Програма курса "химия" для студентов специальностей "экология", "природопользование" вечернего и заочного отделения I. Общая и физическая химия

Вид материала

Содержание

Основные понятия термодинамики
Химическая кинетика и химическое равновесие
Химические равновесия в растворах
Теория электролитической диссоциации.
Гидролиз солей
Гетерогенное равновесие в растворах электролитов
Окислительно-восстановительные реакции
Строение атома
Элементы iа-iiiа групп
Элементы ib-iiв групп (медь, цинк)
Элементы vib-viiв групп (хром, марганец, железо)
КООРДИНАЦИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ d-МЕТАЛЛОВ
Коррозия металлов, стандартный электродный потенциал
Литература год изд.
Iii. аналитическая химия
Количественный анализ
I v. органическая химия
Календарные планы установочных сессий для заочного отделения
Календарный план установочной сессии 2-го семестра
Элементы ia-iiia групп
...
Полное содержание

Подобный материал:

ПРОГРАМА курса "ХИМИЯ" для студентов специальностей "ЭКОЛОГИЯ", “ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ” вечернего и заочного отделения

I. ОБЩАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ПОНЯТИЯ В ХИМИИ

Химический элемент. Простое вещество. Сложные химические вещества. Моль – количество вещества. Число Авогадро. Атомная масса. Молекулярная масса. Химический эквивалент, фактор эквивалентности. Закон эквивалентов. Молярная масса эквивалента вещества.

Газовые законы. Закон Авогадро. Объединенный газовый закон. Уравнение Менделеева-Клайперона. Универсальная газовая постоянная.

Важнейшие классы неорганических соединений. Оксиды. Кислоты. Гидроксиды. Соли. Методы получения, химические свойства.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

Энергия. Экзотермические и эндотермические реакции. Виды энергии: тепловая, световая, химическая, ядерная и др. энергии. Типы энергии: кинетическая и потенциальная энергии. Первый закон термодинамики. Изобарный, изохорный и изотермический процессы.

Энтальпия. Стандартная энтальпия образования. Стандартная энтальпия реакции. Тепловой эффект химической реакции. Экзотермический и эндотермические процессы. Закон Гесса.

Энтропия. Второй закон термодинамики. Свободная энергия Гиббса. Условие самопроизвольного протекания реакции. Химический потенциал.

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Скорость химической реакции для гомогенных и гетерогенных процессов. Факторы, от которых зависит скорость химической реакции. Зависимость скорости реакции от концентраций реагентов. Простые и сложные реакции. Молекулярность и порядок реакции.

Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант Гоффа. Температурный коэффициент скорости химической реакции. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Селективность действия катализатора. Автокатализ.

Химическое равновесие. Условия химического равновесия. Закон действующих масс. Константа химического равновесия. Смещение химического равновесия. Правило Ле Шателье.

ХИМИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ

Раствор, растворенное вещество, растворитель. Примеры растворов.

Тепловые эффекты при растворении. Растворимость. Закон Генри для растворов газов в жидкостях. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы.

Способы выражения концентрации растворов. Массовая доля растворенного вещества в растворе. Молярная концентрация растворенного вещества в растворе. Мольная доля растворенного вещества в растворе. Моляльная концентрация. Титр раствора. Молярная концентрация эквивалентов растворенного вещества в растворе.

Закон эквивалентов для растворов.

Растворы неэлектролитов. Закон Руля для растворов неэлектролитов. Эбуллиоскопический и криоскопический методы определения молекулярных масс веществ. Осмос. Закон Вант-Гоффа для растворов неэлектролитов невысоких концентраций.

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ.

ИОННЫЕ РЕАКЦИИ. АМФОТЕРНОСТЬ

Процессы происходящие при растворении электролитов. Сольваты. Электролитическая диссоциация. Диссоциация соединений с ионной связью оснований и солей) и соединений с ковалентной связью (кислот). Законы Рауля и Вант-Гоффа для растворов электролитов. Изотонический коэффициент.

Ионные уравнения реакций. Условия протекания реакций в растворах.

Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Примеры сильных и слабых электролитов. Факторы, влияющие на степень диссоциации. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Способы смещения равновесия в растворах слабых электролитов. Эффект одноименного иона.

Диссоциация сильных электролитов. Активность. Коэффициент активности. Ионная сила раствора. Зависимость активности иона от его заряда и ионной силы раствора.

Амфотерные гидроксиды. Диссоциация амфотерных электролитов. Вода как типичный амфолит. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели – рН и рОН. Буферные растворы, Вычисление рН буферных растворов.

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Основные случаи гидролиза солей. Уравнения реакций гидролиза. Изменение реакции среды в результате гидролиза. Степень гидролиза, ее зависимость от концентрации и температуры. Константа гидролиза. Вычисление рН растворов солей. Способы смещения равновесия при гидролизе солей. Взаимный гидролиз.

ГЕТЕРОГЕННОЕ РАВНОВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Малорастворимые вещества - как слабые электролиты. Гетерогенное равновесие: осадок - насыщенный раствор. Растворимости (s) и константа растворимости К_s (или произведение растворимости ПР) малорастворимых соединений. Связь между растворимостью (s) и константой растворимости (К_s) для малорастворимых веществ различного состава. Условия образования и растворения осадка.

Способы смещения равновесия в гетерогенных системах. Влияние общего иона на растворимость малорастворимого вещества. Солевой эффект.

Константа равновесия сложных систем: осадок /слабый электролит или осадок 1 / осадок 2 (условия перевода одного осадка в другой).

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Типы окислительно-восстановительных реакций. Типичные окислители и типичные восстановители. Степень окисления.

Методы составления окислительно-восстановительных реакций. Метод полуреакций или метод ионно-электронного баланса.

Факторы, влияющие на протекание окислительно-восстановительных реакций.

Стандартный окислительно-восстановительный потенциал. Изменение окислительно-восстановительного потенциала. Уравнение Нернста. Определение направления окислительно-восстановительного процесса с помощью ЭДС реакции.

II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

СТРОЕНИЕ АТОМА

Корпускулярно-волновой дуализм микрообъектов. Формула Де Бройля. Соотношение Гейзенберга. Физический смысл волновой функции. Характеристика волновой функции с помощью квантовых чисел.

Главное квантовое число n. Уровень. Число уровней у атома данного химического элемента. Орбитальное квантовое число. Подуровень. Обозначения подуровней. Число подуровней на данном уровне. Магнитные квантовые числа m_lи m_s. Значения, принимаемые этими квантовыми числами. Орбиталь. Форма орбиталей. Число орбиталей на данном подуровне.

Правила заполенения электронами энергетических уровней и подуроней в атоме. Правило Паули. Максимальное число электронов на орбитали, подуровне, уровне.

Правило наименьшей энергии. Правило Клечковского. Исключения из правила Клечковского для элементов I-IV периодов. Правило Гунда. Порядок написания подуровней в электронной формуле. Электронные формулы положительного или отрицательного иона данного элемента.

Периодический закон Д.И.Менделеева. Физический смысл периодического закона.

Изменения радиусов атомов, их металлических и неметаллических свойств, их энергий ионизации и относительных электроотрицательностей в периодах и группах (главных подгруппах).

ЭЛЕМЕНТЫ IА-IIIА ГРУПП

Электронное строение атомов элементов IA – IIIA групп. Характерные степени окисления, примеры соединений в данных степенях окисления. Изменение металлических свойств в группах и периодах на примере металлов IA – IIIA групп.

Щелочные металлы. Щелочноземельные металлы. Получение металлов и их взаимодействие с кислородом, водородом, другими неметаллами, водой. Щелочи. Получение щелочей, их химические свойства.

Жесткость воды. Устранение постоянной и временной жесткости воды.

Нерастворимые основания. Получение и свойства нерастворимых оснований.

Амфотерные элементы. Получение алюминия и его химические свойства. Получение и свойства амфотерных гидроксидов.

Бор. Борная кислота Тетраборат натрия.

ЭЛЕМЕНТЫ IB-IIВ ГРУПП (МЕДЬ, ЦИНК)

Положение меди, серебра и цинка в периодической системе. Особенности их электронного строения. Характерные степени окисления для меди, серебра и цинка. Примеры соединений в этих степенях окисления.

Природные соединения меди, серебра и цинка. Получение металлов.

Взаимодействие меди, серебра и цинка с с кислотами. Амфотерные свойства гидроксида цинка.

ЭЛЕМЕНТЫ VIB-VIIВ ГРУПП (ХРОМ, МАРГАНЕЦ, ЖЕЛЕЗО)

Положение d-металлов в периодической системе. Особенности их электронного строения на примере переходных металлов IV периода. Характерные для d-металлов степени окисления. Примеры соединений в этих степенях окисления.

Природные соединения d-металлов. Получение металлов. Взаимодействие металлов с кислотами. Пассивация металлов.

Изменение кислотно-основных свойств гидроксидов с увеличением степени окисления металла на примере соединений хрома, марганца и железа.

Изменение окислительно-восстановительных свойств соединений с увеличением степени окисления металла на примере соединений хрома, марганца и железа.

Биологическая активность производных d-металлов.

КООРДИНАЦИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ d-МЕТАЛЛОВ

Основные типы и номенклатура координационных (комплексных) соединений. Аммиакаты, гидроксокомплексы, аквакомплексы. Строение координационных соединений с позиций теории валентных связей. Типы гибридизации атомных орбиталей комплексообразователя и пространственная структура комплексных соединений. Спектрохимический ряд лигандов.

Диссоциация комплексных соединений Константа нестойкости и константа устойчивости. Равновесие в растворах с участием комплексных соединений.

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ, СТАНДАРТНЫЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ

Электрохимический ряд напряжений металлов.Гальванические элементы. Типы гальванических цепей: химическая, концентрационная, окислительно-восстановительная.

Топохимические виды коррозии.

Механизмы коррозионных процессов. Химическая коррозия (газовая, жидкостная). Электрохимическая коррозия (гальванокоррозия, электрокоррозия).

Коррозионные процессы на аноде и катоде гальванопары. Кислородная деполяризация. Водородная деполяризация.

Методы защиты от коррозии.

Литература год изд.

1. Н.Л.Глинка	Общая химия, Л.:Химия.-702с.	Любой
2. Н.Л.Глинка	Задачи и упражнения по общей химии, Л.:Химия.-272с.	Любой
3. Н.В.Коровин	Общая химия. М.:Высшая школа.	1998
4. Я.А.Угай	Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа.	1997
5. М.А..Рябов, Р.В.Линко, Н.М.Колядина	Лабораторные работы по общей и неорганической химии. М.:РУДН.- 80с.	2007

III. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ.

Предмет и задачи качественного анализа. Аналитические реакции (групповые и специфические), условия их проведения, чувствительность реакции, маскировка ионов. Кислотно-основная классификация катионов. Аналитические группы, групповые реагенты, принцип их действия. Систематический и дробный анализ. Качественные реакции ионов: NH₄⁺, K⁺, Na⁺, Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, Cl^-, I^-,NO₃^-.

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

Предмет и задачи количественного анализа. Химические и физико-химические методы анализа. Характеристика основных методов количественного анализа, сравнение точности и чувствительности. Параллельные измерения. Математическая обработка результатов измерения.

Объемные методы анализа. Способы титрования: прямое, обратное, титрование заместителя. Измерение объемов в объемных методах анализа. Расчеты в титриметрии. Требования к реакциям в методах объемного анализа.

Метод нейтрализации. Рабочие растворы. Определяемые вещества. Кривые титрования. Кислотно-основные индикаторы. Принципы выбора индикаторов в методе нейтрализации. Способы определения точки эквивалентности.

Метод комплексонометрии. Комплексоны. Механизм действия металлоиндикаторов.

Методы окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия. Иодометрия. Рабочие растворы в методе ОВР-титрования. Определяемые вещества. Способы выражения концентраций: нормальность, титр раствора. Способы определения точки эквивалентности в методах ОВР-титрования.

Литература

И.К.Цитович. Курс аналитической хиимии. М.: Высшая школа.-495с. 1990
С.К.Пискарева, К.М.Барашков, К.М. Ольшанова. Аналитическая химия. М.: Высшая школа.-384с. 1994.
. Р.В.Линко, Н.М.Колядина, Р.К.Гридасова, Рябов М.А. Лабораторные работы по качественному и количественному анализу. М.: РУДН,2007

I V. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Теория химического строения А.М.Бутлерова. Основные положения.Классификация органических соединений.

Алканы (Циклоалканы): гомологический ряд, гомологическая разность, изомерия углеродного скелета, галогенпроизводные, изомерия положения заместителя, номенклатура. Реакции

получения низших алканов в лаборатории и промышленности. Химические свойства: 1) Реакции радикального замещения и цепные реакции. 2) Горение. 3) Окисление. 4) Реакция Вюрца,

5)Реакции отщепления галогенводородов.

Алкены: Гомологический ряд; номенклатура, типы изомерии.Получение в лаборатории и промышленности низших алкенов.Применение. Химические сойства:1) Реакции присоединения Н₂, Hal₂, галогенводородов (правило Марковникова), H₂O; 2) Окисление; 3) Горение; 4) Полимеризация, получение и строение каучука.

Алкины: Гомологический ряд; номенклатура, типы изомерии. Получение в лаборатории и промышленности низших алкинов. Применение. Химические сойства:1) Реакции присоединения Н₂, Hal₂, галогенводородов, H₂O; 2) Окисление; 3) Горение; 4) Полимеризация;

5) Реакции с металлами.

Арены (Ароматические): Гомологический ряд, номенклатура, типы изомерии. Строение ароматического кольца молекулы бензола, правило ароматичности. Получение в промышленности.

Химические свойства: 1) Электрофильное замещение (механизм): нитрование, сульфирование, алкилирование;2) Горение; 3) Реакции присоединения Hal₂, H₂ и т.п . Стирол: реакции боковой цепи, полимеризация.

Спирты; Фенолы: Гомологический ряд одноатомных предельных спиртов, номенклатура, типы изомерии. Электронное строение функциональной группы. Получение в лаборатории и промышленности низших спиртов. Химические свойства: 1) Реакции гидроксильной группы: взаимодействие с металлами, реакции этерификации, сульфирование, взаимодействие с галогенводородами, получение простых эфиров, внутримолекулярная дегидратация, окисление, горение. 2) Реакции алкильного (арильного) радикала. Фенол, этиленгликоль (двухатомные спирты), глицерин (3-х атомные спирты). Получение, химические свойства, качественные реакции. Жиры.

Альдегиды; Кетоны: Электронное строение функциональной группы. Получение низших членов гомологического ряда в промышленности и лаборатории. Номенклатура. Типы изомерии.

Химические свойства: Восстановление; взаимодействие со спиртами; получение циангидринов; присоединение бисульфитов. Качественные реакции: «серебряного зеркала» с реактивом Толленса, с раствором Феллинга; реакции замещения карбонильного атома кислорода.

Карбоновые кислоты. Предельные и непредельные карбоновые кислоты. Номенклатура, типы изомерии. Электронное строение функциональной группы. Примеры ароматических карбоновых

кислот. Химические свойства: 1) Реакции по карбонильной группе, солеобразование, взаимодействие с более слабыми неорганическими кислотами; взаимодействие со щелочами; основными оксидами; получение ангидридов кислот; реакции этерификации. 2) Реакции по алкильному (арильному) радикалу. Примеры аминокислот.

Литература

Органическая химия / под ред. Н.А.Тюкавкиной.- М.:Медицина, 2002. – 512 с.
Органическая химия. И.И.Грандберг.- М.: Дрофа, 2001. -672 с.
Органическая химия. В.Ф.Травень.- М.: ИКЦ Академкнига, 2004, в 2-х томах.
Колядина Н.М., Ковальчукова О.В., Страшнова С.Б., Шебалдина Л.С. Лабораторные работы по общей и биоорганической химии. Часть 2. Органическая химия. Методическое пособие. М. : Изд-во РУДН, 2006. 42 С.

Перечень основных лабораторных работ

Тема лаб.работы/ №№ домашних заданий

Определение эквивалента металла/ №№ 1-3

Определение энтальпии реакции нейтрализации / № 4

Химическая кинетика и химическое равновесие /№ 5

Теория электролитической диссоциации. Ионные реакции. Амфотерность/№№ 6, 7

Ионное произведение воды, рН растворов.Гидролиз солей/№ 8

Гетерогенное равновесие в растворах электролитов / № 9

Окислительно-восстановительные реакции /№10

Элементы Ia-Iiia Групп/1,2

Элементы Iva И Va Групп/

Элементы Via И Viia Групп/3

Элементы Viв - Viiiв Групп. Хром, Марганец, Железо/4

Элементы Iв И Iiв Групп. Медь, Цинк/5

Коррозия Металлов

Качественные реакции катионов I-VI групп /1

Качественные реакции анионов/1

Приготовление и стандартизация раствора соляной кислоты

Определение временной жесткости воды методом нейтрализайии/2

Определение общей жесткости воды методом комплексонометрии/3

Определение содержания железа в соли Мора методом перманганатометрии/4

Алканы; Алкены; Алкины. 1/1

Арены, галогенпроизводные 2/2

Спирты; Фенолы. 3/3

Альдегиды; Кетоны 4/4

Карбоновые кислоты 5/5

КАЛЕНДАРНЫЕ ПЛАНЫ УСТАНОВОЧНЫХ СЕССИЙ ДЛЯ ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

Календарный план установочной сессии I-го семестра

ОС-1 (заочное отделение)

Дата	Тема лекции	Тема лаб.работы/ №№ домашних заданий
	Классификация неорганических соединений Основные законы и понятия химии	Определение эквивалента металла/ №№ 1-3
	Термодинамические параметры химических процессов	Определение энтальпии реакции нейтрализации / № 4
	Химическая кинетика Скорость химической реакции, химическое равновесие	Химическая кинетика и химическое равновесие (оп.1,2)/ № 5
	Растворы. Осмос. Законы Рауля. Электролитическая диссоциация	Теория электролитической диссоциации. Ионные реакции. Амфотерность/ №№ 6, 7
	Химическое равновесие в растворах электролитов. Ионное произведение воды, рН растворов. Гидролиз солей	Ионное произведение воды, рН растворов. Гидролиз солей/ № 8
	Произведение растворимости	Гетерогенное равновесие в растворах электролитов / № 9
	Окислительно-восстановительные реакции	Окислительно-восстановительные реакции /№10

Календарный план установочной сессии 2-го семестра

ОС-1 (заочное отделение)

Дата	Тема лекции	Тема лаб.работы/ №№ домашних заданий
	ЭЛЕМЕНТЫ IA-IIIA ГРУПП ЭЛЕМЕНТЫ IVA и VA ГРУПП	/1,2
	ЭЛЕМЕНТЫ VIA И VIIA ГРУПП	/3
	ЭЛЕМЕНТЫ VIВ - VIIIВ ГРУПП. ХРОМ, МАРГАНЕЦ, ЖЕЛЕЗО	/4
	ЭЛЕМЕНТЫ IВ И IIВ ГРУПП. МЕДЬ, ЦИНК	/5
	ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ	/6
	КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ	/7

Календарный план установочной сессии 3-го семестра

ОС-1 (заочное отделение)

Дата	Тема лекции	Лабораторные работы/№№ домашних заданий
	Основы качественного анализа	Качественные реакции катионов I-VI групп /1
		Качественные реакции анионов/1
		Приготовление и стандартизация раствора соляной кислоты
	Основы количественного анализа	Определение временной жесткости воды методом нейтрализайии/2
		Определение общей жесткости воды методом комплексонометрии/3
		Определение содержания железа в соли Мора методом перманганатометрии/4

Календарный план установочной сессии 4-го семестра

ОС-1 (заочное отделение)

Дата	Тема лекции	№№ Лаб.работы/ дом. задания
	Теория химического строения А.М.Бутлерова.
	Алканы; Алкены; Алкины.	1 /1
	Арены, галогенпроизводные	2/2
	Спирты; Фенолы.	3/3
	Альдегиды; Кетоны	4/4
	Карбоновые кислоты	5 /5

Blog