Теоретические основы химии
Введение
Предмет и задачи химии. Представление о дифференциации и интеграции естественных наук. Роль химии как производительной силы общества. Экологические проблемы, роль химии в охране окружающей среды.
Теоретические основы химии.
Атомно-молекулярное учение Формы существования материи и движения. Химическая форма движения. Закон сохранения материи и движения. Взаимосвязь массы и энергии. Атом, молекула.Современное состояние атомно-молекулярного учения. Стехиометрические законы. Относительные атомная и молекулярная массы. Количество вещества. Молярная масса.
Классы неорганических соединений. Классы неорганических соединений: классификация, номенклатура, химические свойства и способы получения оксидов, оснований, кислот и солей.
Строение атома. Периодический закон и периодическаясистема Д.И.Менделеева. Состав атомнов. Ядро и электроны. Уравнение Планка. Постулаты Бора. Уравнение де Бройля. Квантовомеханическая теория строения атома Квантовые числа. Форма и ориентация орбиталей. Принцип Паули. Правило Хунда. Электронные структуры атома.
Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Электронное строение атомов малых и больших периодов. Физический смысл периодического закона. Периодичность изменения свойств элементов: эффективный радиус, ионизационный потенциал, сродство к электрону. Электроотрицательность.
Химическая связь и строение вещества.Основные характеристики химической связи: длина, энергия, валентные углы. Ковалентная связь: классификация ковалентных связей по механизму образования, типу перекрывания электронных орбиталей, кратности и полярности. Свойства ковалентной связи: насыщаемость и направленность. Теория гибридизации электронных орбиталей. Валентность. Ионная связь, ее отличие от ковалентной. Водородная связь.
Молекулярное взаимодействие: ориентационное, индукционное, дисперсионное. Агрегатное состояние вещества. Типы кристаллических решеток: атомные, ионные, молекулярные, металлические.
Энергетика химических процессов. Внутренняя энергия, энтальпия. Экзо- и эндотермические реакции. Термохимические уравнения. Закон Гесса. Энтропия. Энергия Гиббса. Направление химического процесса. Стандартные условия.
Химическая кинетика. Химическое равновесие. Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Закон действующих масс. Константа скорости. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Понятие об активном комплексе. Уравнение Аррениуса.
Катализ и катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ Механизм катализа.
Химическое равновесие.Практически необратимые реакции. Константа химического равновесия. Факторы, влияющие на смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.
Растворы. Дисперсные системы. Общие сведения о растворах. Растворы как многокомпонентные гомогенные системы переменного состава. Классификация растворов по агрегатному состоянию. Растворимость веществ. Факторы, влияющие на растворимость.Закон Генри. Химическая (гидратная) теория растворов. Кристаллогидраты. Способы выражения концентрации растворенного вещества.
Понятие об идеальном растворе. Разбавленные растворы неэлектролитов. Давление пара над раствором. Температура кипения и замерзания раствора. Законы Рауля. Криоскопия и эбулиоскопия. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Осмос в природе.
Растворы электролитов. Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации слабого электролита. Закон разбавления Оствальда.Гидратация ионов. Применение законов Рауля и Вант-Гоффа к растворам электролитов. Активность и коэффициент активности. Ионная сила раствора.Ионное произведение воды. Водородный показатель. Методы измерения рН. Понятие о кислотно-основных индикаторах.
Свойства кислот, оснований и солей в свете теории электролитической диссоциации. Гидролиз солей. Ионные уравнения гидролиза. Константа и степень гидролиза. Практическое значение гидролиза. Кислотность почв. Буферные смеси Равновесие раствор - осадок. Произведение растворимости. Малорастворимые вещества в аналитической химии.
Дисперсные системы, их классификация. Суспензии и эмульсии. Коллоидные растворы: строение мицеллы, устойчивость коллоидов, коагуляция и пептизация. Золи и гели. Электрофорез. Классификация коллоидных систем. Свойства коллоидных растворов. Коллоидные растворы в природе. Аэрозоли, дымы, туманы. Образование дельт в устьях рек.
Окислительно-восстановительные реакции. Основы электрохимии Классификация окислительно-восстановительных реакции. Важнейшие окислители и восстановители. Окислительно-восстановительные реакции как фактор миграции химических элементов в природе.
Равновесие на границе металл – раствор. Электродные потенциалы. Водородный электрод. Ряд стандартных электродных потенциалов. Электролиз растворов и расплавов. Катодные и анодные процессы при электролизе. Электролиз в промышленности.
Основы геохимии. Радиоактивность. Радиактивные элементы. Период полураспада. Типы радиоактивного распада. Ряды радиоактивности. Радиоактивные загрязнения среды. Использование "меченых атомов". Теория происхождения элементов. Космическая распространенность элементов. Распространенность химических элементов в земной коре (кларки).
Химия элементов
Водород, положение в периодической системе, физические и химические свойства. Получение водорода, использование водорода как экологически чистого топлива и сырья для химической промышленности. Вода, физические и химические свойства.
Общая характеристика элементов подгруппы VIIА периодической системы. Хлор: физические и химические свойства, получение. Хлористый водород, соляная кислота и ее соли.
Общая характеристика элементов подгруппы VIА периодической системы. Кислород: положение в периодической системе, физические и химические свойства, получение и применение. Сера: физические и химические свойства серы. Соединения серы с водородом и кислородом. Химические реакции, лежащие в основе производства серной кислоты контактным способом и закономерности их протекания.
Общая характеристика элементов подгруппы VА. Азот: физические и химические свойства. Аммиак, промышленный синтез, химические свойства. Соли аммония. Оксиды азота(II) и (IV)в производстве азотной кислоты. Химические особенности азотной кислоты. Нитраты. Азотные удобрения. Фосфор: аллотропные модификации, физические и химические свойства. Оксид фосфора(V), ортофосфорная кислота и ее соли. Фосфорные удобрения.
Общая характеристика элементов подгруппы IVА. Углерод: аллотропные модификации, химические свойства. Кислородные и водородные соединения углерода. Превращения карбонатов в природе. Кремний, его физические и химические свойства. Оксид кремния(IV), кремниевая кислота и ее соли. Природные и искусственные силикаты.
Металлы, их положение в периодической системе, особенности строения атомов. Металлическая связь. Характерные физические и химические особенности металлов. Коррозия металлов и способы борьбы с ней. Основные способы получения металлов.
Щелочные металлы, их характеристика на основе положения в периодической системе и строения атома. Соединения натрия и калия в природе. Калийные удобрения. Гидроксиды натрия и калия: химические свойства, получение.
Общая характеристика элементов подгруппы IIА. Соединения в природе. Физические и химические свойства элементов, их применение и получение
Алюминий, характеристика элемента и его соединений на основе положения в периодической системе. Соединения алюминия в природе, его роль в технике.
Железо: природные соединения, физические и химические свойства. Оксиды и гидроксиды железа(II) и (III)
Литература
1. Г.П.Хомченко, И.К.Цитович. Неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1987.
2. Н.Л.Глинка.Общая химия. Л.: "Химия", 1985.
1. Общая химия\Под ред. Е.М.Соколовской и Л.С.Гузея. М: Из-во МГУ, 1989.
2. Н.С.Ахметов. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1988.
3. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии. М.: Мир, 1979.