Физические методы иссл

«Физические методы исследования»
Вопросы для устного опроса:
- Природа основных физических явлений, используемых для исследований
структуры и свойств химических веществ;
- Перечислите известные физические методы исследования вещества;
- Задачи, решаемые с помощью физических методов исследования вещества.
- Природа основных физических явлений, используемых для исследований
структуры и свойств химических веществ;
- Возможности ЯМР-спектроскопии для аналитических и научных исследований;
- Абсорбционная спектроскопия в видимой области. Возможности и ограничения;
-Техника спектроскопии в УФ-области;
- Практическое использование количественного люминесцентного анализа;
- Значение исследований в инфракрасной области спектра;
- Использование лазеров в спектроскопии КР;
- Теория взаимодействия рентгеновского излучения с кристаллом;
- Характеристика рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии;
- Применение методов колебательной спектроскопии для качественного и
количественного анализов;
- Физическая основа метода масс-спектрометрии;
- Различие между газовой и жидкостной хроматографией;
- Место полярографии при исследовании природных объектов;
- Значение рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии в исследовании
состояния атомов в веществе;
- Характеристика сканирующей туннельной микроскопии.
Темы для дискуссий:
- Возможности и ограничения ЯМР-спектроскопии для аналитических исследований;
- Возможности и ограничения абсорбционной спектроскопии в видимой области.;
- Особенности исследований в инфракрасной области спектра;
- Методы колебательной спектроскопии для качественного и количественного
анализа природных объектов;
- Проблемы дистанционных физических методов анализа;
- Критерии выбора объектов исследования в газовой и жидкостной хроматографии.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
3) Промежуточная аттестация - зачет
Перечень вопросов к зачету
Спектроскопические, дифракционные, электрические и магнитные методы
исследования. Энергетические характеристики различных методов.
Постановка конкретной аналитической задачи. Критерии выбора метода (методики)
анализа.
Спектры излучения и поглощения.
Эмиссионная УФ спектроскопия как метод исследования двухатомных молекул.
Характеристики электронных состояний многоатомных молекул.
Спектроскопия в видимой и УФ областях.
Люминесценция (флуоресценция и фосфоресценция). Фотофизические процессы в
молекуле.
Основные характеристики люминесценции. Тушение люминесценции. Практическое
использование количественного люминесцентного анализа.
8. Абсорбционная спектроскопия в видимой и УФ областях как метод исследования
электронных спектров многоатомных молекул и установление структуры химических
соединений.
9. Электронные спектры поглощения различных классов соединений.
10. Спектры сопряженных систем и пространственные эффекты в электронных спектрах
поглощения.
11. Спектроскопия в инфракрасной области спектра. Квантовомеханический подход к
описанию колебательных спектров.
12. ИК и КР спектры. Интенсивность полос колебательных спектров. Сопоставление ИК и
КР спектров и выводы о симметрии молекулы.
13. Виды колебаний в ИК спектрах. Характеристичность нормальных колебаний.
Специфичность колебательных спектров. Исследования динамической изомерии,
равновесий, кинетики реакций.
14. Применение методов колебательной спектроскопии для качественного и
количественного анализов и другие применения в химии. Техника и методики ИК
спектроскопии.
15. Микроволновая спектроскопия. Условия получения микроволнового спектра
полярных молекул.
16. Методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Химические сдвиги в спектре ЯМР, их
природа и их измерения. Спин-спиновое взаимодействие ядер и его влияние на спектр
ЯМР. Использование спин-спинового взаимодействия для определения строения
молекул.
17. Блок-схема спектрометра ЯМР, типы спектрометров. Характер образцов.
Современные ЯМР-спектрометры.
18. Спектры ЭПР. Сверхтонкая структура линий ЭПР. Число компонент мультиплета,
распределение интенсивности. Константа СТС. Приложение метода ЭПР в химии.
19. Рентгеновская эмиссионная и абсорбционная спектроскопия. Природа рентгеновских
спектров. Края поглощения. Взаимосвязь рентгеновских спектров поглощения и
характеристических спектров испускания.
20. Анализ по вторичному рентгеновскому излучению (рентгенофлуоресцентный). Закон
Брэгга - Вульфа. Рентгеноабсорбционный анализ.
21. Мессбауровская спектроскопия. Резонансная ядерная флуоресценция. Возможности резонансной спектроскопии в химии и ограничения ее применения.
22. Оже-электронная спектроскопия (ОЭС). Физические основы метода ОЭС.
Применение ОЭС для анализа химического состава поверхностей твердых тел.
23. Электронография. Уравнения потока электронов для плоских и сферических волн.
Рассеяние электронов жесткой молекулой.
24. Рентгеноструктурный анализ.
25. Методы масс-спектрометрии. Физическая основа метода. Методы ионизации. Масс
анализаторы. Детекторы масс.
26. Применение масс-спектрометрии. Идентификация вещества. Роль разрешения,
потенциалов появления, методов ионизации, метастабильных ионов. Таблицы
массовых чисел. Соотношение изотопов. Корреляция между молекулярной структурой
и масс-спектрами.
27. Метод хроматомасс-спектрометрии, особенности его технической реализации и
достоинства регистрации. Устройство хроматомасс-спектрометра. Количественный
хроматографический анализ.
28. Вторично-ионная масс-спектроскопия (метод SIMS). Тандемная масс-спектрометрия.
Принципиальная схема масс-спектрометра.
Перечень вопросов к экзамену
Спектроскопические, дифракционные, электрические и магнитные методы исследования.
Энергетические характеристики различных методов.
1. Постановка конкретной аналитической задачи. Критерии выбора метода (методики)
анализа.
2. Спектры излучения и поглощения. Эмиссионная УФ спектроскопия как метод
исследования двухатомных молекул. Характеристики электронных состояний
многоатомных молекул.
3. Спектроскопия в видимой и УФ областях. Люминесценция (флуоресценция и
фосфоресценция). Фотофизические процессы в молекуле. Основные характеристики
люминесценции.
Тушение
люминесценции.
Практическое
использование
количественного люминесцентного анализа.
4. Абсорбционная спектроскопия в видимой и УФ областях как метод исследования
электронных спектров многоатомных молекул и установление структуры химических
соединений.
5. Электронные спектры поглощения различных классов соединений. Спектры
сопряженных систем и пространственные эффекты в электронных спектрах
поглощения.
6. Спектроскопия в инфракрасной (ИК) области спектра. Квантовомеханический подход
к описанию колебательных спектров. ИК и КР спектры. Интенсивность полос
колебательных спектров. Сопоставление ИК и КР спектров и выводы о симметрии
молекулы.
7. Виды колебаний в ИК спектрах. Характеристичность нормальных колебаний.
Специфичность колебательных спектров. Исследования динамической изомерии,
равновесий, кинетики реакций.
8. Применение методов колебательной спектроскопии для качественного и
количественного анализов и другие применения в химии. Техника и методики ИК
спектроскопии.
9. Микроволновая спектроскопия. Условия получения микроволнового спектра
полярных молекул.
10. Методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Химические сдвиги в спектре ЯМР, их
природа и их измерения. Спин-спиновое взаимодействие ядер и его влияние на спектр
ЯМР. Использование спин-спинового взаимодействия для определения строения
молекул.
11. Блок-схема спектрометра ЯМР, типы спектрометров. Характер образцов.
Современные ЯМР-спектрометры.
12. Спектры ЭПР. Сверхтонкая структура линий ЭПР. Число компонент мультиплета,
распределение интенсивности. Константа СТС. Приложение метода ЭПР в химии.
13. Рентгеновская эмиссионная и абсорбционная спектроскопия. Природа рентгеновских
спектров. Края поглощения. Взаимосвязь рентгеновских спектров поглощения и
характеристических спектров испускания.
14. Анализ по вторичному рентгеновскому излучению (рентгенофлуоресцентный). Закон
Брэгга - Вульфа. Рентгеноабсорбционный анализ.
15. Мессбауровская спектроскопия. Резонансная ядерная флуоресценция. Возможности резонансной спектроскопии в химии и ограничения ее применения.
16. Оже-электронная спектроскопия (ОЭС). Физические основы метода ОЭС.
Применение ОЭС для анализа химического состава поверхностей твердых тел.
17. Электронография. Уравнения потока электронов для плоских и сферических волн.
Рассеяние электронов жесткой молекулой.
18. Рентгеноструктурный анализ. Взаимодействие рентгеновского излучения с
кристаллом. Методы исследования структуры монокристаллов – метод Лауэ, метод
порошка или дебаеграмм. Рентгенофазовый анализ и его использование для
определения соотношений кристаллических фаз в сложных системах.
19. Методы масс-спектрометрии. Физическая основа метода. Методы ионизации. Масс
анализаторы. Детекторы масс.
20. Применение масс-спектрометрии. Идентификация вещества. Роль разрешения,
потенциалов появления, методов ионизации, метастабильных ионов. Таблицы
массовых чисел. Соотношение изотопов. Корреляция между молекулярной структурой
и масс-спектрами.
21. Метод хроматомасс-спектрометрии, особенности его технической реализации и
достоинства регистрации. Устройство хроматомасс-спектрометра. Количественный
хроматографический анализ.
22. Вторично-ионная масс-спектроскопия (метод SIMS). Тандемная масс-спектрометрия.
Принципиальная схема масс-спектрометра.
23. Обзор хроматографических методов. Качественная информация. Количественный
анализ. Газовая и жидкостная хроматография.
24. Разделение компонентов смесей в колонках в ГЖХ. Насадочные и капиллярные
колонки, их параметры. Детекторы. Время удерживания. Применение газо-жидкостной
хроматографии. Адсорбционная хроматография.
25. Электрохимические методы. Полярография, потециометрия и кондуктометрия.
Полярография как один из основных методов вольтамперометрии.
26. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. Поглощение рентгеновского
излучения в твердых телах.
27. Атомно-силовая микроскопия. Использование атомно-силового микроскопа для
избирательного воздействия на фрагменты наноструктур.
28. Сканирующая туннельная микроскопия. Зонды для туннельной микроскопии.
29. Термический анализ. Термогравиметрия (ТГ). Применение ТГ. Дифференциальный
термический анализ (ДТА) и дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК).
Основы методов и приборы.
30. Методы сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ). Сканирующая туннельная
микроскопия.
31. Компьютеры в аналитической химии: аппаратное и программное обеспечение их
сопряжения с приборами. Компьютеризованная лаборатория. Базы аналитических
данных.