Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия



Скачать 495.38 Kb.
страница4/5
Дата08.01.2013
Размер495.38 Kb.
ТипПримерная программа
1   2   3   4   5

Теоретические основы химических процессов


Химия как наука о веществах и процессах их превращения. Масса и энергия как свойства вещества. Законы сохранения и химические процессы. Химическое уравнение. Стехиометрия, как отражение законов сохранения массы, энергии, заряда атомов. Поиск критериев принципиальной возможности протекания реакций в заданном направлении, количественных критериев самопроизвольного характера процессов. Полная количественная характеристика химических реакций в рамках общей теории химических процессов - задача курсов химической термодинамики и химической кинетики. Определение этих наук.

Химическая термодинамика

Основные понятия, используемые в термодинамике. Система (открытая, изолированная, закрытая, гомогенная, гетерогенная).Состояние системы (равновесное, неравновесное).Термодинамические параметры: Р. V, Т.

Термодинамические функции состояния: внутренняя энергия, энтропия, энтальпия.

Стандартные состояния.

Формы энергий и их эквивалентность. Энергетика химических реакций. Внутренняя энергия системы. Закон сохранения энергии - первый закон термодинамики. Теплосодержание (энтальпия). Тепловой эффект химической реакции, знак и величина изменения энтальпия - один из критериев самопроизвольного протекания процесса. Экзотермические и эндотермические процессы. Тепловые эффекты образования химических соединений. Закон Гесса. Термохимические уравнения. Энтропия - мера неупорядоченности термодинамической системы. Второй закон термодинамики. Знак и величина изменения энтропии как фактор благоприятствования протекания процесса в заданном направлении: тенденция достижения наиболее вероятного состояния системы. Свободная энергия Гиббса, энтропия, энтальпия и самопроизвольные процессы. Изобарно-изотермический потенциал. Знак и величина изменения энергии Гиббса, как условия самопроизвольного протекания реакции слева направо. Обратимые реакции. Состояние равновесия, термодинамические величины. Стандартные состояния, стандартные величины и химико-термодинамические расчеты.

Кинетика химических реакций

Предмет химической кинетики. Математическое описание химических реакций, как процесса, протекающего во времени. Формальная кинетика, закон скорости, зависимость скорости химического процесса от концентрации реагентов. Молекулярно-кинетическое описание химических реакций; стадии и механизмы реакции; кинетические уравнения.

Основные понятия и определения: элементарный химический акт; скорость реакции; константа скорости реакции (единицы измерения); механизм химических реакций; простые и сложные реакции; активный центр; гомогенные и гетерогенные реакции; гомолитические и гетеролитические реакции; катализатор и ингибитор; порядок реакции; молекулярность реакций; мономолекулярные и бимолекулярные реакции.


Типы реакций: распада, замещения, отрыва, присоединения, рекомбинации, диспропорционирования, радикальные, радикально-цепные, понятие о колебательных реакциях.

Зависимость скорости реакции от температуры, катализатора, ингибитора, концентрации (закон действующих масс), природы реагентов, действия света и радиации.

Температурный коэффициент реакции. Энергия активации. Теория соударений. Уравнение Арреннуса. Энергетический барьер, переходное состояние химической реакции. Промежуточный активный комплекс. Энергетические диаграммы для экзотермических и эндотермических реакций. Методы стимулирования химических процессов: катализаторы, свет, радиация. Химическая кинетика и катализ в химической технологии. Биотехнология. Гетерогенный и гомогенный катализ. Фотохимические реакции и фотокатализ. Колебательные реакции типа Белоусова-Жабатинского. Биокатализ, синтетические модели.

Химическое равновесие

Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Истинное равновесие. Динамическое равновесие. Скорость достижения равновесия. Независимость состояния равновесия от наличия в системе катализатора. Константа равновесия. Равновесные концентрации реагентов. Закон действия масс и общее выражение для константы равновесия. Термодинамическое обоснование состояния химического равновесия. Свободная энергия и равновесие.

Самопроизвольные процессы и условия равновесия. Направление химической реакции и положение равновесия в обратимом процессе с учетом знака и величины термодинамических функций при высоких и низких температурах, при понижении и повышении температуры. Связь между константой равновесия и стандартным изменением энергии Гиббса. Использование таблиц стандартных термодинамических величин для вычисления константы равновесия химических процессов. Смещение химического равновесия при изменении концентраций реагирующих веществ, температуры, давления. Принцип подвижного равновесия (Ле-Шателье) химических процессов. Применение констант равновесия. Выход реакции.

Растворы


Дисперсные системы, их классификация. Истинные и коллоидные растворы. Параметры, характеризующие состояние раствора. Химическая теория растворов Д.И. Менделеева. Сольватация. Понятие об идеальном растворе.

Концентрация растворов. Различные способы выражения концентрации и взаимные переход между ними: процентная, молярная, нормальная, моляльная концентрации, мольная доля.

Растворение. Роль диффузии в образовании растворов. Термодинамические характеристики процессов образования ненасыщенных, насыщенных и пересыщенных растворов. Растворимость. Факторы определяющие растворимость. Энергия кристаллической решетки и энергия гидратации. Влияние природы компонентов системы на растворимость. Влияние внешних условий (Р, Т) на растворимость. Высаливание. Понятие об экстракции.

Вода - важнейший растворитель. Электронное строение и геометрическая модель молекулы воды. Влияние водородных связей на физико-химические свойства воды. Структура льда и жидкой воды. Лигандные свойства воды. Аквакомплексы. Биологическая роль воды и водных растворов. Проблема опреснения воды.

Коллигативные свойства растворов неэлектролитов: осмотическое давление, давление насыщенного пара растворителя, температура кипения и замерзания раствора.

Изотонический коэффициент Вант-Гоффа.

Свойства растворов электролитов. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Степень диссоциации и ее взаимосвязь с изотоническим коэффициентом. Классификация электролитов по степени диссоциации. Понятие об ионизирующих растворителях. Влияние характера химической связи на степень диссоциации. Образование комплексных ионов в процессе растворения.

Обратимость процессов диссоциации слабых электролитов. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Ступенчатая диссоциация. Смещение равновесия диссоциации: влияние одноименного иона, температуры.

Кажущаяся степень диссоциации сильных электролитов. Понятие об ионной атмосфере, активности и коэффициенте активности. Ионная сила раствора.

Диссоциация воды. Ионное произведение воды, влияние температуры. рН раствора. Кислотно-основные индикаторы. Понятие о буферных растворах.

Гетерогенные равновесия в растворах. Произведение растворимости. Образование и растворение осадков. Влияние одноименных ионов, кислотности среды и процессов комплсксообразования на смещение гетерогенных равновесии в растворах электролитов. Иониты и ионнообменные равновесия.

Равновесия в растворах комплексных соединений. Первичная и вторичная диссоциация. Ступенчатые и общая константа нестойкости комплекса. Смещение равновесии комплексообразования. Влияние комплексообразования на кислотно-основные свойства лигандов. Взаимосвязь константы нестойкости комплекса и изменения энергии Гиббса процесса комплексообразования. Энтальпийная и энтропийная составляющие процесса комплексообразования. Хелатный эффект.

Обменные реакции в растворах электролитов. Направление протекания обменных реакций. Константа равновесия. Условия практически необратимого протекания обменных реакций.

Гидролиз. Влияние поляризующего действия катиона и поляризуемости аниона на характер и эффективность гидролиза. Гидролиз катионов с позиций кислотно-основных равновесий аквакомплексов. Влияние водородных связей на гидролиз анионов. Степень и константа гидролиза. Смещение равновесии гидролиза. Гидролиз средних, кислых и основных солей. Взаимно усиливающийся гидролиз. Гидролиз комплексных соединений. Образование полиядерных комплексов.

Обзор современных теорий кислот и оснований. Теория сольвосистем. Протолитичсская теория Бренетеда-Лоури. Электронная теория Льюиса. Понятие о сопряженных кислотах и основаниях. Реакции нейтрализации. Ионизирующие свойства растворителя. Влияние природы растворителя на эффективность диссоциации электролитов.

Окислительно-восстановительные процессы.
Электродные потенциалы. Электролиз


Общая характеристика окислительно-восстановительных процессов. Степень окисления элемента и ее взаимосвязь с положением элемента в периодической системе Д.И. Менделеева. Процессы окисления и восстановления, важнейшие окислители и восстановители. Понятие о сопряженных окислителях и восстановителях. Окислительно-восстановительная система. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Принцип электронного баланса. Метод полуреакций. Поляризующие действие элемента в данной степени окисления и форма его существования в водном растворе (аква-, гидроксо-или оксокомлпекс). Основные типы окислительно-восстановительных реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные, диспропорционирования. Окислительно-восстановительная двойственность. Качественный анализ влияния рН среды и комплесообразования на окислительно-восстановительные свойства системы.

Количественная характеристика окислительно-восстановительных процессов. Эквивалент вещества.

Процессы на границе раздела металл - раствор. Понятие о двойном электрическом слое. Гальванический элемент. Электродвижущая сила. Стандартная ЭДС. Взаимосвязь изменения энергии Гиббса и ЭДС. Электродные полуреакции и электродный потенциал. Европейское соглашение о форме записи полуреакций и знаке электродного потенциала. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал.

Водородный электрод и водородная шкала стандартных электродных потенциалов. Применение уравнения Нернста для типичных окислительно-восстановительных реакций (окисления или восстановления воды, окислительно-восстановительных реакций с участием аква-, гидроксо- и оксокомплексов ионов металлов). Использование величин электродных потенциалов для определения направления окислительно-восстановительных реакций. Взаимосвязь стандартной ЭДС и константы равновесия.

Ряд напряжений металлов. Влияние энергии сублимации металла, энергии ионизации атома металла и энергии гидратации иона металла на величину стандартного электродного потенциала металла. Влияние природы растворителя и степени дисперсности металла на величину электродного потенциала. Влияние рН раствора и процессов комплексообразования на окислительно-восстановительные свойства ионов металлов.

Электролиз. Химические процессы с участием электрического тока. Законы Фарадея. Число Фарадея. Электрохимический эквивалент.

Катодные и анодные процессы при электролизе расплавов, водных и неводных растворов. Инертные и активные электроды. Понятие об электрохимической кинетике. Явление перенапряжения. Принципы и примеры электрохимического синтеза: получение и рафинирование металлов, получение свободных галогенов, получение хлоратов, перхлоратов, перманганатов, пероксокислот. Электрохимическое разложение воды.

Химия элементов и их соединений


Водород

Строение атома. Изотопы водорода, валентные возможности, характерные степени окислении. Место водорода в периодической системе элементов.

Строение молекулы водорода с позиций методов ВС и МО, энергия связи. Окислительно-восстановительные свойства водорода. Атомарный водород. Водород в момент выделения. Ион водорода (протон). Молекулярный ион водорода. Получение водорода в лаборатории и промышленности. Применение водорода. Водород - топливо будущего.

Соединения водорода в степени окисления (-1). Характер химической связи и кислотно-основные свойства гидридов. Комплексные гидриды. Восстановительные свойства гидрид-иона.

Соединения водорода в степени окисления (+1). Характер химической связи. Ион-гидроксония и его окислительные свойства.

Влияние водородной связи на физические и химические свойства водородных соединений. Роль водородной связи в биологических процессах.

р-элемснты VII группы (галогены)

Сравнительная характеристика изменения атомных свойств галогенов (электронная структура атомов, потенциалы ионизации, энергия сродства к электрону, валентные возможности, координационные числа, характерные степени окисления), формы нахождения и распространенность галогенов в природе.

Фтор. Электронное строение молекулы, энергия связи. Получение фтора и его свойства. Взаимодействие фтора с водой и растворами щелочей. Фториды - характер химической связи и свойства. Комплексные фториды. Фтороводород и плавиковая кислота. Ассоциация молекул. Фтороний- и фторогидрогенат-ионы. Травление стекла. Фторид кислорода. Применение фтора и его соединений.

Хлор, бром, иод. Сравнительная характеристика простых веществ (строение молекул, энергия связи, термическая устойчивость, изменение температур плавления и кипения, окислительно-восстановительные свойства). Взаимодействие галогенов с водой и водными растворами щелочей. Получение галогенов в лаборатории и промышленности.

Соединения галогенов в степени окисления -1. Характер химической связи галогенидов и их свойства. Галогеноводороды. Характер связи в молекулах, термическая устойчивость. Закономерности изменения физических (температуры кипения и плавления) и химических (кислотно-основные и окислительно-восстановительные) свойств галогеноводородов. Водные растворы галогеноводородов, их свойства. Понятие об азеотропных растворах. Восстановительные свойства галогенид-ионов. Получение галогеноводородов в лаборатории и промышленности. Полигалогениды, характер химической связи и свойства. Галогенид-ионы, как типичные лиганды. Влияние электронной структуры иона металла на устойчивость галогенидных комплексов.

Соединения галогенов с кислородом. Оксиды галогенов. Химические свойства оксидов хлора. Взаимодействие с водой и водными растворами щелочей. Окислительно-восстановительные свойства оксидов хлора. Сравнительная характеристика оксидов брома и иода с оксидами хлора.

Оксокислоты галогенов. Сравнительная характеристика оксокислот хлора. Стереохимия и изменение устойчивости в ряду гипохлорит-, хлорит-, хлорат- и перхлорат-ионов. Изменение кислотных и окислительно-восстановительных свойств в ряду оксокислот хлора. Хлорная известь: получение и свойства; бертолетовая соль и перхлораты: получение и свойства.

Сравнительная характеристика кислородных соединений брома и иода с соответствующими соединениями хлора. Влияние природы катиона на окислительные свойства и термическую устойчивость анионов кислородных кислот галогенов.

Соединения галогенов друг с другом. Характер связи. Физические и химические свойства. Гидролиз.

Применение галогенов и их соединений.

р-элементы VI группы

Сравнительная характеристика р-элементов VI группы (электронная структура атомов, потенциалы ионизации, энергия сродства к электрону, валентные возможности, характерные степени окисления, координационные числа). Формы нахождения и распространенность в природе.

Кислород. Простые вещества, строение молекул кислорода и озона. Получение и химические свойства. Биологическая роль кислорода и озона.

Соединения кислорода (-2). Характер химической связи в оксидах и их свойства. Оксиды, гидроксиды: общее способы получения и свойства. Вода. Строение молекулы, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Влияние комплексообразования на химические свойства воды.

Соединения кислорода (-1). Пероксиды. Пероксид водорода: строение молекул, термическая устойчивость, окислительно-восстановительные и кислотно-основные свойства. Влияние рН раствора на окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода и применение пероксида водорода.

Соединения кислорода в положительных степенях окисления +2 и +4. Фторид кислорода. Диоксигенил-ион.

Применение кислорода и его соединений.

Сера. Аллотропия серы. Физические и химические свойства. Взаимодействие серы с окислителями и восстановителями, со щелочами. Получение серы.

Соединения серы (-2). Сульфиды: характер химической связи и кислотно-основные свойства. Сероводород: строение молекулы, получение, свойства. Водный раствор сероводорода: кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Сульфиды металлов: классификация по растворимости в вода, кислотах, щелочах, водных растворах сульфидов и полисульфидов щелочных металлов. Полисульфиды. Пирит. Сульфаны.

Соединения серы с кислородом. Оксиды серы. Диоксид серы. Строение молекулы. Получение диоксида серы. Окислительно-восстановительные свойства. Взаимодействие диоксида серы с водой и водными растворами щелочей. Свойства водного раствора диоксида серы. Сульфиты и гидросульфиты, их термическая устойчивость, гидролиз. Сравнительная характеристика восстановительных свойств диоксида серы и его водного раствора, влияние рН.

Триоксид серы: строение, аллотропные модификации, получение и свойства. Олеум. Серная кислота - кислотные и окислительные свойства. Влияние концентрации кислоты на окислительные свойства. Нитрозный и контактный методы получения серной кислоты. Значение серной кислоты в химической промышленности. Сульфаты, гидросульфаты.

Тиосериая кислота, тиосульфаты: строение, получение, свойства. Взаимодействие тиосульфатов с галогенами, кислотами. Тиосульфат-ион как лиганд. Взаимодействие тиосульфатов с галогенидами серебра.

Политионовые кислоты: строение, получение, свойства. Дитионовая кислота и дитионаты. Дитионистая кислота и дитиониты.

Пероксосерная и перокоодисерная кислоты: получение, строение, свойства; гидролиз пероксокислот; соли пероксокислот. Соединения серы с галогенами. Оксогалогениды серы. Хлористый сульфурил, хлористый тионил, хлорсульфоновая кислота: строение, получение, свойства. Гексафторид серы. Гидролиз соединений серы с галогенами.

Применение серы и ее соединений.

Селен, теллур, полоний. Сравнительная характеристика свойств простых веществ. Взаимодействие с окислителями и восстановителями, водой, водными растворами кислот и щелочей. Получение селена и теллура.

Соединения селена и теллура в степени окисления (-2). Селениды и теллуриды. Селеноводород и теллуроводород: сравнительная характеристика термической устойчивости, кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств водородных соединений р-элементов VI группы.

Соединения селена и теллура в степени окисления (+4). Диоксиды селена и теллура: строение, взаимодействие с водой, свойства водных растворов. Селенистая кислота. Селениты и теллуриты.

Сравнение окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств соединений серы, селена и теллура в степени окисления (+4).

Соединения селена и теллура в степени окисления (+6). Триоксиды селена и теллура: строение и свойства. Свойства водных растворов: селеновая и теллуровая кислоты.

Сравнение окислительных и кислотных свойств соединений серы, селена и теллура в степени окисления (+б). Селенаты и теллураты. Практическое применение селена, теллура и их соединений.

р-элементы V группы

Общая характеристика р-элементов V группы (электронная структура атомов, потенциалы ионизации, энергия сродства к электрону, валентные возможности, координационные числа, характерные степени окисления). Формы нахождения и распространенность в природе.

Азот. Методы получения. Строение молекулы. Физические и химические свойства азота. Биологическая роль азота. Проблема фиксации азота и пути ее решения. Молекулярный азот как лиганд.

Аммиак. Строение молекулы. Лабораторный и промышленный методы получения. Жидкий аммиак как ионизирующий растворитель. Химические свойства аммиака. Окисление аммиака. Реакции замещения с участием аммиака. Амиды, имиды и нитриды металлов. Аммиак как лиганд. Влияние комплексообразования на химические свойства аммиака. Реакции присоединения с участием аммиака. Взаимодействия аммиака с водой и свойства водного раствора аммиака. Соли аммония, их гидролиз. Термическое разложение солей аммония.

Гидразин и гидроксиламин. Строение молекул и свойства. Взаимодействие с водой. Сравнительная характеристика основных свойств водных растворов аммиака, гидразина и гидроксиламина. Соли гидрозония и гидроксиламония, их гидролиз. Окислительно-восстановительные свойства гидразина и гидроксиламина, влияние рН.

Азидоводород. Строение молекулы, Кислотные и окислительные свойства азотистоводородной кислоты. Азиды металлов, их термическая устойчивость.

Оксиды азота. Строение молекул, устойчивость, получение и свойства. Термодинамические характеристики оксидов азота. Нитрозоний-ион, нитроний-ион, строение и свойства.

Азотистая кислота: строение, получение, кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Нитриты - термическая устойчивость, гидролиз, окислительно-восстановительные свойства. Азотная кислота: строение и свойства. Получение азотной кислоты в промышленности и в лаборатории. Взаимодействие с металлами и неметаллами. "Царская водка", взаимодействие с благородными металлами. Нитраты: термическое разложение, окислительные свойства.

Применение азота и его соединений.

Фосфор. Аллотропия фосфора. Получение и свойства аллотропных модификаций фосфора.

Фосфиды: сравнительная характеристика характера химической связи и кислотно-основных свойств. Фосфин: строение молекулы, получение.

Сравнительная характеристика кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств и термической устойчивости аммиака и фосфина.

Дифосфин: строение, сравнительная характеристика с гидразином.

Оксиды фосфора. Геометрическая структура. Получение и свойства оксидов фосфора. Взаимодействие оксидов фосфора с водой и водными растворами щелочей (на холоде и при нагревании). Оксокислоты фосфора. Электронное строение, получение и свойства. Сравнительная характеристика кислотных и восстановительных свойств оксокислот фосфора. Поли- и метафосфориые кислоты: механизм их образования при взаимодействии оксида фосфора (+5) с водой. Фосфаты, гидрофосфаты: их растворимость, гидролиз. Фосфорные удобрения. Понятие об изо- и гетерополикислотах.

Соединения фосфора с галогенами. Электронное строение, геометрия молекул. Оксогалогениды фосфора: получение и свойства. Гидролиз соединений фосфора с галогенами.

Применение фосфора и его соединений.

Мышьяк, сурьма и висмут. Простые вещества, характер изменения устойчивости аллотропных модификаций, физических и химических свойств. Получение. Взаимодействие с кислотами, окислителями.

Арсениды, антимониды, висмутиды. Характер химической связи и свойства. Сравнительная характеристика водородных соединений р-элементов V группы (геометрия молекул, термическая устойчивость, температуры плавления и кипения, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства).

Сравнительная характеристика кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений мышьяка, сурьмы и висмута в степени окисления (+3) (на примере оксидов, гидроксидов, галидов и сульфидов). Гидролиз галогенидов сурьмы (+3) и висмута (+3). Соли висмутила и антимонила.

Сравнительная характеристика кислотно-основных и окислительных свойств соединений мышьяка, сурьмы и висмута в степени окисления (+5). Мышьяковая и сурьмяная кислота: их свойства. Висмутаты, получение и свойства.

Сульфиды мышьяка, сурьмы и висмута - получение и свойства. Тиокислоты и тиосоли.

Применение мышьяка, сурьмы, висмута и их соединений.

р-элементы IV группы

Сравнительная характеристика р-элементов IV группы (электронные конфигурации, потенциалы ионизации, энергия сродства к электрону, валентные возможности, координационные числа, характерные степени окисления). Гомоцепи, стабилизация за счет -взаимодействия. Гетероцепи Э-0, стабилизация за счет --взаимодействия. Формы нахождения и распространенность в природе.

Углерод. Простые вещества: алмаз, графит, карбин, строение, тип гибридизации атомных орбиталей углерода. Физические и химические свойства аллотропных модификаций углерода.

Основные типы углеводородов. Природные горючие газы. Карбиды металлов. Карбид кальция, получение, свойства, применение.

Оксиды углерода. Оксид углерода (П): строение, получение, свойства. Оксид углерода (II) как лиганд. Карбонилы металлов - строение. Применение карбонилов металлов для получения железа и никеля. Водяной и генераторный газы.

Оксид углерода (IV): строение, получение, свойства. Свойства водного раствора оксида углерода (IV). Карбонаты и гидрокарбонаты: получение, растворимость, гидролиз, термическая устойчивость.

Соединения углерода с галогенами: строение, получение, свойства. Оксогалогениды углерода. Фосген.

Сероуглерод: характер химической связи и свойства. Тиокарбонаты и тиоугольная кислота: получение, строение, свойства.

Соединения углерода с азотом. Дициан: получение, строение, свойства. Синильная кислота и ее соли. Гидролиз цианидов. Цианид-ион как лиганд. Комплексные цианиды. Роданистоводородная кислота и ее соли.

Биологическая роль углерода и его соединений.Применение углерода и его соединений.

Кремний. Аллотропия кремния. Получение и свойства кремния. Сравнительная характеристика водородных соединений кремния и углерода.Силициды металлов. Кремнийорганические соединения.

Кислородные соединения кремния. Диоксид кремния, полимерная структура и свойства. Кремниевые кислоты. Силикаты. Стекло. Жидкое стекло. Гидролиз силикатов.

Галогениды кремния: получение, свойства. Гидролиз галогенидов кремния. Сравнительная характеристика свойств галогенидов углерода и кремния. Гексафторокремниевая кислота: строение, свойства. Гексафторосиликаты.

Практическое применение кремния и его соединений.

Германий, олово, свинец. Сравнительная характеристика свойств простых веществ р-элементов IV группы. Взаимодействие германия, олова,свинца с водными растворами кислот и щелочей.

Гидриды германия, олова, свинца и их свойства. Оксиды и гидроксиды германия, олова и свинца в степени окисления (+2), изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств. Диоксиды германия, олова и свинца. Германаты, станнаты и плюмбаты. Сурик: строение, взаимодействие с кислотами. Стереохимия и свойства гидрокскокомплексов германия, олова и свинца.

Сравнительная характеристика кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений германия (IV), олова (IV) и свинца (IV).

Тетрагалогениды германия, олова, свинца, их устойчивость. Галогенидные комплексы: строение, устойчивость.

Сульфиды германия, олова и свинца: получение и свойства. Тиостаннаты и тиогерманаты.

Принцип работы свинцового аккумулятора.

Применение германия, олова, свинца и их соединений.

Общий обзор кислородных соединений р-элементов IV - VII групп. Влияние электронной структуры элемента на формы существования его кислородных соединений. Изменение термической устойчивости и окислительных свойств оксоанионов по периоду(SiO4 4– Р043–, S042–, С104) и по группе. Влияние природы катиона на термическую устойчивость и окислительные свойства оксоанионов. Характер изменения координационных чисел в оксоанионах и их кислотно-основных свойств по группе.

р-элементы III группы

Общая характеристика р-элементов III группы (электронные конфигурации атомов и ионов, характер изменения радиусов, потенциалы ионизации, энергии сродства к электрону, валентные возможности, координационные числа, степени окисления, поляризующее действие катионов). Формы нахождения и распространенность в природе.

Бор: получение, свойства. Взаимодействие с окислителями, отношение к воде, водным растворам кислот, щелочей.

Гидриды бора. Диборан, электронное строение.

Галогениды бора: строение, свойства. Тетрафторборная кислота. Борный ангидрид. Борная и полиборная кислоты, бораты и полибораты. Бура.

Нитриды бора, боразон. Тетрагидробораты металлов. Применение бора и его соединений.

Алюминий. Важнейшие минералы: корунд, боксит, криолит. Природные алюмосиликаты. Каолин, глина. Получение алюминия. Сплавы алюминия. Физические и химические свойства алюминия. Алюмотермия. Термит. Полимерная структура оксида алюминия. Гидроксид алюминия: кислотно-основные свойства. Алюминаты. Соли алюминия, их гидролиз. Галогениды алюминия: строение, характер химической связи. Квасцы. Гидроксо- и ацидокомплексы алюминия.

Применение алюминия и его соединений.

Общие свойства металлов

Общие физические свойства металлов. Общность атомных характеристик. Характерные кристаллические решетки. Электронное строение металлов: теория Друде-Лорентца (достоинства, недостатки).

Общие методы получения металлов. Пирометаллургия. Окислительных обжиг руд. Выбор восстановителя. Влияние температуры на эффективность процесса восстановления металлов с помощью углерода. Металлотермия. Гидрометаллургия. Цианидный метод получения золота. Электрохимические методы: электролиз расплавов и растворов солей металлов. Электрохимическое рафинирование металлов. Получение особо чистых металлов: вакуумная перегонка, зонная плавка, транспортные реакции (карбонильный процесс, иодидное рафинирование).

Общие химические свойства металлов. Характер изменения восстановительной активности металлов в зависимости от положения металла в периодической системе Д.И. Менделеева. Взаимодействие металлов с водой, водными растворами кислот, щелочей, солей, термические и кинетические факторы.

Коррозия металлов. Термодинамические и кинетические параметры, влияющие на эффективность электрохимической коррозии. Типы электрохимической коррозии. Защита металлов от коррозии. Контактная и протекторная защита металлов от электрохимической коррозии.

Сплавы. Твердые растворы. Понятие об интерметаллических соединениях. Основные типы диаграмм состояния металлических систем. Понятие о физико-химическом анализе (Н.С. Курнаков).

Металлы как биогенные элементы.

s-элементы I группы

Общая характеристика s-элементов I группы (электронная структура, характер изменения радиусов, потенциалов ионизации, поляризующего действия катионов; характерная степень окисления). Формы нахождения и распространенность в природе.

Простые вещества: получение, характер изменения физических и химических свойств. Положение в ряду напряжений, взаимодействие с кислородом, галогенами, серой, азотом, водой, водными растворами кислот. Взаимодействие щелочных металлов с аммиаком.

Соединения щелочных металлов: характер химической связи и свойства. Оксиды, пероксиды, супероксиды, озониды: получение, строение, свойства. Гидроксиды: общие способы получения и свойства. Важнейшие соли щелочных металлов, получение и свойства. Сода, поташ, получение в промышленности. Сульфиды и полисульфиды щелочных металлов, их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Гидриды, их гидролиз. Натрий и калий - биометаллы. Калийные удобрения.

Применение щелочных металлов и их соединений.

s-элементы II группы

Общая характеристика s-элементов II группы (электронные конфигурации, характер изменения радиусов, потенциалов ионизации, энергии сродства к электрону, поляризующего действия катионов, характерные степени окисления). Формы нахождения и распространенность в природе.

Простые вещества. Получение металлов. Взаимодействие с окислителями, отношение к воде, водным растворам кислот, щелочей.

Бериллий. Сплавы бериллия. Оксид и гидроксид бериллия. Бериллаты и гидроксобериллаты. Соли бериллия, их свойства. Галогениды бериллия: строение, свойства. Токсичность соединений бериллия. Применение бериллия и его соединений.

Магний, кальция, стронций, барий: гидриды металлов, их гидролиз. Оксиды, пероксиды и гидроксиды: общие способы получения и свойства. Гашеная и негашеная известь. Важнейшие соли щелочноземельных металлов, их растворимость. Жесткость воды и методы ее устранения. Вяжущие вещества.

Биологическая роль кальция и магния. Применение щелочноземельных металлов и их соединений.

Общий обзор свойств переходных элементов

Классификация переходных элементов в зависимости от положения в периодической системе: d- и f-элементы, легкие и тяжелые d-элементы, ранние и поздние d-элементы. Электронные конфигурации атомов и характер их изменения в рядах и группах. Относительные энергии (n - 2)f-, (n - 1)d-, nр, ns-орбиталей и участие их в образовании химической связи.

Закономерности изменения радиусов атомов и ионов в рядах и подгруппах d-элементов. Лантаноидное сжатие. Потенциалы ионизации атомов переходных элементов, порядок удаления электронов при ионизации, изменение потенциалов ионизации по группе. Характерные степени окисления d-элементов. Характер изменения поляризующего действия катионов d-элементов по группе для ранних и поздних d-элементов. Внутренняя и вторичная периодичность.

Характер изменения физических свойств простых веществ d-элементов: температура плавления и кипения, энергия атомизации.

Переходные элементы как типичные комплексообразователи. Основные понятия и определения химии комплексных соединений. Классификация и номенклатура КС. Изомерия КС. Характерные координационные числа и типы гибридизации атомных орбиталей d-элементов. ТКП для комплексов Oh, Td, D4h симметрии.

Сравнение различных методов для описания электронного строения, оптических, магнитных, кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств комплексных соединений и их окраски.

Комплексные соединения переходных металлов со связью металл - металл. Понятие о кластерах.

Ранние d-элементы

Подгруппа титана- общая характеристика.

Титан - простое вещество, карбид и нитрид титана, соединения титана (II), (III), (IV). Полимеризация соединений титана.

Подгруппа ванадия- общая характеристика.

Ванадий - простое вещество, его интерметаллические и металлоподобные соединения. Соединения ванадия (II), (III), (IV), (V).

Подгруппа хрома - общая характеристика.

Хром -простое вещество. Соединения хрома (0) (карбонильные комплексы), (II), (III), (VI).

Подгруппа марганца- общая характеристика

Марганец - простое вещество. Соединения марганца (0), (II), (III), (IV), (VI), (VII).

Поздние d-элементы

d-элементы VIII группы- общая характеристика. Элементы семейства железа- общая характеристика. Простые вещества: модификации, физические свойства, сплавы, взаимодействие с неметаллами, водой, кислотами.

Оксиды, гидроксиды, галогениды, сульфиды элементов подгруппы железа в степенях окисления (+2) и (+3).

Высшие степени окисления элементов семейства железа : Fe(VI), Co(IV), Ni(IV).

Координационные соединения элементов семейства железа в степенях окисления 0, (+2), (+3): электронное строение, геометрические конфигурации, устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства, биологические функции.

Платиновые металлы- общая характеристика.

Простые вещества: физические свойства, реакционная способность, аффинаж.

Бинарные соединения платиновых металлов: степени окисления элементов, оксиды, галогениды, сульфиды.

Комплексные соединения платиновых металлов: классификация, степени окисления и координационные числа металлов, геометрические структуры, применение.

Подгруппа меди- общая характеристика.

Простые вещества: получение, физические свойства, реакционная способность. Соединения Э(I), Cu(II), Э(III) и Au(V). Основные типы координационных соединений элементов подгруппы меди и их характеристика.

Подгруппа цинка- общая характеристика.

Простые вещества: получение, физические свойства, реакционная способность, амфотерность, образование амальгам.

Соединения Э(II) и Hg(I). Координационные соединения- типы, строение, устойчивость.

Особенности d-элементов III группы Периодической системы.

Подгруппа скандия- общая характеристика. Простые вещества и соединения Э(III). Изменение основных свойств соединений по подгруппе.

f-элементы

Семейство лантаноидов. Электронное строение. Подсемейства церия и тория.

Семейство РЗЭ. Внутренняя периодичность свойств. Простые вещества. Свойства соединений Э(II), Э(III), Э(IV).

Семейство актиноидов. Электронное строение. Размытая периодичность.

Подсемейства тория и берклия. Радиоактивность. Простые вещества. Свойства соединений Э(П), Э(III), Э(IV), Э(V), Э(VI) (уранил- и нептунил- ионы), Э(VII).

 
Перечень лабораторных работ:

  1. Галогены и их соединения.

  2. Химические свойства кислорода, серы и их соединений.

  3. Химические свойства азота и его соединений.

  4. Химические свойства фосфора и его соединений.

  5. Химические свойства элементов подгруппы мышьяка и их соединений.

  6. Химические свойства типических элементов IV группы и их соединений.

  7. Химические свойства олова и свинца и их соединений.

  8. Химические свойства типических соединений элементов III группы.

  9. Химические свойства элементов I группы.

  10. Химические свойства элементов II группы.

  11. Химические свойства титана и его соединений.

  12. Химические свойства ванадия и его соединений.

  13. Химические свойства хрома и его соединений.

  14. Химические свойства марганца и его соединений.

  15. Химические свойства железа, кобальта и никеля и их соединений.

Неорганический синтез


Общие правила работы в лаборатории неорганического синтеза

Правила техники безопасности при работе с концентрированными растворами кислот и щелочей, ядовитыми, взрывчатыми и легко воспламеняющимися веществами. Правила работы с электронагревательными приборами. Необходимые меры предосторожности для предотвращения несчастных случаев (ожоги, отравления, пожар). Действия при тушении пожара. Оказание первой помощи при несчастных случаях.

Реактивы, их классификация и правила работы с ними. Лабораторная посуда и ее виды. Правила работы со стеклом. Получение, очистка и высушивание газов (кислорода, хлора, водорода, азота, галогеноводородов, аммиака, сероводорода, диоксида углерода, оксидов азота). Хранение газов. Предосторожности при работе с газами.

Основные методы работы в лаборатории. Реактивы, их квалификация и правила работы с ними. Правила работы с лабораторной посудой. Взвешивание. Нагревание. Фильтрование. Охлаждение. Высушивание газов и твердых веществ.

Техника безопасности с газообразными веществами. Получение и транспортировка газов. Газометры. Газовые баллоны.

Растворы

Расчеты, связанные с приготовлением растворов заданной концентрации. Работа со справочной литературой.

Определение плотности и концентрации растворов с помощью ареометра.

Лабораторная работа : Приготовление растворов заданной концентрации из жидких и твердых веществ (безводных солей и кристаллогидратов).

Выбор конкретных растворов определяется потребностями лаборатории.

Основные методы очистки веществ

Основные методы очистки веществ: перекристаллизация, зонная плавка, перегонка, ректификация, сублимация, экстракция, ионный обмен, использование транспортных реакций. Физико-химические основы методов очистки.

Применение перекристаллизации для очистки солей. Механизм захвата примесей кристаллической фазой. Техника кристаллизации, фильтрования и промывания осадков. Высушивание осадков. Получение кристаллогидратов с различным содержанием воды.

Разделение солей методом дробной кристаллизации. Расчеты, связанные с разделением двух солей. Расчет количества воды, необходимой для проведения перекристаллизации определенного количества соли с заданным выходом очищенного продукта.

Лабораторная работа:

  1. Перекристаллизация солей.

Металлотермические и термические основы синтеза

Область применения термического метода. Синтез простых веществ, оксидов, солей. Термическое разложение карбонатов, сульфатов, нитратов, гидроксидов, карбонилов, иодидов.

Использование термодинамических функций для определения возможности использования углерода, оксида углерода(II), водорода и металлов в качестве восстановителей.

Методика проведения металлотермического синтеза металлов: инициирование процесса с помощью зажигательных смесей различного состава; обеспечение эффективности отделения полученного металла от флюса. Расчет температуры синтеза.
Лабораторные работы:

  1. Получение хрома.

  2. Получение марганца.

  3. Получение железа (кобальта, никеля).

  4. Получение феррохрома.

  5. Получение бора.

  6. Получение простых веществ (меди, никеля, свинца) путем восстановления водородом бинарных соединений.

  7. Получение оксида железа (III).

  8. Получение оксидов цинка и магния.

  9. Получение перхлората калия.

Окислительно-восстановительные методы синтеза

Использование окислительно-восстановительных реакций различного типа (межмолекулярных, внутримолекулярного окисления-восстановления и реакций диспропорционирования) для получения: простых веществ (водород, кислород, азот, галогены); оксидов (оксид серы (IV), углекислый газ); кислородсодержащих и бескислородных кислот (серная, азотная, фосфорная, бромоводородная, иодоводородная, оксокислоты галогенов и халькогенов) и их солей.
Лабораторные работы:

  1. Получение меди из медного купороса.

  2. Получение иода из лабораторных остатков.

  3. Получение иодистого азота.

  4. Получение иодида аммония.

  5. Получение хлората (бромата, йодата) калия.

  6. Получение тиосульфата натрия.

  7. Получение бета-оловянной кислоты.

  8. Получение сульфата железа (II).

  9. Получение нитрата железа (III).

  10. Получение хлорида меди (II).

  11. Получение медного купороса.

  12. Получение газов (водорода, кислорода, хлора, хлороводорода, азота, аммиака, оксида серы (IV), сероводорода, углекислого газа).

Электрохимические методы синтеза

Электролиз воды и водных растворов кислот, щелочей, солей. Плотность тока. Выход по току. Определение продуктов электролиза. Использование электрохимических методов для синтеза различных типов соединений.
Лабораторные работы:

  1. Получение металлов (меди, кадмия, марганца, цинка) путем электролиза.

  2. Получение оксида марганца (IV).

  3. Получение перманганата калия.

Синтезы при помощи обменных реакций

Получение малорастворимых соединений (оксидов, кислот, солей) при помощи обменных реакций в растворе.

Синтезы с применением ионообменных смол. Катиониты и аниониты, их классификация и характеристики. Техника работы с ионнообменными смолами.
Лабораторные работы:

  1. Получение оксида хрома (VI).

  2. Получение пероксида бария.

  3. Получение гидроксида кальция.

  4. Получение концентрированной азотной кислоты.

  5. Получение дихромата аммония.

  6. Получение ацетата меди.

  7. Получение роданида бария.

  8. Получение ортоборной кислоты.

  9. Получение карбоната марганца (II).

  10. Получение иодоводородной (бромоводородной) кислоты.

Синтез комплексных соединений

Особенности методов синтеза комплексных соединений. Влияние природы центрального атома и лигандов на устойчивость, окислительно-восстановительные свойства комплексов при их получении.
Лабораторные работы:

  1. Синтез ацетилацетоната алюминия.

  2. Синтез гликолята меди (II).

  3. Синтез бромида гексаамминникеля (II).

  4. Синтез трисоксалатоферрата (III).

  5. Синтез сульфата тетраамминмеди (II).

  6. Синтез хлорида гексаамминхрома (III).

  7. Синтез нитрата гексааммикобальта (III).
1   2   3   4   5

Похожие:

Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconПримерная программа наименование дисциплины «Неорганическая и аналитическая химия»
Дисциплина «Неорганическая и аналитическая химия» относится к обще-профессиональному ветеринарно-биологическому циклу
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 04 Органическая химия
Отбор содержания и организация учебного материала базируются на принципах преемственности и дальнейшего развития, т к изучение дисциплины...
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconПрограмма вступительного испытания (собеседование/устный экзамен) по дисциплинам «Неорганическая химия»
«Неорганическая химия», «Аналитическая химия», «Физическая химия» и «Органическая химия»
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconПрограмма дисциплины дпп. Ф. 01 Общая и неорганическая химия цели и задачи дисциплины
Цель: получение студентами основ теоретических знаний по ключевым разделам общей и неорганической химии и приобретение навыков выполнения...
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 03 Аналитическая химия
Цель дисциплины: формирование базовых знаний о способах и приемах химического анализа, методах определения состава и строения вещества,...
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 05 Коллоидная химия
Цель дисциплины: формирование базовых знаний о поверхностных явлениях, особенностях строения и свойствах дисперсных систем, а также...
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия
Цель дисциплины: формирование базовых знаний и основных понятий физической химии, представлений о фундаментальных законах и основных...
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconПрограмма дисциплины ер. Р. 01 Химия окружающей среды цели и задачи дисциплины
Курс «Химия окружающей среды» проводится после изучения систематических курсов общая и неорганическая химия, общая экология, почвоведение...
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconРабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры неорганической химии
Неорганическая химия, 02. 00. 02 Аналитическая химия, 02. 00. 03 Органическая химия, 02. 00. 04 Физическая химия) и студентов старших...
Примерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия iconРабочей программы дисциплины Физическая химия
Изучению курса предшествует следующие дисциплины: неорганическая химия, математика, физика, информатика
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org