Проблемы теоретической и экспериментальной химии

 

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ  
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА 
 
УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК 
 
 
 
ПРОБЛЕМЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ 
И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ХИМИИ 
 
Тезисы докладов  
XXIX Российской молодежной научной конференции 
с международным участием, посвященной 150-летию  
Периодической таблицы химических элементов 
 
 
Екатеринбург, 23–26 апреля 2019 года 
 
 
 

 
 
 
 
Екатеринбург 
Издательство Уральского университета 
2019

 

УДК 351 
Печатается по решению 
     П 781 
оргкомитета конференции 
 
 
 
 
 
 
Редакционная коллегия: 
И.Е. Анимица, Н.Е. Волкова (отв. за вып.), С.А. Вшивков, 
Ю.П. Зайков, А.Ю. Зуев, В.Л. Кожевников, Л.К. Неудачина, 
В.И. Салоутин, А.П. Сафронов, В.Я. Сосновских, В.А. Черепанов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
П781 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии : тез. докл. 
XXIX Рос. молодеж. науч. конф. с междунар. участием, посвящ. 150летию Периодической таблицы химических элементов, Екатеринбург, 
23–26 апр. 2019 г. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2019. – 432 с. 

ISBN 978-5-7996-2590-0 

 
В сборнике представлены результаты исследований по пяти научным направлениям: физикохимии полимерных и коллоидных систем, аналитической химии, 
термодинамике и структуре неорганических систем, технологии и электрохимии 
неорганических материалов и органической химии.  
Для специалистов, занимающихся вопросами теоретической и экспериментальной химии, а также студентов, аспирантов и научных сотрудников. 
 
УДК 351 
 
 
 
ISBN 978-5-7996-2590-0 
Уральский федеральный университет, 2019 
 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXIX 
3 

 

150 ЛЕТ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЕ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА 
 
В соответствии с резолюцией Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций 2019 год объявлен «Международным годом Периодической 
таблицы химических элементов». Периодическая таблица – одно из самых значительных достижений науки, в ней заключена суть не только химии, но и всего 
естествознания.  
150 лет назад, 17 февраля (1 марта по новому стилю) 1869 года, Д. И. Менделеевым была предложена таблица, озаглавленная «Опыт системы элементов, 
основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Сообщение об открытии Менделеева было сделано на заседании Русского химического общества 22 
февраля 1869 года. В это же время Д. И. Менделеев разослал первый вариант 
таблицы известным европейским ученым.  
Открытие Периодической таблицы элементов не было случайным, это результат огромного труда, длительной и кропотливой работы самого Дмитрия 
Ивановича и множества химиков – его предшественников и современников. 
«Когда я стал окончательно оформлять мою классификацию элементов, я написал на отдельных карточках каждый элемент и его соединения и затем, расположив их в порядке групп и рядов, получил первую наглядную таблицу периодического закона. Но это был лишь заключительный аккорд, итог всего предыдущего труда…»,– говорил ученый [1]. Менделеев подчеркивал, что его открытие было итогом, завершившим собой двадцатилетнее размышление о связях 
между элементами, обдумывание со всех сторон взаимоотношений элементов.  
До Менделеева попытки систематизации химических элементов по их массе 
были предприняты Иоганом Дёберейнером (1829), Леопольдом Гмелиным 
(1842), Александром-Эмилем де Шанкуртуа (1861), Джоном Ньюлендсом (1865), 
Лотаром Мейером (1864–1870) [2]. Однако предложенные до Менделеева таблицы, во-первых, не охватывали все известные к тому времени элементы, а вовторых, их авторы не применяли свои результаты ни для исправления атомных 
масс, ни для предсказания свойств еще не открытых элементов.  
В первом варианте Периодической системы элементы были расставлены 
Д. И. Менделеевым по девятнадцати горизонтальным рядам и по шести вертикальным столбцам. В 1869 году открытие Периодического закона отнюдь не завершилось, а только началось. Его разработку и углубление Дмитрий Иванович 
продолжал еще в течение почти трех лет. В 1870 году Менделеев в «Основах 
химии» опубликовал второй вариант системы – «Естественную систему элементов»: горизонтальные столбцы элементов-аналогов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первого варианта превратились в периоды, начинавшиеся щелочным металлом и заканчивающиеся галогеном. Каждый период был разбит на два ряда, элементы разных вошедших в группу рядов образовали подгруппы.  
Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной 
массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периоди

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXIX 

чески. После определенного количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что для 
классификации элементов у Менделеева была не одна основа, а две – атомная 
масса и химическое сходство. Для того чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеев исправил атомные массы некоторых элементов, несколько 
элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими, оставил в таблице пустые клетки, где должны 
были разместиться пока не открытые элементы. Обнаружение периодической 
зависимости позволило Дмитрию Ивановичу, оперируя 63 известными тогда 
элементами, шаг за шагом исправить атомный вес 11 из них.  
В ноябре 1870 года в работе «Естественная система элементов и применение 
ее к указанию свойств не открытых элементов» Менделеев представил фактически современный вариант Периодической системы.  
Периодическая система элементов оказала большое влияние на последующее развитие химии. Она не только стала первой естественной классификацией 
химических элементов, показавшей, что они образуют стройную систему и 
находятся в тесной связи друг с другом, но и явилась могучим орудием для 
дальнейших исследований. Основываясь на Периодическом законе, ученый 
предсказал свойства трех еще не открытых элементов («экабора», «экасилиция» 
и «экаалюминия»), для которых оставил в Периодической системе пустые клетки. В течение следующих 15 лет предсказания Менделеева блестяще подтвердились: все три ожидаемых элемента (Sc, Ge, Ga) были открыты, что стало величайшим триумфом Периодического закона. Ученый также оставил «пустые 
квадратики» в таблице между висмутом и торием, а также между торием и ураном. Тем самым Д. И. Менделеев способствовал открытию полония и радия 
Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри. 
Периодический закон, получивший в настоящее время квантовомеханическое обоснование, служит путеводной звездой для фундаментальных и прикладных исследований в физике, химии, атомной технике, геологии, астрономии. Его изучают философы, историки и педагоги. Он стал достоянием человечества.  
В честь Дмитрия Ивановича Менделеева, автора Периодической таблицы и 
Периодического закона, назван менделевий – 101-й элемент Периодической 
таблицы, синтезированный в Беркли (США) в 1955 г. 
 
1. См.: Дмитрием Ивановичем Менделеевым сдана в набор рукопись «Опыт системы 
элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве» // Президентская 
библиотека : сайт. URL: https://www.prlib.ru/history/619066 (дата обращения: 07.04.2019). 
2. См.: Фигуровский Н. А. Очерк общей истории химии: Развитие классической химии в XIX столетии. М.: Наука, 1979. 
 
А. Ф. Гусева, кандидат химических наук, 
доцент кафедры физической и неорганической химии УрФУ 

 

 

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ  

ПРИГЛАШЕННЫХ УЧАСТНИКОВ 

 

 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXIX 

ФТОРСОДЕРЖАЩИЕ БИЛДИНГ-БЛОКИ  
КАК ОСНОВА ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ  
И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 
Бажин Д.Н. 

Институт органического синтеза УрО РАН 
620137, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, д. 22 
 
В данном докладе будут продемонстрированы возможности новых фторсодержащих функциональных дикетонов в синтезе гетероциклических соединений, а 
также их применение в получении моно- и полиядерных металлокомплексов.  
 

 
 
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 18-3320124). 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXIX 
7 

 

ЛИГНИН – ВОЗОБНОВЛЯЕМОЕ СЫРЬЕ  
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СВЯЗУЮЩИХ И ПЛАСТИКОВ 
Бурындин В.Г. 
Уральский государственный лесотехнический университет 
620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, д. 37 
 
В целлюлозно-бумажном и лесном комплексе образуется большое количество 
древесных отходов которые не находят полного и рационального использования. 
Одним из перспективных направлений получения строительных материалов 
и изделий из древесины (сплошного и пустотелого бруса, профилей окон, плинтуса, накладок, планок, наличников и т.п.) является производство древесных 
композиционных материалов из древесных отходов (ДКМДО).  
Сложность практического применения лигнина заключается в неоднородности его химического строения. Основной структурной единицей лигнина является фенилпропановая структура. Лигнин однолетних растений –  преобладает роксифенилпропановая структура (H) ; лигнин хвойной древесины – гваяцилпропановая структура (G); лигнин лиственной древесины – сирингилпропановая 
структура (S). 
 

 
 
( H ) 
( G ) 
( S ) 
 
Источники образования лигнина: лигнин содержащие продукты образующие 
в процессах делигнификации древесного сырья при получении целлюлозы. Методы делигнификации - Alkaline Process (Soda- and Sulfate Pulping); Sulfite Process; Organosolv Process.  
Другим направлением применения лигнин содержащего древесного сырья 
это получение древесных пластиков без применения синтетических связующих. 
Гипотеза заключается в частичной деструкции лигнина, который затем выступает в качестве полимерной матрицы. Получение древесного пластика осуществляется в закрытой пресс-форме и повышенной влажности древесного сырья. 
Методом ДСК изучены закономерности формирования пластика. На ДСКкривых имеется эндотермический пик (термогидролитичская деструкция лигнин-углеводного комплекса), второй экзотермический пик соответствует процессу формования пластика. 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXIX 

ПОЛИМЕРНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ  
ДЛЯ ЛИТИЕВЫХ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА 
Бушкова О.В. 
Институт химии твердого тела УрО РАН 
620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 91 
Институт проблем химической физики РАН 
142432, г. Черноголовка, пр. Академика Семенова, д. 1 
 
Электролиты для литиевых химических источников тока представляют собой 
раствор соли лития в диполярном апротонном растворителе (жидкие электролиты), иногда с добавление высокомолекулярных компонентов для повышения 
макросокпической вязкости (гелевые электролиты); роль растворителя (твердые 
полимерные электролиты) или соли (полиэлектролиты) может играть и сама полимерная матрица. Все указанные типы электролитов по своей физикохимической природе являются растворами и различаются лишь спецификой растворителя или соли. Растворенная соль образует сольватированные ионные частицы различного типа (локальные структуры), распределенные в объеме электролита. Сформированная таким образом микроскопическая структура электролита и определяет механизмы ионного переноса, а также важные для практики 
релаксационные свойства.  
Для того чтобы полимерный электролитический материал можно было использовать в реальных химических источниках тока, необходимо добиться нужного уровня проводимости по катиону лития. Эта задача может быть решена 
только в результате целенаправленной оптимизации механизмов переноса 
ионов, что, в свою очередь, должно требует знания структуры полимерного 
электролита и фазовых равновесий в соответствующих системах.  
Материалами будущего, от которых зависит появление нового поколения литиевых и литий-ионных аккумуляторов, являются полимерные электролиты с 
униполярной литий-ионной проводимостью не ниже 10-3 См/см в интервале 
температур окружающей среды. 
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (грант № 18-19-00014). 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXIX 
9 

 

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА И МАССЫ  
В НИКЕЛАТАХ ЛАНТАНА 
Гилев А.Р., Киселев Е.А., Боровитин Д.С., Черепанов В.А. 
Уральский федеральный университет 
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19 
 
Слоистая кристаллическая структура никелата лантана La2NiO4+δ, обуславливает 
ряд особенностей его транспортных свойств. Размещение сверхстехиометричного междоузельного кислорода в слое LaO1+δ, построенного по типу каменной 
соли, приводит к частичному окислению катионов Ni2+ до Ni3+ и появлению 
электронно-дырочной проводимости в перовскитном слое LaNiO3. Благодаря 
такой структуре в никелате лантана La2NiO4+δ наблюдается анизотропия кислородно-ионной и электронно-дырочной проводимости. 
В настоящей работе проведено исследование кислородно-ионного и электронно-дырочного транспорта в мембранах на основе никелата лантана и его 
производных, принимая во внимание спиновое состояние катионов Ni3+, а также 
форму, размер и ориентацию кристаллитов. 
La2NiO4+δ и его производные La2-xAxNi1-yMeyO4+δ (A=Ca, Sr; Me=Fe, Co) были 
синтезированы по цитрат-нитратной методике с последующей высокотемпературной обработкой. Содержание кислорода, электропроводность и коэффициент 
Зеебека полученных образцов были определены при помощи термогравиметрии 
и 4-контактного метода на постоянном токе в интервале температур 25-1000 °С 
на воздухе. Кислородно-ионный транспорт был изучен путем измерения кислородопроницаемости через мембраны различной толщины, в условиях градиента 
парциального давления кислорода в интервале температур 800-1000 °С. Поверхность мембран была проанализирована при помощи сканирующего электронного микроскопа, оснащенного детектором обратно-рассеянных электронов. 
Комплексный анализ полученных температурных зависимостей в рамках 
прыжкового механизма проводимости показал, что в La2NiO4+δ лишь половина 
позиций Ni2+ доступна для прыжка электронной дырки, при этом все катионы 
Ni3+ находятся в низкоспиновом состоянии во всем исследованном интервале 
температур. Введение допантов приводит к увеличению доступных для прыжка 
позиций, а также к переходу части Ni3+ в высокоспиновое состояние при повышении температуры. Основной движущей силой перехода Ni3+ в высокоспиновое состояние при введении допантов может являться размерный фактор. 
Показано, что La2NiO4+δ обладает существенными поверхностными затруднениями при увеличении градиента парциального давления кислорода. Введение 
допантов позволяет элиминировать поверхностные затруднения, оказывая влияние, как на объемную диффузию, так и на поверхностный обмен за счет изменения содержания кислорода, формы, размера и ориентации кристаллитов. 
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 19-0300753 А). 

Проблемы теоретической и экспериментальной химии – XXIX 

КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ЛЮМИНОФОРОВ 
Красненко Т.И. 
Институт химии твердого тела УрО РАН 
620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 91 
 
Взаимосвязь структура - локальная структура - свойство прослежена на примере 
замещенного ортосиликата цинка Zn2SiO4, который  используют в качестве различных оптических материалов: неорганических пигментов или кристаллофосфоров, оптические свойства которых обусловлены зарядовым состоянием допанта, его кристаллическим окружением и обменными взаимодействиями. Тригональная каркасная структура ортосиликата цинка образована тетраэдрами 
[SiO4]4- и [ZnO4]6-, в которых может происходить замещение ионов цинка или 
кремния на ионы допанта, как изовалентно (Zn2+ на Co2+, Si4+ на Ti4+), так и гетеровалентно (Zn2SiO4:Al3+, Zn2SiO4:Eu3+).  
Ванадий-и марганецзамещенный ортосиликат цинка являются кристаллофосфорами зеленого свечения. На примере Zn2SiO4:V нами показано, что ионы 
допанта в структуре виллемита могут одновременно находиться в нескольких 
степенях окисления (V5+, V4+ и V3+) и распределяться как в позиции цинка, так и 
в позиции кремния. Уточнение зарядовых состояний ванадия было выполнено 
методами ЭПР  и прямой вольтамперометрии. Показано, что оптическая активность V5+  ванадия определяется степенью их  объединения в обменные кластеры. 
Зелёное свечение Zn2-2хMn2хSiO4 обусловлено электронным переходом 
4T1−6A1 в ионе Mn2+ (к.ч.=4). Результаты спектроскопических измерений показали, что интенсивность люминесценции Zn2-2хMn2хSiO4 возрастает с увеличением 
содержания ионов Mn2+ до состава x = 0.13 включительно, при дальнейшем росте x интенсивность люминесценции падает. Сопоставлением рентгеновской и 
пикнометрической плотности, измерением магнитной восприимчивости, анализом спектров ЭПР и вольамперогрмм  установлено, что в концентрационном интервале допанта 0,1≤х≤0,2 происходит смена механизма дефектообразования 
твердого раствора: для х≤0,1 все ионы марганца находятся в зарядовом состоянии +2, для х≥0,2 марганец представлен двумя зарядовыми состояниями: +2 и 
+3. Таким образом показано, что основным механизмом разгорания люминесценции Zn2-2хMn2хSiO4 является рост концентрации оптически активных центров, а доминирующими причинами тушения люминесценции при х˃0.13 является переход части ионов Mn2+ за счет процесса окисления в оптически неактивное состояние и рост числа вакансий в цинковой подрешетке.