научный журнал по химии Химическая физика ISSN: 0207-401X

АНДРЕЕВ Д.С., БАБКИН В.А., ДМИТРИЕВ В.Ю., ЗАИКОВ Г.Е., РАХИМОВ А.И., САВИН Г.А. — 2015 г.

Изучен механизм реакции взаимодействия ацетилхлорида с этриолбициклофосфитом квантовохимическими методами PBE0/3-21g и RHF/6-31g** с оптимизацией геометрии по всем параметрам. Построены графики поверхностей потенциальной энергии взаимодействия компонентов этой реакции. Показано, что реакция носит все черты бимолекулярного нуклеофильного замещения SN2. Установлено, что эта реакция экзотермична и носит барьерный характер.

ВОРОБЬЕВ Е.В., ГРАЧЕВ В.А., ГРИГОРЬЕВ В.С., ЗВЕРОВЩИКОВ А.Е., КОЛМАКОВ К.М., РАЕВСКАЯ Е.Г., РОЗЕН А.Е., РОЩИН А.В., ЭПИНАТЬЕВ И.Д. — 2015 г.

В статье обсуждаются подходы к проведению расчетов критических и инженерно-технических параметров процесса сверхкритического водного окисления (СКВО) бинарных смесей вода/ароматический углеводород (бензол, толуол, фенол, являющиеся одними из наиболее вредных и опасных химических веществ, содержащихся в сточных водах промышленных предприятий). Представлены расчеты, выполненные на примере окисления 10%-ных водных растворов бензола, толуола и фенола, при использовании двухпараметрического уравнения состояния Редлиха-Квонга. Определены критические параметры компонентов реакционной системы, параметры уравнения состояния, минимальное количество кислорода, необходимое для полного окисления, содержание “топлива” в реакторе, максимальные значения температуры и давления реакции, состав и критические параметры ожидаемых продуктов реакции и др. Расчетные данные критических параметров реакции могут быть использованы в качестве значений управляющих сигналов системы автоматического контроля при разработке технологического процесса уничтожения сточных вод методом СКВО. Показана высокая экологическая эффективность данного процесса с помощью методов биотестирования исходных смесей и продуктов реакции.

АРДЕЛЯН Н.В., БЫЧКОВ В.Л., ВОЛКОВ С.А., КОСМАЧЕВСКИЙ К.В., КОЧЕТОВ И.В. — 2015 г.

Настоящая работа посвящена анализу процессов рождения и гибели электронов на ранних стадиях развития электрического разряда в воздухе на высотах 0–90 км. Рассмотрены процессы ионизации во внешнем электрическом поле и фоновой ионизации, прилипания и отлипания электронов от атомарного и молекулярного кислорода, перезарядки и конверсии отрицательных ионов. Учтены зависимости констант скоростей процессов от давления и температуры. Показано, что с ростом высоты происходит снижение величины электрического поля, при которой начинается эффективная ионизация воздуха. В работе проведено численное моделирование на основе подробной плазмохимической модели с учетом нагрева газа разрядом.

БЛОШЕНКО А.В., ГОНЧАРОВА А.Е., ГРИГОРЬЕВ В.С., ИВАНОВА Н.А., КУМПАНЕНКО И.В., РОЩИН А.В., ЭПИНАТЬЕВ И.Д. — 2015 г.

Изучен процесс очистки от ионов 137Cs и 90Sr поверхности нержавеющей стали методом отслаивающихся полимерных пленок. Согласно этому методу экстрагирующий раствор поливинилбутираля в диоксане, содержащий различные краун-эфиры в качестве добавок, увеличивающих эффективность экстракции радионуклидов, наносится на поверхность. Полимерная пленка образуется на поверхности вследствие испарения растворителя из экстрагирующего раствора. После завершения процесса экстракции полимерная пленка, содержащая радионуклиды, удаляется и утилизируется. Исследован процесс экстракции ионов 137Cs и 90Sr из нейтральных водных растворов анионитами АН-221 и АН-511, модифицированными краун-эфирами. Показано, что коэффициенты распределения при экстракции 137Cs возрастают в ряду 12-краун-4 < 18-краун-6 < дициклогексил 18-краун-6 < 15-краун-5, а при экстракции 90Sr – в ряду 15-краун-5 < дициклогексил 18-краун-6 < 18-краун-6 < 12-краун-4. Проведено сопоставление структурных характеристик комплексов Cs и Sr с краун-эфирами, взятых из Кэмбриджской базы структурных данных (версия 2013 г.), и данных по экстракции ионов 137Cs и 90Sr из водных растворов. Обнаружено, что расстояния между двумя комплексообразующими атомами (O–Cs или O–Sr) уменьшаются с ростом соответствующих коэффициентов распределения. Для различных краун-эфиров измерены зависимости остаточной радиоактивности (137Cs и 90Sr) от кратности процедуры нанесения/удаления полимерной пленки на поверхность/с поверхности. Обнаружено, что при добавлении к экстрагирующему раствору (полимерной пленке) краун-эфиров эффективность дезактивации возрастает на два порядка, причем при экстракции 137Cs наиболее эффективными добавками являются дициклогексил-18-краун-6 и 15-краун-5, а при экстракции 90Sr – 12-краун-4. Радиоактивность поверхности после трехкратной обработки растворами (полимерными пленками) с такими добавками имеет значения, близкие к фоновым.

ПЕРМЯКОВА Е.С., ТОЛМАЧЕВ Ю.А. — 2015 г.

Дается оценка вероятности обнаружения спектроскопическими методами заданного вещества в сложной по составу смеси для случая, когда большое число линий вещества имеет равные по порядку яркости и распределены по широкому спектру. Предложен новый тип дифракционной решетки, позволяющий увеличить вероятность такого детектирования.

БОРОДКИН Г.С., ВОЛЫНКИН В.А., ПАНЮШКИН В.Т., ЧЕРНЫШ Ю.Е. — 2015 г.

На основе рассмотрения векторной модели мультиплетно-селективного возбуждения спиновых систем посредством трехимпульсной последовательности предложена новая методика для исследования двумерной обменной спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Применение этой методики позволяет исследовать процессы внутри- и межмолекулярного химического и спинового обменов путем наблюдения динамического поведения мультиплетной структуры ядра, скалярно связанного с ненаблюдаемым ядром, испытывающим обмен.

АНИКЕЕВ А.А., БОГДАНОВА Ю.А., ВИКТОРОВ С.Б., ГУБИН С.А., МАКЛАШОВА И.В. — 2015 г.

Выполнены расчеты термодинамических свойств чистого аммиака и двухкомпонентной смеси NH3 H2. Расчеты основаны на разработанной ранее модели уравнения состояния (УРС) двухкомпонентной смеси, которая применима и для однокомпонентных газообразных веществ. В модели используется модифицированный потенциал Букингема Exp-6 для полярной молекулы аммиака, учитывающая вклад от дипольных взаимодействий. Сравнение результатов расчетов с использованием нашей модели УРС и аналитического УРС, предложенного другими авторами, с экспериментальными данными и данными моделирования методом Монте-Карло позволяет заключить, что разработанная модель УРС является надежным инструментом для расчета термодинамических параметров бинарных смесей в широкой области изменения температур и давлений.

БАЙКОВА И.С., ВИЧУТИНСКАЯ Е.В., СКУРЛАТОВ Ю.И., ШВЫДКИЙ В.О., ШТАММ Е.В. — 2015 г.

Представлен анализ токсичности сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Показано, что методы биотестирования позволяют выявить наиболее опасные в экологическом отношении стадии производственного цикла предприятий и оценить эффективность применяемых способов очистки сточных вод. Установлено, что ключевую роль в формировании токсических свойств сточных вод играют вещества-восстановители – предположительно неконтролируемые водорастворимые соединения восстановленной серы, эффективно взаимодействующие с пероксидом водорода, устойчивые к окислению кислородом и не задерживаемые очистными сооружениями.

БЛОШЕНКО А.В., ВИЧУТИНСКАЯ Е.В., ЗАЙЦЕВА Н.И., СКУРЛАТОВ Ю.И., ШВЫДКИЙ В.О., ШТАММ Е.В. — 2015 г.

Проведен анализ факторов, оказывающих наибольшее негативное влияние на состояние водных экосистем. Обоснована роль процессов с участием промежуточных продуктов восстановления кислорода в формировании биологической полноценности природной водной среды и роль водорастворимых соединений восстановленной серы в формировании токсических свойств последней. Предложены интегральные показатели качества воды поверхностных водных объектов. Разработаны критерии отнесения химических веществ к категории “экологически опасных”, поступление которых в поверхностные водные объекты должно быть исключено или должно подлежать строгому контролю.

БАСЕВИЧ В.Я., МЕДВЕДЕВ С.Н., ФРОЛОВ С.М., ФРОЛОВ Ф.С. — 2015 г.

Методом математического моделирования исследуется влияние малых добавок тяжелых углеводородов на высокотемпературное самовоспламенение гомогенных воздушных смесей водорода и метана. В кинетических расчетах использован разработанный ранее детальный механизм окисления и горения нормальных алканов. Показано, что поведение тройных смесей водород–углеводород–воздух неоднозначно. Большие добавки углеводородов–н-гептана и н-гексадекана к водородно-воздушной смеси промотируют самовоспламенение при низких температурах и ингибируют его при высоких температурах, тогда как малые добавки углеводородов в определенном диапазоне высоких температур могут не ингибировать, а промотировать самовоспламенение. Самовоспламенение метановоздушных смесей всегда промотируется добавками тяжелых углеводородов.

БОРЩ Н.А., КУРГАНСКИЙ С.И., ПЕРЕСЛАВЦЕВА Н.С. — 2015 г.

Представлены результаты оптимизации пространственной структуры и рассчитанные электронные спектры анионных кластеров ScGe (n = 6–16). Расчеты проводились в рамках теории функционала плотности. Путем сопоставления рассчитанных и известных экспериментальных данных определены пространственные структуры кластеров, детектируемых в эксперименте.

КОСТИН С.В., КРИШЕНИК П.М., ШКАДИНСКИЙ К.Г. — 2015 г.

В работе исследуются закономерности распространения ячеистых режимов фильтрационного горения пористого слоя высокоэнергетических составов, образующих конденсированные продукты реакции. В условиях неустойчивости плоский фронт фильтрационного горения “распадается” на отдельные ячейки экзотермического превращения, которые перемещаются по гетерогенной смеси в периодическом режиме. На основе данных видеосъемки процесса и теоретических данных анализа горения подобных систем исследована динамика распространения ячеистого пульсирующего фронта. Установлены зависимости и механизмы экзотермического превращения ячеистых волновых режимов, исследована эволюция ячеистой фронтальной структуры на отдельном периоде пульсаций.

ЛИНЕЦКИЙ Б.Л., НИКЕРОВ А.В., САЕНКО В.С., ТЮТНЕВ А.П. — 2015 г.

Проведен теоретический анализ особенностей нелинейной полевой зависимости радиационно-импульсной электропроводности полистирола в сильных электрических полях. Предложено объяснение ранее непонятому явлению резкого увеличения радиационной электропроводности в электрических полях, напряженность которых превышает 5 · 107 В/м. Подобное поведение не может быть объяснено на основе теории Онзагера по термополевой генерации свободных зарядов из генерированных геминальных пар.

АЛЕКСЕЕВА О.С., ДЕВДАРИАНИ А.З., ЗАГРЕБИН А.Л., ЛЕДНЕВ М.Г. — 2015 г.

В данной статье представлены результаты теоретического исследования зависимости радиационных времен жизни метастабильных состояний v'(13P2) квазимолекул CdAr, CdKr, HgAr, HgKr, HgXe от значения колебательного квантового числа. Расчет времен жизни проводится с использованием полуэмпирических потенциалов взаимодействия атомов Cd и Hg с атомами инертных газов (RG) и вычисленных на основе этих потенциалов вероятностей квазимолекулярных переходов. Восстановление потенциалов взаимодействия из имеющихся экспериментальных данных проведено в рамках полуэмпирического метода анализа квазимолекулярных термов.

ДАДОНОВА А.В., ДЕВДАРИАНИ А.З. — 2015 г.

Реакция H + H- H + H- + может рассматриваться как пример связанно-связанных переходов в квазимолекулах, которые образуются при столкновениях невозбужденных частиц. Цель данной работы – расчет спектральных профилей, которые формируются при столкновениях H + H-.

АРНАУТОВ В.А., БОРИСОВ Е.Н., КАЛИНИЧЕВ А.А., КАНЦЕРОВ А.И., ПУЛЬКИН С.А., САВЕЛЬЕВА С.В., УВАРОВА С.В. — 2015 г.

Рассчитан спектр поглощения аммиака в воздухе при давлении 0.01 атм. Показано, что для использования аммиака как биомаркера для ранней диагностики заболеваний целесообразно применение нового метода комб-спектроскопии с компенсацией доплеровского уширения на однофотонном переходе. Для регистрации поглощения в области спектра 1.5 мкм необходимо использование многоходовой кюветы. Для повышения чувствительности измерений на 2–3 порядка необходим переход в область спектра 6–10 мкм.

ИВАНОВ В.А., ПЕТРОВСКАЯ А.С., СКОБЛО Ю.Э. — 2015 г.

Проведено спектроскопическое исследование процессов заселения состояний 3p1, 3p3, 3p6, 3p9 (в обозначениях Пашена) атома неона конфигурации 2p54p в послесвечении разряда в гелии с малой примесью неона ([Ne]/[He] 10-5). На основе сравнительного анализа зависимостей от времени интенсивностей спектральных линий Ne I переходов 2p54p 2p53s и 2p54d 2p53p установлено, что источником образования возбужденных атомов Ne(2p54p) в послесвечении являются процессы диссоциативной рекомбинации (ДР) гомо- и гетероядерных ионов с электронами: HeNe+ + e Ne(2p54p) + Ne и Ne + e Ne(2p54p) + Ne. Относительный вклад процессов в скорость заселения различных состояний Ne(3pj) в зависимости от энергии уровней 3pj различен. Верхний уровень 3p1, лежащий выше основного колебательного состояния иона Ne (v=0), заселяется почти исключительно вследствие ДР гетероядерных ионов HeNe+. Диссоциативная рекомбинация ионов Ne с электронами дает заметный вклад в поток заселения нижележащих уровней 3p3, 3p6, 3p9. Величина растет по мере уменьшения энергии уровня 3pj.

ГОЛУБОВСКИЙ Ю.Б., НЕКУЧАЕВ В.О., СЯСЬКО А.В. — 2015 г.

Предлагается метод анализа баланса заряженных частиц, который описывается дифференциальным уравнением амбиполярной диффузии и интегральным уравнением переноса излучения. Метод связан с заменой дифференциального и интегрального операторов системой линейных алгебраических уравнений. Показано различие результатов точного решения задачи и традиционного решения в приближении эффективной вероятности резонансного перехода. Отмечается влияние высших диффузионных и радиационных мод при переходе разряда к контрагированному режиму.

БАГАЕВ С.Н., ЕГОРОВ В.С., НИКОЛАЕВ В.Г., ЧЕХОНИН И.А., ЧЕХОНИН М.А. — 2015 г.

Исследованы свойства связанных долгоживущих состояний системы “электромагнитное поле + вещество”, возникающих при столкновении когерентных импульсов в плотной резонансной среде. Показано, что рассмотренная система обладает свойствами беззеркального высокодобротного поляритонного нанорезонатора.

АУЕЛХАНКЫЗЫ М., ЛЕСБАЕВ Б.Т., МАНСУРОВ З.А., НАЖИПКЫЗЫ М., ПРИХОДЬКО Н.Г., СМАГУЛОВА Г.Т. — 2015 г.

Приведены результаты исследования синтеза графеновых слоев на никелевой подложке в пламени предварительно перемешанной бутан-кислородной смеси с добавлением бензола при давлении 40–100 Торр. Установлено, что температура 900–950°C и время экспозиции 0.5 мин достаточны для синтеза графеновых слоев на никелевой подложке. Показано, что при давлении в системе 45–55 Торр наблюдается преимущественное образование однослойного графена. Установлено, что при давлении 90 Торр и времени экспозиции подложки в пламени 0.5 мин можно также получать однослойные графены, но с меньшим выходом, чем при 45–55 Торр. Определено, что степень дефектности графенов уменьшается при меньшей экспозиции и достигает минимального значения, равного ID/IG = 0.36.