Программа вступительных испытаний по химии Направление 050100. 68 Педагогическое образование icon

Программа вступительных испытаний по химии Направление 050100. 68 Педагогическое образование


Смотрите также:
Программа вступительных испытаний для лиц, поступающих на направление подготовки 050100...
Программа вступительных испытаний для лиц, поступающих на направление подготовки 050100...
Программа вступительных испытаний для лиц, поступающих на направление подготовки 050100...
Программа вступительных испытаний для лиц, поступающих на направление подготовки 050100...
Программа вступительных испытаний для лиц, поступающих на направление подготовки 050100...
Программа вступительных испытаний для лиц, поступающих на направление подготовки 050100...
Программа вступительных испытаний для лиц, поступающих на направление подготовки 050100...
Программа вступительных испытаний в магистратуру по направлению 050100...
Программа вступительных испытаний по направлению 050100...
Программа вступительных испытаний в магистратуру по направлению 050100...
Программа вступительных испытаний в магистратуру по направлению 050100...
Программа вступительных испытаний по направлению 050100...



Загрузка...
страницы:   1   2
скачать
Программа

вступительных испытаний по химии


Направление 050100.68 Педагогическое образование,

программа Химическое образование


Неорганическая химия


Основные классы неорганических веществ. Простые вещества. Аллотропия. Аллотропные модификации. Металлы и неметаллы. Бинарные соединения. Принципы номенклатуры бинарных соединений. Оксиды. Оксиды солеобразующие и несолеобразующие. Основные, кислотные (ангидриды), амфотерные оксиды. Солеобразные оксиды. Номенклатура. Пероксиды (перекиси). Гидроксиды. Основания. Кислотность оснований. Щелочи. Малорастворимые основания. Номенклатура. Кислоты. Основность кислот. Безкислородные кислоты. Номенклатура кислот. Амфотерные гидроксиды. Соли. Соли средние, кислые, основные. Номенклатура. Смешанные соли. Двойные соли.

Строение вещества. Историческое развитие представлений о строении вещества. Корпускулярно-волновой подход к описанию динамики частиц. Описание одноэлектронного атома по Бору. Постулаты квантовой механики. Описание атома в квантовой механике. Квантовые числа, характеризующие атомные орбитали. Принципы заполнения многоэлектронных уровней в атоме.

Периодический закон Д.И. Менделеева и строение электронных оболочек атомов. Периодическая система элементов. Понятие о периодической системе как математическом описании периодического закона и периодических таблицах – как графическом отображении периодической системы.

Основные характеристики атомов: энергия ионизации атомов, сродство атомов к электрону, эффективный атомный радиус, электроотрицательность, относительная электроотрицательность, магнитные свойства атомов. Связь перечисленных атомных характеристик с электронной структурой.

Квантово-механическая трактовка образования связи между атомами. Понятие о молекулярных орбиталях. [Метод ЛКАО МО. Типы молекулярных орбиталей. Построение простейших энергетических диаграмм и электронных оболочек двухатомных гомо- и гетероядерных молекул, образованных элементами I и II периодов.] Локализованные орбитали и описание молекул в рамках валентных связей. Физическая идея метода валентных связей. Сигма- и пи- дельта связи. Механизмы образования ковалентной связи. [Сравнение двух приближенных квантовомеханических методов описания ковалентной связи - МВС и ММО.] Использование концепции гибридизованных атомных орбиталей для трактовки образования химических связей в молекулах. Распределение электронной плотности в молекуле. Ковалентные и полярные связи.

Межмолекулярное взаимодействие. Силы Ван-дер-Вальса и их классификация (ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействие). Влияние энергии межмолекулярного взаимодействия на физические свойства вещества.

Водородная связь. Ионная связь. Свойства соединений с ионной связью. Природа металлического состояния. Типы кристаллических решеток. Понятие о ковалентных, ионных и молекулярных кристаллах.

Теоретические основы химических процессов.

Химия как наука о веществах и процессах их превращения. Масса и энергия как свойства вещества. Химическое уравнение. Стехиометрия, как отражения знаков сохранения массы, w, заряда атомов. Элементы химической термодинамики. Определения замкнутой, открытой и изолированной систем. Полная и внутренняя энергия системы. Первый закон термодинамики. Тепловой эффект реакции и энтальпия системы как функция её состояния. Энтальпии образования веществ. Закон Гесса. Энтропия. Второй закон термодинамики. Энтропия как мера неупорядоченности термодинамической системы. Энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал), стандартное значение энергии Гиббса.

Химическое равновесие. Условие химического равновесия. Константа равновесия. Константы гомогенных и гетерогенных реакций, их выражения через концентрации. Понятие об активности. Различные типы констант равновесия: константа диссоциации, произведение растворимости, константа устойчивости и др. Смещение химического равновесия (температура, концентрация, другие факторы). Принцип подвижного равновесия (Ле-Шателье) химических процессов.

Кинетика и механизмы химических реакций. Классификация химических процессов. Закон действия масс, константа скорости химической реакции. Понятие о молекулярности и порядке реакции. Простые реакции первого и второго порядка. Влияние температуры на скорость реакций. Понятие об активных молекулах и энергия активации процесса. Свободные радикалы. Цепные реакции. Катализ. Влияние катализаторов на скорость реакций. Виды катализа: гомогенный, гетерогенный, понятие об ингибиторах. Использование катализа в промышленности. Роль катализаторов в биологических процессах.

Растворы. Дисперсные системы, классификация по размерам частиц, истинные растворы. Химическая теория растворов Д.И. Менделеева. Понятие об идеальном растворе. Растворимость. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Влияние температуры на растворимость твердых веществ. Способы выражения состава раствора. Растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации Аррениус. Диссоциирующая и ионизирующая способность растворителя. Степень диссоциации. Классификация электролитов по степени диссоциации. Влияние химической связи на степень диссоциации. Обратимость процессов диссоциации слабых электролитов. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Ступенчатая диссоциация. Смещение равновесия диссоциации: влияние одноименного иона. Понятие о буферных системах. Автопротолиз воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Кислотно-основные индикаторы. Гидролиз солей. Степень и константа гидролиза. Смещение равновесия гидролиза. Труднорастворимые вещества. Гетерогенные равновесия в растворах. Образование и растворение осадков. Влияние одноименных ионов на смещение гетерогенных равновесий в растворах электролитов.

Комплексные соединения переходных элементов. Применение МВС для описания электронного строения комплексных соединений. Важнейшие типы гибридизации и пространственное строение комплексов. Строение КС. Комплексообразователь, лиганды. Внутренняя внешняя сфера комплексного соединения (комплекс). Внешняя сфера комплексного соединения. Координационное число комплексообразователя. Классификация комплексных соединений. Номенклатура комплексных соединений. Изомерия комплексных соединений: гидратная, цис-транс-изомерия. Электролитическая диссоциация комплексных соединений. Комплексные электролиты, как сильные электролиты. Комплексные неэлектролиты. Устойчивость комплексов в растворах. Константа нестойкости (диссоциации) и константа устойчивости. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства комплексных соединений.

Окислительно-восстановительные реакции. Окислительно-восстановительные реакции, как реакции, идущие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагентов. Степень окисления элемента и ее взаимосвязь с положением элемента в Периодической системе Д.И.Менделеева. Окислители и восстановители, относительность этих понятий. Процессы окисления и восстановления. Классификация окислительно-восстановительных реакций: а) межмолекулярного окисления-восстановления, б) внутримолекулярного окисления-восстановления, в) диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления). Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Роль среды в окислительно-восстановительных реакциях. Правила подбора коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций: а) методом полуреакций (электронно-ионные уравнения), б) методом электронного баланса. [Процессы на границе раздела металл - раствор. Понятие о двойном электрическом слое. Возникновение электрического тока при химической реакции в гальваническом элементе. Пространственное разделение процессов окисления и восстановления в гальваническом элементе. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал. Водородный электрод и водородная шкала стандартных электродных потенциалов. Направленность окислительно-восстановительных реакций. Зависимость величины электродного потенциала от концентрации и рН раствора. Ряд напряжений металлов. Осуществление химических реакций за счет электрического тока. Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Законы Фарадея. Электролиз водных растворов электролитов. Практическое значение электролиза.]

Химия элементов. Характеристики и основные химические соединения элементов в основных группах (VIIA-IA) и их подгруппах.

Элементы VII A группы. Водород. Изотопы водорода. Распространенность в природе и важнейшие природные соединения. Соединения водорода с металлами и неметаллами. Применение водорода в промышленности и в лабораторной практике. Вода. Электронное строение молекул и их межмолекулярное взаимодействие. Общая характеристика ряда галогенов. Строение электронной оболочки. Физико-химические свойства. Получение. Галогеноводороды. Оксиды. Кислородные кислоты. Использование в промышленности соединений галогенов.

Элементы VI A группы. Кислород. Аллотропные модификации. Молекула кислорода. Получение кислорода. Взаимодействие с кислородом простых и сложных веществ. Основные соединения: оксиды, пероксиды. Перекись водорода. Сера. Аллотропные модификации. Важнейшие соединения серы, их свойства, получение и практическая значимость. Водородные соединения серы. Сероводород. Оксиды серы. Кислоты и их соли: сернистая и серная, тиосерная. Производство серной кислоты и возникающие при этом загрязнения окружающей среды. [Селен, теллур. Основные физические и химические свойства простых веществ. Соединения с водородом и кислородом. Использование соединений этих элементов в современной промышленности. Общая характеристика халькогенов].

Химия элементов V A группы. Азот. Соединения с водородом. Промышленное и лабораторное получение аммиака. Реакции присоединения с участием аммиака. Взаимодействие аммиака с водой и свойства водного раствора аммиака. Аммиак как лиганд. Соли аммония и их гидролиз. Термическое разложение солей аммония. [Реакции замещения с участием аммиака. Амиды, имиды и нитриды металлов.] Окисление аммиака. Соединения с кислородом. Азотная и азотистая кислоты, их получение, практическое использование кислот и их солей. Нитриты - термическая устойчивость, гидролиз, окислительно-восстановительные свойства. Нитраты: термическое разложение, окислительные свойства. Азотные удобрения. Фосфор. Природные соединения. Получение. Аллотропические формы. Соединения с водородом. Фосфин. Кислородные соединения. [Фосфористая и фосфорноватистая кислоты]. Ортофосфорная, полифосфорные, метафосфорные кислоты. Метафосфаты и полифосфаты. Биологическая значимость фосфора. Удобрения на основе фосфора. [Мышьяк, сурьма и висмут. Нахождение в природе. Водородные и кислородные соединения. Оксиды и гидроксиды. Окислительно-восстановительные свойства мышьяка, сурьмы и висмута в степенях окисления (Ш) и (V). Токсичность мышьяка и его соединений].

Элементы IV A группы. Углерод. Нахождение в природе. Аллотропические видоизменения. Алмаз, графит, карбины и фуллерены. Химические свойства. Восстановительные свойства углерода и их использование в промышленности. Водородные соединения углерода. Способность углерода образовывать цепи и выделение особого класса соединений углерода, изучением которого занимается органическая химия. Оксиды. Угольная кислота и ее кислоты. Карбонильные соединения металлов. Соединения углерода с азотом. Синильная кислота и цианиды. Кремний. Природные соединения. Свойства кремния и его применение. Водородные соединения кремния. Силициды. Диоксид кремния. Кремниевая кислота. Стекла, силикаты. Цемент. Подгруппа германия. Природные соединения германия, олова и свинца. Свойства простых веществ. Аллотропия. Взаимодействия с кислотами и щелочами. Водородные соединения. Оксиды и гидроксиды, их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Альфа- и бета- оловянные кислоты. Восстановительные свойства соединений олова. Свинец и его соединения. Окислительные свойства соединений свинца в высшей степени окисления. Промышленная значимость олова, свинца и их соединений.

Элементы Ш А группы. Бор, нахождение в природе. Соединения с водородом и кислородом. Оксид и гидроксиды. Полиборные кислоты. Бура. Алюминий, получение и применение. Алюмотермия. Сплавы на основе алюминия. Химические свойства. Оксид и гидроксид. Амфотерные свойства. Алюминаты. Квасцы.

Элементы группы П А. Бериллий и магний. Общая характеристика простых веществ и соединений. Металлургия. Оксиды и гидроксиды. Берилл латы. Подгруппа кальция. Общая характеристика элементов и их соединений. Оксиды и гидроксиды. Жесткость воды и способы ее устранения. Негашеная и гашеная известь. Использование соединений в промышленности.

Элементы группы I А - щелочные металлы. Общая характеристика щелочных металлов. Важнейшие соли и другие соединения щелочных металлов. Получение. Гидриды. Практическое использование металлов и их соединений. Калийные удобрения.

Группы элементов типа Б. Особенности электронных структур атомов переходных элементов. Положение в периодической системе. Отличие свойств атомов элементов в основных группах (VIIA-IA) и группах элементов типа Б, простых веществ и соединений, а также закономерностей их изменения при возрастании зарядов ядер атомов. Многообразие степеней окисления, проявляемых атомами элементов групп типа Б.

Элементы I Б подгруппы. Медь, серебро. Основные соединения. Получение металлов. [Извлечение золота амальгированием и цианированием. Комплексные соединения. Аураты. Тетрахлорозолотая кислота и ее соли]. Роль серебра в фотопроцессе. Элементы II Б подгруппы. Общая характеристика. Металлические цинк, кадмий, ртуть. Основные соединения цинка. Цинкаты. Ртутные соединения. Амальгамы. Практическое использование металлов и их соединений.

Подгруппа хрома (VI Б). Общая характеристика элементов. Природные соединения хрома. Применение хрома в металлургии. Основные классы соединений: оксиды, гидроксиды, соли. Хромовые кислоты. Окислительно-восстановительные свойства соединений. Комплексные соединения хрома. [Молибден, вольфрам. Природные соединения. Методы получения. Молибденовая и вольфрамовая кислоты и их соли. Сравнительная характеристика свойств элементов подгруппы хрома].

Элементы VII Б подгруппы. Марганец. Основные минералы, содержащие марганец. Получение марганца из природных соединений. Применение марганца. Сплавы марганца. Основные соединения. Оксиды и гидроксиды марганца в разных степенях окисления. Марганцовистая и марганцовая кислоты. Манганаты и перманганаты. Окислительные свойства перманганатов в зависимости от рН среды.

Элементы VIII Б группы - триада железа и элементы подгруппы платины. Железо. Химические свойства металлического железа. Получение железа. Бездоменный процесс. Соединения железа (II, III): оксиды, гидроксиды, соли. Комплексные соединения железа. Железо в высших степенях окисления. Ферраты. Соединения элементов подгрупп кобальта и никеля. [Общий обзор платиновых металлов. Характерные степени окисления. Комплексные соединения. Применение.]

Общая характеристика металлов. Общие физические свойства металлов. Общность атомных характеристик. Характерные кристаллические решетки. Электронное строение металлов. Общие методы получения металлов. Пирометаллургия. Окислительный обжиг руд. Восстановление металлов с помощью углерода. Металлотермия. Гидрометаллургия. Общие химические свойства металлов. Характер изменения восстановительной активности металлов в зависимости от положения металла в Периодической системе. Взаимодействие металлов с водой, водными растворами кислот, щелочей, солей. Коррозия металлов. Защита металлов от коррозии. Сплавы.

^ Физическая химия


Предмет и задачи физической химии: Место физической химии среди других химических наук. Химия как количественная наука. Выдающиеся ученые физико-химики и их роль в развитии физической химии.

Химическая термодинамика. Термодинамическая система. Виды систем: открытые, закрытые и изолированные. Параметры системы. Экстенсивные и интенсивные параметры системы. Системы гетерогенные и гомогенные. Состояние системы. Равновесные и неравновесные системы. Уравнение состояния системы. Внутренняя энергия системы как функция состояния. Математическое определение функции состояния. Абсолютное значение внутренней энергии и расчет изменения внутренней энергии при переходе системы из состояния I в состоянии П. Стандартные условия. Две формы обмена энергией в системах: теплота и работа. Условия знаков для теплоты и работы.

Первое начало термодинамики. Формулировка и физический смысл. Работа расширения. Работа в химическом процессе. Общее выражение для работы против различных сил. Вечный двигатель первого рода. Теплота при постоянном объеме и при постоянном давлении. Энтальпия как функция состояния. Термодинамическая шкала для выражения теплоты химических реакций. Вычисление работы при различных процессах. Равновесный процесс. Максимальная работа, совершаемая в равновесном процессе. Теплоемкость. Средняя и истинная теплоемкость. Общее выражение первого закона термодинамики при равновесных процессах в химических системах.

Тепловые эффекты химических реакций. Термохимия. Термодинамический вывод закона Гесса. Алгоритм для расчета тепловых эффектов химических реакций. Термохимические уравнения. Стандартные энтальпии химических реакций. Стандартные энтальпии образования химических веществ и их вычисления. Стандартные внутренние энергии образования химических веществ (теплоты сгорания) и способы их вычисления. Энергии связи и приближенные вычисления энтальпий образования. Зависимость тепловых эффектов химических реакций от температуры. Закон Кирхгофа. Вычисление энтальпий химических реакций и энтальпий образования химических веществ при различных температурах. Обратимый и необратимый процесс. Максимальная работа. Самопроизвольный и несамопроизвольный процессы.

Второе начало термодинамики. Формулировка. Статистический характер второго начала термодинамики. Микросостояния и макросостояние системы. Термодинамическая вероятность. Фазовое пространство. Фазовая ячейка. Статистика Больцмана, постулаты. Уравнение для термодинамической вероятности. Максимум термодинамической вероятности системы. Уравнение Больцмана для энтропии. Приведенная теплота. Энтропия. Энтропия при прохождении самопроизвольного процесса в адиабатной и в изолированной системах. Математическая формулировка второго начала термодинамики. Физический смысл второго закона. Вычисления изменений энтропии при стандартных условиях для неконденсированных систем. Постулат Планка. Абсолютные энтропии химических веществ. Способы расчета абсолютных энтропий при различных температурах.

Объединенное уравнение термодинамики. Свободная и связанная энергии. Невозможность превращения в работу всей теплоты, подаваемой в систему. Свободная энергия. “Полезная” работа изотермически изобарной системы. Свободная энергия Гиббса. Свободная энергия Гельмгольца. Работа и свободная энергия обратимого и необратимого процесса. Расчет стандартных свободных энергий образования химических веществ и свободных энергий химических реакций.

Характеристические функции, использование при расчетах. Фундаментальное уравнение термодинамики. Термодинамические потенциалы. Зависимость свободной энергии Гиббса и свободной энергии Гельмгольца от температуры. Уравнение Гиббса – Гельмгольца в дифференциальной и интегральной форме. Алгоритмы для вычисления свободной энергии при различных температурах.

Химические потенциалы. Физический смысл химического потенциала. Химический потенциал 1 моля чистого вещества. Химический потенциал компонентов идеального раствора. Реальные растворы. Активность, коэффициент активности. Химический потенциал компонентов реального раствора.

Химическое равновесие. Закон действующих масс. Термодинамический вывод закона действующих масс. Константа равновесия. Выражение константы равновесия через различные концентрированные параметры. Константа равновесия для систем, состоящих из идеальных газов и реальных газов, идеальных растворов и реальных растворов. Константа равновесия для гетерогенных систем. Влияние общего давления на равновесие в системе.

Фазовое равновесие. Правило фаз Гиббса. Фазовое равновесие в гетерогенных системах. Фаза. Компонент. Число независимых компонентов. Число степеней свободы. Вывод правила фаз Гиббса. Анализ фазовых превращений по фазовой диаграмме воды. Двухкомпонентные системы. Трехкомпонентные системы.

Термодинамика растворов. Физический и химический подходы к описанию растворов. Растворимость, растворитель и растворенное вещество. Идеальный и неидеальный растворы. Термодинамика идеальных растворов. Закон Рауля. Отличие понятия идеального раствора от понятия идеального газа. Отклонения реальных растворов от закона Рауля. Активность и методы ее определения. Разбавленные растворы. Закон Генри. Растворы газов в конденсированных фазах. Растворимость твердых тел в жидкостях. Повышение точки кипения растворов при увеличении их концентрации. Теплота плавления, теплота смешения и теплота растворения. Эбуллиоскопия и криоскопия. Термодинамический вывод формул для криоскопической и эбуллиоскопической постоянных. Определение молекулярной массы растворенного вещества. Осмос. Наблюдение осмоса. Термодинамический вывод уравнения Вант-Гоффа для осмотического давления. Роль осмоса в природе, в биологических организмах, в технике. Обратный осмос. Опреснение морской воды с помощью обратного осмоса.

Химическая кинетика. Скорость химической реакции. Понятие об активных частицах и механизме химической реакции. Открытые и замкнутые системы. Гомогенные и гетерогенные процессы. Порядок и молекулярность химической реакции. Формальная кинетика. Кинетика необратимых, обратимых, последовательных, параллельных реакций. Методы определения порядка реакций. Лимитирующая стадия химического процесса. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Уравнение Аррениуса; энергия активации, ее физический смысл. Теория активных соударений. Поверхность потенциальной энергии. Теория активированного комплекса. Термодинамический и кинетический аспекты катализа. Гомогенный катализ. Ферментативный катализ. Кинетика гетерогенных каталитических реакций.

Электрохимия. Предмет и задачи электрохимии. Растворы электролитов. Теория Аррениуса, ее обоснование. Движение ионов в электрическом поле. Скорость и подвижность ионов. Число переноса. Концентрация у катода и анода. Удельная и эквивалентная электропроводность. Электропроводность при бесконечном разбавлении. Вывод уравнения для эквивалентной электропроводности как функции степени диссоциации и подвижности (уравнение Аррениуса). Влияние растворения на электролитическую диссоциацию. Закон разбавления Оствальда. Подвижность гидроксония и ионов гидроксила. Аномальная электропроводность. Основные положения теории Дебая – Хюккеля, Ионная сила. Расчеты равновесия с учетом активностей. Связь коэффициента активности с параметрами модели. Электрохимический потенциал. Уравнение Нернста для электродного равновесия. Электрохимические цепи. ЭДС. Классификация электрохимических цепей. Электроды первого рода, металлические электроды. Водородный электрод как стандартный электрод. Электроды второго рода. Каломельный электрод. Хлорсеребряный и стеклянный электроды. Электроды третьего рода. Гальванические элементы. Термодинамика гальванического элемента. Зависимость ЭДС от температуры. Энтропия химических реакций по данным ЭДС. Элемент Якоби – Даниэля. Мембранное равновесие и мембранные потенциалы. рН-метр. Диффузионный потенциал. Диффузия и миграция ионов. Структура границы металлический электрод – раствор. Электрокатализ. Учение об электрохимической коррозии. Химические источники тока. Топливные элементы. Водородно- кислородный топливный элемент, его характеристики. Свинцовые и литиевые аккумуляторы. Экологические аспекты электрохимии.


^ Органическая химия


Классификация и номенклатура органических соединений; учение Бутлерова о химическом строении веществ. Электронные представления. Три валентных состояния углерода. Концепция электронных смещений: индуктивный и мезомерный эффекты, сопряжение. Классификация реагентов и реакций: понятие о промежуточных частицах (радикалы, карбкатионы, карбанионы); типы органических реакций: факторы, влияющие на их скорость. Стереохимические представления, стереоизомеры. Поворотная изомерия, понятие о конформациях, проекции Ньюмена. Геометрическая изомерия. Оптическая изомерия. Антиподы и рецематы. Асимметрический атом углерода. Способы изображения оптических изомеров на бумаге. Проекционные формулы Фишера. Принципы R, S – номенклатуры энантиомеров.

Углеводороды. Алканы. Гомологический ряд. Изомерия. Номенклатуры: рациональная, систематическая. Углеводородные радикалы. Пространственное и электронное строение молекул метана и этана. Методы получения алканов: без изменения углеродного скелета (восстановление алкилгалогенидов, гидрирование непредельных углеводородов, гидролиз магнийорганических соединений); б) с изменением углеродного скелета (реакции Вюрца - Шорыгина и декарбоксилирования натриевых солей карбоновых кислот - метод Дюма). Физические и химические свойства алканов. Реакции радикального за-мещения (галогенирование). Механизмы реакций. Хлорирование и бромирование пропана.

Алкены. Гомологический ряд, изомерия, номенклатура. Электронное строение этиленовых углеводородов. Геометрическая (цис-, транс-) изомерия гомологов этилена. Методы получения алкенов. Дегидратация спиртов, дегидрогалогенирование галогеналканов и дегидрогалогенирование вицинальных дигалогеналканов. Правило Зайцева. Химические свойства. Реакции присоединения. Гидратация этиленовых углеводородов. Электорофильный механизм реакций гидрогалогенирования этиленовых уг­леводородов. Правило В. В. Марковникова и объяснение его поляризацией π-связи (статический фактор) и устойчивостью промежуточных карбкатинов (динамический фактор). Галогенирование алкенов. Реак­ции окисления: а) без разрыва углеродной цепи, б) с разрывом угле­родной цепи. Озонирование этиленовых угле­водородов. Качественные реакции на кратные связи (реакция Е. Е. Ваг­нера и взаимодействие с бромной водой).

Алкины. Гомологический ряд. Изомерия и номенклатура. Электронное строение и геометрия ацетиленовых углеводородов. Связь валентного состояния атома углерода с его электроотрицательностью. Зависимость свойств С-Н-связи от доли s-орбитали в гибридной орбитали атома углерода. Кислотные свойства аце­тилена.Промышленные способы получения ацетилена (из карбида кальция и метана). Химические свойства алкинов. Реакции присоединения. Гидрирование, гидрогалогенирование, галогенирование, гидратация (реакция М. Г. Кучерова). Реакции замещения. Получение ацетиленидов.

Диены. Классификация. Номенклатура. Электронное строение сопряженных диенов (1,3 бутадиен, схемы σ- и π-связей). Методы синтеза диенов с сопряженными связями. Получение 1,3-бутадиена из бутан-бутиленовой фракции крекинг-газов и из этилового спирта (С.В.Лебедев); изопрена из пентановой ракции нефти. Химические свойства сопряженных диенов. Гидрирование. Электрофильное присоединение (галогенирование, гидрогалогенирование) – 1,2 и 1,4-присоединение. Диеновый синтез, полимеризация.

Арены. Гомологический ряд бензола. Строение бензола (А. Кекуле). Современные представления о строении бензола. Способы получения бензола, толуола. Монозамещенные производные бензола. Индукцион­ный и мезомерный эффекты электронодонорных и электроноакцепторных заместителей. Правила ориентации для реакций электрофильного замеще­ния (влияние заместителей в ядре на реакционную способность ароматических соединений и на место вступления второго за­местителя). Объяснение правил ориентации на основе электрон­ной теории: а) с учетом распределения электронной плотности :в. нереагирующей молекуле (индукционный и мезомерный эффекты электронодонорных и электроноакцепторных заместите­лей) - статический фактор; б) с учетом устойчивости обра­зующихся в промежуточной стадии σ-комплексов (динамиче­ский фактор). Сравнение реакционной способности в реакциях электрофильного замещения монозамещенных производных бен­зола. Отличие галогена от других заместителей первого рода (орто-, пара-ориентантов). Совпадающая и несовпадающая; ориентация двузамещенных производных бензола.

Галогенпроизводные углеводородов. Изомерия, номенклатура. Получение галогенопроизводныхиз алканов, спиртов и этиленовых углеводородов. Использование галогенопроизводных алканов для синтеза соединений других классов (спиртов, аминов). Механизмы реакций нуклеофильного замещения SN1 и SN2.

Гидроксипроизводные углеводородов. Спирты. Изомерия, номенклатура. Физические свойства, влияние на них водородных связей. Способы получения. Гидролиз, алкилгалогенидов, гидратация этиленовых углеводо­родов. Синтез, спиртов из карбонильных соединений с использованием магнийорганических соединений. Химические свойства. Кислотно-основные свойства спиртов. Сравнение кис­лотных и основных свойств первичных, вторичных и третичных спиртов. Алкоголяты. Реакции моно- и бимолекулярного нуклео­фильного замещения гидроксильной группы в спиртах: Заме­щение гидроксила на галоген (реакции с галогеноводородными кислотами и галогенидами фосфора). Дегидратация спиртов. Реакции ацилирования спиртов. Получение сложных эфиров.

Фенолы. Промышленные способы получения фенола из бензола с использованием в качестве промежуточных продуктов: хлорбензола и изопропилбензола (кумольный метод Сергеева). Электронное строение фенола. Химические свойства фенола.

Карбонильные соединения. Электронное строение карбонильной группы. Подвижность α-водородного атома. Методы получения карбонильных соединений: окислением спиртов, из карбоновых кислот и их солей, из геминальных дихлорпроизводных, гидратацией алкинов (реакция М. Г. Кучерова). Химические свойства. Реакции присоединения водорода, цианистоводородной кислоты, магнийорганических соединений, спиртов. Механизм нуклеофильного присоединения к карбо­нильной группе (AN). Сравнение реакционной способности альдегидов и кетонов. Реакции окисления.

Карбоновые кислоты и их производные. Электронное строение карбоксильной группы, индукционный' и мезомерный эффекты. Способы получения из спиртов, альдегидов и галогеналканов (через нитрилы и через магнийорганические соединения). Химические свойства. Кислотные свойства карбоновых кис­лот. Влияние строения углеводородного радикала и замес­тителей в радикале на кислотные свойства карбоновых кислот. Подвижность «аль­фа» - водородного атома. Производные карбоновых кислот. Электронное строение про­изводных карбоновых кислот +М-, - I - эффекты). Получение хлорангидридов (действием PCI5 и РС1 на карбоновые кислоты), ангидридов кислот (из хлорангидридов и солей карбоно­вых кислот), амидов кислот (из хлорангидридов и аммиака), сложных эфиров (реакцией этерификации). Сопоставление реакционной способности карбоновых кислот, хлорангидридов, ангидридов, сложных эфиров и амидов в реакциях бимолекулярного нуклеофильного замещения у атома углерода в sp2-coстоянии. Применение хлорангидридов и ангидридов в реакциях ацилирования спиртов и аминов. Важнейшие представители карбоновых кислот: муравьиная, уксусная, пальмитиновая, стеариновая, олеиновая (геометриче­ская изомерия), линолевая. Значение высших непредельных кислот для процессов жизнедеятельности. Жиры (триглицериды), их строение и состав. Гидролиз жиров. Мыла. Гидрогенизация жиров.

Получение нитроалканов. Парофазное нитрование (А.И.Титов).

Амины. Первичные, вторичные, третичные амины, их электронное строение. Изомерия, номенклатура. Получение аминов из галогенпроизводных углеводородов, восстановлением нитросоединений и нитрилов. Химические свойства аминов. Кислотно-основные свойства. Сравнение основных свойств аммиака, первичных, вторичных и третьичных аминов. Реакции алкилирования и ацилирования аминов. Алкилирующие и ацилирующие средства. Взаимодействие аминов с азотистой кислотой. Реакции ароматического ядра в анилине (гидрирование, бромирование).

Гетероциклические соединения. Пятичленные гетероциклы (фуран, тиофен, пиррол); их электронное строение. Химические свойства пиррола. Шестичленные гетероциклы (пиридин). Электронное строение пиридина. Химические свойства пиридина.

Основные классы природных соединений. Углеводы. Классификация. Моносахариды. Оптическая изомерия. Сое­динения D- и L-рядов. Кольчато-цепная таутомерия. Карбонильные и циклические (α- и β-) формы моносахаридов. Формулы Фишера, Колли - Толленса, Хеуорса. Реакции, характерные для карбонильной формы. Реакции цикли­ческих форм - метилирование и ацетилирование. Важнейшие представители моносахаридов - глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза. Два типа дисахаридов (на примере мальтозы и сахарозы); различие в их строении и химических свойствах. Высшие полисахариды. Общая характеристика. Крахмал, гликоген, целлюлоза; их строение. Гидролиз крахмала (промежуточные и конечный продук­ты). Гидролиз целлюлозы, его значение. Важнейшие производные целлюлозы: ди- и тринитраты, ди- и триацетаты; их приме­нение для получения пластмасс, искусственных волокон; взрыв­чатых веществ, пленок, лаков. Нуклеиновые кислоты. Пиримидиновые и пуриновые основания, встречающиеся в нуклеиновых кислотах. Нуклеозиды и нуклеотиды. Строение нуклеиновых кислот. Виды нуклеиновых кис­лот (ДНК, РНК), их строение.

Общие представления о супрамолекулярной химии. Супрамолекулярная химия как учение о взаимодействии веществ, не сопровождающихся перестройкой σ-связей в реагирующих молекулах. Работы Петерсона, Лена и Крама.


^ Коллоидная химия


Введение в коллоидную химию. Общая характеристика дисперсных систем. Классификация дисперсных систем: по степени дисперсности, по агрегатному состоянию.

Коллоидные растворы. Развитие коллоидной химии в работах М.В. Ломоносова, Т. Грема, Ф. Рейса, П.П. Веймарна, Н.П. Пескова, В.А. Каргина.

Роль коллоидно-химических процессов в биологии и химии.

Характеристика дисперсных систем. Коллоидные растворы – ультрамикрогетерогенные системы. Лиофобные и лиофильные растворы. Сходство и различие. Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных систем.

Поверхностные явления. Понятие адсорбции по Гиббсу. уравнение Гиббса для адсорбции. Физическая и химическая адсорбция. Процессы разделения на основе физической адсорбции. Противогаз. Адсорбция из растворов. Молекулярная и ионная адсорбция. Правило Ребиндера для молекулярной адсорбции неполярных и полярных веществ. Адсорбенты. Ионная адсорбции из растворов. Ионный обмен. Аниониты и катиониты. Емкость ионообменных адсорбентов. Роль адсорбции и ионного обмена в природе и технологии.

Свойства коллоидных систем. Оптические свойства коллоидных систем. Рассеивание света. Формула Релея. Окраска коллоидных растворов. Оптические методы исследования коллоидных систем. Нефелометрия, ультрамикроскоп, электронный микроскоп.

Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Тепловое движение молекул и броуновское движение. Осмотическое давление. Седиментационная устойчивость. Методы седиментационного анализа. Диффузия в коллоидных растворах и величина сдвига. Мембранное равновесие. Несостоятельность идеалистической трактовки протекания диффузии через мембрану от меньших концентраций ионов к большим.

Электрические свойства коллоидных систем. Электрофорез и электроосмос. Работы Ф.Рейса. Строение двойного электрического слоя. Модели Гельмгольца, Гуи – Чепмана, Штерна. Электрокинетический потенциал. Строение коллоидных частиц.

Реологические свойства коллоидных систем. Общие понятия о реологии дисперсных систем. Возникновение и особенности структур в дисперсных системах. Вязкость истинных и коллоидных растворов. Структурная вязкость. Зависимость вязкости от концентрации дисперсной фазы. Студни, студнеобразование. Тиксотропия, синерезис. Диффузия в студнях. Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС). Общие сведения о ВМС.

Защитные действия ВМС. Характеристика растворов с их строением и проблемой устойчивости. Теории растворов ВМС. Закон Рауля и кажущаяся молекулярная масса. Осмотическое давление. Диффузия и седиментация. Оптические свойства. Агрегативная устойчивость. Вязкость растворов ВМС.

Методы получения коллоидных систем. Методы получения коллоидных растворов: диспергационный и кондесационный. Электрический метод. Пептизация. Механизм образования коллоидных растворов. Работы В.А. Каргина.

Коагуляция коллоидных систем. Устойчивость и коагуляция коллоидных систем. Энергия взаимодействия при сближении мицелл. Сольватация и структурно-механический фактор устойчивости. Коагуляция электролитами. Теория коагуляции электролитами. Взаимная коагуляция. Коагуляция под действие физических факторов (температура, концентрация, механическое воздействие, электрическое поле). Кинетика коагуляции.

Растворы высокомолекулярных соединений. Растворы ВМС (электролиты). Белки как полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка. Набухание. Ограниченное и неограниченное набухание. Избирательный характер набухания. Теплота, давление, кинетика набухания.

Эмульсии. Эмульсии. Классификация эмульсий. Устойчивость разбавленных и концентрированных эмульсий. Эмульгаторы. Механизм стабилизации эмульгаторами. Методы получения разрушения эмульсий. Обращение эмульсий. Практическое значение эмульсий и эмульгирования.

Пены. Аэрозоли. Пены. Жидкие пены. Устойчивость пен. Методы получения и разрушения пен. Практическое значение пен. Пенообразователи. Пенная флотация. Твердые пены (пенобетон, пеностекло, пенопласт).

Аэрозоли. Общая характеристика: туманы, дымы и пыль. Методы получения аэрозолей. Методы разрушения аэрозолей. Практическое значение. Проблемы защиты атмосферы от загрязнения аэрозолями.

Суспензии. Полуколлоиды. Суспензии. Устойчивость и стабилизация.

Твердые золи: стекла, эмали, сплавы.

Полуколлоиды: мыла, адсорбционные красители, почва.

^ Аналитическая химия


Метрологические основы химического анализа. Значащие цифры и правила округления. Погрешность анализа. Классификация погрешностей. Систематические погрешности, случайные погрешности. Правильность, воспроизводимость и точность анализа, среднее значение и стандартное отклонение. Основные понятия классической статически. Доверительный интервал. Обнаружение промахов. Индикаторные ошибки.

Теория и практика пробоотбора. Методы пробоотбора. Методы разложения проб (квартование). Отбор пробы, подготовка образца к анализу и проведение анализа. Вода в пробе и методы ее определения. Выбор схемы и метода анализа.

Типы реакций и процессов в аналитической химии. Кислотно-основные реакции, реакции комплексообразования, окислительно-восстановительные реакции.

Методы анализа: капельный анализ, макро-, полумикро-, микро- и ультрамикроанализ, условия образования аморфных и кристаллических осадков, коагуляция, пептизация, гравиметрический, титриметрический (кислотно-основное, редоксиметрия, комплексонометрия), кондуктомтерия, потенциометрия.

Гравиметрический анализ: основы метода, требования к осадкам и к гравиметрической форме, расчет величины навески, расчет количества осадителя, расчет объема промывной жидкости, обработки результатов гравиметрического анализа, вычисление количество и массовой доли содержания определяемого компонента, вывод формулы анализируемого соединения.

Титриметрический анализ: методы анализа, способы и методы титрования, требования, предъявляемые к реакциям в титриметрии, способы фиксирования точки эквивалентности, способы и методы титрования, способ пипетирования и отдельных навесок, прямое титрование, косвенное титрование: заместительное, обратное.

Кислотно-основное титрование: константы равновесия в растворах, термодинамическая константа, концентрационная константа, условная константа. Расчет реальных и условных констант, общий подход к решению равновесий, кислотно-основные реакции, основные реакции, основные положения протолитической теории кислот и оснований, расчет рН растворов кислот и оснований, растворов слабых кислот, слабых оснований, неводных растворов кислот и оснований, растворов амфолитов, буферных растворов, смесей кислот или оснований, способы выражения концентрации в аналитической химии. Общая характеристика кислотно-основного титрования, выбор индикаторов кислотно-основного титрования, погрешности титрования. Индикаторы, классификация индикаторов, титрование сильной кислоты (основания) сильным основанием (кислотой), слабого основания (кислоты) сильной кислотой (основанием), расчет скачков титрования, разбор примера кислотно-основного титрования, титрование многоосновных кислот и многокислотных оснований. Общие положения кислотно-основного титрования, точка эквивалентности, кривые титрования, кислотно-основное титрование в неводных растворах, выбор индикатора при титровании кислотами и основаниями.

Комплексонометрическое титрование: реакции комплексообразования, способы выражения констант устойчивости комплексных соединений, функция образования, степень образования комплекса и расчет равновесных концентраций, сущность хелатометрического титрования, важнейшие неорганические и органические титранты, металлохромные индикаторы и их выбор.

Редоксиметрическое титрование. Реакции окисления – восстановления. Стандартный электродный потенциал и константа равновесия реакции окисления – восстановления. Расчет стандартных потенциалов полуреакций. Расчет стандартного потенциала полуреакции, получаемой сочетанием двух полуреакций. Расчет стандартного потенциала полуреакции, получаемой сочетанием полуреакции окисления или восстановления и реакции осаждения. Расчет стандартного потенциала полуреакции, получаемой сочетанием полуреакции окисления или восстановления и реакции комплексообразования. Расчет стандартного потенциала полуреакции окисления или восстановления и реакции протонирования. Расчет произведений растворимости и констант устойчивости комплексов по величинам стандартных потенциалов. Сущность окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия. Иодометрия. Индикаторы окислительно-восстановительного титрования.





оставить комментарий
страница1/2
Дата15.04.2012
Размер0,59 Mb.
ТипПрограмма, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх