Курс лекций читает профессор Сергеев Глеб Борисович

Введение. Предмет криохимии. Исторические сведения о развитии исследований по химии, физике и биологии при низких температурах. Основные задачи химии низких температур и криохимической технологии.

Аппаратура и техника работы. Методы получения и измерения низких температур. Криостаты и их типы. Экспериментальные особенности работы при низких температурах с газами, жидкостями и твердыми телами. Получение образцов, содержащих более одного компонента. Методы остановленной струи, молекулярных пучков и матричной изоляции. Методы препаративной криохимии. Выделение и идентификация продуктов реакции. Спектрофотометрия в видимой и УФ-областях. Люминесцентные методы. Инфракрасная спектроскопия и комбинационное рассеяние. Калориметрические методы. Структурные и радиоспектральные методы.

Реакции радикалов. Получение, стабилизация и накопление радикалов. Влияние примесей и природы излучения на стабильность активных частиц. Влияние структуры матрицы на реакции радикалов. Пространственное распределение радикалов. Радикальные пары, клеточный эффект. Кинетика гибели. Ступенчатая рекомбинация, полихрониая и заторможенная кинетика. Влияние фазовых переходов на гибель стабилизированных радикалов. Реакции радикалов при низких температурах. Стабилизированные радикалы в науке и технике.

Цепные реакции. Радиационная и фотоинициированная полимеризация. Влияние фазовых переходов, структуры кристаллической решетки и ее дефектов на твердофазную полимеризацию. Полимеризация формальдегида. Полимеризация в совместных конденсатах мономеров и инициаторов. Кинетические особенности низкотемпературной полимеризации. Фотохимическое гидробромирование двойных связей в кристаллическом и стеклообразном состоянии. Цепочечно-тепловой механизм взрыва. Цепное хлорирование углеводородов. Связь взрывного протекания реакции с механическими напряжениями в системе.

Криохимия с участием металлов. Методы получения паров металлов и их осаждение на холодных поверхностях. Стабилизация атомов металлов при низких температурах в инертных матрицах. Кинетические и термодинамические особенности поведения атомов металлов в реакционно способных матрицах при низких температурах. Диффузия атомов металлов в матрицах. Димеризация. Модели закалки и стационарного состояния. Образование наночастиц и кластеров. Размерные эффекты в нанохимии. Синтезы новых неорганических, органических, металлорганических соединений при низких температурах с использованием наночастиц металлов различных групп периодической системы элементов. Биметаллические частицы и их реакционная способность. Фотохимические процессы с участием атомов и наночастиц металлов.

Самопроизвольные реакции. Аномально высокая реакционная способность и селективность ряда реакций в упорядоченных средах. Основные особенности самопроизвольных реакций при кизких температурах. Явление отрицательного температурного коэффициента. Молекулярные комплексы различного состава и их влияние на химические процессы присоединения галогенов и галоген водородов по двойным связям в жидкой и твердой фазах при низких температурах. Реакции в совместных конденсатах. Влияние скорости реакции на выход. Реакции в соединениях включения, рыхлых и жидких кристаллах. Термодинамический и кинетический контроль получаемых продуктов. Образование радикалов из молекулярных комплексов. Моделирование низкотемпературных реакций методами квантовой механики и молекулярной динамики.

Реакции в многокомпонентных гетерофазных замороженных системах. Структурная и фазовая неоднородность замороженных растворов. Кинетические особенности реакций. Влияние температурных изменений физико-химических свойств среды и образования эвтектики на реакционную способность. Реакции в режиме направленной кристаллизации и в гетерогенных замороженных суспензиях. Структурно-кинетическая модель реакций в гетерофазных замороженных системах. Физико-химические основы низкотемпературной биохимии. Свойства водноорганических растворителей при субнулевых температурах. Влияние температурных изменений физико-химических свой ств ср еды на реакционную способность ферментов. Стабилизация фермент-субстратных комплексов и их* кристаллография.

Применение низких температур в науке технике. Процессы химической технологии, потребляющие искусственный холод. Безотходные и каталитические процессы. Оценки экономической эффективности. Криобиология и криомедицина. Криохимия и новые. м атериалы. Низкие температуры в сельсхом хозяйстве, пищевой промышленности, космосе и других областях народного хозяйства.

Рекомендуемая литература

Дополнительная
1. Г. Б. Сергеев ' Нанохимия ' Изд-во МГУ 2003.
2. ' Криохимия ' под ред. М. Московица, Г. Озина, М., Мир, 1979.
3. П. Дузу ' Криобиохимия ', М., Мир, 1979.
4. Г. Б. Сергеев, В. В. Смирнов 'Молекулярное галогенирование олефинов', Изд-во МГУ, 1985.
5. 'Химия низких температур и криохимическая технология'. Сборник. Изд-во МГУ, 1987.
6. 'Химия низких температур и криохимическая технология'. Сборник. Изд-во МГУ, 1990.

Программа составлена
проф. Сергеевым Г. Б.