Бакалавърска програма 5-8 семестър

 

Квантова химия и спектроскопия

Вид: Задължително-избираем, 7 сем.

Лектори: доц. д-р А. Таджер, проф. дхн Б. Гълъбов

 

Курсът цели студентите да се запознаят и усвоят съвременните методи на квантовата химия и най-широко прилаганите в химията спектроскопски методи.

Съдържанието на раздела Квантова химия е определено от целите, които той преследва, а именно: да запознае студентите с методите, които позволяват теоретичното определяне на молекулните характеристики геометрия, електронни плътности, енергетичен спектър; да служи като увод в теорията на твърдото тяло; познанията да бъдат основа на лекциите по молекулна спектроскопия.

Лекциите и особено упражненията са практически ориентирани. След завършването им студентите трябва да умеят сами да решават на компютри задачи с помощта на програми за квантовохимични изследвания.

Вторият раздел Спектроскопия обхваща най-важните спектроскопски методи, прилагани за експериментално изследване на структурата и електронния строеж на молекулите. Обхванати са следните методи: ротационна спектроскопия, вибрационна (инфрачервена и Раманова) спектроскопия, електронна абсорбционна и емисионна спектроскопия и ядрен магнитен резонанс.

 

 

 

Неравновесна термодинамика

Вид: Задължително-избираем, 7 сем.

Лектори: проф. дхн Б. Радоев, доц. д-р Р. Цеков

 

Предлаганият курс има за цел да запознае студентите с линейната неравновесна термодинамика (НТД) т.е. системи близко до равновесието и със съвременните идеи на НТД дисипативни структури и самоорганизация. Курсът е разделен на три тематично обособени части: раздел 1 представя максимално сбито класическата база на НТД; раздел 2, посветен на проблемите на устойчивостта, е замислен да подготви прехода от класическата НТД към нейните съвременни клонове; раздел 3 се занимава с поведението на макросистеми далеч от равновесие възникване на дисипативни структури и явления на самоорганизация. Специално внимание е отделено на  системите далеч от равновесие и свързаните с това понятия за хаос, атрактори и пр. Разгледани са конкретни примери от хим.кинетика(реакция Белоусов - Жаботински, проблема жертва - хищник и др.)

 

 

 

 

Физико-химия на кондензираната материя

Вид: Задължително-избираем, 8 сем.

Лектори: доц. дхн Хр. Василиев, проф. дхн Ст. Пенева, гл. ас. д-р Ст. Гуцов

 

Курсът Физикохимия на кондензираната материя е продължение на основния курс по физикохимия. Целта му е да се задълбочат познанията на студентите в областта на теориите за течното и твърдото агрегатно състояние. Знанията получени в този курс успешно биха намерили приложение в бързо развиващата се област материалознание. В частта за течното състояние са разгледани теориите на еднокомпонентните течности и на разредените и концентрирани разтвори. Частта за твърдото състояние разглежда кристалните и аморфни твърди тела и термодинамиката на дефектите в кристалнте, както и основните аспекти на твърдофазните химични реакции.

 

  

 

Биофизикохимия

Вид: Задължително-избираем, 8 сем.

Лектори: проф. дхн Ив. Панайотов

 

Курсът има за цел да запознае студентите с приложението на физикохимичните идеи и подходи за количествено описание на биологичните системи.

Принципи на организация на химичните реакции в биологични среди

1.       1.        Спрегнато протичане на химични, механични, електрични и др. процеси неравновесно-термодинамичен подход

Основни понятия на термодинамиката на неравновесните процеси. Степен на спрягане между процесите. Ефективност на превръщане на енергията.

Химични реакции в устойчиви стационерни състояния в близост до равновесието. Приложение на линейната неравновесна термодинамика. Спрягане между химични и дифузионни потоци. Глюкозна помпа. Окислително фосфориране в мотохондрии и хлоропласти.

Пространствено-временна организация на химични реакции далеч от равновесието. Автокаталитичните реакции и периодичните и еволюционни свойства на биологичните системи. Брюселатор. Дисипативни структури.

2.       2.        Организация на химичните реакции във фрагментирани среди колоидхимичен подход

Химични реакции, протичащи на гранични повърхности. Спрегнато протичане с повърхностни и колоидхимични процеси. Липидна пероксидация. Ензимно-каталитична липолиза.

Биологични структури

1.      1.       Биологични повърхности и мембрани

Структура и свойства на биологичните мембрани.  Организация на мембраните. Доменообразуване.

Механични свойства на колоидни мембрани. Проницаемост на мембраните. Еритроцитна мембрана. Роля на холестерола.

Електростатични и електродинамични свойства на биологичните мембрани.

2.      2.       Моделни надмолекулни структури

Агрегиране на липиди и протеини в монослоеве, бислоеве, полислоеве и везикули.

Монослоеве от липиди и протеини модели на биологични мембрани. Методи за изследване на двумерното състояние. Дилатационни свойства на липидни и протеинни слоеве.

Бислоеве и везикули мембранни модели. Ензимна липолиза в различно организирани липидни структури.

Модерни методи за изследване на биологични структури и организирани системи ВАМ, АFМ, SFM, елипсометрия, неутронно и ренгеново отражение, епифлуоресценция, инфрачервена спектроскопия.

3.      3.       Клетки, тъкани и органи

Ултраструктура и физикохимични свойства на клетката.

Молекулно разпознаване. Клетъчни взаимодействия, адхезия и сливане. Адхезия на везикули и композитни материали.

Проводяща система на растенията ксилеми и флоеми.

Пулмонална система. Морфология на белодробното дърво и дисипацията на енергия в него. Структура и роля на алвеолокапилярната бариера.

4.      4.       Приложение на дисперсни системи във фармацията, медицината и биотехнологията

Получаване на дисперсни системи от липозоми, нано- и микрочастици. Микрокапсулиране с биоразграждащи се полиестери на лекарствени форми за векторно администриране и генна терапия. Ензимно разграждане на мазнини. Ензими в индустриални производства на хартия, кожа и др. Разграждане на биополимери от растителен произход в почвата

 

 

 

Електрохимия

Вид: Задължително-избираем, 8 сем.

Лектори: доц. дхн М. Каишева

 

Курсът по електрохимия за специалност химия е предназначен да разшири и задълбочи знанията на студентите в областта на електрохимията на междуфазните граници (електродика) и на разтворите (йоника), да ги запознае с основите на електрохимичната кинетика, корозията, да им даде познания по методите за изследване на електрохимичните системи, сред които най-модерните са Импедансен анализ и Микроскопи със сканираща проба (например Сканиращ тунелиращ микроскоп (STM), атомно-силов микроскоп (AFM)), както и да създаде у тях практически електрохимични умения.

Преподаването на такъв курс е основно изискване за обучението на химици във всички водещи университети в света. В него се разглеждат основните въпроси на теоретичната и приложна електрохимия и корозия: фундаментални принципи на равновесните и неравновесни явления в разтвори на електролити и върху електрически заредени повърхности.  Илюстрира се възможността за използване в практиката на електрохимичните принципи и методи, обсъждат се електрохимични методи за пречистване на води, електрохимичен синтез на композитни покрития на органични и неорганични вещества , хетерокоагулация в тънки течни филми върху електроди, както и теми по избор.

 

 

 

Симетрия на молекулите и кристалите

Вид: Свободно-избираем

Лектори: проф. дхн Ст. Пенева

 

Целта на настоящия избираем курс е да запознае студентите със операциите на симетрия, които класифицират молекулите по техните точкови симетрични групи, а кристалите - по техните пространствени симетрични групи.

Съвременните физикохимични изследвания на състоянието и свойствата на веществото и на неговите промени при различни условия, изискват знание за структурата му и на нейното влияние върху химичните и физичните му свойства. Спектралните и дифракционни методи за изследване на структурата на материята в трите и агрегатни състояния, както и квантово химичните модели за интерпретация на получените спектрални данни, които водят до определени изводи за вида на съществуващите химични връзки, изискват основни знания за симетрията на молекулите и кристалите на работно ниво.

 

 

 

 

Дифракционни методи в химията

Вид: Свободно-избираем

Лектори: проф. дхн Ст. Пенева, , гл. ас. д-р Ст. Гуцов, гл. ас. д-р К. Джунева

 

Курсът запознава студентите с различни рентгенови и електронно дифракционни методи за изследване кристалното състояние на кондензираната материя. Изучаваният материал предполага, че студентите химици имат известни знания по кристалография и че са с относително добра математическа и физическа подготовка.

Дифракционните методи за изследване на твърдите тела характеризират различната подреденост и симетрия на градивните елементи в кондензираната материя. Свойствата на твърдите тела се определят не само от състава им, но и от разположението на структурните единици в тях. От макроскопска гледна точка твърдите тела са кристални или аморфни. Кристалите притежават тримерна периодична подреденост, докато аморфните твърди тела имат локална подреденост. От микроскопична гледна точка кристалите притежават различни дефекти - тяхната тримерна периодична подреденост може да е значително по-сложна и да засяга голям брой елементарни клетки като образува, при определени условия, свръхрешетка. Структурата на микрокристалите, на тънките слоеве, на локалните дефекти и сложните структурни състояния се изследват с електронна дифракция.

 

 

 

 

Молекулен дизайн

Вид: Свободно-избираем

Лектори: доц. д-р А. Таджер, проф. дхн Н. Тютюлков

 

Молекулните системи, притежаващи неконвенционални физични и химични свойства, са предмет на един от най-важните дялове на съвременната химия, позната като Наука за материалите (Material Science) и са обект на най-богато субсидираните експериментални и теоретични научни изследвания. Тези изследвания обхващат теорията и синтеза на: синтетични метали и полупроводници; високотемпературни свръхпроводници; вещества с молекулен феромагнетизъм; вещества за оптоелектониката, микро- и молекулната електроника; вещества с нелинейни оптични свойства; багрила за съвременните високи технологии

Горните молекулни системи имат сложен състав, топология и геометрия, за които познатите, традиционни, емпирични и полуемпирични правила за предсказване на свойствата им са неприложими. Целта на теоретичните изследвания в тази област е да се предвидят свойствата на гореизброените системи с помощта на квантово-химични методи ползвайки съвременна електронно-изчислителна техника. Това определя важността на направлението в теоретичната химия, познато като Молекулен дизайн (Molecular Design) или Молекулно инженерство (Molecular Engineering), както и целесъобразността от въвеждането на настоящия курс.

 

 

 

 

Хетерогенни системи и фазообразуване

Вид: Свободно-избираем

Лектори: проф. дхн Б. Тошев

 

Курсът предлага един нов подход към класическата теория на Гибс за капилярността. Използван е термодинамичния формализъм с омега-потенциала. Тази термодинамична величина е с особено значение в термодинамиката на повърхностите, което се обуславя от уникалното й свойство въведена като Гибсов излишък в термодинамиката на двуфазното равновесие с плоска фазова граница всъщност да не е величина с такъв характер.

Основни въпроси като хомогенно зародишообразуване, хетерогенна кондензация, капилярна теория на флотацията, линейно напрежение, разклинящо налягане на капка и течен филм и др. са разгледани с нужното внимание и строгост.

Слушателите на този курс получават една основа от гледна точка на термодинамиката, която им дава възможност за успешни занимания в бързо развиващите се и традиционни области на българската физикохимия кристален растеж, фазообразуване, електрохимия, колоидна химия, дисперсни системи. 

 

 

 

 

Стохастични методи в естествените науки

Вид: Свободно-избираем

Лектори: проф. дхн Б. Радоев, доц. д-р Р. Цеков, гл.ас.д-р М.Аврамов

 

Курсът е посветен на явления и ефекти породени или силно повлияни от случайни фактори като флуктуации, шумове и др. Изложението е разделено в 5 глави и следва общоприетата класификация на случайните процеси и методите за тяхното изследване. 

1. Случайни процеси в природата: брауново движение , шум в ел.и радиосигнали и др.

2. Корелационен анализ: спектрални плътности, характеристични функции, флуктуационно- дисипативна теорема.

3. Марковски процеси: уравнение на Чаймен-Колмогоров, Фокер-Планк(извод, интерпретация и приложение).

4. Нерегулярен характер на случайните процеси: процес на Винер, понятие за фрактал, моделни примери за фрактали.

5. Рекурентни процеси: парадокси на Цермело-Лошмид, теорема на Поанкаре за възврата, формула на Раис на пресичане на граница, време на живот на система.

 

 

Физикохимия на течните повърхности

Вид: Свободно-избираем

Лектори: проф. дхн Б. Радоев, проф. дхн Ив. Панайотов, проф. дхн Е. Манев

 

Курсът е посветен на явления породени от адсорбцията на повърхностно активни вещества (ПАВ) върху течните повърхности. Разположен е върху три раздела:

Динамика на течни повърхности; Реология на монослоеве и Тънки течни филми.

В първия раздел се разглежда интересния феномен - вълни върху течни повърхности. Специално внимание се отделя на връзката между честотата и дължината на отделните вълни (дисперсионно условие). Ролята на ПАВ върху вълните е коментирана в светлината на много важния от приложна гледна точка Марангони ефект. Обсъждат се въпроси за устойчивостта на фазовите граници между два флуида при различни условия (Marangoni instability) (лектор проф. дхн Б. Радоев).

Във втория раздел се прави преглед на съвременните реологични модели на монослоевете отчитащи спецификата на дисипативните (вискозни) и еластичните им свойства. Голяма част от раздела е посветен на липидните и протеинови слоеве, представляващи основни модели на биологичните мембрани. Дискутира се организацията на химични реакции върху повърхности (лектор проф. дхн Ив. Панайотов).

Обект на изучаване на трети раздел са тънките течни филми: пенни (сапунени ципи), емулсионни, вкл. и т.н. черни филми. Разглежда се равновесието, изтъняването и разрушаването (скъсването) на филмите. Разделът е илюстриран с богат експериментален материал (лектор доц. дхн Е. Манев).

 

 

 

 

Равновесие и кинетика на реакции в разтвори

Вид: Свободно-избираем

Лектори: проф. дхн Н. Тютюлков, доц. дхн Хр. Василиев

 

Специализираният курс надгражда знания за квантовата теория на елементарния химичен акт и термодинамичното и статистико- термодинамичното пресмятане на равновесни и скоростни константи на химични реакции във флуидни фази (реакции в твърда фаза и химията на координационните съединения са обект на други курсове). Разглежда се динамиката на удари между атоми и молекули, теория на неадиабатни взаимодействия и др. Пресмятат се равновесни и скоростни константи в реални системи. Изследва се влиянието на солватационната енергия и се пресмята по различни методи.

 

 

 

 

Физикохимия III (Колоидна химия)

3 година/5 семестър (бакалавър)

 

Увод в съвременната наука за колоидите и повърхностите. Включва 1.Термодинамика на течни повърхности: капилярни явления, умокряне, умокряне; монослоеве. 2. Пренос в дисперсни системи: дифузия, Брауново движение, светоразсейване. 3. Електрически свойства на дисперсни системи: двоен слой, електрокинетични явления, мембранен (Донан-ов) потенциал. 4. Получаване и устойчивост на дисперсни системи: хетерогенно зародишообразуване; бърза/бавна коагулация; теория ДЛФО.

Материалът от всички раздели е илюстриран с практически упражнения, задачи.