Модуль 2. Ядерный магнитный резонанс

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучение курса «Релаксационные методы исследования радиационно-химических процессов» при подготовке специалистов по направлению «Химическая технология материалов современной энергетики» способствует приобретению следующих компетенций.

2.1.Общекультурные:

- способность представить современную картину мира на основе целостной системы естественнонаучных и математических знаний, ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры (ОК-1);

- способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-12);

2.2. Общепрофессиональные:

- способностью использовать математические, естественнонаучные и инженерные знания для решения задач своей профессиональной деятельности (ОПК-1);

- способностью профессионально использовать современное технологическое и аналитическое оборудование, способностью к проведению научного исследования и анализу полученных при его проведении результатов (ОПК-2);

2.3. Профессиональные:

- способностью к разработке планов и программ проведения научно-исследовательских разработок, выбору методов и средств решения новых задач (ПК-9);

- способностью самостоятельно выполнять исследования с использованием современной аппаратуры и методов исследования в области объектов профессиональной деятельности, проводить корректную обработку результатов и устанавливать адекватность моделей (ПК-10);

2.4. Профессионально-специализированные:

- способностью к безопасному проведению, контролю, усовершенствованию и разработке радиационно-химических технологических процессов с получением новых или модифицированных материалов с улучшенными свойствами (ПСК-5.2);

После изучения курса «Релаксационные методы исследования радиационно-химических процессов» студент должен:

знать:

- физические принципы резонансных и релаксационных методов, области применения ЭПР и ЯМР.

уметь:

- регистрировать и проводить математическую обработку спектров ЭПР твердых образцов и водных растворов, содержащих парамагнитные примеси,

- экспериментально определять электропроводность растворов контактным и бесконтактным методом, определять времена релаксации.

владеть:

- приемами пробоподготовки твердых и жидких образцов для проведения исследования стандартными и специфическими методами физико-химического анализа радиационно-химических процессов.

Объём дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

В зач. ед. В академ. часах

Всего

Общая трудоемкость дисциплины 5 180 Аудиторные занятия: 2,22 80 Лекции: 0,89 32 Практические занятия - - Лабораторные работы 1,33 48 Самостоятельная работа: 2,78 100 Подготовка к лабораторным работам 1,89 50 Другие виды самостоятельной работы 1,89 50 Вид итогового контроля: Экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий для студентов очного отделения

№ п/п	Раздел дисциплины	Часов
№ п/п	Раздел дисциплины	Всего	Лекции	Практические занятия	Лабораторные работы	Самостоятельная работа
	Введение	2	2	-	-	-
1	Модуль 1. Релаксационная радиоспектроскопия и УФ спектроскопия для радиационно-химических исследований	41	4	-	12	25
1.1	Кондукто- и диэлкометрия	15	2	-	6	7
1.2	УФ-спектроскопия	26	2	-	6	18
2	Модуль 2. Ядерный магнитный резонанс	48	12	-	6	30
2.1	Физические основы явления магнитного резонанса. Условие резонанса. Классическое и квантово-механическое рассмотрение.		4			5
2.2	Методы регистрации сигнала ЯМР		4		6	15
2.3	Применения магнитного резонанса для изучения строения молекул		4			10
3	Модуль 3. Электронный парамагнитный резонанс	48	12	-	24	30
3.1	Методы регистрации сигнала ЭПР		4		18	15
3.2	Связь состава и структуры парамагнитных центров со спектром ЭПР		8		6	15
4	Модуль 4. Получение и стабилизация высокореакционных интермедиатов	23	2	-	6	15
	Всего часов	180	32	0	48	100

4.2. Содержание разделов дисциплины

Введение

Предмет курса, его структура. Релаксационная радиоспектроскопия и её частотный диапазон. Резонансная радиоспектроскопия. Радиационно-химические приложения радиоспектроскопии. Основные требования к устройствам для детектирования короткоживущих промежуточных продуктов.

Модуль 1. Релаксационная радиоспектроскопия и УФ спектроскопия для радиационно-химических исследований

Кондукто- и диэлкометрия

Радиационно-химические приложения кондукто- и диэлкометрии при фиксированной частоте и в широком интервале частот электромагнитного поля. Релаксационная спектроскопия как метод изучения последствий радиолиза. Токи проводимости и токи смещения, их раздельное определение при кондукто- и диэлкометрических измерениях. Измерительные схемы и приборы, предназначенные для детектирования возбужденного состояния, их принцип действия.

УФ-спектроскопия

Абсорбционная спектроскопия в видимой и УФ областях как метод исследования электронных спектров многоатомных молекул. Характеристики электронных состояний многоатомных молекул: энергия, волновые функции, мультиплетность, время жизни. Симметрия и

Классификация и отнесение электронных переходов. Интенсивности полос различных переходов. Правила отбора и нарушения запрета.

Применение электронных спектров поглощения в качественном, структурном и количественном анализах. О специфике электронных спектров поглощения различных классов соединений. Спектры сопряженных систем и пространственные эффекты в электронных спектрах поглощения.

Техника спектроскопии в видимой и УФ областях. Применение УФ спектроскопии в радиационно-химических исследованиях

СООТВЕТСТВИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТРЕБОВАНИЯм К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

№	Компетенции	Модуль
	Знать:	1	2	3	4
1	физические принципы резонансных и релаксационных методов, области применения ЭПР и ЯМР.	+	+	+	+
	Уметь:
2	регистрировать и проводить математическую обработку спектров ЭПР твердых образцов и водных растворов, содержащих парамагнитные примеси;		+	+	+
3	экспериментально определять электропроводность растворов контактным и бесконтактным методом, определять времена релаксации;	+	+
	Владеть:
4	приемами пробоподготовки твердых и жидких образцов для проведения исследования стандартными и специфическими методами физико-химического анализа радиационно-химических процессов.	+	+	+	+
	Общекультурные компетенции
5	способность представить современную картину мира на основе целостной системы естественнонаучных и математических знаний, ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры (ОК-1);	+	+	+	+
6	способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-12);	+	+	+	+
	Общепрофессиональные компетенции
7	способностью использовать математические, естественнонаучные и инженерные знания для решения задач своей профессиональной деятельности (ОПК-1);	+	+	+	+
8	способностью профессионально использовать современное технологическое и аналитическое оборудование, способностью к проведению научного исследования и анализу полученных при его проведении результатов (ОПК-2);	+	+	+	+
	Профессиональные компетенции
9	способностью к разработке планов и программ проведения научно-исследовательских разработок, выбору методов и средств решения новых задач (ПК-9);	+	+	+	+
10	способностью самостоятельно выполнять исследования с использованием современной аппаратуры и методов исследования в области объектов профессиональной деятельности, проводить корректную обработку результатов и устанавливать адекватность моделей (ПК-10);	+	+	+	+
	Профессионально-специализированные компетенции
11	способностью к безопасному проведению, контролю, усовершенствованию и разработке радиационно-химических технологических процессов с получением новых или модифицированных материалов с улучшенными свойствами (ПСК-5.2);	+	+	+	+

Примеры контрольных работ

Контрольные работы не предусмотрены. Все баллы за обучение в семестре (60) студент получает за сдачу лабораторных работ.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3

1. Ядерная магнитная релаксация.

2. Теория ЭПР: орбитальный и спиновый парамагнетизм неспаренного

электрона.

3. Система автоподстройки частоты спектрометра ЭПР.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9

1. Применение методов и устройств СВЧ в радиационно- химических

исследованиях.

2. Определение удельной электропроводности жидкостей бесконтактным

методом.

3. Блок-схема протонного стабилизатора магнитного поля

спектрометра ЯМР.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21

I. Токи смещения и токи проводимости.

2.Делокализационное (обменное) сужение линии сигнала ЭПР.

3. Блок-схема СВЧ импедометра.

9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

9.1. Рекомендуемая литература.

1. Ермаков В.И., Колесников В.А., Щербаков В.В. Растворы электролитов в электромагнитных полях. М.: “Миттель Пресс” . 2009. 436 с.

2. В. И. Ермаков Электронный парамагнитный резонанс и его применение в радиационной химии: текст лекций: Учебное пособие; РХТУ им. Д.И. Менделеева. - М. : РХТУ. Ч.1. - 1996. - 38 с.

3. В. И. Ермаков Практикум по методам физико-химического исследования: учебное пособие; Ч.1-3 : Хроматография. Кондукто- и диэлкометрия. Высокочастотный химический анализ. Электрометрия. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : РХТУ. [б. и.], 2000. - 80 с.

4. Ермаков В. И. Физико-химические методы в радиационно-химических исследованиях: (Кондукто- и диэлкометрия. Высокочастотный химический анализ): текст лекций; РХТУ им. Д.И. Менделеева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : РХТУ, 2001. - 60 с. :

5. Ермаков В. И. Методы физико-химического исследования. Практикум: учебное пособие Ч.4. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : [б. и.], 2001. - 88 с.

Дополнительная литература:

1. А.К. Пикаев. Современная радиационная химия. Основные положения. Экспериментальная техника и методы. – М.: Наука, 1985

2. А.К. Пикаев. Современная радиационная химия. Радиолиз газов и жидкостей. – М.: Наука, 1986

3. А.К. Пикаев. Современная радиационная химия. Твердое тело и полимеры. Прикладные аспекты. – М.: Наука, 1987

4. Практикум по радиационной химии: учебное пособие / Фенин А.А., Антропова И.Г., Горностаева С.В. - Москва: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2016. - 64 с.

5 . Экспериментальные методы химии высоких энергии. Под редакцией Мельникова М. Я. М.: Изд-во МГУ, 2009.— 824с.

6. Сергеев Н.М. Спектроскопия ЯМР. М.: МГУ. 1981. 279 с.

7. Блюмих Б. Основы ЯМР. (Мир физики и техники). Техносфера. М.: 2007. 159 с.

9.2 Средства обеспечения освоения дисциплины

1. Конспект лекций по курсу "Релаксационные методы исследования в радиационно-химических процессах".

2. Лабораторный практикум по релаксационным методам исследования в радиационно-химических процессах, включающий в себя теоретический материал, контрольные вопросы и задачи для подготовки и защите лабораторных работ.

3. Лабораторное оборудование и реактивы, необходимые для экспериментального освоения материала.

Для реализации дисциплины «Релаксационные методы исследования в радиационно-химических процессах» при подготовке специалистов по специальности 18.05.02 «Химическая технология материалов современной энергетики», используются фонды учебной, учебно-методической, научной, периодической научно-технической литературы Информационно-библиотечного центра (ИБЦ) РХТУ им. Д. И. Менделеева. Информационно-библиотечный центр РХТУ им. Д.И. Менделеева обеспечивает информационную поддержку реализации дисциплины, содействует подготовке высококвалифицированных специалистов, совершенствованию учебного процесса, научно-исследовательской работы, способствует развитию профессиональной культуры будущего специалиста.

Структура и состав библиотечного фонда соответствует требованиям Примерного положения о формировании фондов библиотеки высшего учебного заведения, утвержденного приказом Минобразования и науки от 27.04.2000 г. № 1246. ИБЦ университета обеспечивает обучающихся основной учебной, учебно-методической и научной литературой, необходимой для реализации и качественного освоения студентами образовательного процесса по дисциплине «Релаксационные методы исследования в радиационно-химических процессах».

Общий объем многоотраслевого фонда ИБЦ составляет 1 675 949 экз.

Фонд учебной и учебно-методической литературы укомплектован печатными и электронными изданиями из расчета 50 экз. на каждые 100 обучающихся, а для дисциплин вариативной части образовательной программы - 1 экз. на одного обучающегося.

Фонд дополнительной литературы включает помимо учебной литературы официальные, справочно-библиографические, специализированные отечественные и зарубежные периодические и информационные издания.

Информационно-библиотечный центр обеспечивает самостоятельную работу аспирантов в читальных залах, предоставляя широкий выбор литературы по актуальным направлениям, а также обеспечивает доступ к профессиональным базам данных, информационным, справочным и поисковым системам.

Каждый обучающийся обеспечен свободным доступом из любой точки, в которой имеется доступ к сети Интернет, к электронно-библиотечной системе (ЭБС) Университета, которая содержит различные издания по дисциплине «Релаксационные методы исследования в радиационно-химических процессах» и сформирована по согласованию с правообладателями учебной и учебно-методической литературы.

Для более полного и оперативного справочно-библиографического и информационного обслуживания в ИБЦ реализована технология Электронной доставки документов.

10 Методические указания для студентов и преподавателей

10.1 Методические указания для студентов

Самостоятельная работа, выполняемая студентом, является внеаудиторной и проводится без непосредственного участия преподавателя. Основной формой самостоятельной работы студента является изучение конспекта лекций, их дополнение из рекомендованной литературы и интернет ресурсов.

Ряд вопросов для самоподготовки, направленных на обязательное изучение в рамках данной программы, входит в контрольные вопросы, а часть вопросов, направленных на расширение кругозора и на опережающие знания, контролю не подвергаются.

Самостоятельная работа студентов должна оказывать важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется студентом самостоятельно. Каждый студент самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием по каждой дисциплине. Он выполняет внеаудиторную работу по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

К лабораторному практикуму

Все работы в лаборатории релаксационных методов исследования в радиационно-химических процессах выполняются студентами индивидуально или в группе. На первом занятии в лаборатории студенты знакомятся с порядком прохождения лабораторного практикума по релаксационным методам исследования в радиационно-химических процессах, правилами работы в лаборатории и её оборудованием, получают инструктаж по технике безопасности.

Работы выполняются в порядке, изложенном в пособии. Чтобы получить допуск к работе, студент обязан ознакомиться с её описанием и начать оформление лабораторного журнала. К выполнению работы студент допускается только после собеседования с преподавателем. К выполнению следующей работы студент допускается только после сдачи предыдущей работы. Всё необходимое оборудование, посуда, реактивы находятся в лаборатории и выдаются преподавателем или старшим лаборантом.

Все результаты измерений заносятся в лабораторный журнал. После завершения работы в лабораторном журнале оформляется краткий отчёт, включающий краткое описание работы, таблицы измерений и расчёта погрешностей, основные расчёты с подстановкой численных величин, обсуждение результатов, делаются соответствующие выводы про проделанной работе.

ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ

1. Сайт кафедры http://www.muctr.ru/univsubs/infacol/ifh/faculties/f2/

2. Электронная почта для выдачи ряда заданий и быстрого решения возникающих вопросов по курсу.

3. Электронные ресурсы баз данных

№	Электронный ресурс	Принадлежность, ссылка на сайт ЭБС, количество ключей	Характеристика электронного ресурса
1	2	3	4
1	Электронно -библиотечная система ИБЦ РХТУ им. Д.И. Менделеева (на базе АИБС «Ирбис»)	Принадлежность – собственная. РХТУ им. Д.И. Менделеева Ссылка на сайт ЭБС – http://lib.muctr.ru/ Доступ для пользователей РХТУ с любого компьютера.	Электронные версии учебных и научных изданий авторов РХТУ.
2	Электронная версия Реферативного журнала «ХИМИЯ» на CD	Принадлежность – сторонняя. ООО «НТИ-КОМПАКТ» Количество ключей - локальный доступ с компьютеров ИБЦ.	Реферативный журнал (РЖ) "Химия", публикует рефераты, аннотации, библиографические описания книг и статей из журналов и сборников, материалов научных конференций.
3	БД ВИНИТИ РАН	Принадлежность сторонняя. ФГБУН ВИНИТИ Ссылка на сайт - http://www2.viniti.ru/ Количество ключей - доступ к ресурсу локальный, обеспечивается сотрудниками ИБЦ.	База данных ВИНИТИ РАН - крупнейшая в России по естественным, точным и техническим наукам. Общий объем БД - более 28 млн. документов. БД формируется по материалам периодических изданий, книг, фирменных изданий, материалов конференций, тезисов, патентов, нормативных документов, депонированных научных работ, 30 % составляют российские источники.
4	ЭБС «Научно-электронная библиотека eLibrary.ru»	Принадлежность – сторонняя. ООО «РУНЭБ» Ссылка на сайт – http://elibrary.ru Количество ключей - доступ для пользователей РХТУ по ip-адресам неограничен.	Электронные издания, электронные версии периодических или непериодических изданий
5	Springer	Принадлежность сторонняя НП НЭИКОН, Ссылка на сайт – http://link.springer.com/ Количество ключей - доступ для пользователей РХТУ	Электронные научные информационные ресурсы издательства Springer.
6	Scopus	Принадлежность сторонняя ГПНТБ, Ссылка на сайт – http://www.scopus.com Количество ключей - доступ для пользователей РХТУ по ip-адресам неограничен.	Мультидисциплинарная реферативная и наукометрическая база данных издательства ELSEVIER
1	2	3	4
7	Ресурсы международной компании Thomson Reuters на платформе Web of Knowledge	Принадлежность сторонняя ГПНТБ, Ссылка на сайт – http://webofknowledge.com Количество ключей - доступ для пользователей РХТУ по ip-адресам неограничен.	Открыт доступ к ресурсам: WEB of SCIENCE - реферативная и наукометрическая база данных. MEDLINE - реферативная база данных по медицине. Journal Citation Reports – сведения по цитируемости журналов.
8	American Chemical Society	Принадлежность сторонняя НП НЭИКОН, Ссылка на сайт – http://pubs.acs.org/ Количество ключей - доступ для пользователей РХТУ по ip-адресам неограничен.	Коллекция журналов по химии и химической технологии Core + издательства American Chemical Society