Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
(ФГБОУ ВПО КНИТУ)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по НР
_____________
«____» ____________2011 г.
Программа вступительного экзамена в аспирантуру
Научная специальность подготовки 05.17.11 «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов»
Институт, факультет Нефти, химии и нанотехнологий, факультет химических технологий
Кафедра-разработчик рабочей программы Технология неорганических веществ и материалов
Казань, 2011 г.
Программа вступительного экзамена в аспирантуру составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования
по специальности 05.17.11 «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов»
Составители программы:
Профессор ____________
Доцент ____________
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры ТНВиМ,
протокол от _________ 2011 г. № ____
Зав. кафедрой, проф. ______________
СОГЛАСОВАНО
Зав. аспирантурой __________
1. Вопросы программы вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 05.17.01 «Технология неорганических веществ»:
1. Принципы химического и фазового равновесия. Характеристические функции. Химический потенциал. Физико-химические предпосылки переноса вещества и энергии. Влияние температуры и давления на свойства веществ и химических систем. Зависимость термодинамических характеристик от температуры и давления. Диаграммы и уравнения состояния реальных систем. Влияние давления на энтальпию и теплоемкость.
2. Методы вычисления термодинамических характеристик. Сравнительные методы расчета. Вычисление теплоемкости систем и ее изменения в ходе реакции. Вычисление энтропии веществ и ее изменения в различных процессах. Вычисление теплового эффекта реакции. Вычисление изменения энергии Гиббса системы в результате реакции.
3. Константа химического равновесия как мера глубины протекания процессов. Использование значений стандартной энтальпии и энтропии для расчета констант равновесия химических реакций. Факторы, влияющие на величину константы равновесия. Термодинамический вывод закона действующих масс. Сдвиг химического равновесия. Принцип Ле Шателье. Вычисление константы равновесия химических взаимодействий. Превращения в системах с твердыми фазами. Условная удельная формула веществ и систем. Энтальпийный метод расчета температуры реакции.
4. Скорость химической реакции, ее зависимость от природы и концентрации реагентов, температуры. Порядок и молекулярность реакции. Константа скорости, ее зависимость от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации (действительная и кажущаяся). Понятие о теории активных соударений, активированном комплексе в теории абсолютных скоростей реакции.
5. Физико-химические параметры концентрированных растворов. Парциальные свойства, активность компонентов раствора, приведенные характеристики раствора. Энтальпийная характеристика растворов. Растворение вещества в воде. Смешение растворов и химические взаимодействия при этом. Энтальпийная диаграмма растворов. Пересыщенные растворы.
6. Растворы жидкие (водные и неводные), твердые и газообразные. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярность, нормальность, моляльность, молярная доля. Влияние на растворимость энергии структуры кристаллического вещества и энергии сольватации. Растворы насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные, концентрированные и разбавленные. Зависимость растворимости от температуры. Растворы идеальные и реальные.
7. Движущая сила процесса кристаллизации. Методы кристаллизации. Пересыщенные растворы. Кинетика зародышеобразования и роста кристаллов. Структурная и собирательная рекристаллизация. Влияние условий кристаллизации на качество продукта. Свойства высокодисперсных суспензий.
8. Обжиг и его виды. Кальцинация. Окислительные виды обжига. Восстановительный обжиг. Спекание. Механизм взаимодействия твердых фаз. Твердофазные реакции. Терморазложение. Топохимические реакции. Кинетика гетерофазных реакций. Кинетические кривые твердофазных реакций. Уравнение Рочинского, «сжимающегося цилиндра», возгонки. Модель Ерофеева. Уравнение Гинстлинга.
9. Диаграммы фазовых равновесий. Двух - и трехкомпонентные системы. Простые и взаимные четырехкомпонентные системы. Зависимые и независимые компоненты и реакции. Методы графического изображения состава систем. Принцип непрерывности и правило фаз. Правило соединительной прямой и правило рычага.
10. Трехкомпонентные системы. Изображение состава трехкомпонентных систем с помощью треугольника. Политерма тройной системы, изотермические сечения. Процессы испарения на диаграмме тройной системы. Изображение процесса кристаллизации и растворения. Расчет процесса переработки сильвинита по диаграмме растворимости. Диаграмма трехкомпонентных систем, в которых образуются кристаллогидраты и двойные соли.
11. Четырехкомпонентные системы. Диаграммы простых четырехкомпонентных систем. Диаграммы взаимных четырехкомпонентных систем, в которых не образуются двойные соли. Индексы Енеке. Влияние температуры, полярных органических растворителей на положение полей кристаллизации (пятикомпонентные системы). Пути кристаллизации в диаграмме Енеке при изотермическом испарении.
12. Основные понятия кристаллохимии. Энергия и симметрия кристаллической структуры. Элементарная ячейка. Трансляция. Основные типы элементарных ячеек и координационных полиэдров. Представления о полиморфизме и изоморфизме.
14. Химическая связь в кристаллах (атомная, молекулярная, ионная кристаллическая структура). Ионная связь. Размеры положительно и отрицательно заряженных ионов, ионизационный потенциал. Сродство к электрону. Ковалентная связь. Основные положения метода валентных связей. Понятие о гибридизации орбиталей.
5. Аммиак. Строение, физические и химические свойства. Получение аммиака в лаборатории. Сжижение аммиака. Физико-химические условия промышленного синтеза аммиака. Катализаторы синтеза аммиака. Равновесие взаимодействия аммиака с водой. Гидраты аммиака. Проблема существования гидроксида аммония.
6. Состав, строение и закономерности в изменении свойств оксидов азота: N2О, NO, N2О3, NО2, N2О4, N2О5 (дипольный момент, межмолекулярное взаимодействие, взаимодействие с водой, термическая устойчивость, кислотные свойства). Получение оксидов азота.
7. Получение, сопоставление строения и свойств азотистой HNО2 и азотной HNО3 кислот: устойчивость, кислотные и окислительно-восстановительные свойства водных растворов.
8. Общая характеристика фосфора. Распространенность фосфора и формы его нахождения в природе (фосфаты элементов металлов, фосфориты, апатиты, монацит и др.). Валентные состояния фосфора. Аллотропные модификации фосфора. Условия стабильности белого и красного фосфора. Строение белого и красного фосфора, физические и химические свойства. Взаимодействие фосфора с металлами и неметаллами. Получение и применение красного и белого фосфора в промышленности.
Фосфатное сырье. Методы его обогащения и подготовки к переработке. Получение фосфора из фосфоритов Каратау. Получение экстракционной и термической фосфорной кислоты. Получение полифосфорных кислот. Получение простого и двойного суперфосфата. Получение термофосфатов, обесфторенных фосфатов и полифосфатов. Утилизация фтористых соединений. Кормовые фосфаты. Технические фосфорные соли. Триполифосфат натрия. Комплексна переработка фосфатного сырья. Общие принципы оценки агрохимической эффективности минеральных удобрений.
Физико-химические основы технологии комплексных удобрений. Промышленные установки по получению комплексных удобрений. Нитрат калия, фосфаты аммония и аммофос. Полифосфаты аммония, калия, кальция и магния. Нитроаммофоски и диаммонитрофоски. Карбофоски. Комплексная переработка фосфоритов азотно-кислотным методом.
9.
10. Аллотропные и полиморфные модификации серы, диаграмма состояний серы. Серная кислота важнейшая из минеральных кислот, ее применение. Строение и свойства серной кислоты. Основные принципы промышленных методов получения серной кислоты контактного и нитрозного. Нитрозилсерная кислота. Олеум. Сульфаты и гидросульфаты. Влияние природы катиона элемента металла на термическую устойчивость сульфатов.
11. Классификация и современные методы определения качества реактивов и веществ. Методы получения особо чистых веществ и реактивов. Особенности аппаратурного оформления процессов их получения.
2.Учебно-методическое и информационное обеспечение программы вступительного экзамена в аспирантуру по специальности
05.17.01 «Технология неорганических веществ»
а) основная литература:
1. , , Федоров химия силикатов и других тугоплавких соединений. –М.: Высш. шк., 1988. – 399 с.
2. Куколев кремния и физическая химия силикатов. –М.: Высш. шк., 1966. – 462 с.
3. , Савельев химия тугоплавких неметаллических и силикатных соединений: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2004. – 304 с.
4. , Гинстлинг в смесях твердых веществ. –М.: Стройиздат, 1965.- 474с.
5. Третьяков реакции. М.: Химия, 1978.- 360с.
6. Сулименко технология силикатов. – М.: ИНФРА-М, 2004, –336 с.
7. Химическая технология керамики и огнеупоров /под ред. . – М.: Сройиздат, 1955, –564 с.
8. , Тихомирова технологии тугоплавких неметаллических силикатных материалов. – М.: РХТУ им. , 2000. – 248 с.
9. , , и др. Технология стекла. –М.: Стройиздат. 1972. –552с.
10. , Каддо материалы и изделия. –М.: Высшая школа. 2001. –376с.
11. Салахов в технологию керамики: учебное пособие /. –Казань: Изд-во гос. Технол. Ун-та, 2008. –200 с
12. Салахов для технологов: учебное пособие /, ; Федер. Агенство по обр-ю, Казан. Гос. Технол. Ун-т, 2010. –236 с.
13. Сулименко минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе. –М.: Высш. школа, 2000. –303 с.
14. Основы технологии вяжущих материалов. Учеб. пособие./ , , . –М.: Изд-во РХТУ, 2001.–171с.
15. Сулименко технология силикатов. –М. Инфра, 2004. –336 с.
16. , Роговой процессы и установки в технологии строительных изделий и материалов: Учебник для вузов. –М.: «Стройиздат», 1983. – 416 с.
17. , , Беляков и прочность композиционных материалов. Учебное пособие. – Казань: КГТУ, 2000. – 152 с.
б) дополнительная литература:
18. Бокий . –М.: Наука, 1971. –С.399
19. Структурная химия силикатов. –М.: Мир, 1988. –410 с.
20. , Барзаковский химия силикатных и др. окисных систем. –М-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. –258 с.
21. , Чечеткина . –М.: Наука, 1990. –277 с.
22. , Надеева и минералогия. Уч. пособие /КХТИ. – Казань, 1979. – 69 с.
23. Реакции твердых тел. - М.: Мир, 1983. – 360с.
24. Кинетика разложения твердых веществ. - М.: Мир, 1969. - 263с.
25. Общая технология силикатов /, , . –М.: Стройиздат. 1976. –600с.
26. Соколов формования сплошных и неоднородных систем. – Л.: Ленинград. Технологич. Иститут им. Ленсовета. 1978. – 40 с.
27. Пеностекло. –М.: Изд-во лит-ры по строительству, 1965. –308с.
28. Павлушкин технологии ситаллов: Учеб. Пособие для вузов. –М.: Стройиздат, 1979. –360 с.
29. , Водопьянова обогащения руды (учебное пособие) –К.: КГТУ, 2008 –132.
30. , , Тимашев химия вяжущих материалов. Учебник. М.:, Высш. школа, 1989. –383с
31. Технология гипсовых и известковых вяжущих: Метод. указания / Сост.: ; КГТУ. –Казань, 2008.–64с.
32. Сушка, обжиг, плавление в технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов: Метод. Указания / Сост. ; КГТУ. –Казань. 1998. –19С.
33. Композиционные материалы: справочник /Под ред. , . – М.: Машиностроение, 1990. – 512 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы – для подготовки к сдаче вступительных экзаменов предусмотрено использование электронных источников информации.
