Лаборатория химической термодинамики

Лаборатория химической термодинамики (Термоцентр им. В.П. Глушко РАН) - №32
Зав. лаб. – Иориш Владимир Самуилович, д.х.н.
тел.: (095)-485-1000, e-mail:iorish@ihed.ras.ru
Состав: 12 н.с., 3 ИТР
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Иориш В.С. (зав. лаб., д.х.н.)
Ежов Ю.С. (зам. зав. лаб., д.х.н.)
Аристова Н.М. (с.н.с., к.х.н.)
Бергман Г.А. (в.н.с., к.х.н.)
Горохов Л.Н. (г.н.с., д.х.н.)
Гусаров А.В. (г.н.с., д.х.н.)
Емельянов А.М. (н.с., к.х.н.)
Комаров С.А.(с.н.с., к.х.н.)
Осина Е.Л. (с.н.с., к.х.н.)
Хандамирова Н.Э. (с.н.с., к.х.н.)
Котенкова Н.Е. (вед. инж.)
Ильюшина Л.В. (инж.)
Совместители:
1. Белов Г.В. (с.н.с., д. т. н.)
2. Симоненко Е.П. (с.н.с., к.х.н.)
3. Табунов М.М. (вед. инж.)
Основные направления деятельности лаборатории:
 исследование структуры и энергетики газообразных молекул методами высокотемпературной
газовой электронографии и масс-спектрометрии;
 систематизация данных о термодинамических свойствах веществ;
 теоретическое исследование молекулярных и термохимических констант и расчет
термодинамических свойств веществ в различных фазовых состояниях в широком диапазоне
температур с использованием методов квантовой химии;
 разработка методов термодинамического моделирования сложных химических систем в
широком диапазоне температур и давлений;
 создание проблемно-ориентированных баз данных и электронных справочников по
термодинамическим свойствам веществ, в том числе, в экстремальных состояниях.
Сведения о действующих экспериментальных установках и уникальном оборудовании
1.Масс-спектрометр МС-1301 для исследования термодинамики высокотемпературных процессов.
Область температур – до 3000 К.
2.Установка для исследования строения свободных молекул методом газовой
электронографии (ЭЛМЭЛГ).
Основные характеристики установки:
рабочее напряжение: 50кВ, 75кВ
длина волны электронов: " 5-4 пм
рабочее давление в дифракционной камере: 10-3 - 10-4 Па
диапазон рабочих температур испарения исследуемого вещества: 15-1500 оС
система регистрации: фотокамера с фотопластинкой 18х24
Основные результаты законченных работ за последние 10 лет
1. В рамках программы фундаментальных исследований ОХНМ РАН "Создание
новых металлических, керамических, стекло-, полимерных и композиционных
2.
3.
4.
5.
6.
материалов" выполнены экспериментальные и теоретические исследования
производных силана.
Выполнены высокотемпературные масс-спектрометрические исследования состава
пара и термодинамики процессов испарения иодидов скандия, самария и тулия.
Создана база данных по термодинамическим свойствам двухатомных молекул
оксидов лантана и лантанидов, LnO (Ln = La – Lu).
На основе многотомного справочного издания создана база данных «Термические
константы веществ» http://www.chem.msu.su/rus/tkv
На основе русского перевода с английского и дополнения одноименного
справочника создана база данных «Константы двухатомных молекул»
http://www.ihed.ras.ru/cdmrus
Опубликован пятый том электронного продолжения печатного справочного
издания «Термодинамические свойства индивидуальных веществ»
http://www.chem.msu.su/rus/tsiv
Основные публикации
Монографии:
1. Ежов Ю.С., Севастьянов В.Г., Симоненко Е.П., Кузнецов Н.Т., Игнатова Н.Н. Современные
проблемы химии: Основы газовой электронографии М.: Изд-во МГАТХТ, 2006, 63 с.
Статьи в российских и зарубежных журналах:
1. Ежов Ю.С., Комаров С.А., Севастьянов В.Г. «Уточнение молекулярных постоянных
трииодида неодима из электронографических данных» // Журнал структур. химии.-2000.Т.41,№4.-С.725-729)
2. Ежов Ю.С., Комаров С.А «Уточнение молекулярных параметров метабората рубидия » //
Журнал структур. химии.-2000.-Т.41,№2.-С.408-412.
3. Ежов Ю.С., Комаров С.А «Электронографическое исследование строения молекулы
метабората цезия » // Журнал структур. химии.-2000.-Т.41,№1.-С.67-73.
4. Ежов Ю.С., Севастьянов В.Г. «Строение молекулы дииодида неодима» // Журнал структур.
химии.-2001.-Т.42,№5.-С.906-909.
5. Dorofeeva O.V., Iorish V.S., Novikov V.P., Neumann D.B., NIST-JANAF thermochemical tables. II.
Three molecules related to atmospheric chemistry: HNO3, H2SO4, and H2O2// JOURNAL OF
PHYSICAL AND CHEMICAL REFERENCE DATA, 32: (2) 879-901 JUN 2003.
6. Ежов Ю.С., Симоненко Е.П., Севастьянов В.Г. «Строение молекулы и термодинамические
свойства 1,1,1,3,3,3 - гексафтор-2-пропанола (гексафторизопропанола). // Журнал физической
химии.- 2003-Т.77,№5-С.833-837.
7. Ежов Ю.С., Симоненко Е.П., Севастьянов В.Г. «Строение молекулы 1,1,1,3,3,3 - гексафтор-2пропанола (гексафторизопропанола). //Известия высших учебных заведений.Серия «Химия и
хим. Технология».- 2004-т.8.-с.39-42
8. Sevastyanov V.G.,Ezhov Yu.S., Simonenko E.P., Kuznezov N.T.Thermodynamic analysis of syntetic
potentialities of the nSiC+SiO2 starting system: SiC gas- phase transport via Si(g) and CO(g).
//Material Science Forum, 2004,v.457-460,pp.59-62
9. Ежов Ю.С., Севастьянов В.Г. Электронографическое исследование строения молекулы
дибромида самария. Журнал структурной химии, 2004, т.45, №1, с.166-170
10. Багаратьян Н.В., Макаров А.В., Збежнева С.Г., Гусаров А.В., Изучение электронной
ионизации пара над дихлоридом кобальта // Масс-спектрометрия, 2006, Т. 3, № 2, С. 141 – 144.
11. Макаров А.В., Збежнева С.Г., Один И.Н., Козловский В.Ф., Гусаров А.В., Массспектрометрическое изучение испарения сульфида кадмия. Термохимические свойства
молекулы CdS // Масс-спектрометрия, 2006, Т. 3, № 3, С. 205 – 209.
12. Гусаров А.В., Иориш В.С., Оценка априорной погрешности ab initio расчетов термохимических
величин на примере энергии диссоциации молекул ZnO и ZnS // Журнал физической химии,
2006, Т. 80, № 11, С. 1864 – 1867.
13. Климов В.Л., Бергман Г.А., Карлина О.К., Термодинамические свойства монооксикарбида
алюминия // Журнал физической химии, 2006, Т. 80, №11, С. 2040 – 2043.
14. Белов Г.В., Воронин Г.Ф., Горячева В.И., Алгоритм расчета фазовых диаграмм на основе
метода выпуклых оболочек и его программная реализация // Математическое моделирование,
2006, Т. 18, № 1, С. 67-78.
15. Доброхотова Ж.В., Фомина И.Г., Белов Г.В., Термодинамические свойства биядерных
ацетатов и пивалатов редкоземельных металлов // Журнал физической химии, 2006, Т. 80, № 3,
С. 323 – 329.
16. Иориш В.С., Белов Г.В., О качестве информации в базах данных по термодинамическим
свойствам веществ // Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2006,
http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2006-12-28-001.pdf .
17. Dorofeeva O.V., Vishnevskiy Y.V., Moiseeva N.F., Assessment of Gaussian-3X theory for chlorinated
organic molecules: Enthalpies of chlorobenzenes and predictions for polychlorinated aromatic
compounds // Struct. Chem.A, 2006, V.14, No 4, P.383-392.
18. Dorofeeva O.V., Moiseeva N.F., A computational study of the thermochemistry of organophosphorus
(III) compounds // J.Phys.Chem. A, 2006, V.1100, No 28, P.8925-8932.
19. Dorofeeva O.V., Vishnevskiy Y.V., Rykov A.N., Karasev N.M., Moiseeva N.F., Vilkov L.V.,
Oberhammer H., Molecular structure, confomation, potential to internal rotation, and ideal gas
thermodynamic properties of 3-fluoroanisole and 3,5-difluoroanisole as studied by gas-phase electron
diffraction and quantum chemical calculations // J. Mol. Struct., 2006, V.789, P.100-111.
20. Севастьянов В. Г., Ежов Ю. С., Павелко Р. Г., Кузнецов Н. Т. Перхлорсиланы и
перхлоркарбосиланы как стартовые реагенты для низкотемпературного газофазного синтеза
карбида кремния. // Неорганические материалы. - 2007. - Т. 43. - No. 4. - С. 432-436.
21. Севастьянов В. Г., Павелко Р. Г., Ежов Ю. С., Кузнецов Н. Т., Термодинамическое
обоснование и экспериментальное исследование транспорта карбида кремния при
карботермическом восстановлении SiO2. // Неорганические материалы. - 2007. - Т. 43. - No. 7. С. 792-796.
22. Ежов Ю.С. Особенности строения молекул производных силана и дисилана.//Журнал
физической химии, - 2008- Том 82, № 2, стр. 309.
23. Дорофеева О.В., Моисеева Н.Ф. Стандартные термодинамические свойства нитробензола в
состоянии идеального газа, Журнал физической химии, 2008, Том 82, номер 1, стр. 151.
Историческая справка
Основоположник отечественного ракетного двигателестроения, выдающийся конструктор
ракет на ЖРД академик Валентин Петрович Глушко в течении всей своей творческой
деятельности занимался поиском и выбором высокоэффективных ракетных топлив. В разное
время он предложил ряд новых ракетных горючих и окислителей – азотную кислоту, растворы
N2O4 в HNO3, тетранитрометан, производные гидразина и др. Еще в 1936 году он опубликовал
книгу “Жидкое топливо для реактивных двигателей“.
В руководимом им опытноконструкторском бюро ГДЛ – ОКБ в Химках был создан теоретический отдел, в котором
проводились расчеты эффективности различных топлив. Для этих теплотехнических расчетов
чрезвычайно важно было иметь точные значения термодинамических и термохимических величин
как для самих топлив, так и для продуктов их сгорания.
С 1949 г. в Институте горючих ископаемых АН СССР по заданию В.П.Глушко
проводились экспериментальные проверки эффективности различных топлив. Эти работы
проводились в “Группе новых топлив”, а затем в лаборатории с таким же названием. В связи с
приходом в эту лабораторию группы химиков и физиков из МГУ им. Ломоносова (Л.В.Гурвич,
В.А.Медведев, Г.А.Бергман и др.) по инициативе В.П.Глушко с 1952 г. были поставлены работы
по систематическим исследованиям термодинамических свойств продуктов сгорания ракетных
топлив на основе легких элементов (в основном элементов первых двух периодов таблицы
Менделеева). Под руководством проф. Л.В.Гурвича проводились расчеты термодинамических
функций газов до 6000 К по молекулярным постоянным и определения термических и
термохимических констант веществ различными экспериментальными методами. Результатом
этих работ стал опубликованный в 1956 году в издательстве АН СССР трехтомный справочник
“Термодинамические свойства компонентов продуктов сгорания”, который содержал 207 таблиц
термодинамических свойств газообразных и конденсированных веществ. В этом издании, также
как и в последующих изданиях, участие принимала группа сотрудников Государственного
института прикладной химии (г. Ленинград, руководитель группы Г.А.Хачкурузов).
Второе
расширенное издание этого справочника под заглавием
“Термодинамические свойства
индивидуальных веществ” было опубликовано в 1962 году. Оно содержало 380 таблиц
термодинамических свойств веществ.
В 1963 году термодинамические исследования были переведены из ИГИ в Институт
высоких температур АН СССР (ИВТАН), где был организован Отдел химической термодинамики
(руководитель отдела – проф. Л.В.Гурвич). Благодаря неустанному вниманию научного
руководителя Отдела академика Валентина Петровича Глушко и поддержке директора ИВТАН
академика Александра Ефимовича Шейндлина эти исследования получили широкий размах и
всестороннее развитие. Отделу химической термодинамики ИВТАН было поручено планирование
и координация всех работ, проводимых в СССР по данному направлению исследований.
Необходимо отметить, что начиная с середины 50-х годов прошлого века в связи с
отсутствием в литературе данных, необходимых для расчета термодинамических свойств многих
веществ, в ряде исследовательских институтов и вузов Москвы, Ленинграда, Новосибирска и
Иванова был поставлен комплекс экспериментальных исследований молекулярных постоянных и
термодинамических свойств веществ, таких как энтальпии образования, полиморфных
превращений, плавления и испарения, теплоемкостей и инкрементов энтальпии твердых и жидких
веществ в широком интервале температур (от 4 К до ~2000 –2500 К) и др. После перевода
лаборатории из ИГИ в ИВТАН появилась возможность организовать часть этих исследований в
Отделе химической термодинамики ИВТАНа. В результате были получены новые данные для
многих десятков веществ, которые позволили уточнить таблицы термодинамических свойств этих
соединений. Кроме того, сотрудниками ИВТАНа были уточнены некоторые статистические
методы расчета термодинамических функций газов, а также проведена работа по согласованию
всех термодинамических величин на основе ключевых значений для элементов и важнейших их
соединений.
В третьем издании справочника “Термодинамические свойства индивидуальных веществ” в 4-х
томах и 8 книгах (в период 1978 – 1982 гг.) были приведены более 1300 таблиц
термодинамических свойств веществ в газообразном и конденсированным состояниях. Материалы
этого издания послужили основой для создания автоматизированного банка данных
ИВТАНТЕРМО.
В период с 1962 по 1982 гг. в ВИНИТИ и ИВТАНе проводилась подготовка и издание
другого фундаментального справочника ‘Термические константы веществ”, в котором
представлены термодинамические свойства практически всех изученных к тому времени
неорганических и простейших органических веществ при стандартной температуре и
температурах фазовых переходов. В 10 выпусках этого справочника, состоящего из 16 томов,
были приведены сведения о термических константах для примерно 25 000 веществ, данные для
которых выбраны на основании 45 000 статей и др. источников. Этот многотомный справочник
переиздан в США на английском языке в 1999 г. Электронное издание «Термические константы
веществ» выложено в ИНТЕРНЕТ в 2006 г. (http://www.chem.msu.su/rus/tkv ).
В 1984 году руководитель работы В.П.Глушко и пятеро сотрудников из ИВТАНа – авторов и
членов редакционных советов двух справочников за участие в цикле работ по созданию системы
термодинамических данных были удостоены Государственной премии СССР 1984 года.
По решению Президиума АН СССР от 12 апреля 1984 г. в целях усиления дальнейшего развития
работ по систематизации данных о термодинамических свойствах веществ в составе ИВТАН был
создан Центр данных о термодинамических свойствах индивидуальных веществ АН СССР
(ТЕРМОЦЕНТР). Функции ТЕРМОЦЕНТРа были возложены на Отдел химической
термодинамики ИВТАН.
Работа по переводу первых трёх томов справочника “Термодинамические свойства
индивидуальных веществ” на английский язык превратилась в подготовку, по существу, нового
четвертого издания. Содержание их было существенно дополнено по результам исследований,
выполненных до 1990 года. Три тома этого английского издания опубликованы в США в период с
1989 по 1993 гг.
Постановлением Бюро отделения физико-технических проблем энергетики Российской академии
наук от 29 октября 1997 г. в связи с предстоящим в 1998 г. 90-летием В.П. Глушко
ТЕРМОЦЕНТРу было присвоено имя академика В.П.Глушко. Так появился Термоцентр им.
В.П.Глушко РАН, функции которого возложены на Лабораторию химической термодинамики
ИТЭС ОИВТ РАН.
Работа по систематизации термодинамических данных, начатая под руководством В.П.Глушко,
продолжается. В настоящее время сотрудниками Термоцентра им. В.П.Глушко (руководитель –
доктор химических наук В.С. Иориш) совместно с сотрудниками химического факультета МГУ
закончена
подготовка
электронного
ИНТЕРНЕТ-издания
5-го
тома
справочника
“Термодинамические свойства индивидуальных веществ”, который включает свыше 200
соединений Zn, Cu, Fe, Co и Ni (http://www.chem.msu.su/rus/tsiv/).
Интеллектуальная собственность
Патент на изобретение № 2333888
«СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ТУГОПЛАВКИХ КАРБИДОВ ДЛЯ
ПОКРЫТИЙ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ»
(Авторы: Кузнецов Н.Т., Севастьянов В.Г., Симоненко Е.П., Игнатов Н.А., Симоненко Н.П., Ежов
Ю.С.)
Интерактивные базы данных «Термические константы веществ» http://www.chem.msu.su/rus/tkv
и «Константы двухатомных молекул» http://www.ihed.ras.ru/cdmrus
Регистрационный номер государственного регистра баз данных
0220309528 от 30.12.2003
Электронное справочное издание «Термодинамические свойства индивидуальных веществ»
http://www.chem.msu.su/rus/tsiv
Регистрационный номер государственного регистра баз данных
0220611459 от 21.12.2006
Участие в ФЦП
1. Программа Президиума РАН «Исследование вещества в экстремальных условиях»,
Подпрограмма 1: «Теплофизика экстремального состояния вещества»
2. Программа Президиума РАН "Математическое моделирование и интеллектуальные системы".
Направление 1. «Проведение крупномасштабных вычислительных экспериментов с
использованием современных высокопроизводительных ЭВМ в области физики высоких
плотностей энергии, физики неидеальной плазмы и физической газовой динамики».
3. Программа фундаментальных исследований ОХНМ "Создание новых металлических,
керамических, стекло-, полимерных и композиционных материалов", руководитель академик
Н.Т. Кузнецов, ИОНХ РАН, 2006-2009 г.г.
4. Гранты РФФИ 98-07-91022-в, 01-07-90094-в, 04-07-90098-в, 08-03-00221а.
5. Гранты президентской программы поддержки молодых ученых 2006-2007 и 2008-2009 г.г.
(отв. Симоненко Е.П.)
Диссертации
1. Белов Глеб Витальевич
Моделирование равновесных состояний многокомпонентных гетерогенных систем и
информационное обеспечение термодинамических расчетов.
Специальности:
05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы
02.00.04 – Физическая химия
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва 2006 год
2. Дорофеева Ольга Витальевна
Развитие и применение методов расчета термодинамических свойств газообразных соединений.
Специальность: 02.00.04 – Физическая химия
Диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук
Москва 2008 год
3. Симоненко Елизавета Петровна
Синтез и строение координационно-насыщенных алкоксоацетилацетонатов циркония и титана
– прекурсоров для CVD и золь-гель техники.
Специальности:
02.00.01 – Неорганическая химия
02.00.04 – Физическая химия
Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук
Москва 2004 год
Состояние международного сотрудничества
Совместно с Институтом трансурановых элементов (г. Карлсруэ, Германия) в рамках
проекта “Исследование высокотемпературных теплофизических свойств перспективных
ядерных топлив” (контракт № 206831-2006-12 F1ED KAR RUS) сотрудники Термоцентра
В.С. Иориш, Л.Н Горохов и Е.Л. Осина проводят работу по расчету термодинамических
свойств двухатомных оксидов и нитридов лантанидов и актинидов в газовой фазе.
На протяжении многих лет Термоцентр сотрудничает с Европейской научной группой по
термодинамическим данным (Scientific Group Thermodata Europe, SGTE). В 2009 году
ОИВТ РАН получил официальное приглашение от президента SGTE стать научным
членом этой организации. Это приглашение принято директором ОИВТ РАН академиком
В.Е.Фортовым с выражением надежды на будущую успешную совместную работу.
Хоздоговора и зарубежные контракты
Договор с Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научноисследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А.Бочвара»(ФГУП
ВНИИНМ) № Д-1857-08/940-3/3-44. Наименование темы: Термодинамический анализ реакций
взаимодействия в системе карбид циркония - оксиды плутония, младшие актиниды при
температурах до 2500 К.
Контракт № 206831-2006-12 F1ED KAR RUS с Институтом трансурановых элементов (г.
Карлсруэ, Германия). Проект “Исследование высокотемпературных теплофизических свойств
перспективных ядерных топлив”.