установлено значительное влияние матрицы на свойства наночастиц, в том числе каталитические, даже в отсутствие специфических межфазных взаимодействий. И при матричной изоляции молекул даже в самых инертных носителях благородных газах наблюдается заметное влияние окружения на свойства изолируемых молекул (геометрическая конфигурация, частоты колебаний и характеристики электронных свойств). В данном курсе будут кратко рассмотрены конкретные виды ультрадисперсных и наноматериалов, их свойства и основные физико-химические явления на поверхности раздела фаз. Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -6-

10 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 1. Введение в курс Поскольку исследуемые и используемые в экспериментальной и технологической практике ультрадисперсные материалы относятся к дисперсным системам, будут рассмотрены их особенности. В определении дисперсных систем мы воспользуемся терминологией коллоидной химии физикохимии дисперсных систем и поверхностных явлений. В соответствии с определением ультрадисперсных материалов, данным в начале лекции, основное внимание уделено установлению размерных характеристик материалов. Дисперсная система это гетерогенная система, одна из фаз которой находится в раздробленном состоянии и распределена в другой фазе, называемой дисперсионной средой. Фаза, находящаяся в раздробленном состоянии, дисперсная фаза. Она состоит из частиц вещества, отделенных поверхностями раздела от дисперсионной среды. Меру раздробленности дисперсной фазы характеризуют размером частиц, дисперсностью и величиной удельной поверхности. Размеры частиц, имеющих сферическую форму, характеризуют радиусом или диаметром, размеры частиц произвольной формы эквивалентным и седиментационным диаметром. Эквивалентный диаметр диаметр шара, объем которого равен объему частицы, или диаметр круга, площадь которого равна площади проекции частицы на снимке. Седиментационный диаметр диаметр шара, скорость оседания и плотность которого, соответственно, равны скорости оседания и плотности частицы. Материалы редко состоят из частиц одинакового размера, т.е. являются полидисперсными, характеризуемыми средними величинами размеров частиц, определяемыми обычно по графическим функциям распределения частиц по размерам (рис. 2). Чем ýже распределение, тем система ближе к монодисперсной. Гранулометрический состав материала характеризуют отношением содержания частиц или зерен в определенном интервале размеров к их общему содержанию. Дисперсность обратно пропорциональна размеру частиц a: D = 1, м a -1. Соответственно, тем выше, чем меньше размер частиц. Удельная поверхность отношение площади поверхности частицы к ее объему или массе. Удельная поверхность порошков S уд ([м -1 ] или [м 2 /г]) это суммарная площадь поверхности всех частиц, общий объем которых равен одному кубическому метру, или общая масса которых равна одному грамму. Удельная поверхность порошков определяется дисперсностью, формой и состоянием поверхности частиц. Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -7-

11 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 1. Введение в курс Рис. 2. Распределение частиц оксида алюминия по размерам (ΔN число частиц в интервале диаметров Δd) Понятно, что свойства любого материала определяются прежде всего его химическим составом и в значительной мере зависят от его структуры. Исследования материалов включают обязательный анализ их основных характеристик, обуславливающих свойства материалов. Контрольные вопросы и задания 1. Какие принципы положены в основу выделения ультрадисперсных материалов в отдельный класс материалов? 2. Как определяют средний размер частиц полидисперсных материалов? 3. Какую систему называют дисперсной? 4. Перечислите размерные характеристики дисперсной фазы. 5. В каких единицах измеряется удельная поверхность порошков? Лекция 2. Основные характеристики, определяющие свойства материалов План лекции 1. Формула физико-химического анализа систем. 2. Методы определения дисперсного состава. 3. Методы анализа структуры кристаллических материалов. Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -8-

12 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 2. Основные характеристики, 4. Методы анализа химического состава. 5. Методы исследования поверхности. Формула физико-химического анализа систем. Физико-химический анализ систем основан на изучении зависимости между их составом и свойствами. Основным приемом физико-химического анализа является представление этих зависимостей графически, в виде диаграмм состав свойство. Так как свойства системы зависят не только от ее состава, но и от других факторов, определяющих ее состояние, то в общей форме говорят о диаграммах фактор равновесия свойство, или о физико-химических (химических) диаграммах. В принципе анализируется любое свойство системы, которое может быть измерено или вычислено. Наличие размерных эффектов зависимости свойств системы от дисперсности компонентов определило особенности современного изучения систем в физико-химическом анализе, выражаемого формулой: состав структура дисперсность свойства. Для интерпретации проявляемого системой изменения какого-либо свойства, для прогнозирования свойств системы при определенных внешних условиях необходима аттестация материалов, определение их состава, структуры и дисперсности. Разнообразие применяемых методов в аттестации ультрадисперсных материалов очень велико, далее будут рассмотрены наиболее распространенные из них. Методы определения дисперсного состава. Распространенность методов анализа дисперсного состава материалов (дисперсионного анализа) не является показателем их безупречности. Использование ряда методов ограничено условиями, соблюдение которых в анализе ультрадисперсных материалов затруднено или сомнительно. Тем не менее для получения информации о размерных характеристиках материалов нередко применяют традиционные методы, в частности седиментационный анализ. Принцип седиментационного анализа дисперсности состоит в измерении скорости осаждения частиц, как правило, в жидкой среде. Седиментацию под действием гравитационного поля используют для дисперсионного анализа частиц размерами от 10-7 до 10-4 м при отсутствии процессов агрегации. Для осуществления быстрой седиментации и определения размера малых частиц используют центробежное поле. Скорость оседания u частиц в центрифуге связана с их радиусом r соотношением 2 2 2( ρ ρ0) rwõ u =, 9η где ρ плотность частицы; ρ 0 плотность среды; w угловая скорость вращения ротора; x расстояние от частицы до оси вращения; η вязкость сферы. В полидисперсных системах седиментационный дисперсионный анализ основан на разделении системы на фракции, каждую из которых можно рассматривать как отдельную монодисперсную систему. Строят эксперимен- Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -9-

13 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 2. Основные характеристики, тальную кривую седиментации, имеющую вид параболы, затем аналитическими или графическими методами находят необходимые характеристики системы. Оптические методы анализа дисперсности. Специфика оптических свойств дисперсных систем обуславливается их гетерогенностью и дисперсностью. Гетерогенность определяет изменение направления световых, электронных, ионных и других лучей на границе раздела фаз и неодинаковое поглощение (пропускание) этих лучей сопряженными фазами. Даже при отсутствии поглощения переходы лучей от частицы к частице приводят к уменьшению интенсивности лучей, выходящих из системы. Степень снижения интенсивности выходящих из системы лучей в направлении их падения тем выше, чем больше неоднородность системы, выше дисперсность и концентрация дисперсной фазы. Увеличение дисперсности обусловливает преобладание светорассеяния над отражением света от поверхности частиц. В золях с частицами, поглощающими свет, уменьшение размера вызывает сдвиг максимума поглощения в сторону более коротких длин волн. В световой микроскопии для анализа дисперсного состава используют световые лучи. Этот метод, как правило, применяют для анализа материалов с размерами частиц нм. Разрешающая способность микроскопа (способность давать раздельное изображение точек объекта, расположенных близко друг к другу) характеризуется наименьшим расстоянием между наблюдаемыми отдельно точками d: d = kλ nsin α, где k постоянная; λ длина волны света; n коэффициент преломления среды перед линзой; α половина угла апертуры. Разрешение световых микроскопов d составляет примерно 225 нм. Световая микроскопия использует освещение объектов исследования в проходящем свете и в отраженном. Определение размеров частиц проводят прямым измерением и методом счета, в последнем случае подсчитывают число частиц при известных плотности вещества и общей массе частиц. Естественно, последнее выражение строго справедливо для монодисперсных систем. Для дисперсионного анализа ультрадисперсных материалов более пригодна электронная микроскопия. В ней вместо световых лучей используют поток электронов, уменьшая длину волны и тем самым увеличивая разрешающую способность микроскопа. Обработка данных на электронномикроскопических фотографиях позволяет определить размер частиц и построить распределение по размерам. Наиболее распространены просвечивающие электронные микроскопы, в которых объект просвечивают пучком электронов, создающим изображение на экране. Электронная микроскопия высокого разрешения позволяет определить не только размеры наночастиц, но и детали их строения. Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -10-

14 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 2. Основные характеристики, Ультрамикроскопия основана на явлении рассеяния света и использует оптический микроскоп при боковом освещении объекта мощным пучком света. Техника ультрамикроскопирования дает возможность установить число частиц, их форму и размер, если их диаметр составляет не менее 2 3 нм. Форму частиц определяют по характеру их свечения. Если рассеянный частицами свет испускается ровно, без мигания, это свидетельствует о сферической форме частицы; если наблюдается мерцание, можно предположить палочкообразную или пластинчатую форму. Нефелометрией называют метод оптического анализа, основанный на измерении интенсивности света, рассеянного дисперсной системой. С этой целью используют фотоэлектрические нефелометры. Для сферических, не поглощающих свет, непроводящих частиц справедливо уравнение Рэлея: I ( ( 2 2 n 3 1 n0 ð I n1 + 2n0 ) ) 2 = π νv λ где I р интенсивность рассеянного света; I 0 интенсивность падающего света; n 1, n 0 показатели преломления, соответственно, дисперсной фазы и дисперсионной среды; ν число частиц в единице объема; V объем одной частицы; λ длина волны падающего света. Согласно уравнению Рэлея, при одинаковых параметрах измерения для двух золей с частицами одинаковой формы и размера отношение интенсивностей рассеянного света равно отношению концентраций частиц дисперсной фазы. Принимая один из золей за стандартный, можно определить объем частиц и рассчитать их радиус. Для этих же целей используют градуировочные кривые. Турбидиметрия основана на измерении интенсивности света, прошедшего через дисперсную систему. В не поглощающей свет системе интенсивность падающего света уменьшается в результате его рассеяния частицами дисперсной фазы. Если принять рассеянный свет за фиктивно поглощенный, можно использовать соотношение, аналогичное закону Ламберта Бера: I ï = I 0 exp [ τl ], где I п интенсивность прошедшего света; I 0 то же падающего света; τ коэффициент пропорциональности, характеризующий способность системы рассеивать свет (мутность системы); l толщина слоя. Мутность τ выражается отношением интенсивностей рассеянного и падающего света, отнесенным к единице длины образца. Применив уравнение Рэлея и воспользовавшись измерениями оптической плотности системы ( τ l = 2,3 D ), можно установить размеры частиц, проведя сравнение со стандартным золем. Для определения удельной поверхности порошков используют методы, основанные на измерении газопроницаемости и адсорбции. В грубом 2 4, Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -11-

15 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 2. Основные характеристики, приближении по величине удельной поверхности можно рассчитать и средний размер частиц, если принять, что все частицы имеют одинаковую форму и размер: S уд = 6/d ср. Но это некорректно для реальных полидисперсных материалов. Распространены и другие методы дисперсионного анализа ультрадисперсных материалов. Например, гидродинамические, основанные на разделении дисперсной фазы на фракции в восходящем потоке; кондуктометрический на изменении электропроводности электролита в момент прохода частицы через отверстие в стенке двух сосудов, в которых установлены электроды, и др. Разнообразные приборы, применяемые для дисперсионного анализа, нередко полностью автоматизированы. Но исследователи, занимающиеся аттестацией ультрадисперсных материалов, не избавлены от многочисленных трудностей, связанных с подготовкой образца, соблюдением условий, при которых исследуемый объект не должен изменять свое состояние. В частности, в электронной микроскопии возможен нагрев образца и слипание частиц. Седиментационный анализ требует полного исключения условий образования агрегатов. Методы анализа структуры кристаллических материалов. Для определения структуры кристаллических тел применяют дифракционные методы. В них используются волновые свойства излучения и потока частиц электронов и нейтронов, они основаны на измерении зависимости интенсивности рассеянного излучения от угла рассеяния. Рентгеновские лучи, получаемые в рентгеновских трубках, имеют длины волн порядка 0,07 0,2 нм, электронные пучки 0,005 нм, потоки нейтронов 0,15 нм. Наиболее сильно рассеиваются электроны, слабее всего нейтроны, поэтому рентгенографию и нейтронографию используют для исследования кристаллов и других конденсированных веществ. Электронографию применяют для изучения тонких пленок, поверхностей и газов. Рентгеновский структурный анализ (РСА) относится к наиболее распространенным методам анализа кристаллических ультрадисперсных материалов. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом, обладающим кристаллическим строением, сопровождается отражением рентгеновских лучей, приводящим к дифракции. Кристаллическая структура твердого тела является пространственной дифракционной решеткой. Соответствующая дифракционная картина определяется видом симметрии решетки. Представим кристалл в виде систем параллельных плоскостей, зеркально отражающих падающие на них волны. Для возникновения дифракционных максимумов необходимо, чтобы волны, отражаемые всеми параллельными плоскостями, усиливали друг друга при интерференции. Это условие выполняется при определенном значении угла падения θ, связанного с длиной волны падающего излучения λ и межплоскостным расстоянием d законом Брэгга (условием Вульфа Брэгга): Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -12-

16 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 2. Основные характеристики, nλ = 2dsinθ. Каждая из плоскостей отражает падающий луч под одним и тем же углом θ. Сильный вторичный луч может возникнуть только в том случае, если лучи, отраженные от всех плоскостей семейства, будут распространяться в одной фазе. Угол между направлениями падающего и отраженного пучков равняется 2θ. Из приведенного уравнения следует, что рассеяние под большими углами возникает, если в исследуемом объекте наблюдается периодичность на небольших расстояниях: длина волны рентгеновских лучей примерно 0,1 нм и при больших углах d (порядка 0,3 1,0 нм), что соответствует расстояниям между плоскостями, проходящими через узлы кристаллической решетки. Если же отраженные (или рассеянные) лучи дают дифракционную картину, которая собирается около первичного луча, это означает, что структура обладает периодичностью на больших расстояниях. Наличие дифракционных лучей, лишь незначительно отклоняющихся от первичного направления, малоуглового рассеяния соответствует упорядоченному расположению довольно крупных образований, одинаково ориентированных блоков областей когерентного рассеяния (ОКР). Поэтому дифракционную картину, полученную при больших углах рассеяния, используют для анализа кристаллической структуры твердого тела, а методом малоуглового рентгеновского рассеяния определяют размеры ОКР. Полученная последовательность значений межплоскостных расстояний характеризует симметрию и размеры элементарной ячейки кристалла. Сравнение экспериментальных данных с эталонными для этого вещества позволяет оценить искаженность кристаллической решетки. Нарушения, микроискажения решетки приводят к уширениям дифракционных линий, т.е. расширениям интерференционных максимумов решетки. Уширение дифракционных линий может быть вызвано и малым (менее 1 мкм) размером ОКР. Следовательно, при анализе ультрадисперсных материалов расширение дифракционного максимума происходит за счет наложения функций распределения, обусловленных размерами ОКР и нарушениями решетки. Эти составляющие можно разделить с помощью гармонического анализа формы линий применения метода Фурье. Имея данные по уширению, рассчитывают функции распределения интенсивности и оценивают размеры областей когерентного рассеяния и величины деформации микроискажений. Методы анализа химического состава. Рентгеновский структурный анализ применяют для идентификации кристаллических материалов определения их качественного и количественного состава. Для идентификации структур и последующего установления фазового состава образца по экспериментальным дифрактограммам используют картотеки данных качественного рентгеновского анализа порошков (каталог ASTM). Концентрации различных компонентов оценивают по значениям относительных интенсивностей соответствующих дифракционных линий с помощью теории рассеяния Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -13-

17 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 2. Основные характеристики, рентгеновских лучей или по независимым эталонам. Рентгеноаморфные примеси не регистрируются при использовании стандартных методик. Для анализа химического состава ультрадисперсных материалов применяют различные методы спектрального анализа спектроскопические методы. Спектроскопические методы исследуют зависимость интенсивности поглощения или испускания излучения от частоты или длины волны. Эти методы позволяют изучать энергетические состояния атомов и молекул, проводить идентификацию веществ и определять их молекулярную структуру. Наиболее точные результаты дает атомно-абсорбционная спектроскопия, основанная на получении спектров поглощения энергии атомами определяемого элемента. Самый распространенный вариант: вещество переводят в раствор, раствор испаряют в газовом пламени, на пары вещества направляют свет с длиной волны, соответствующей характерной для искомого элемента спектральной линии (для получения такого света используют наборы ламп с разными катодами). Измерение интенсивности поглощения света атомами позволяет количественно определить содержание данного элемента в образце. Чувствительность метода очень высокая (до 10-4 % мас.). Эмиссионная спектроскопия основана на регистрации и анализе спектра, излучаемого пробой вещества, нагретого до высокой температуры в пламени дуги, искрой, лазером. Предварительная подготовка пробы практически не нужна, но необходимость калибровки аппаратуры и требование однородности пробы нередко ухудшают корректность результатов анализа. К спектроскопическим методам относится и спектроскопия комбинационного рассеяния, в которой энергетические уровни молекул определяются по рассеянию света. Каждой области электромагнитного излучения соответствуют определенный тип молекулярных процессов и вид спектроскопии. Так, спектроскопия ядерного магнитного (ЯМР) и электронного (парамагнитного) спинового (ЭПР) резонансов соответствует радиочастотной области Гц; длина волны 10 м 1 см; расстояния между энергетическими уровнями 0, Дж/моль. Применяют в анализе ультрадисперсных материалов и методы спектрометрии. Масс-спектрометрия основана на образовании ионов под действием электронного удара и воздействии на этот пучок ионов магнитного поля. Ионы, отличающиеся по массе, будут ускоряться и отклоняться от первоначальной траектории в разной степени. Если зарегистрировать получающийся набор ускорений, например, с помощью фотопластинок, получается масс-спектр в виде отношений массы к заряду. Высокой точностью характеризуются и гораздо более простые аппаратурно химические методы анализа: гравиметрические, титриметрические и др. Гравиметрический анализ основан на выделении определяемого компонента в виде осадка, установлении его массы или массы продукта его дальнейшей обработки (например, прокаливания). При титриметрии определяется объем раствора титранта (точно известной концентрации), расходуемого на взаимо- Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -14-

18 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 2. Основные характеристики, действие с исследуемым веществом. Детальный качественный анализ, предшествующий количественным определениям, весьма трудоемок. Методы исследования поверхности. Несколько особое место в анализе ультрадисперсных материалов занимают уже ставшие традиционными методы анализа поверхности твердых тел. В этих методах, характеризующихся достаточно высокой точностью, глубина поступления информации нередко сопоставима с размером ультрадисперсных частиц, поэтому уверенность, что полученные данные относятся именно к поверхностным слоям ультрадисперсных материалов, зачастую отсутствует. Тем не менее, для исследования ультрадисперсных материалов широко применяют методы фотоэлектронной спектроскопии, особенно рентгеновской (РФЭС); инфракрасной спектроскопии (ИК-спектроскопии); термостимулированной десорбции и др. В методе фотоэлектронной спектроскопии вещество облучают жестким ультрафиолетовым или рентгеновским излучением со строго фиксированной энергией квантов. Энергия квантов расходуется на то, чтобы выбить электроны с занимаемой ими орбитали и сообщить им некоторую кинетическую энергию. Измеряя ее, получают спектр скоростей фотоэлектронов, характерный для каждого элемента. Методом РФЭС измеряют только энергию связи электронов внутренних оболочек поверхностных атомов. Полученные значения сопоставляют с известными значениями энергии связи для чистых элементов. Измеряя площадь под соответствующим пиком, проводят количественный анализ, который более точен, если использовать градуировочные кривые. Метод инфракрасной спектроскопии включает получение молекулярных спектров поглощения и отражения ИК-излучения. Поглощение ИК-излучения имеет селективный характер и происходит на частотах, совпадающих с некоторыми собственными частотами колебаний атомов в молекулах или с частотами вращения молекул как целого. В результате такого поглощения интенсивность ИК-излучения на данных частотах резко падает, и возникают полосы поглощения. В основе метода термической десорбции лежит явление испарения в вакуум адсорбированных газов с поверхности твердого тела. Массспектрометры позволяют измерять парциальные давления смеси десорбирующихся газов и устанавливать их химическую природу, т.е. проводить качественный и количественный анализ продуктов десорбции. Сканирующая зондовая микроскопия совокупность методов определения локальных механических, электрических, магнитных и других свойств поверхности с помощью различных микрозондов. Используя эти методы, получают трехмерные изображения поверхности материалов с пространственным разрешением в несколько долей нанометра. Принцип действия сканирующего туннельного микроскопа основан на прохождении электроном потенциального барьера, образованного разрывом электрической цепи небольшим промежутком между зондирующим микроострием и поверхностью образца. Острие приближают к поверхности проводника до появления тун- Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -15-

19 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 2. Основные характеристики, нельного тока. Для получения изображения поверхности острие перемещают, поддерживая постоянной величину тока. Сканирующая туннельная микроскопия применима для анализа поверхности при условии электропроводности носителя. С помощью атомного силового микроскопа исследуют любые материалы. Его основой является сверхострая игла кантилевер. Поддерживая постоянную силу межатомного притяжения кантилевера и поверхности, можно построить атомный рельеф исследуемого образца. Атомно-силовой микроскоп позволяет измерять локальные силы трения, величину адгезии, упругие и вязкие свойства поверхности с субнанометровым пространственным разрешением. Необходимо отметить, что многочисленные методы аттестации ультрадисперсных материалов непрерывно совершенствуются и развиваются. С каждым годом выпускаются все более сложные приборы, позволяющие получать все более точные данные. Тем не менее исследование каждого конкретного материала пока нуждается в методологических доработках. Вот эта необходимость индивидуального подхода к аттестации ультрадисперсных материалов значительно затрудняет аналитическую работу с ними, хотя, конечно, прогресс в совершенствовании аналитических методов происходит очень быстрыми темпами, как и производство ультрадисперсных материалов, и накопление информации о них. Несмотря на это, многие проблемы аттестации ультрадисперсных материалов по-прежнему актуальны, а принятие каких-либо обобщающих ГОСТов затруднено значительной зависимостью основных характеристик ультрадисперсных материалов от метода и условий их получения. Контрольные вопросы 1. Каков принцип седиментационного анализа дисперсности? 2. Как определяют разрешающую способность микроскопа? 3. Какое явление лежит в основе ультрамикроскопии? 4. Какие измерения используют в нефелометрии? 5. Какие зависимости определяют в дифракционных методах анализа структуры материалов? 6. Каким методом определяют размер областей когерентного рассеяния? 7. Каковы основные причины уширения дифракционных максимумов на дифрактограммах ультрадисперсных материалов? 8. Какие зависимости исследуют в спектроскопических методах анализа химического состава материалов? 9. Какие приборы применяют для получения изображения рельефа поверхности твердого тела? 10. Какие материалы можно исследовать методом сканирующей туннельной микроскопии? Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -16-

20 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 3. Методы получения Лекция 3. Методы получения ультрадисперсных материалов План лекции 1. Диспергирование и конденсация. 2. Механические методы получения. 3. Физические методы получения. 4. Физико-химические методы получения. 5. Химические методы получения. Диспергирование и конденсация. Методы получения ультрадисперсных материалов классифицируют по-разному. Наиболее общая классификация делит все методы на две группы: диспергирование, т.е. измельчение тела, и конденсацию образование новой фазы в гомогенной системе. Обе группы методов получения ультрадисперсных частиц сопровождаются возникновением новой поверхности, при диспергировании многократным увеличением ее площади. Диспергирование. Для измельчения твердого тела необходимо затратить работу. При диспергировании твердого тела под действием внешних сил оно сначала деформируется, потом разрушается, образуя новую поверхность. Материалы разрушаются в первую очередь в местах прочностных дефектов (макро- и микротрещин), и чем больше разрушается твердое тело, тем меньше дефектов в нем остается, т.е. возрастает его прочность. Понятно, что чем меньше размер частиц, тем больше энергии тратится на измельчение. Для уменьшения затрат энергии используют так называемые понизители твердости добавки, проникающие в места дефектов, облегчающие разрушение, поверхностно-активные вещества (ПАВ). Для диспергирования твердых тел используют механические аппараты: дробилки, мельницы, ступки. Может быть использована энергия взрыва, ультразвука и др. В случае получения порошков охлаждением расплавов жидкости распыляют с помощью форсунок, вращающихся дисков. Как правило, порошки содержат фракцию относительно крупных частиц, фракции частиц с размерами менее 100 нм отделяют различными методами, например центрифугированием. Конденсация. Образование новой фазы происходит либо на уже имеющихся поверхностях (подложках, стенках сосудов), либо на поверхности самопроизвольно возникающих зародышей. Чтобы неустойчивые вследствие малого размера зародыши не возвращались в исходную фазу (испарением или растворением), система должна быть пересыщена. Выделяют две последовательные стадии образования новой фазы: первая это образование центров конденсации зародышей; вторая рост зародышей. Скорость обеих стадий зависит от степени пересыщения или переохлаждения системы. Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -17-

21 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 3. Методы получения При малых степенях пересыщения или переохлаждения скорость образования зародышей низкая, скорость их роста высокая, т.е. возникает небольшое количество крупных частиц. При значительных степенях пересыщения высока скорость образования зародышей и мала скорость их роста, что позволяет получить множество мелких частиц вещества. Если возникновение зародышей и их рост происходят длительное время, то получается полидисперсная система: одни зародыши только формируются, другие растут с момента зарождения новой фазы. Таким образом, общим условием формирования ультрадисперсных материалов в методах, основанных на конденсации вещества, является сочетание высокой скорости образования центров конденсации с малой скоростью их роста, а это происходит в условиях пересыщения, переохлаждения, перегрева. Рост частиц при конденсации может осуществляться по нескольким механизмам: путем присоединения к частице одиночного атома: бездиффузионный (при котором размер частиц пропорционален времени их роста, процесс происходит на границе раздела фаз) и диффузионный (скорость роста пропорциональна скорости диффузии, происходит доставка атомов к поверхности растущих зародышей); коалесценцией, слипанием частиц различных размеров. О том, по какому механизму происходил рост частиц ультрадисперсных материалов, можно судить по распределению частиц по размерам. Очевидно, что когда частицы растут по механизму присоединения одиночного атома, график резко обрывается на стороне больших размеров и, как правило, имеет пологий спуск в сторону малых размеров. При коалесценции наблюдается пологий спуск в сторону больших размеров. Применение веществ, способных адсорбироваться на поверхности растущих частиц и препятствующих их росту либо коалесценции, позволяет получать частицы малых размеров практически в любых условиях. Деление методов получения ультрадисперсных материалов на указанные две группы наиболее общее. Если следовать этой классификации, то, например, диспергирование в мельнице и диспергирование ударной волной нужно рассматривать в одной группе, хотя протекающие процессы значительно отличаются. Поэтому используют и другую классификацию методов по природе применяемых процессов: механические, физические, физикохимические и химические методы получения. Это деление весьма условно, поскольку процесс, например, механического измельчения твердого тела сопровождается физическими и химическими явлениями. Тем не менее, такой подход позволяет более детально рассматривать разнообразные методы получения ультрадисперсных материалов. Механические методы получения. К этой группе относят измельчение твердых материалов и распыление расплавов. Диспергирование твердых материалов осуществляют: предварительным дроблением на станках; размолом в шаровых и вибрационных мельницах; Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -18-

22 РАЗДЕЛ 1. УЛЬТРАДИСПЕРСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Лекция 3. Методы получения самоизмельчением в вихревых и струйных мельницах; воздействием ультразвука в жидких средах. Техника измельчения базируется в основном на двух механизмах воздействия на отдельную частицу. В первом частица или агломераты частиц подвергаются дроблению между двумя поверхностями, чаще всего при наличии сдвига (дробление раздавливанием). Во втором случае частица разрушается при соударении с твердой поверхностью (свободное ударное воздействие). Для хрупких тел выгодней процесс раздавливания, например при помощи пресса. Степень диспергирования характеризуется гранулометрическим составом материала (в виде функции распределения), и величиной удельной поверхности порошка. Дополнительное диспергирование под действием ультразвука подключают, когда предварительное механическое измельчение достигает предела. Механизм процесса заключается в воздействии гидравлических ударов, создающих напряжения растяжения и давления. Материалы, полученные механическим измельчением твердых тел, характеризуются размером частиц от десятков нанометров до микрометров в зависимости от эффективности аппаратов измельчения, энергии воздействия. Форма полученных частиц от произвольной до чешуеобразных поликристаллов. Свойства полученных материалов зависят от природы среды в аппаратах и материала, из которого они сделаны. Большая часть работы, затрачиваемая в аппаратах для диспергирования, освобождается в виде тепла. В локальных точках поверхности максимальная температура может достигать высоких значений до С на площади м 2 на период 10-4 с. На контакте трущихся частиц развиваются достаточно высокие давления до 10 9 Па, что способствует появлению в продуктах так называемых фаз высокого давления, т.е. модификаций вещества, существующих при высоких давлениях. Могут возникать электрические заряды. Таким образом, механическое диспергирование сложный физикохимический процесс, при котором реализуется целый комплекс физических и химических явлений. Для сохранения исходной модификации измельчаемого тела нередко используют проведение размола в жидкой среде, существенно снижающей коэффициент трения твердых материалов, а соответственно, и значения температуры и давления при контакте трущихся тел. Механическими методами диспергирования твердых тел получают в основном керамические наноматериалы, оксиды тугоплавких металлов. Диспергирование в жидком состоянии, т.е. распыление расплавов, осуществляют: водородом в вакууме; сжатым воздухом или паром; газами или водой под давлением; центробежной силой вращающегося диска. Чем выше температура перегрева расплава и больше воздействие механической энергии, тем больше доля мелких частиц. Изучение механизма Физико-химические свойства ультрадисперсных материалов. Конспект лекций -19-

9. РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, МАСС- СПЕКТРОМЕТРИЯ, РАССЕЯНИЕ СВЕТА

9. РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, МАСС- СПЕКТРОМЕТРИЯ, РАССЕЯНИЕ СВЕТА 9. РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, МАСС- СПЕКТРОМЕТРИЯ, РАССЕЯНИЕ СВЕТА Самый прямой способ определения размеров наночастиц это исследование на просвечивающем электронном микроскопе. Другой способ определения

Подробнее

Рецензенты: Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин

Рецензенты: Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин УДК 540 ББК 24.1 К66 Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Неорганическая химия» подготовлен в рамках реализации в 2007 г. программы развития ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»

Подробнее

Типы частиц. Различаются три основных типа частиц: Первичные частицы (кристаллиты, аморфные цельные частицы);

Типы частиц. Различаются три основных типа частиц: Первичные частицы (кристаллиты, аморфные цельные частицы); Типы частиц Различаются три основных типа частиц: Первичные частицы (кристаллиты, аморфные цельные частицы); Агрегаты (группа плотно спеченных частиц ) Агломераты ( группа частиц связанная Ван-дер-Ваальсовым

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 9 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ

ЛЕКЦИЯ 9 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ ЛЕКЦИЯ 9 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ Характерные оптические свойства коллоидных систем опалесценция, эффект Тиндаля и окраска. Рассеяние света (опалесценция) Когда луч света направлен на золь

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 10 (ЭЛЕКТИВ) ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ

ЛЕКЦИЯ 10 (ЭЛЕКТИВ) ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ ЛЕКЦИЯ 10 (ЭЛЕКТИВ) ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ По оптическим свойствам коллоидные системы отличаются от истинных растворов и от грубодисперсных систем. Характерные оптические свойства коллоидных

Подробнее

Процессы образования новой фазы. Теория зародышеобразования

Процессы образования новой фазы. Теория зародышеобразования Процессы образования новой фазы Теория зародышеобразования 1. Явление зародышеобразования Термодинамические основы диффузионного зарождения новой фазы при различных превращениях (газ жидкость, газ кристалл,

Подробнее

К читателю Предисловие... Глава 1. Классификация и методы получения нанокластеров и наноструктур... Глава 2. Методы исследования

К читателю Предисловие... Глава 1. Классификация и методы получения нанокластеров и наноструктур... Глава 2. Методы исследования Оглавление К читателю (Ю.Д. Третьяков)... 8 Предисловие... 9 Глава 1. Классификация и методы получения нанокластеров и наноструктур... 16 1.1. Молекулярные кластеры... 16 1.2. Газовые безлигандные кластеры...

Подробнее

СПЕЦКУРС «ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ» Лекция 1

СПЕЦКУРС «ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ» Лекция 1 СПЕЦКУРС «ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ» ВВЕДЕНИЕ Лекция 1 Важнейшей способностью современной органической химии (и других областей химии) является использование физико-химических

Подробнее

ИОНЦ «Экология и природопользование» Химический_факультет. Кафедра аналитической химии

ИОНЦ «Экология и природопользование» Химический_факультет. Кафедра аналитической химии ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» ИОНЦ «Экология и природопользование»

Подробнее

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (6 ЧАСОВ) Тема 7. Расчет критического радиуса зародыша новой фазы (2 часа)

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (6 ЧАСОВ) Тема 7. Расчет критического радиуса зародыша новой фазы (2 часа) МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (6 ЧАСОВ) Тема 7. Расчет критического радиуса зародыша новой фазы (2 часа) К настоящему времени разработано большое количество разнообразных методов и способов,

Подробнее

СОДЕРЖАНИЕ. Предисловие ко второму изданию...5

СОДЕРЖАНИЕ. Предисловие ко второму изданию...5 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие ко второму изданию...5 Глава 1. Введение...11 1.1. Вступление...11 1.2. Появление нанотехнологии...14 1.3. Подходы «снизу вверх» и «сверху вниз»...18 1.4. Основные проблемы нанотехнологии...19

Подробнее

Спектроскопические методы для исследования (нано)материалов

Спектроскопические методы для исследования (нано)материалов Спектроскопические методы для исследования (нано)материалов Ирина Колесник Факультет наук о материалах МГУ материалы экспериментального тура IV Всероссийской Интернет олимпиады по нанотехнологиям Гетерополи-

Подробнее

Ключевые слова: единичные наночастицы, наноструктурированные покрытия, адсорбция, химическое взаимодействие

Ключевые слова: единичные наночастицы, наноструктурированные покрытия, адсорбция, химическое взаимодействие Аннотация проекта (ПНИЭР), выполняемого в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 2020 годы» Номер Соглашения о предоставлении

Подробнее

Лабораторная работа по теме «Оптика»

Лабораторная работа по теме «Оптика» Лабораторная работа по теме «Оптика» Прохождение света через дисперсную систему сопровождается такими явлениями как поглощение, рассеяние, преломление и отражение. Особенности этих явлений для коллоидных

Подробнее

= 0 0 y 2. 2) Для света длиной волны см показатели преломления в кварце n =1, 0

= 0 0 y 2. 2) Для света длиной волны см показатели преломления в кварце n =1, 0 ) Под каким углом должен падать пучок света из воздуха на поверхность жидкости, чтобы при отражении от дна стеклянного сосуда (n =,5) наполненного водой (n 2 =,33) свет был полностью поляризован. 2) Какова

Подробнее

ЧАСТЬ 4. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ

ЧАСТЬ 4. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ ЧАСТЬ 4. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ КОРПУСКУЛЯРНО ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ ЧАСТИЦ МАТЕРИИ Есть две формы существования материи: вещество и поле. Вещество состоит из частиц, «сцементированных» полем. Именно посредством

Подробнее

Основы нанохимии и нанотехнологии

Основы нанохимии и нанотехнологии ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» ИОНЦ «Нанотехнологии и перспективные

Подробнее

4.1. Механическое разрушение твердых тел

4.1. Механическое разрушение твердых тел 4.1. Механическое разрушение твердых тел Наиболее типичными видами разрушения материалов, оборудования, машин и приборов являются механическое разрушение, износ, и коррозия. Эти виды разрушения охватывают

Подробнее

2.1. Первичная кристаллизация

2.1. Первичная кристаллизация 2.1. Первичная кристаллизация В зависимости от температуры любое вещество может быть в твердом, жидком или газообразном состоянии (фазе). Переход металла из жидкого или парообразного состояния в твердое

Подробнее

Лекция 3 СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР

Лекция 3 СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР Лекция 3 СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР Атомные ядра условно принято делить на стабильные и радиоактивные. Условность состоит в том что, в сущности, все ядра подвергаются радиоактивному распаду, но

Подробнее

Государственный экзамен по физике Физический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова Специальность "Физика" (бакалавриат)

Государственный экзамен по физике Физический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова Специальность Физика (бакалавриат) Билет 1. 1. Материальное уравнение нелинейной среды. Нелинейная поляризация. Нелинейная восприимчивость. 2. Эффект Черенкова. Циклотронное и синхротронное излучение. 3. Определить доплеровское смещение

Подробнее

наименьшей постоянной решетки

наименьшей постоянной решетки Оптика и квантовая физика 59) Имеются 4 решетки с различными постоянными d, освещаемые одним и тем же монохроматическим излучением различной интенсивности. Какой рисунок иллюстрирует положение главных

Подробнее

Виды электронной эмиссии

Виды электронной эмиссии Виды электронной эмиссии Физические процессы, протекающие в вакуумных электронных приборах и устройствах: эмиссия электронов из накаливаемых, холодных и плазменных катодов; формирование (фокусировка) и

Подробнее

Работа 5.10 Определение ширины запрещенной зоны полупроводников по краю собственного поглощения

Работа 5.10 Определение ширины запрещенной зоны полупроводников по краю собственного поглощения Работа 5.10 Определение ширины запрещенной зоны полупроводников по краю собственного поглощения Оборудование: призменный монохроматор УМ-2, лампа накаливания, гальванометр, сернисто-кадмиевое фотосопротивление,

Подробнее

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 5 ВАРИАНТ 1.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 5 ВАРИАНТ 1. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 5 ВАРИАНТ 1. 1. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерференционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр (λ 1 = 500 нм) заменить красным (λ 2

Подробнее

Планируемые результаты освоения учебного предмета Знать/понимать: Уметь:

Планируемые результаты освоения учебного предмета Знать/понимать: Уметь: Планируемые результаты освоения учебного предмета В результате изучения курса физики ученик должен: Знать/понимать: Смысл понятий: физическое явление, физический закон, гипотеза, теория, вещество, поле,

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ» Томск 2005

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ» Томск 2005 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ» Томск 2005 I. Oрганизационно-методический раздел 1. Цель курса. Формирование у студента представлений о физике, технике и возможностях рентгенострутурного

Подробнее

7. Планетарная модель атома

7. Планетарная модель атома 7. Планетарная модель атома В 1911 г. Резерфорд изучал рассеяние α частиц (ядра атомов гелия, состав р+, заряд + е ) тонкими металлическими пленками (~1 мкм). α частицы возникают при радиоактивном распаде

Подробнее

«Фундаментальные основы нанотехнологий»

«Фундаментальные основы нанотехнологий» Московский Государственный Университет имени М. В. Ломоносова Научно-Образовательный Центр по нанотехнологиям Межфакультетский курс лекций «Фундаментальные основы нанотехнологий» Лекция 3. Методы исследования

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И СТРОЕНИЕ ЛИТОГО МЕТАЛЛА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И СТРОЕНИЕ ЛИТОГО МЕТАЛЛА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И СТРОЕНИЕ ЛИТОГО МЕТАЛЛА 1. Цель работы 1.1. Изучить процесс кристаллизации из растворов солей: описать последовательность кристаллизации на примере

Подробнее

Атомная физика (наименование дисциплины) Направление подготовки физика

Атомная физика (наименование дисциплины) Направление подготовки физика Аннотация рабочей программы дисциплины Атомная физика (наименование дисциплины) Направление подготовки 03.03.02 физика Профиль подготовки «Фундаментальная физика», «Физика атомного ядра и частиц» Квалификация

Подробнее

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ. НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Механико-технологический факультет Кафедра химии и химической технологии

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ. НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Механико-технологический факультет Кафедра химии и химической технологии НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Механико-технологический факультет Кафедра химии и химической технологии КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ Коллоидная химия, Зима Т.М. Новосибирский государственный

Подробнее

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ХИМИИ

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ХИМИИ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ХИМИИ лекции для студентов 3-го курса дневного отделения химического факультета ННГУ им. Н.И. Лобачевского Лектор: Сулейманов Евгений Владимирович доктор химических наук,

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 1-2 Классификация методов исследования поверхности и приповерхностных слоев твердых тел.

ЛЕКЦИЯ 1-2 Классификация методов исследования поверхности и приповерхностных слоев твердых тел. ЛЕКЦИЯ 1-2 Классификация методов исследования поверхности и приповерхностных слоев твердых тел. Потребность исследования объектов имеющих размер несколько десятков нанометров в последнее десятилетие вызывает

Подробнее

Панфилов Пётр Евгеньевич. Курс Физика твердого тела и межфазных границ

Панфилов Пётр Евгеньевич. Курс Физика твердого тела и межфазных границ Панфилов Пётр Евгеньевич Курс Физика твердого тела и межфазных границ 1 Курс Физика твердого тела и межфазных границ Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ТВЕРДОГО ТЕЛА (2 часа) 2 Содержание курса I Тема 1. Введение

Подробнее

Работа 5.2 Изучение фотоэффекта

Работа 5.2 Изучение фотоэффекта Работа 5. Изучение фотоэффекта Оборудование: фотоэлементы, блок питания, регулятор напряжения, источники света, монохроматор, вольтметр, гальванометр. Введение Среди различных явлений, в которых проявляется

Подробнее

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОНСТАНТ ПО КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОМУ СПЕКТРУ МОЛЕКУЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОНСТАНТ ПО КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОМУ СПЕКТРУ МОЛЕКУЛ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО» В.И. Кочубей ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Подробнее

Вопросы к экзаменационным билетам по дисциплине Физика

Вопросы к экзаменационным билетам по дисциплине Физика Вопросы к экзаменационным билетам по дисциплине Физика Билет 1 1. Физика и метод научного познания. Современная физическая картина мира. 2. Магнитное поле. Магнитное взаимодействие. Вектор магнитной индукции.

Подробнее

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И РАЗМЕРОВ МАЛЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И РАЗМЕРОВ МАЛЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ Министерство образования Российской Федерации ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И РАЗМЕРОВ МАЛЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ Методические указания Иркутск 2004 Печатается

Подробнее

Эффект легко наблюдается в природе и в бытовых условиях.

Эффект легко наблюдается в природе и в бытовых условиях. Лекция 14. РАССЕЯНИЕ СВЕТА В КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМАХ Важную роль в дисперсных системах играет рассеяние света. При этом изменяется направление распространения излучения. Данный эффект называется опалесценцией.

Подробнее

Государственный экзамен по физике Физический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова Направление "Физика" (бакалавриат) Билет 3

Государственный экзамен по физике Физический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова Направление Физика (бакалавриат) Билет 3 Билет. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.. Прохождение частиц через потенциальный барьер. Туннельный эффект. δ =0. мккл/м и δ = -0.3 мккл/м. Определить разность потенциалов U между Билет. Дисперсия

Подробнее

Лабораторная работа N «Исследование оптических свойств геля пентаоксида ванадия»

Лабораторная работа N «Исследование оптических свойств геля пентаоксида ванадия» Лабораторная работа N «Исследование оптических свойств геля пентаоксида ванадия» Лабораторная работа N «Исследование оптических свойств геля пентаоксида ванадия» Теоретическое введение 1. Общие свойства

Подробнее

ПРОГРАММА СОБЕСЕДОВАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА»

ПРОГРАММА СОБЕСЕДОВАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА» ПРОГРАММА СОБЕСЕДОВАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА» Физика и методы научного познания Предмет физики. Физика как наука. Научные методы познания окружающего мира и их отличия от других методов познания. Физика

Подробнее

1. Цели и задачи дисциплины: 1.1 Цель: ознакомление студентов с радиоспектроскопическими и рентгеновскими методами исследования парамагнитных свойств

1. Цели и задачи дисциплины: 1.1 Цель: ознакомление студентов с радиоспектроскопическими и рентгеновскими методами исследования парамагнитных свойств 2 1. Цели и задачи дисциплины: 1.1 Цель: ознакомление студентов с радиоспектроскопическими и рентгеновскими методами исследования парамагнитных свойств веществ и дефектов структуры, методами описания спектров

Подробнее

Гуржий В.В., Кривовичев С.В. Введение в КРИСТАЛЛОХИМИЮ и РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ. Лекция 4

Гуржий В.В., Кривовичев С.В. Введение в КРИСТАЛЛОХИМИЮ и РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ. Лекция 4 Гуржий В.В., Кривовичев С.В. Введение в КРИСТАЛЛОХИМИЮ и РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ Лекция 4 электроном Фотоны электромагнитного излучения обладают свойствами как волны, так и частицы. как частицы Фотоны

Подробнее

ПРОГРАММА ПО ФИЗИКЕ При проведении экзаменов по физике основное внимание должно быть обращено на понимание экзаменующимся сущности физический явлений

ПРОГРАММА ПО ФИЗИКЕ При проведении экзаменов по физике основное внимание должно быть обращено на понимание экзаменующимся сущности физический явлений ПРОГРАММА ПО ФИЗИКЕ При проведении экзаменов по физике основное внимание должно быть обращено на понимание экзаменующимся сущности физический явлений и законов, на умение истолковать смысл физических величин

Подробнее

Цель работы: изучение спектра поглощения раствора органического красителя с помощью монохроматора.

Цель работы: изучение спектра поглощения раствора органического красителя с помощью монохроматора. 3 Цель работы: изучение спектра поглощения раствора органического красителя с помощью монохроматора. Задача: измерить коэффициент поглощения органического красителя родамина 6G для некоторых длин волн.

Подробнее

17.1. Основные понятия и соотношения.

17.1. Основные понятия и соотношения. Тема 7. Волны де Бройля. Соотношения неопределенностей. 7.. Основные понятия и соотношения. Гипотеза Луи де Бройля. Де Бройль выдвинул предложение, что корпускулярно волновая двойственность свойств характерна

Подробнее

1. Êëàññèôèêàöèÿ äèñïåðñíûõ ñèñòåì

1. Êëàññèôèêàöèÿ äèñïåðñíûõ ñèñòåì 1. Êëàññèôèêàöèÿ äèñïåðñíûõ ñèñòåì В настоящее время в сфере изучения и производства дисперсных систем применяется большое количество терминов. В том случае, когда структурные и морфологические элементы

Подробнее

Электропроводность твердых тел А.В. Шишкин, АЭТУ, НГТУ 1

Электропроводность твердых тел А.В. Шишкин, АЭТУ, НГТУ 1 Электропроводность твердых тел 27.08.2013 А.В. Шишкин, АЭТУ, НГТУ 1 1. Классификация твердых тел по электропроводности R = (l / S); = 1 /. По электропроводности все твердые тела можно разделить на три

Подробнее

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ФИЗИКЕ

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ФИЗИКЕ ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ФИЗИКЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2014 ГОД 1. Механическое движение. Относительность движения. Системы отсчета. Материальная точка. 2. Траектория. Путь и перемещение. 3. Равномерное

Подробнее

Т. 8 Корпускулярные свойства света. 2. Гипотеза о световых квантах. Уравнение Эйнштейна.

Т. 8 Корпускулярные свойства света. 2. Гипотеза о световых квантах. Уравнение Эйнштейна. Т. 8 Корпускулярные свойства света. 1. Экспериментальные данные о внешнем фотоэффекте. Законы внешнего фотоэффекта. 2. Гипотеза о световых квантах. Уравнение Эйнштейна. 3. Эффект Комптона. 4. Давление

Подробнее

Оптика. Волновая оптика. Спектральные приборы. Дифракционная решетка

Оптика. Волновая оптика. Спектральные приборы. Дифракционная решетка Оптика Волновая оптика Спектральные приборы. Дифракционная решетка В состав видимого света входят монохроматические волны с различными значениями длин. В излучении нагретых тел (нить лампы накаливания)

Подробнее

Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Лекция 5.1.

Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Лекция 5.1. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей Лекция 5.1. Гипотеза де Бройля В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул гипотезу, что дуализм не является особенностью только оптических явлений, а имеет универсальный

Подробнее

Измерение показателя преломления стеклянной пластинки.

Измерение показателя преломления стеклянной пластинки. Министерство образования и науки российской федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет»

Подробнее

4 Предисловие. Общее научное редактирование рукописи выполнено С. А. Гридневым.

4 Предисловие. Общее научное редактирование рукописи выполнено С. А. Гридневым. ПРЕДИСЛОВИЕ Одной из проблем физического материаловедения является создание и разработка новых материалов, обладающих комплексом уникальных физических свойств, необходимых для длительной работы в экстремальных

Подробнее

Раздел дисциплины Лекции ПЗ (С) ЛР

Раздел дисциплины Лекции ПЗ (С) ЛР 1. Цели и задачи дисциплины: Цель: ознакомление с областью науки, связанной с получением, изучением физикохимических свойств наночастиц и наноматериалов. Задачи дисциплины: 1. изучить особенности получения

Подробнее

4.2. Волновая оптика. Основные законы и формулы

4.2. Волновая оптика. Основные законы и формулы 4.. Волновая оптика Основные законы и формулы Абсолютный показатель преломления однородной прозрачной среды n = c / υ, где c скорость света в вакууме, а υ скорость света в среде, значение которой зависит

Подробнее

Дисперсия света Поляризация. Волновая оптика

Дисперсия света Поляризация. Волновая оптика Дисперсия света Поляризация Волновая оптика Дисперсия света зависимость показателя преломления n вещества от частоты ν (длины волны λ) света, или зависимость фазовой скорости v световых волн от его частоты

Подробнее

ФИЗИКА Готовимся к ЕГЭ ЕГЭ 2011 А.Н. Москалѐв, Г.А. Никулова М.: Дрофа 2011

ФИЗИКА Готовимся к ЕГЭ ЕГЭ 2011 А.Н. Москалѐв, Г.А. Никулова М.: Дрофа 2011 Кириллов А.М., учитель гимназии 44 г. Сочи (http://generalphysics.ucoz.ru/) ФИЗИКА Готовимся к ЕГЭ ЕГЭ 2011 А.Н. Москалѐв, Г.А. Никулова М.: Дрофа 2011 54. Испускание и поглощение света атомом. Методы

Подробнее

Физика конденсированного состояния

Физика конденсированного состояния МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Физический факультет УТВЕРЖДАЮ Проректор по развитию образования Е.В.Сапир " " 2012 г. Рабочая

Подробнее

Институт ядерной энергетики и технической физики. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА для промежуточной аттестации по дисциплине. «Физика специальная (атомная)

Институт ядерной энергетики и технической физики. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА для промежуточной аттестации по дисциплине. «Физика специальная (атомная) Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Подробнее

Дифракция отклонение распространения волн от законов геометрической оптики вблизи препятствий (огибание волнами препятствий).

Дифракция отклонение распространения волн от законов геометрической оптики вблизи препятствий (огибание волнами препятствий). Дифракция света Дифракция отклонение распространения волн от законов геометрической оптики вблизи препятствий (огибание волнами препятствий). О б л а с т ь г е о м е т р и ч е с к о й т е н и Дифракция

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 54 ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ АТОМА ВОДОРОДА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 54 ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ АТОМА ВОДОРОДА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 54 ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ АТОМА ВОДОРОДА Цель работы измерение длин волн спектральных линий атомарного водорода в видимой части спектра, экспериментальное определение значения постоянной

Подробнее

Вариант 1. s 2 s 1 f f. б) Продолжить ход луча, показанного на рисунке, для двух случаев: 1) если линза Л рассеивающая и 2) если линза Л собирающая.

Вариант 1. s 2 s 1 f f. б) Продолжить ход луча, показанного на рисунке, для двух случаев: 1) если линза Л рассеивающая и 2) если линза Л собирающая. Вариант 1. 1. a) Источник света с яркостью L = 200 кд/м 2 находится на расстоянии s 1 = 20 см от тонкой линзы с фокусным расстоянием = 10 см. Построить ход лучей, найти, на каком расстоянии s 2 расположено

Подробнее

Лабораторная работа 6

Лабораторная работа 6 Лабораторная работа 6 Определение методами просвечивающей электронной микроскопии параметров структуры материала с наноразмерными частицами второй фазы. Анализ механизмов упрочнения материала частицами

Подробнее

Физика 11 класс (базовый уровень) (2 часа в неделю, всего 70 часов)

Физика 11 класс (базовый уровень) (2 часа в неделю, всего 70 часов) Физика 11 класс (базовый уровень) (2 часа в неделю, всего 70 часов) Используемые учебные пособия: 1. Жилко, В. В. Физика : учеб. пособие для 11 класса учреждений общ. сред. образования / В. В. Жилко, Л.

Подробнее

за курс 11 класса Учебник: «Физика-11», Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев,2014 год

за курс 11 класса Учебник: «Физика-11», Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев,2014 год Вопросы к промежуточной аттестации по физике за курс 11 класса Учебник: «Физика-11», Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев,2014 год 1.Магнитное поле и его свойства. Сила Ампера, сила Лоренца. 2. Электромагнитная индукция,

Подробнее

Дисперсия света. Тепловое излучение. Лекция 7. Постникова Екатерина Ивановна, доцент кафедры экспериментальной физики

Дисперсия света. Тепловое излучение. Лекция 7. Постникова Екатерина Ивановна, доцент кафедры экспериментальной физики Дисперсия света. Тепловое излучение Лекция 7 Постникова Екатерина Ивановна доцент кафедры экспериментальной физики Дисперсия света Дисперсия света зависимость фазовой скорости света c (показателя преломления

Подробнее

Методы определения размера частиц

Методы определения размера частиц Методы определения размера частиц Статическое светорассеяние Угол рассеяния обратно пропорционален размеру частицы. Малые частицы рассеивают на больший угол чем большие Количество квантов рассеянного света

Подробнее

Индивидуальное задание N 6. «Волновая оптика»

Индивидуальное задание N 6. «Волновая оптика» Индивидуальное задание N 6 «Волновая оптика» 1.1. Экран освещается двумя когерентными источниками света, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга. Расстояние от плоскости источников света до экрана

Подробнее

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ ПРИ ПОМОЩИ КОЛЕЦ НЬЮТОНА. 1. Цель работы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ ПРИ ПОМОЩИ КОЛЕЦ НЬЮТОНА. 1. Цель работы `ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3.0 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ ПРИ ПОМОЩИ КОЛЕЦ НЬЮТОНА. Цель работы Целью данной работы является изучение явления интерференции света и применения этого явления для измерения

Подробнее

Основы спектроскопии: теория ДЕЛАЕМ НАУКУ ЛУЧШЕ ВМЕСТЕ С AGILENT

Основы спектроскопии: теория ДЕЛАЕМ НАУКУ ЛУЧШЕ ВМЕСТЕ С AGILENT Основы спектроскопии: теория ДЕЛАЕМ НАУКУ ЛУЧШЕ ВМЕСТЕ С AGILENT 1 Компания Agilent поддерживает тесную связь с образовательным сообществом и готова делиться имеющимися у нее информационными материалами.

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 ИЗУЧЕНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 ИЗУЧЕНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 ИЗУЧЕНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ 1. Цель работы 1.1. Освоить методику определения плотности дислокаций по точкам выхода и методом секущих.

Подробнее

Лекция 4. Общая теория сплавов. Строение, кристаллизация и свойства сплавов. Диаграмма состояния.

Лекция 4. Общая теория сплавов. Строение, кристаллизация и свойства сплавов. Диаграмма состояния. Лекция 4 http://www.supermetalloved.narod.ru Общая теория сплавов. Строение, кристаллизация и свойства сплавов. Диаграмма состояния. 1. Понятие о сплавах и методах их получения 2. Основные понятия в теории

Подробнее

Работа 5.9 Изучение газового лазера

Работа 5.9 Изучение газового лазера Работа 5.9 Изучение газового лазера Оборудование: газовый лазер, набор по дифракции и интерференции, измерительная линейка, экран. Введение Явление взаимодействия света с веществом при нормальных термодинамических

Подробнее

Дифракция света. Лекция 4.2.

Дифракция света. Лекция 4.2. Дифракция света Лекция 4.2. Дифракция света Дифракция - совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями (края экранов, малые отверстия) и связанных с отклонениями

Подробнее

Занятие 21 Тема: Цель: Краткая теория модель абсолютно черного тела серых квантов фотон энергетической светимостью Закон Стефана-Больцмана

Занятие 21 Тема: Цель: Краткая теория модель абсолютно черного тела серых квантов фотон энергетической светимостью Закон Стефана-Больцмана Занятие 1 Тема: Равновесное тепловое излучение Квантовая природа излучения Цель: Законы Стефана-Больцмана, Вина Фотоны Формула Планка Давление излучения Плотность потока фотонов Краткая теория Нагретое

Подробнее

(С) Успенская И.А. Конспект лекций по физической химии. (для студентов биоинженерии и биоинформатики) Москва, 2005 год

(С) Успенская И.А. Конспект лекций по физической химии. (для студентов биоинженерии и биоинформатики) Москва, 2005 год Московский государственный университет им.м.в.ломоносова Химический факультет Успенская И.А. Конспект лекций по физической химии (для студентов биоинженерии и биоинформатики) www.chem.msu.ru/teaching/uspenskaja/

Подробнее

Лекция 2. Структурообразование и размерный эффект

Лекция 2. Структурообразование и размерный эффект Лекция 2. Структурообразование и размерный эффект Наноструктуры могут быть: Равновесные и неравновесные наноструктуры. Квазиравновесные структуры. Равновесные наноструктуры характеризуются физико-химическими

Подробнее

Рисунок 9.1 Структура графена и одностенной углеродной нанотрубки

Рисунок 9.1 Структура графена и одностенной углеродной нанотрубки Тема 9. Расчёт энергетических характеристик углеродных нанотрубок ( часа) Углеродные нанотрубки один из самых популярных объектов нанохимии. Потенциально они имеют множество применений в катализе, энергетике,

Подробнее

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ II КУРСА IV СЕМЕСТРА ВСЕХ ФАКУЛЬТЕТОВ. для студентов II курса IV семестра всех факультетов

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ II КУРСА IV СЕМЕСТРА ВСЕХ ФАКУЛЬТЕТОВ. для студентов II курса IV семестра всех факультетов 1 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ II КУРСА IV СЕМЕСТРА ВСЕХ ФАКУЛЬТЕТОВ Варианты домашнего задания по физике для студентов II курса IV семестра всех факультетов Вариант Номера задач 1 1 13 5 37

Подробнее

КР-6/ Вариант 1. 1. Рассчитать температуру печи, если известно, что из отверстия в ней размером 6,1 см 2 излучается в 1 с 8,28 калорий. Излучение считать близким к излучению абсолютно чёрного тела. (1

Подробнее

, а давление в фазе 1 превышало давление в фазе 2 на величину давления Лапласа 2σ/r, обусловленную кривизной поверхности раздела фаз: (2)

, а давление в фазе 1 превышало давление в фазе 2 на величину давления Лапласа 2σ/r, обусловленную кривизной поверхности раздела фаз: (2) Лекция 8. Размерные эффекты физических свойств. Зависимость р насыщенного пара и Т плавления частицы от её размера. Применимость уравнения Томсона-Гиббса. Связь между размером наночастицы, с одной стороны,

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ. Кафедра физики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ. Кафедра физики МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра физики МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ для студентов специальностей

Подробнее

Внешний фотоэффект Фотоны Эффект Комптона Рентгеновское излучение Давление света

Внешний фотоэффект Фотоны Эффект Комптона Рентгеновское излучение Давление света Сегодня: воскресенье, 8 декабря 2013 г. Лекция 16 Квантовая природа излучения Содержание лекции: Внешний фотоэффект Фотоны Эффект Комптона Рентгеновское излучение Давление света 1. Внешний фотоэффект Внешний

Подробнее

Контрольные работы по физике 29 группа 4 семестр Решаем один из предложенных вариантов в каждой контрольной работе.

Контрольные работы по физике 29 группа 4 семестр Решаем один из предложенных вариантов в каждой контрольной работе. Контрольные работы по физике 29 группа 4 семестр Решаем один из предложенных вариантов в каждой контрольной работе. Контрольная работа 11 Механические колебания. Упругие волны. Вариант 1 1. Материальная

Подробнее

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления. Кафедра «Физика» Дифракция света. Лекция 4.2

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления. Кафедра «Физика» Дифракция света. Лекция 4.2 Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления Кафедра «Физика» Дифракция света Лекция 4.2 Дифракция света совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с

Подробнее

3. Гармонический осциллятор, пружинный, физический и математический маятники.

3. Гармонический осциллятор, пружинный, физический и математический маятники. 3 3. Гармонический осциллятор, пружинный, физический и математический маятники. Физический маятник. Физическим маятником называется твёрдое тело, совершающее под действием силы тяжести колебания вокруг

Подробнее

Краткое описание задачи 1 Знакомство с методами рентгеновской дифракции

Краткое описание задачи 1 Знакомство с методами рентгеновской дифракции Краткое описание задачи 1 Знакомство с методами рентгеновской дифракции (доц. М.Г. Розова, Химический факультет МГУ) Методы, основанные на дифракции рентгеновских лучей, являются наиболее широко используемыми

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 57 ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РЕШЕТКЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 57 ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РЕШЕТКЕ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 57 ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ НА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РЕШЕТКЕ Цель работы наблюдение дифракции электронов на пространственной решетке, определение длины волны де Бройля для электрона. 1. Теоретические

Подробнее

Лекция 1. Анизотропия и симметрия кристаллов. Структура кристалла и пространственная решетка. Закон постоянства углов. Формула Вульфа-Брэгга.

Лекция 1. Анизотропия и симметрия кристаллов. Структура кристалла и пространственная решетка. Закон постоянства углов. Формула Вульфа-Брэгга. Лекция 1. 1. Анизотропия и симметрия кристаллов.. Структура кристалла и пространственная решетка.. Закон постоянства углов. Формула Вульфа-Брэгга. 4. Методы кристаллографического индицирования. Закон целых

Подробнее

«КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ» ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3. Вариант 1.

«КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ» ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3. Вариант 1. «КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ» ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3. Вариант 1. 1. В опыте Юнга на пути одного из лучей поставили трубку, заполненную хлором. При этом вся картина сместилась на 20 полос. Чему равен показатель

Подробнее

Основы нанохимии и нанотехнологии

Основы нанохимии и нанотехнологии ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» ИОНЦ «Нанотехнологии и перспективные

Подробнее

Исследование дифракции света

Исследование дифракции света Исследование дифракции света Липовская М.Ю., Яшин Ю.П. Введение. Свет может проявлять себя либо как волна, либо как поток частиц, что носит название корпускулярно - волнового дуализма. Интерференция и

Подробнее

Лекция 16. Электрический парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс

Лекция 16. Электрический парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс Лекция 16. Электрический парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс момент сил M 1 Прецессия атомов в магнитном поле Из электродинамики известно, что на магнитный момент M в магнитном поле действует

Подробнее

8 класс 1. Тепловые явления Вопрос Ответ 1 Какое движение называется тепловым?

8 класс 1. Тепловые явления Вопрос Ответ 1 Какое движение называется тепловым? 8 класс 1. Тепловые явления Вопрос Ответ 1 Какое движение называется тепловым? Беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела, называют тепловым движением. 2 Какую энергию называют внутренней энергией

Подробнее

- моделирование и прогнозирование структур, использование кристаллохимической информации для направленного синтеза новых веществ и материалов.

- моделирование и прогнозирование структур, использование кристаллохимической информации для направленного синтеза новых веществ и материалов. 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Цели дисциплины Кристаллохимия изучает закономерности внутреннего строения кристаллического вещества, а так же проблемы связи между строением кристаллов и их химическим

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по физике 11 класс (105 часов, 3 часа в неделю)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по физике 11 класс (105 часов, 3 часа в неделю) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по физике 11 класс (105 часов, 3 часа в неделю) Пояснительная записка. Данная рабочая программа составлена в соответствии с федеральным компонентом государственного стандарта среднего

Подробнее

6. Количество заданий в одном варианте теста 30. Часть А 18 заданий. Часть В 12 заданий.

6. Количество заданий в одном варианте теста 30. Часть А 18 заданий. Часть В 12 заданий. 2 6. Количество заданий в одном варианте теста 30. Часть А 18 заданий. Часть В 12 заданий. 7. Структура теста Раздел 1. Механика 11 заданий (36,7 %). Раздел 2. Основы молекулярно-кинетической теории и

Подробнее