Рабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры неорганической химии " " 2009 г., протокол №
| скачать ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "УТВЕРЖДАЮ" проректор ИГХТУ проф. В.В. Рыбкин ___________________ "____"_________2009 г. Факультет Неорганической химии и технологии Кафедра неорганической химии Р А Б О Ч А Я У Ч Е Б Н А Я П Р О Г Р А М М А по дисциплине "Основы координационной и супрамолекулярной химии" для аспирантов (специальности 02.00.01 Неорганическая химия, 02.00.02 Аналитическая химия, 02.00.03 Органическая химия, 02.00.04 Физическая химия) и студентов старших курсов (направления «Химия» и «Химическая технология и биотехнология»), специализирующихся в области координационной и супрамолекулярной химии Всего часов по дисциплине: 120 Аудиторные занятия: 64 Лекции: 38 Практические занятия: 26 Самостоятельная работа: 56 Форма отчетности: зачет Иваново 2009 г. Рабочая учебная программа составлена на основании требований ГОС высшего профессионального образования по направлению 020000 – Химия и программ-минимумов кандидатских экзаменов по специальностям 02.00.01 Неорганическая химия, 02.00.02 Аналитическая химия, 02.00.03 Органическая химия, 02.00.04 Физическая химия. Составитель: доцент _____________ Е.В. Румянцев Рабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры неорганической химии "____"______________ 2009 г., протокол № ____ Заведующий кафедрой ______________________ проф. А.Г. Захаров
а) Необходимо иметь представления: об основных понятиях координационной и супрамолекулярной химии, их номенклатуре, изомерии, особенностях комплексообразования в различных агрегатных состояниях, физико-химических методах исследования строения и свойств координационных и супрамолекулярных соединений, методиках их синтеза, очистки и идентификации, теориях химической связи в координационных соединениях; о возможностях применения термодинамического и кинетического подходов к описанию реакций комплексных частиц; об использовании координационных соединений в различных областях науки и техники. б) ^ : систематизировать и обобщать знания, полученные при изучении лекций и других учебно-научных источников информации; свободно и грамотно излагать теоретический материал по основным вопросам координационной и супрамолекулярной химии, проводить дискуссии; использовать современные физико-химические подходы, приемы и методы для изучения особенностей протекания реакций комплексных частиц; использовать полученные знания для постановки, проведения и интерпретации результатов экспериментальной работы.
а) Общая химическая подготовка (предшествующее изучение курсов «Теоретические основы неорганической химии», «Неорганическая химия», «Органическая химия», «Аналитическая химия», «Физическая химия» и др.). б) Прослушивание и осмысление лекционного материала. в) Выполнение решений контролирующих задач, охватывающих основные разделы дисциплины. г) Успешное прохождение рубежных контролей, сдача зачета. д) Совершенствование знаний и умений при анализе прочитанной основной и дополнительной литературы, при написании проектов и рефератов; в процессе участия в дискуссиях, конференциях. ^
ОСНОВЫ КООРДИНАЦИОННОЙ ТЕОРИИ
^ Лекционный материал Модельные подходы к объяснению параметров химического связывания в координационных соединениях. Электростатический подход: модель мультипольных взаимодействий и концепция электронейтральности. Теория кристаллического поля. Объяснение спектральных и магнитных свойств комплексов. Проблема стабилизации состояний окисления комплексообразователей. Эффект Яна-Теллера. Метод валентных связей. Низко- и высокоспиновые комплексы. Внутри- и внешнеорбитальные комплексы. Теория поля лигандов как развитие теории кристаллического поля. Анализ возможностей и ограничений применения подходов к описанию химической связи в комплексных частицах. Межмолекулярные взаимодействия в супрамолекулах. Стратегия применения расчетных методов к исследованию структуры и свойств комплексных частиц.
^Лекционный материал Обзорный анализ комплексообразующих свойств элементов 1–18 групп Периодической системы: значения координационных чисел, характерные лиганды, устойчивости и геометрия комплексов, наиболее адекватные модели строения комплексов. Щелочные и щелочно-земельные металлы как комплексообразователи. Типы образуемых комплексов и их устойчивость. Координационные соединения p-элементов. Особенности комплексообразования редкоземельных элементов (РЗЭ). Закономерности изменения устойчивости и строения координационных соединений в ряду РЗЭ, роль "лантаноидного" сжатия. Малые молекулы как центры координации в супрамолекулярных системах.
^Лекционный материал Общая классификация лигандов. Лиганды молекулярных комплексов: атомы, ионы, дигомо-, полигомо- и гетероядерные неорганические молекулы, органические соединения. Амбидентатность лигандов. Хелатные лиганды, понятие о хелатном и полихелатном эффектах. Макроциклические лиганды, их классификация по Яцимирскому. Макроциклический эффект. Лиганды комплексов с многоцентровыми координационными связями. Лиганды ди- и полиядерных комплексов. Молекулы растворителей как лиганды сольватокомплексов. Донорная сила растворителей. Лиганды биокомплексов (биолиганды). Лиганды супрамолекулярных частиц: основные типы. Типы изомерии координационных соединений: гидратная, ионизационная, координационная (в т.ч. координационная полимерия), структурная, изомерия связи, геометрическая, оптическая и конформационная. Влияние типа изомерии координационного соединения на его физико-химические свойства.
образование комплексов: термодинамический аспект ^ Термодинамические характеристики реакций комплексообразования, их взаимосвязь. Константы устойчивости координационных соединений. Методы стандартизации термодинамических параметров комплексообразования. Расчеты равновесий комплексообразования. Основные факторы, влияющие на устойчивость комплексов. Ряд Ирвинга-Уильямса для изохорно-изозарядных ионов. Температурные зависимости констант устойчивости как отражение ковалентного и электростатического вкладов в координационную связь. Закономерности изменения последовательных констант устойчивости (статистическая и "химическая" компоненты, влияние природы лиганда, спинового состояния, гибридизации). Термодинамика хелатного, полихелатного и макроциклического эффектов. Влияние растворителя как среды и химического реагента на комплексообразование. Особенности термодинамического описания образования супрамолекулярных систем. Эффекты «внутренней» и «внешней» стабилизации. Эффекты предорганизации.
Реферативная работа. Работа с оригинальной научной литературой. Подготовка и обсуждение плана работ по индивидуальному научному проекту. ^ Лекционный материал Общая стратегия применения физико-химических методов в координационной химии. Дифракционные методы (рентгенография, электронография, нейтронография). Спектроскопические методы (ЯМР, ЭПР, ЯКР, КР, γ-резонансная, абсорбционная в широком диапазоне длин волн (от УФ до радиочастотной и др.). Электрохимические методы (потенциометрия, полярография). Экстракционные методы. Калориметрические методы, в т.ч. методы термического анализа. Исследования растворимости. Ионообменные методы. Компьютерное моделирование.
Реферативная работа. Работа с оригинальной научной литературой. Подготовка и обсуждение плана работ, необходимых материалов и оборудования для выполнения индивидуального научного проекта. Основы синтеза координационных И СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫХ соединений ^ Стратегия синтеза координационных соединений. Прямые и косвенные пути синтеза. Термодинамически и кинетически контролируемые реакции синтеза. Примеры синтеза координационных соединений с монодентатными, хелатными и макроциклическими лигандами. Особенности синтеза полиядерных соединений. Темплатный синтез комплексных частиц. Методы синтеза, связанные с замораживанием равновесий комплексообразования. Окисление или восстановление доминирующего комплекса в системе комплексных частиц. Синтез супрамолекулярных частиц. Способы самоорганизации и стабилизации.
Работа с оригинальной научной литературой. Подготовка и обсуждение стратегии синтетической части индивидуального научного проекта. Реакционная способность координационных соединений ^ Классификация реакций комплексных частиц. Формальная кинетика описания реакций. Понятие о кинетической устойчивости координационных соединений. Механизмы реакций замещения лигадов. Кислотно-основные, окислительно-восстановительные, фотохимические реакции комплексных частиц. Особенности термолиза комплексных частиц. Эффекты транс-влияния в квадратных и октаэдрических комплексах.
Выполнение индивидуального задания по модулю. Работа с оригинальной научной литературой. Подготовка и обсуждение имеющегося научного задела и современного состояния исследований по теме индивидуального научного проекта. Основы биокоординационной химии. прикладные аспекты координационной и супрамолекулярной химии ^ Координационные соединения в живых организмах. Биометаллы, их краткая характеристика. Понятие о биокоординационной химии. Бикомплексы и биокластеры. Биокомплексы с анионами неорганических кислот. Биокомплексы с аминокислотами и белками. Биокомплексы с порфиринами. Токсичность металлов: роль комплексообразования. Основные аспекты применения координационных и супрамолекулярных соединений. Комплексные соединения платины как противоопухолевые препараты. Проблемы разработки лекарственных форм на их основе. Применение летучих координационных соединений в технологии получения материалов из газовой фазы (MOCVD). Основные разновидности материалов, получаемых по технологии CVD. Перспективы применения гетероядерных соединений при синтезе многокомпонентных материалов. Особенности различных способов перевода комплексных соединений в пар, выбор оптимального способа в соответствии с природой комплекса. Комплексы в гальванотехнике, аналитической химии и др. областях. Самоорганизация молекул в создании супрамолекулярных устройств.
Выполнение индивидуального задания по модулю. Работа с оригинальной научной литературой. Подготовка и обсуждение готового проекта по теме научной работы.
Основная литература (используется студентом в качестве основного источника при изучении материала дисциплины):
Дополнительная литература (используется студентом для получения дополнительной информации, в качестве замены основной литературы, написания рефератов, выполнения индивидуальных теоретических и экспериментальных работ):
математический анализ результатов, полученных в ходе выполнения индивидуальных заданий с использованием стандартного пакета программ Microsoft Office.
работа с Internet в целях поиска информации для подготовки к рубежному контролю, написании реферативных работ; представление иллюстрационного материала к докладам по итогам реферативной работы в мультимедийном формате.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
отлично
1 