Лаборатория химической термодинамики
Привет! Меня зовут Маша, и сегодня я расскажу тебе о лаборатории химической термодинамики Химического факультета МГУ, в которой мне посчастливилось работать…
Что такое химическая термодинамика?
Если коротко, химическая термодинамика – это наука о зависимости направления и пределов превращений веществ от условий, в которых эти вещества находятся. Она является, с одной стороны, частью общей термодинамики, а с другой – одним из трёх разделов физической химии. Однако, в отличие от двух других разделов (строения вещества и химической кинетики), химическая термодинамика располагает методами, которые не требуют знания молекулярного строения вещества. Такое описание, конечно, менее детальное, чем, например, в кинетике, но оно требует и значительно меньше исходных данных. В частности, поэтому термодинамически успешно исследуют сложные явления, анализ которых другими методами невозможен. Образно говоря, химическая термодинамика не даёт чисто расчётного ответа на вопрос “почему?” и тем более “как?”; она решает задачи по принципу “если ..., то ...”.
Студенты ФНМ в пятом семестре слушают достаточно подробный курс “Химическая термодинамика и кинетика”. Лекции по этому предмету читают замечательные преподаватели: Коваленко Никита Андреевич и Успенская Ирина Александровна – по совместительству заведующая нашей лаборатории. А семинарские занятия в течение двух последних лет проводил уже знакомый Вам по интервью Дзубан Александр Владимирович. С программой этого курса вы можете ознакомиться тут.
О лаборатории…
Лаборатория химической термодинамики является одной из старейших ныне действующих лабораторий на химическом факультете МГУ. Она была организована в 1930 году одновременно с кафедрой физической химии и к 1936 году постепенно приобрела своё современное название, не меняя практической сути. За всё время существования в ней выполнили свою работу и защитились свыше 300 студентов-дипломников, 96 кандидатов и 11 докторов наук. Многие наши выпускники продолжают работать в науке как в России, так и за рубежом (практически во всех развитых странах). Сейчас в лаборатории работает около 20 постоянных сотрудников и 20-30 студентов и аспирантов ежегодно.
Если попытаться даже кратко написать о текущей научной деятельности в том формате, к которому все привыкли (то есть озвучить тематики и объекты исследования), это отнимет слишком много времени у читателя. Если несколько более общо, то лаборатория, в основном, занимается экспериментальным изучением термодинамических свойств веществ и расчетами химических и фазовых равновесий для термодинамического моделирования технологических процессов производства и применения новых веществ и материалов, условий стабильности их свойств и взаимодействий с окружением. Другими словами, это ориентация на выполнение работ, имеющих конкретное практическое применение. С начала 2000-х годов сотрудники лаборатории участвовали в выполнении более сорока договоров о НИР и НИОКР с крупнейшими отечественными и зарубежными компаниями, такими как ОАО «УКХ Уралхим», АО «Уралкалий», ООО «РУСАЛ ИТЦ», ЗАО «Таркетт», НПО «РЕНАМ», BHP «Billiton», «Saint-Gobain» и др.
Естественно, сотрудничество с промышленными предприятиями органично сосуществует в лаборатории вместе с фундаментальными исследованиями, как, например, формирование локальных баз самосогласованных термодинамических данных для науки и технологии веществ и материалов, развитие методов программирования термодинамических моделей сложных систем, создание программ для термодинамических расчетов.
Часть сотрудников лаборатории сконцентрированы как раз на термодинамическом моделировании, т.е. преимущественно расчётной работе, требующей развитых навыков программирования. Поэтому обрати внимание на нашу лабораторию, если одинаково любишь химию, физику и программирование.
Иные сотрудники в большей степени заняты экспериментальной работой, направленной на получение данных о термодинамических свойствах и фазовых равновесиях в различных системах. Лаборатория располагает обширной приборной базой, и помимо классических методов (измерение давления пара, эбуллиометрия, изотермическое насыщение) используются также более продвинутые: метод ЭДС, термический анализ (калориметрия растворения, дифференциальная сканирующая калориметрия, термогравиметрия).
Тем не менее, почти никто из нашего коллектива старается не ограничиваться только расчётом или только экспериментом, а также участвует сразу в нескольких проектах. Это и позволяет лаборатории химической термодинамики поддерживать репутацию у партнёров и привлекать год от года всё больше интересных контрактов и грантов.
О коллективе...
Стоит сказать, что в нашем большом коллективе царит порядок и дружелюбная атмосфера! Все вместе мы не только работаем, но и отмечаем праздники… к примеру, последние несколько лет в преддверии Нового года весь коллектив участвует в игре “Тайный Санта”.
Всего в лаборатории сейчас работает около 50-ти человек (включая студентов), из них 22 являются постоянными сотрудниками и 5 – аспирантами. Как видите, в лаборатории достаточно много студентов! И если ты новичок, который заинтересован в своей работе, который прислушивается к другим и уважает коллег, то ты легко станешь частью лаборатории химической термодинамики. Лаборатория, как уже было сказано выше, занимается широким спектром тематик, поэтому интересной работы и проектов хватит на всех!
Чем занимаюсь я…
Моя работа является частью большого проекта лаборатории, направленного на физико-химическое моделирование процессов переработки фосфогипса (отходов, образующихся при получении фосфорной кислоты из апатитового сырья) как основы создания новых технологий утилизации техногенных отходов. Комплексная переработка с выделением лантаноидов и получением гипса сделает производство фосфорной кислоты более рентабельным, а также позволит ликвидировать его отвалы, и тем самым минимизировать загрязнение почв и водоносных горизонтов. Работа над этим проектом проводится при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и частных партнёров.
В частности, одним из этапов комплексной переработки фосфогипса является жидкофазная экстракция с выделением и разделением редкоземельных элементов (РЗЭ). Как в чистом виде, так в соединениях они имеют широчайшее применение: они используются в технологиях альтернативной энергетики, при создании оптоволокна, а также топливных элементов нового типа. Жидкостная экстракция – это метод разделения компонентов раствора, основанный на неодинаковом распределении веществ между двумя равновесными фазами. Однако для реализации и оптимизации процесса в промышленности требуется наличие термодинамической модели. А для этого необходимо располагать набором экспериментальных данных о термодинамических свойствах и фазовых равновесиях в системе и соответствующих подсистемах. Создание такой модели, которая позволит автоматически подбирать условия для проведения сложных промышленных процессов, и является глобальной целью проекта.
Целью же моей работы на первом курсе было получение набора экспериментальных данных о термодинамических свойствах и фазовых равновесиях в бинарной системе ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота – ди-(2-этилгексил)фосфат тербия. Ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота (Д2ЭГФК) с различными растворителями используется в качестве экстрагента. Ди-(2-этилгексил)фосфат тербия - твердый комплекс Д2ЭГФК с тербием. Одной из серьёзных проблем при проведении экстракции является образование этого комплекса в виде «третьей фазы», что ведёт к потере стабильности жидкости и усложнению процесса выделения РЗЭ. Поэтому для моделирования подобных экстракционных систем необходимо располагать набором экспериментальных данных о растворимости комплекса в других компонентах системы.
Контакты
Много интересного можно найти на сайте лаборатории.
А подробнее с текущими направлениями работы лучше интересоваться, наверное, уже вживую… Чтобы иметь возможность “посмотреть и потрогать”. Кстати, лаборатория находится на цокольном этаже Химического факультета МГУ, комнаты Ц18-26.
А если есть вопросы или я о чем-то забыла рассказать тут, то смело пиши мне в личные сообщения.