ПРОГРАММА междисциплинарного экзамена в магистратуру по направлению 020100.68 Химия (Аналитическая химия)

ПРОГРАММА
междисциплинарного экзамена в магистратуру
по направлению 020100.68 Химия (Аналитическая химия)
Пояснительная записка
Поступающий в магистратуру по направлению 020100.68 - Химия, по
программе 02 «Аналитическая химия», должен быть готов к обучению в
соответствии с фундаментальной и специальной подготовкой (исследование
состава, строения и свойств веществ и химических процессов, закономерностей
протекания химических процессов, решение фундаментальных и прикладных
задач в области химии, в т.ч. аналитической).
Методологическая подготовленность подразумевает знание уровней
организации вещества и химических систем, умение идентифицировать
исходные структуры, определять их взаимосвязи, принципы организации,
условия функционирования, механизмы сохранения и пределы устойчивости.
Поступающий в магистратуру должен знать:
- основные законы и понятия химии;
- теоретические основы неорганической химии (состав, строение и
химические свойства основных простых веществ и химических соединений),
понимать принципы строения вещества и протекания химических процессов;
- метрологические основы химического анализа, типы реакций в
аналитической химии, их основные закономерности; основные методы анализа
(химические и инструментальные); понимать роль аналитической химии в
системе наук;
- теоретические основы органической химии (состав, строение и свойства
органических веществ, в том числе органических реагентов);
- основы химической термодинамики, теории растворов и фазовых
равновесий, элементы статической термодинамики, химической кинетики и
катализа, электрохимии;
- механизмы химических реакций, понимать основы физической химии
как теоретического фундамента современной химии;
- основы химии высокомолекулярных соединений, иметь представление о
полимерах, строении макромолекул и их свойствах;
- основы кристаллохимии и рентгеноструктурного анализа;
- основы теории строения вещества, иметь представление о квантовых
состояниях молекул, их электрических и магнитных свойствах;
- основные составляющие межмолекулярных взаимодействий, строение
конденсированных фаз (жидкостей, аморфных веществ, кристаллов и мезофаз)
и их поверхностей;
- представления о химическом составе объектов окружающей среды и
методах их исследования.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
1.
СТРОЕНИЕ АТОМА
Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Уравнение Планка.
Фотоэффект. Спектры атома. Теория атома водорода по Бору и спектр атома
водорода. Корпускулярно-волновой дуализм частиц. Волны де Бройля.
Принцип неопределенности Гейзенберга.
Квантовые числа как параметры, определяющие волновую функцию.
Физический смысл квантовых чисел.
Многоэлектронные атомы. Характеристические рентгеновские спектры
атомов. Закон Мозли. Ядро атома как динамическая система протонов и
нейтронов. Заряды ядер атомов. Изотопы. Три принципа заполнения АО:
принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Гунда. Порядок
заполнения АО. Электронные формулы.
Свойства изолированных атомов. Атомные радиусы. Потенциалы
ионизации. Сродство к электрону. Относительная электроотрицательность.
Условные ионные радиусы.
Магнитные свойства атомов. Диамагнетизм, парамагнетизм.
2.
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ
МЕНДЕЛЕЕВА
ЗАКОН
И
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ
СИСТЕМА
Д.
И.
Периодическая система как выражение периодического закона.
Структура периодической системы. Изменение атомных радиусов, потенциалов
ионизации и величин сродства к электрону в группах и периодах. Связь
положения элемента в периодической системе со свойствами его атомов и
образуемых им простых и сложных веществ.
3.
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
Основные характеристики химической связи: длина связи, энергия связи.
Основные типы химической связи: ковалентная и ионная.
Полярность связи. Дипольный момент связи и молекулы в целом.
Электроотрицательность элементов. Степень окисления. Стехиометрические
формулы и структура соединений. Изомерия.
Ковалентная связь. Метод валентных связей (ВС). Два механизма
образования ковалентной связи: взаимодействие неспаренных электронов и
донорно-акцепторное взаимодействие.
Валентность и ковалентность атомов элементов 1-го, 2-го и 3-го
периодов.
Теория направленных валентностей. Насыщаемость, направленность и
поляризуемость ковалентной связи. Гибридизация АО. Типы гибридизации и
стереохимия молекул в свете представлений метода ВС.  - и  - связи.
Основные положения метода молекулярных орбиталей. Метод ЛКАО
МО. Порядок заполнения молекулярных орбиталей. Электронные формулы
гомонуклеарных молекул, образованных элементами 1-го и 2-го периодов.
Ионная связь. Катионы и анионы в молекулах и твердых веществах.
Область применимости ионной модели. Невозможность существования в
молекуле многозарядных одноатомных ионов. Свойства соединений с ионной и
ковалентной связью. Межмолекулярные взаимодействия. Конденсированное
состояние веществ. Основы химии твердого тела.
2
Строение вещества: атомы, молекулы, жидкости и твердые тела. Физикохимические методы исследования неорганических соединений.
4.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Макроскопические системы и термодинамический метод их описания.
Теплота и работы различного рода.
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Закон
Гесса и следствия из него. Зависимость теплового эффекта реакции от
температуры. Формула Кирхгоффа. Расчеты тепловых эффектов реакций.
Второй закон термодинамики и его различные формулировки. Энтропия.
Уравнение второго начала термодинамики для обратимых и необратимых
процессов.
Энтропия как функция состояния. Изменение энтропии при различных
процессах. Изменение энтропии изолированных систем и направление
процесса.
Фундаментальные уравнения Гиббса. Характеристические функции.
Энергия Гельмгольца, энергия Гиббса и их свойства.
Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания
процессов, выраженные через характеристические функции.
Уравнение Гиббса – Гельмгольца и его роль в химии. Работа и теплота
химического процесса.
Химические потенциалы, их определение, вычисление и свойства.
Термодинамический вывод закона действующих масс.
Изотерма Вант-Гоффа. Изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца
при химических реакциях.
Зависимость констант равновесия от температуры. Уравнения изобары и
изохоры реакции, их термодинамический вывод.
Гетерогенные
химические
равновесия
и
особенности
их
термодинамического описания.
Поверхностные явления и их классификация. Свободная поверхностная
энергия, поверхностное натяжение.
Явления адсорбции. Изотермы и изобары адсорбции. Уравнение Генри.
Константа адсорбционного равновесия. Уравнение Ленгмюра, его
термодинамический вывод и условия применимости.
5.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
Основные понятия химической кинетики. Определение скорости реакции.
Кинетические кривые. Кинетические уравнения. Определение константы
скорости и порядка реакции.
Закон действующих масс и область его применения.
Прямая и обратная задачи химической кинетики. Зависимость константы
скорости от температуры. Уравнение Аррениуса. Необратимые реакции
первого, второго и третьего порядков. Определение констант скорости из
опытных данных. Методы определения порядка реакции и вида кинетического
уравнения.
Сложные реакции. Принцип независимости элементарных стадий.
Методы составления кинетических уравнений. Обратимые реакции первого
3
порядка. Определение элементарных констант из опытных данных.
Параллельные реакции. Последовательные реакции.
Элементарные акты химических реакций. Метод переходного состояния
(активированного комплекса). Свойства активированного комплекса.
Статистический расчет константы скорости. Основные допущения теории
активированного комплекса и область его применимости. Энергия активации.
Теория соударений в химической кинетике.
Катализ. Общие принципы катализа. Роль катализа в химии. Основные
промышленные
каталитические
процессы.
Примеры
механизмов
каталитических процессов. Ферменты.
6.
ВОДА. РАСТВОРЫ
Вода в природе. Состав и строение молекул воды. Полярность молекул.
Характеристика водородной связи. Физические свойства воды. Вода как
растворитель. Химические свойства воды. Роль воды в биологических
процессах. Промышленное значение воды.
Дисперсные системы. Их классификация. Учение Д. И. Менделеева о
растворах. Механизм процесса растворения веществ. Тепловой эффект
растворения, изменения объема при растворении.
Растворимость твердых веществ, жидкостей и газов в воде. Растворы
насыщенные и ненасыщенные. Способы выражения состава растворов.
Свойства растворов.
Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Температура кипения
и замерзания растворов. Закон Рауля. Криоскопия. Эбулиоскопия. Определение
относительных молекулярных масс веществ в растворах.
Коллоидные растворы. Строение коллоидных частиц. Гели и золи.
Основные свойства коллоидных систем.
Основные
положения
теории
электролитической
диссоциации
С. Аррениуса. Механизм процесса электролитической диссоциации. Работы
И.А. Каблукова. Механизм гидратации ионов. Ионы. Степень диссоциации.
Слабые и сильные электролиты. Активность. Коэффициент активности. Теория
Дебая-Хюккеля. Ионная сила раствора. Обратимость процесса диссоциации.
Применение закона действующих масс к процессу диссоциации слабых
электролитов, константа диссоциации. Кислотно-основные равновесия.
Идеальные и реальные системы. Факторы, влияющие на равновесие в реальных
системах. Влияние сольватации на равновесие. Способы выражения констант
равновесий в реальных системах. Поведение электролитов и неэлектролитов в
растворах. Современные представления о кислотах и основаниях. Теория
Льюиса и другие теории. Теория Бренстеда-Лоури. Влияние природы
растворителя на силу кислоты и основания. Нивелирующий и
дифференцирующий эффекты растворителя. Равновесие в системе: кислота –
сопряженное основание – растворитель. Константы кислотности, основности,
автопротолиза.
Кислоты, основания, соли в свете теории электролитической
диссоциации. Амфотерные электролиты. Вода как слабый электролит. Ионное
произведение воды. Водородный показатель рН.
4
Буферные системы и их значение в анализе. Буферная емкость. Сущность
буферного действия. Использование буферных систем в химическом анализе.
Равновесия в растворах слабых кислот в присутствии солей этих кислот.
Равновесия в растворах слабых оснований в присутствии солей этих оснований.
Индикаторы.
Гидролиз солей. Влияние химических факторов на равновесие.
Механизм гидролиза. Факторы, влияющие на процесс гидролиза. Константа и
степень гидролиза. Значение гидролиза в качественном анализе. Равновесия в
растворах солей, гидролизующихся по катиону. Константа гидролиза, степень
гидролиза, концентрация прогидролизовавшейся части соли, рН, [Н+].
Равновесия в растворах солей, гидролизующихся по аниону. Вывод формул для
расчета
Кгидр.,
степени
гидролиза,
[Н+],
рН,
концентрации
прогидролизовавшейся части соли. Равновесия в растворах солей,
гидролизующихся по катиону и аниону.
7.
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Реакции комплексообразования. Основные положения координационной
теории. Комплексообразователь, лиганды. Внутренняя и внешняя сфера
комплекса.
Координационное
число
комплексообразователя.
Заряд
комплексного иона. Номенклатура комплексных соединений. Строение
комплексных соединений. Характер химической связи в комплексных
соединениях.
Характер электролитической диссоциации комплексных соединений.
Устойчивость комплексов в растворах. Многообразие комплексных
соединений, их классификация. Значение комплексных соединений в
производстве и в живой природе. Органические реагенты в химическом
анализе.
8.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Окислительно-восстановительные
реакции.
Изменение
степени
окисления элементов при химических реакциях и классификация реакций по
этому признаку. Окислители и восстановители. Классификация окислительновосстановительных реакций. Роль среды в протекании окислительновосстановительных процессов.
Гальванический элемент. Условия электрохимического равновесия на
границах раздела фаз и в электрохимической цепи. Связь ЭДС со свободной
энергией Гиббса. Уравнения Нернста и Гиббса-Гельмгольца для равновесной
электрохимической цепи. Понятие электродного потенциала. Классификация
электродов и электрохимических цепей.
Электродные потенциалы. Электрохимический ряд напряжений. Понятие
об
окислительно-восстановительном
потенциале.
Направленность
окислительно-восстановительных процессов. Электролиз. Электролиз в
промышленности.
Коррозия металлов. Характеристика и классификация процессов
коррозии металлов. Электрохимическая коррозия металлов. Методы защиты
металлов от коррозии.
5
9.
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Основные классы неорганических веществ, номенклатура, генетическая
связь между ними. Оксиды кислотные, основные, амфотерные. Способы
получения и свойства оксидов. Основания, способы их получения и свойства.
Щелочи, их получение, свойства и применение. Кислоты, их классификация,
свойства, способы получения. Реакция нейтрализации. Соли, их состав и
свойства. Способы получения солей.
Водород. Физические и химические свойства. Способы получения
водорода. Кислород. Физические и химические свойства. Аллотропия.
Получение и применение кислорода. Вода. Физические и химические свойства.
Общая характеристика галогенов. Соединения галогенов в природе, их
применение. Хлор. Физические и химические свойства. Соляная кислота. Ее
химические свойства и получение. Соли соляной кислоты.
Общая характеристика элементов главной подгруппы VI группы. Сера, ее
физические и химические свойства. Соединения серы: сероводород, оксиды
серы (IV и VI), их свойства и получение. Серная кислота, ее свойства,
химические основы производства. Соли серной кислоты.
Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы. Азот.
Физические и химические свойства. Аммиак, физические и химические
свойства. Производство аммиака и его применение. Соли аммония. Азотная
кислота, соли азотной кислоты, физические и химические свойства.
Применение азотной кислоты и ее солей. Фосфор, его аллотропные формы,
физические и химические свойства. Фосфорная кислота и ее соли.
Углерод, его аллотропные формы. Соединения углерода: оксиды (II, IV),
угольная кислота и ее соли. Карбиды кальция и алюминия. Кремний.
Физические и химические свойства. Соединения кремния в природе, их
использование в технике.
Металлы. Положение в периодической системе. Особенности строения их
атомов. Характерные физические и химические свойства.
Щелочные металлы. Общая характеристика на основе положения в
периодической системе Д.И. Менделеева. Химические свойства щелочных
металлов.
Общая характеристика элементов главной подгруппы II группы
периодической системы Д.И. Менделеева. Химические свойства кальция, его
соединения в природе. Жесткость воды и способы ее устранения.
Алюминий. Характеристика алюминия и его соединений. Амфотерность
оксида и гидроксида алюминия. Применение алюминия и его сплавов.
Особенности
строения
атомов
металлов
побочных
подгрупп
периодической системы химических элементов. Важнейшие соединения хрома
и марганца, зависимость их свойств от степени окисления.
Железо. Характеристика железа, оксидов, гидроксидов, солей железа (II и III).
Природные соединения железа. Применение сплавов и соединений железа.
Металлургия. Металлы в современной технике.
Медико-биологическое значение некоторых элементов (Na, K, Ca, Al, Fe,
Mn, Zn, Cu).
6
10.
ВВЕДЕНИЕ В ОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮ
Предмет и объекты органической химии. Теория химического строения
органических веществ А.М. Бутлерова, понятия об изомерии и гомологии.
Виды изомерии.
Гибридизация углерода. Природа химической связи в органических
веществах. Взаимное влияние атомов в молекуле.
Алканы. Гомологический ряд. Изомерия. Номенклатуры: историческая,
рациональная, систематическая. Методы получения алканов. Физические и
химические свойства алканов. Механизмы реакций.
Алкены. Гомологический ряд, изомерия, номенклатура. Методы
получения алкенов. Химические свойства. Качественные реакции на кратные
связи.
Алкины. Гомологический ряд. Изомерия и номенклатура. Химические
свойства алкинов. Реакции присоединения. Сравнение реакционной
способности этиленовых и ацетиленовых углеводородов в реакциях
электрофильного присоединения.
Алкадиены. Современные представления о строении алкадиенов с сопряженными двойными связями. Химические свойства. Каучук. Природные
полимеры.
Спирты. Строение, номенклатура. Физические свойства. Химические
свойства. Кислотно-основные свойства спиртов.
Карбонильные соединения. Электронное строение карбонильной группы.
Методы получения карбонильных соединений. Химические свойства.
Сравнение реакционной способности альдегидов и кетонов.
Карбоновые кислоты и их производные. Электронное строение
карбоксильной группы. Способы получения. Химические свойства. Кислотные
свойства карбоновых кислот. Оксикислоты, их свойства как бифункциональных
соединений
Липиды. Классификация. Жиры (триглицериды), их строение и состав.
Гидролиз жиров. Мыла. Жиры и масла. Роль в организации клеточных
мембран.
Углеводы. Классификация. Свойства моно- и полисахаридов.
Ароматические соединения. Гомологический ряд бензола. Строение
бензола (А. Кекуле), ароматические свойства. Способы получения.
Синтетические
высокомолекулярные
соединения.
Свойства
и
практическое использование полимеров. Значение высокомолекулярных соединений.
Гетероциклические соединения.
11. МЕТРОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА.
Теоретические основы и приемы пробоотбора и пробоподготовки.
Основные стадии и методы химического анализа. Основные объекты анализа.
Аналитический сигнал и помехи. Способы определения концентрации веществ.
Предел обнаружения. Нижняя и верхняя границы определяемых содержаний.
Чувствительность аналитических реакций и ее показатели. Метрологические
требования к результатам измерений. Классификация погрешностей анализа.
Правильность и воспроизводимость анализа. Проверка правильности анализа.
7
Статистическая обработка результатов измерений. Закон нормального
распределения. t- и F-распределения. Среднее, дисперсия, стандартное
отклонение. Сравнение дисперсий и средних двух методов анализа.
12.
МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
Основные методы разделения и концентрирования, их роль в химическом
анализе, выбор и оценка. Константа распределения, коэффициент
распределения, степень извлечения, фактор разделения, коэффициент
концентрирования. Сорбционные методы разделения и концентрирования.
Экстракция. Сущность экстракции органическими растворителями.
Использование в анализе.
Сущность хроматографии. Современные методы хроматографии.
Применение хроматографии в химическом анализе.
Методы осаждения и соосаждения.
13.
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ И ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Сущность гравиметрического анализа. Прямые и косвенные методы.
Точность. Требования к осаждаемой и весовой формам. Аналитический
множитель.
Произведение
растворимости.
Растворимость.
Факторы,
влияющие на растворимость соединений. Солевой эффект. Дробное осаждение.
Гомогенное осаждение. Образование и растворение осадков. Превращение
одних малорастворимых электролитов в другие. Механизм образования
осадков. Условия получения кристаллических осадков. Коллоидные системы.
Коллоидное состояние вещества. Явление коагуляции и пептизации. Влияние
концентрации, заряда ионов, температуры и других факторов на
коагулирующее действие электролитов. Старение осадка. Загрязнение осадков:
совместное и последующее осаждение, соосаждение.
Сущность и методы титриметрического анализа. Требования к исходным
веществам и реакциям, используемым в объемном анализе. Виды
титриметрических определений. Виды кривых титрования. Скачок титрования.
Точка эквивалентности и конечная точка титрования. Автоматические
титраторы.
Сущность методов кислотно-щелочного титрования и область их
применения. Ацидиметрия и алкалиметрия. Точка нейтральности и конечная
точка титрования. Индикаторы методов кислотно-основного титрования.
Теория индикаторов. Интервал перехода окраски индикаторов.
Сущность окислительно-восстановительного титрования. Константы
равновесия редокс-реакций. Кривые титрования редокс-методов. Индикаторы
методов редоксометрии. Перманганатометрия, сущность метода, область его
применения. Приготовление и хранение рабочих растворов. Иодометрия.
Рабочие растворы. Расчеты в иодометрии. Определение окислителей и
восстановителей иодометрическим методом.
Сущность и теоретические основы методов осаждения. Классификация
методов осаждения. Индикаторы методов осаждения. Кривые титрования по
методу осаждения.
Сущность комплексометрии. Комплексоны. Определение эквивалентной
точки. Комплексонометрическое определение общей жесткости воды.
Металлохромные индикаторы. Методы комплексонометрического титрования.
8
14.
КИНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА.
Сущность кинетических методов анализа. Каталитический и
некаталитический варианты кинетических методов; их чувствительность и
селективность. Способы определения концентрации по данным кинетических
измерений.
15. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА.
Общая характеристика электрохимических методов. Классификация.
Электрохимические ячейки. Индикаторный электрод и электрод сравнения.
Равновесные и неравновесные электрохимические системы. Явления,
возникающие при протекании тока (омическое падение напряжения,
концентрационная и кинетическая поляризация). Поляризационные кривые и
их использование в различных электрохимических методах.
Прямая потенциометрия. Классификация ионселективных электродов.
Потенциометрическое титрование.
Кулонометрия.
Кондуктометрический метод анализа.
Вольтамперометрия и ее виды. Амперометрическое титрование.
Полярографический метод анализа. Теоретические основы метода. Полярограф.
16. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ И МАСС-СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
АНАЛИЗЫ.
Спектроскопические методы анализа. Спектр электромагнитного
излучения. Основные типы взаимодействия вещества с излучением: эмиссия
(тепловая, люминесценция), поглощение, рассеяние. Классификация
спектроскопических методов. Спектры атомов, молекул; их особенности.
Основные законы испускания и поглощения электромагнитного излучения.
Связь аналитического сигнала с концентрацией определяемого компонента.
Основные способы определения концентрации в спектроскопических методах.
Понятие об атомно-эмиссионном анализе.
Атомно-абсорбционный анализ.
Методы атомной рентгеновской спектроскопии.
Методы молекулярной оптической спектроскопии. Фотометрические
аналитические
реагенты
и
требования
к
ним.
Колориметрия.
Фотоэлектроколориметрия.
Закон
Бугера – Ламберта – Бера.
Спектрофотометрия.
Методы колебательной спектроскопии.
Молекурная люминесцентная спектроскопия. Виды люминесценции.
Факторы, влияющие на ее интенсивность. Тушение люминесценции.
Флуоресценция и фосфоресценция. Закон Стокса-Ломмеля, правило зеркальной
симметрии Левшина.
Масс-спектрометрия.
9
ЛИТЕРАТУРА
1. Основы аналитической химии. В 2-х кн. (под ред. Ю.А. Золотова). - М.:
Высш. шк., 1996, 383, 461 с.
2. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2-х ч. - М.: Высш. шк., 1989, 320, 384
с.
3. Ю.А. Харитонов Аналитическая химия. В 2-х кн. - М.: Высш. шк., 2001, 615,
559 с.
4. Янсон Э.Ю. Теоретические основы аналитической химии. Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1987, 261 с.
5. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. В 2-х т. - М.: Мир, 1979, Т.12.
6. Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа. М.: Мир, 1997, 424 с.
7. Основы аналитической химии. Практическое руководство: Учеб. пособие
для вузов/ В.И. Фадеева, Т.Н. Шеховцова, В.М. Иванов и др.; Под ред. Ю.А.
Золотова. – М.: Высш. шк., 2001, 463 с.
8. Пиккеринг У.Ф. Современная аналитическая химия. - М: Химия, 1977, 558с.
9. Лайтинен Г.А., Харрис В.Е. Химический анализ. 2-е изд., перераб. - М.:
Химия, 1979, 624 с.
10.Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Задачи и вопросы по аналитической химии. М.: Мир, 2001. 267 с.
11. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш.шк., 1988. 639с.
12. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. -М.: Высш. шк., 1997. 526 с.
13. Спицын В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия. -М.: Изд-во Моск.
ун-та, 1991, 1994. Ч. 1,2. 480 с., 624 с.
14. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. - М.: Мир,
1969. Ч. 13. 224 с., 494 с., 592 с.
15. Горшков В.И., Кузнецов И.А. Основы физической химии. 2-е изд., перераб.
и доп. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 336 с.
16. Практикум по неорганической химии. /Под ред. Зломанова В.П. 3-е изд.,
перераб. и доп. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1994. 320 с.
17. Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах. - М.: Высший химический
колледж РАН, 1997. 140 с.
18. Воробьева О.И., Лавут Е.А., Тамм Н.С. Вопросы, упражнения и задачи по
неорганической химии. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. 180 с.
19. Бабич Л.В. и др. Практикум по общей и неорганической химии. - М.:
Просвещение. 1991.
20. Глинка И.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1988.
21. Гольбрайх З.Е., Маслов Г.И. Сборник задач и упражнений по химии. - М.:
Высш. шк., 1997. 384 с.
22. Хьюи Дж. Неорганическая химия: строение вещества и реакционная
способность. - М.: Химия, 1987. 696 с.
23. Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии. - М.: Мир, 1982.
Т.1,2. 652 с., 620 с.
24. Полторак О.М., Ковба Л.М. Физико-химические основы неорганической
химии. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. 288 с.
10
25. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - М.: Химия,19721973.Т.1,2.656 с.,
688 с.
26. Химия и периодическая таблица. /Под ред. Сайто К. - М.: Мир, 1982. 320 с.
27. Фримантл М. Химия в действии. - М.: Мир, 1991. Ч. 1,2. 528 с., 620 с.
28. Пиментел Дж.К., Кунрод Дж. Возможности химии сегодня и завтра. - М.:
Мир, 1992. 285 с.
29. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. - С.-Петербург: Химия, 1997.
623с.
30. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. 3-е изд. перераб. и доп.
- М.: Высш. шк., 1978. 303 с.
31. Степаненко Б. Н. Курс органической химии. - М., "Просвещение", 1981.
32. Перекалин В. В., Зонис С. А. Органическая химия. - М., "Просвещение",
1982.
33. Петров А. А., Бальян Х. В., Трощенко А. Т. Органическая химия. - М.:
Высш. шк., 1973.
34. Васильева Н. В., Буховец С. В., Журавлева Л. Е., Грошева М. П. "Задачи и
упражнения по органической химии". - М., "Просвещение", 1982
Примерные вопросы
междисциплинарного экзамена по химии для поступления в магистратуру
по направлению 020100.68 - Химия
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Уравнение Планка.
Фотоэффект. Спектры атома. Теория атома водорода по Бору и спектр
атома водорода. Корпускулярно-волновой дуализм частиц. Волны де
Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга.
Квантовые числа как параметры, определяющие волновую функцию.
Физический смысл квантовых чисел. Многоэлектронные атомы.
Характеристические рентгеновские спектры атомов. Закон Мозли. Три
принципа заполнения АО: принцип наименьшей энергии, принцип
Паули, правило Гунда. Электронные формулы.
Ядро атома как динамическая система протонов и нейтронов. Заряды
ядер атомов. Изотопы.
Свойства изолированных атомов. Атомные радиусы. Потенциалы
ионизации. Сродство к электрону. Относительная электроотрицательность. Условные ионные радиусы. Магнитные свойства атомов.
Диамагнетизм, парамагнетизм.
Периодическая система как выражение периодического закона.
Структура периодической системы.
Изменение атомных радиусов, потенциалов ионизации и величин
сродства к электрону в группах и периодах. Связь положения элемента
в периодической системе со свойствами его атомов и образуемых им
простых и сложных веществ.
Основные характеристики химической связи: длина связи, энергия
связи. Основные типы химической связи: ковалентная и ионная.
Полярность связи. Дипольный момент связи и молекулы в целом.
11
Электроотрицательность
элементов.
Степень
окисления.
Стехиометрические формулы и структура соединений. Изомерия.
8. Ковалентная связь. Метод валентных связей (ВС). Два механизма
образования ковалентной связи: взаимодействие неспаренных
электронов и донорно-акцепторное взаимодействие.
9. Теория направленных валентностей. Насыщаемость, направленность и
поляризуемость ковалентной связи. Гибридизация АО. Типы
гибридизации и стереохимия молекул в свете представлений метода
ВС.  - и  - связи.
10. Основные положения метода молекулярных орбиталей. Метод ЛКАО
МО. Порядок заполнения молекулярных орбиталей.
11. Ионная связь. Катионы и анионы в молекулах и твердых веществах.
Область применимости ионной модели. Невозможность существования
в молекуле многозарядных одноатомных ионов. Свойства соединений с
ионной и ковалентной связью.
12. Межмолекулярные взаимодействия. Конденсированное состояние
веществ. Основы химии твердого тела.
13. Строение вещества: атомы, молекулы, жидкости и твердые тела.
Физико-химические методы исследования неорганических соединений.
14. Макроскопические системы и термодинамический метод их описания.
Теплота и работы различного рода.
15. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Закон
Гесса и следствия из него.
16. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Формула
Кирхгоффа. Расчеты тепловых эффектов реакций.
17. Второй закон термодинамики и его различные формулировки.
Энтропия. Уравнение второго начала термодинамики для обратимых и
необратимых процессов. Изменение энтропии изолированных систем и
направление процесса.
18. Фундаментальные уравнения Гиббса. Характеристические функции.
Энергия Гельмгольца, энергия Гиббса и их свойства.
19. Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания
процессов, выраженные через характеристические функции.
20. Уравнение Гиббса – Гельмгольца и его роль в химии. Работа и теплота
химического процесса.
21. Химические потенциалы, их определение, вычисление и свойства.
Термодинамический вывод закона действующих масс.
22. Изотерма Вант-Гоффа. Изменение энергии Гиббса и энергии
Гельмгольца при химических реакциях.
23. Зависимость констант равновесия от температуры. Уравнения изобары
и изохоры реакции, их термодинамический вывод.
24. Гетерогенные
химические
равновесия
и
особенности
их
термодинамического описания.
25. Поверхностные явления и их классификация. Свободная поверхностная
энергия, поверхностное натяжение.
12
26. Явления адсорбции. Изотермы и изобары адсорбции. Уравнение Генри.
Константа адсорбционного равновесия. Уравнение Ленгмюра, его
термодинамический вывод и условия применимости.
27. Основные понятия химической кинетики. Определение скорости
реакции. Кинетические кривые. Кинетические уравнения. Определение
константы скорости и порядка реакции.
28. Закон действующих масс и область его применения.
29. Прямая и обратная задачи химической кинетики. Зависимость
константы скорости от температуры. Уравнение Аррениуса.
30. Необратимые реакции первого, второго и третьего порядков.
31. Определение констант скорости из опытных данных. Методы
определения порядка реакции и вида кинетического уравнения.
32. Сложные реакции. Принцип независимости элементарных стадий.
Методы составления кинетических уравнений.
33. Обратимые реакции первого порядка. Определение элементарных
констант из опытных данных.
34. Параллельные реакции. Последовательные реакции.
35. Элементарные акты химических реакций. Метод переходного
состояния (активированного комплекса). Свойства активированного
комплекса. Статистический расчет константы скорости.
36. Основные допущения теории активированного комплекса и область его
применимости. Энергия активации. Теория соударений в химической
кинетике.
37. Катализ. Общие принципы катализа. Роль катализа в химии.
38. Основные промышленные каталитические процессы. Примеры
механизмов каталитических процессов. Ферменты.
39. Вода в природе. Состав и строение молекул воды. Полярность молекул.
Характеристика водородной связи.
40. Физические свойства воды. Вода как растворитель. Химические
свойства воды. Роль воды в биологических процессах. Промышленное
значение воды.
41. Дисперсные системы. Их классификация.
42. Учение Д. И. Менделеева о растворах. Механизм процесса растворения
веществ. Тепловой эффект растворения, изменения объема при
растворении.
43. Растворимость твердых веществ, жидкостей и газов в воде.
44. Растворы насыщенные и ненасыщенные. Способы выражения состава
растворов. Свойства растворов.
45. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Закон Рауля.
Температура кипения и замерзания растворов. Определение
относительных молекулярных масс веществ в растворах.
46. Коллоидные растворы. Строение коллоидных частиц.
47. Гели и золи. Основные свойства коллоидных систем.
48. Основные положения теории электролитической диссоциации
С. Аррениуса. Механизм процесса электролитической диссоциации.
Работы И.А. Каблукова. Механизм гидратации ионов. Ионы.
13
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
Степень диссоциации. Слабые и сильные электролиты. Активность.
Коэффициент активности. Теория Дебая-Хюккеля. Ионная сила
раствора. Обратимость процесса диссоциации.
Применение закона действующих масс к процессу диссоциации слабых
электролитов, константа диссоциации. Кислотно-основные равновесия.
Идеальные и реальные системы. Факторы, влияющие на равновесие в
реальных системах. Влияние сольватации на равновесие.
Способы выражения констант равновесий в реальных системах.
Поведение электролитов и неэлектролитов в растворах.
Современные представления о кислотах и основаниях. Теория Льюиса и
другие теории. Теория Бренстеда-Лоури. Влияние природы
растворителя на силу кислоты и основания.
Нивелирующий и дифференцирующий эффекты растворителя.
Равновесие в системе: кислота – сопряженное основание –
растворитель. Константы кислотности, основности, автопротолиза.
Кислоты, основания, соли в свете теории электролитической
диссоциации. Амфотерные электролиты.
Вода как слабый электролит. Ионное произведение воды. Водородный
показатель рН.
Буферные системы и их значение в анализе. Буферная емкость.
Сущность буферного действия. Использование буферных систем в
химическом анализе.
Равновесия в растворах слабых кислот в присутствии солей этих
кислот. Равновесия в растворах слабых оснований в присутствии солей
этих оснований. Индикаторы.
Гидролиз солей. Влияние химических факторов на равновесие.
Механизм гидролиза. Факторы, влияющие на процесс гидролиза.
Константа и степень гидролиза. Значение гидролиза в качественном
анализе.
Равновесия в растворах солей, гидролизующихся по
катиону.
Константа
гидролиза,
степень
гидролиза,
концентрация
+
прогидролизовавшейся части соли, рН, [Н ].
Равновесия в растворах солей, гидролизующихся по аниону. Вывод
формул для расчета Кгидр., степени гидролиза, [Н+], рН, концентрации
прогидролизовавшейся части соли.
Равновесия в растворах солей, гидролизующихся по катиону и аниону.
Вывод формул для расчета Кгидр., степени гидролиза, [Н+], рН,
концентрации прогидролизовавшейся части соли.
Реакции
комплексообразования.
Основные
положения
координационной теории. Комплексообразователь, лиганды. Внутренняя и
внешняя
сфера
комплекса.
Координационное
число
комплексообразователя. Заряд комплексного иона. Номенклатура
комплексных соединений.
Строение комплексных соединений. Характер химической связи в
комплексных соединениях.
14
65. Характер электролитической диссоциации комплексных соединений.
Устойчивость комплексов в растворах. Многообразие комплексных
соединений, их классификация.
66. Значение комплексных соединений в производстве и в живой природе.
67. Органические реагенты в химическом анализе.
68. Окислительно-восстановительные
реакции.
Изменение
степени
окисления элементов при химических реакциях и классификация
реакций по этому признаку. Окислители и восстановители.
Классификация окислительно-восстановительных реакций.
69. Роль среды в протекании окислительно-восстановительных процессов.
70. Гальванический элемент. Условия электрохимического равновесия на
границах раздела фаз и в электрохимической цепи.
71. Связь ЭДС со свободной энергией Гиббса. Уравнения Нернста и
Гиббса-Гельмгольца для равновесной электрохимической цепи.
72. Понятие электродного потенциала. Классификация электродов и
электрохимических цепей.
73. Электродные потенциалы. Электрохимический ряд напряжений.
Понятие
об
окислительно-восстановительном
потенциале.
Направленность окислительно-восстановительных процессов.
74. Электролиз. Электролиз в промышленности.
75. Коррозия металлов. Характеристика и классификация процессов
коррозии металлов. Электрохимическая коррозия металлов. Методы
защиты металлов от коррозии.
76. Основные классы неорганических веществ, номенклатура, генетическая
связь между ними. Оксиды кислотные, основные, амфотерные. Способы
получения и свойства оксидов.
77. Основания, способы их получения и свойства. Щелочи, их получение,
свойства и применение. Кислоты, их классификация, свойства, способы
получения. Реакция нейтрализации.
78. Соли, их состав и свойства. Способы получения солей.
79. Водород. Физические и химические свойства. Способы получения
водорода.
80. Кислород. Физические и химические свойства. Аллотропия. Получение
и применение кислорода. Вода. Физические и химические свойства.
81. Общая характеристика галогенов. Соединения галогенов в природе, их
применение.
82. Хлор. Физические и химические свойства.
83. Соляная кислота. Ее химические свойства и получение. Соли соляной
кислоты.
84. Общая характеристика элементов главной подгруппы VI группы. Сера,
ее физические и химические свойства. Соединения серы: сероводород,
оксиды серы (IV и VI), их свойства и получение.
85. Серная кислота, ее свойства, химические основы производства. Соли
серной кислоты.
15
86. Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы. Азот.
Физические и химические свойства. Аммиак, физические и химические
свойства. Производство аммиака и его применение. Соли аммония.
87. Азотная кислота, соли азотной кислоты, физические и химические
свойства. Применение азотной кислоты и ее солей.
88. Фосфор, его аллотропные формы, физические и химические свойства.
Фосфорная кислота и ее соли.
89. Углерод, его аллотропные формы. Соединения углерода: оксиды (II,
IV), угольная кислота и ее соли. Карбиды кальция и алюминия.
90. Кремний. Физические и химические свойства. Соединения кремния в
природе, их использование в технике.
91. Металлы. Положение в периодической системе. Особенности строения
их атомов. Характерные физические и химические свойства.
92. Щелочные металлы. Общая характеристика на основе положения в
периодической системе Д.И. Менделеева. Химические свойства
щелочных металлов.
93. Общая характеристика элементов главной подгруппы II группы
периодической системы Д.И. Менделеева. Химические свойства
кальция, его соединения в природе. Жесткость воды и способы ее
устранения.
94. Алюминий.
Характеристика
алюминия
и
его
соединений.
Амфотерность оксида и гидроксида алюминия. Применение алюминия
и его сплавов.
95. Особенности строения атомов металлов побочных подгрупп
периодической системы химических элементов.
Важнейшие
соединения хрома и марганца, зависимость их свойств от степени
окисления.
96. Железо. Характеристика железа, оксидов, гидроксидов, солей железа (II
и III). Природные соединения железа. Применение сплавов и
соединений железа. Металлургия. Металлы в современной технике.
97. Медико-биологическое значение некоторых элементов (Na, K, Ca, Al,
Fe, Mn, Zn, Cu).
98. Предмет и объекты органической химии. Теория химического строения
органических веществ А.М. Бутлерова.
99. Понятия об изомерии и гомологии. Виды изомерии.
100. Гибридизация углерода. Природа химической связи в органических
веществах.
101. Взаимное влияние атомов в молекуле.
102. Алканы. Гомологический ряд. Изомерия. Номенклатуры: историческая,
рациональная, систематическая. Методы получения алканов.
103. Физические и химические свойства алканов. Механизмы реакций.
104. Алкены. Гомологический ряд, изомерия, номенклатура. Методы
получения алкенов. Химические свойства. Качественные реакции на
кратные связи.
105. Алкины. Гомологический ряд. Изомерия и номенклатура. Химические
свойства алкинов. Реакции присоединения.
16
106. Сравнение реакционной способности этиленовых и ацетиленовых
углеводородов в реакциях электрофильного присоединения.
107. Алкадиены. Современные представления о строении алкадиенов с
сопряженными двойными связями. Химические свойства. Каучук.
Природные полимеры.
108. Спирты. Строение, номенклатура. Физические свойства. Химические
свойства. Кислотно-основные свойства спиртов.
109. Карбонильные соединения. Электронное строение карбонильной
группы. Методы получения карбонильных соединений. Химические
свойства. Сравнение реакционной способности альдегидов и кетонов.
110. Карбоновые кислоты и их производные. Электронное строение
карбоксильной группы. Способы получения. Химические свойства.
111. Кислотные свойства карбоновых кислот.
112. Гидроксикислоты, их свойства как бифункциональных соединений.
Оптическая изомерия.
113. Липиды. Классификация. Жиры (триглицериды), их строение и состав.
Гидролиз жиров. Мыла. Жиры и масла. Роль в организации клеточных
мембран.
114. Углеводы. Классификация. Свойства моно- и полисахаридов.
115. Ароматические соединения. Гомологический ряд бензола. Строение
бензола (А. Кекуле), ароматические свойства. Способы получения.
116. Синтетические высокомолекулярные соединения. Свойства и
практическое
использование
полимеров.
Значение
высокомолекулярных соединений.
117. Гетероциклические соединения.
118. Теоретические основы и приемы пробоотбора и пробоподготовки.
119. Основные стадии и методы химического анализа. Основные объекты
анализа.
120. Аналитический сигнал и помехи. Способы определения концентрации
веществ.
121. Предел обнаружения. Нижняя и верхняя границы определяемых
содержаний. Чувствительность аналитических реакций и ее показатели.
122. Метрологические требования к результатам измерений. Классификация
погрешностей анализа. Правильность и воспроизводимость анализа.
Проверка правильности анализа.
123. Статистическая обработка результатов измерений. Закон нормального
распределения. t- и F-распределения. Среднее, дисперсия, стандартное
отклонение.
124. Сравнение дисперсий и средних двух методов анализа.
125. Основные методы разделения и концентрирования, их роль в
химическом анализе, выбор и оценка. Константа распределения,
коэффициент распределения, степень извлечения, фактор разделения,
коэффициент концентрирования.
126. Сорбционные методы разделения и концентрирования.
127. Экстракция. Сущность экстракции органическими растворителями.
Использование в анализе.
17
128. Сущность хроматографии. Современные методы хроматографии.
Применение хроматографии в химическом анализе.
129. Методы осаждения и соосаждения.
130. Сущность гравиметрического анализа. Прямые и косвенные методы.
Точность. Требования к осаждаемой и весовой формам. Аналитический
множитель.
131. Произведение растворимости. Растворимость. Факторы, влияющие на
растворимость соединений. Солевой эффект. Дробное осаждение.
Гомогенное осаждение.
132. Образование
и
растворение
осадков.
Превращение
одних
малорастворимых электролитов в другие. Механизм образования
осадков. Условия получения кристаллических осадков.
133. Коллоидные системы. Коллоидное состояние вещества. Явление
коагуляции и пептизации. Влияние концентрации, заряда ионов,
температуры и других факторов на коагулирующее действие
электролитов.
134. Старение осадка. Загрязнение осадков: совместное и последующее
осаждение, соосаждение.
135. Сущность и методы титриметрического анализа. Требования к
исходным веществам и реакциям, используемым в объемном анализе.
Виды титриметрических определений.
136. Виды кривых титрования. Скачок титрования. Точка эквивалентности и
конечная точка титрования. Автоматические титраторы.
137. Сущность методов кислотно-щелочного титрования и область их
применения. Ацидиметрия и алкалиметрия. Точка нейтральности и
конечная точка титрования.
138. Индикаторы методов кислотно-основного титрования. Теория
индикаторов. Интервал перехода окраски индикаторов.
139. Сущность окислительно-восстановительного титрования. Константы
равновесия редокс-реакций. Кривые титрования редокс-методов.
Индикаторы методов редоксометрии.
140. Перманганатометрия, сущность метода, область его применения.
Приготовление и хранение рабочих растворов.
141. Иодометрия. Рабочие растворы. Расчеты в иодометрии. Определение
окислителей и восстановителей иодометрическим методом.
142. Сущность и теоретические основы методов осаждения. Классификация
методов осаждения. Индикаторы методов осаждения. Кривые
титрования по методу осаждения.
143. Сущность
комплексометрии.
Комплексоны.
Определение
эквивалентной точки.
144. Металлохромные индикаторы. Методы комплексонометрического
титрования. Комплексонометрическое определение общей жесткости
воды.
145. Сущность кинетических методов анализа. Каталитический и
некаталитический
варианты
кинетических
методов;
их
18
чувствительность и селективность. Способы определения концентрации
по данным кинетических измерений.
146. Общая характеристика электрохимических методов. Классификация.
Электрохимические ячейки. Индикаторный электрод и электрод
сравнения.
147. Равновесные и неравновесные электрохимические системы. Явления,
возникающие при протекании тока (омическое падение напряжения,
концентрационная и кинетическая поляризация).
148. Поляризационные кривые и их использование в различных
электрохимических методах.
149. Прямая потенциометрия. Классификация ионселективных электродов.
Потенциометрическое титрование.
150. Кулонометрия.
151. Кондуктометрический метод анализа.
152. Вольтамперометрия и ее виды. Амперометрическое титрование.
153. Полярографический метод анализа. Теоретические основы метода.
Полярограф.
154. Спектроскопические методы анализа. Спектр электромагнитного
излучения. Основные типы взаимодействия вещества с излучением:
эмиссия (тепловая, люминесценция), поглощение, рассеяние.
155. Классификация спектроскопических методов. Спектры атомов,
молекул; их особенности. Основные законы испускания и поглощения
электромагнитного излучения.
156. Связь аналитического сигнала с концентрацией
определяемого
компонента. Основные способы определения концентрации в
спектроскопических методах.
157. Понятие об атомно-эмиссионном анализе.
158. Атомно-абсорбционный анализ.
159. Методы атомной рентгеновской спектроскопии.
160. Методы молекулярной оптической спектроскопии. Фотометрические
аналитические реагенты и требования к ним. Колориметрия.
Фотоэлектроколориметрия.
Закон
Бугера – Ламберта – Бера.
Спектрофотометрия.
161. Методы колебательной спектроскопии.
162. Молекурная люминесцентная спектроскопия. Виды люминесценции.
Факторы, влияющие на ее интенсивность. Тушение люминесценции.
163. Флуоресценция и фосфоресценция. Закон Стокса-Ломмеля, правило
зеркальной симметрии Левшина.
164. Масс-спектрометрия.
19