11. Вода в природе. Проблема чистой воды. Состав и строение

Перечень вопросов для поступающих в магистратуру 6М011200 – Химия
Теоретические основы неорганической химии
1. Основные законы химии. Закон сохранения массы и энергии. Закон
постоянства состава Пруста. Закон кратных отношений. Закон эквивалентов.
Эквиваленты простых и сложных веществ.
2. Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса.
Обратимость процесса. Применение закона действия масс к процессу
диссоциации. Основные положения теории сильных электролитов.
Активность, коэффициент активности, ионная сила. Ионное произведение
воды, рН растворов. Буферные растворы.
3. Дисперсные системы и их классификация. Учения Д.И. Менделеева о
растворах. Механизм процесса растворения веществ. Тепловой эффект
растворения. растворимость твердых веществ, жидкостей и газов в воде.
Растворы насыщенные и ненасыщенные. Способы выражения концентрации.
4.
Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Уравнения Планка.
Спектры атома. Теория атома водорода по Бору и спектр атома водорода.
Волна де Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга. квантовые числа
как параметры определяющие волновую функцию. Физический смысл
квантовых чисел.
5. Термодинамика. I-закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия.
Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций. Теплота образования
химических соединений. Закон Гесса. II-закон термодинамики. Энтропия.
Изобарно-изотермический потенциал. Роль энтальпийного и энтропийного
факторов в направленности процессов при различных условиях.
6. Химическая связь. Основные характеристики химической связи. Типы
химической связи. Ковалентная связь. Метод ВС. Два механизма образования
ковалентных связей: обменный и донорно-акцепторное взаимодействие.
Свойства
ковалентной
связи:
насыщенность,
направленность
и
поляризуемость.
7. Скорость химических реакций. Закон действующих масс. Константа
скорости реакции. Энергия активации. Влияние температуры на скорость
химической реакции. Катализ.
8. Кислоты, структурная формула, номенклатура, получение. Химические
свойства кислот. Кислоты в свете теории электролитической диссоциации.
Ступенчатая диссоциация. Карбоновые кислоты, их свойства.
9. Основные положения атомно - молекулярного учения. Основные
химические понятия – элемент, атом, молекула. Простые вещества,
аллотропия. Сложные вещества. Закон Авогадро. Число Авогадро. Моль.
Молярный объем газообразного вещества.
10. Свойства разбавленных растворов. Осмотическое давление. Закон ВантГоффа. Законы Рауля. Определение молекулярной массы вещества в
растворах. Давление насыщенного пара над раствором. Температура кипения
и замерзания раствора.
11. Вода в природе. Проблема чистой воды. Состав и строение молекул воды.
Физические и химические свойства воды. Промышленное значение воды.
Роль воды в биологических процессах. Пероксид водорода, его свойства.
12. Окислительно-восстановительные
реакции.
Их
классификация.
Электродный и окислительно-восстановительный потенциалы. Роль среды в
протекании окислительно-восстановительных реакций. Правила расстановки
коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных процессов.
13. Комплексные соединения. Основные положения координационной
теории. Структура и номенклатура комплексных соединений, классификация.
характер химической связи в комплексных соединениях. Устойчивость
комплексных соединений в раствор. Значение комплексных соединений в
производстве и жизни.
14. Оксиды, номенклатура, их получение, химические свойства
15. Современная формулировка периодического закона. Периодическая
система как выражение периодического закона. Структура периодической
системы. Связь положения элементов в периодической системе со
свойствами его атомов и образуемых им простых и сложных веществ.
Значение периодического закона.
16. Обратимые и необратимые реакции. Условия наступления химического
равновесия. Константа химического равновесия. Принцип Ле-Шателье и его
применение.
17. Ковалентная связь. Виды ковалентной связи (полярная и неполярная).
Сигма- и пи-связи.
18. Ионная связь. Катионы и анионы в молекулах и твердых веществах.
Свойства соединений с ионной и ковалентной связью. Межмолекулярные
взаимодействия.
19. Свойства изолированных атомов: атомные и ионные радиусы,
потенциалы ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность.
Изменение свойств атомов в группах и в периодах.
20. Три принципа заполнения атомных орбиталей. Правило Клечковского.
Порядок заполнения атомных орбиталей. Электронные формулы.
Неорганическая химия
1. Оксиды азота, азотистая кислота, азотная кислота, получение, свойства.
Азотные удобрения. Круговорот азота в природе.
2. Щелочноземельные металлы. Нахождение в природе, физические и
химические свойства простых веществ и их соединений. Жесткость воды.
3. Общая характеристика свойств фтора, брома и йода. Зависимость свойств
простых веществ, водородных и кислородосодержащих соединений
галогенов.
4.
Элементы главной подгруппы IV группы периодической системы.
Углерод. Нахождение в природе. Аллотропные видоизменения углерода.
Физические и химические свойства, применение. Оксиды углерода (II) и
(IV). Получение и свойства оксидов. Угольная кислота и ее соли.
Циановодородная кислота и ее соли.
5. Элементы главной подгруппы VII группы периодической системы. Хлор,
нахождение в природе, его получение. Физические и химические свойства,
применение. Хлороводород, его получение, соляная кислота. Соли соляной
кислоты.
6. Железо. Нахождение в природе. Физические и химические свойства.
Оксиды и гидроксиды, соли железа. Производство чугуна и стали.
7. Алюминий. Нахождение в природе. Производство алюминия. Физические
и химические свойства. Алюмотермия. Оксиды и гидроксиды алюминия, их
свойства.
8. Водород. Изотопы водорода. электронное строение молекулы водорода.
Промышленные и лабораторные способы получения водорода. Физические и
химические свойства. Применение водорода. Гидриды.
9. Элементы главной подгруппы V группы периодической системы. Азот.
Азот в природе. Лабораторный и промышленный способы получения азота.
Физические и химические свойства. Свойства водородных соединений
азота. Соли аммония.
10. Элементы главной подгруппы VI группы периодической системы. Сера.
Нахождение в природе. Получение. Физические и химические свойства серы.
Водородные и кислородные соединения серы, получение и их свойства.
Серная кислота, свойства. Получение серной кислоты в промышленности.
Соли серной кислоты.
11. Фосфор, нахождение в природе, получение. Физические и химические
свойства фосфора, применение. Важнейшие соединения фосфора. Фосфорная
кислота. Соли фосфорной кислоты. Фосфорные удобрения.
12. Элементы главной подгруппы I группы периодической системы. Натрий
и калий. Нахождение в природе. Получение, физические и химические
свойства. Соединения калия и натрия, их получение. Калийные удобрения.
13. Общая характеристика свойств элементов главной подгруппы II группы.
Берилий, магний. Нахождение в природе. Способы получения, важнейшие
физические и химические свойства и применение. Оксиды и гидроксиды их
получение и свойства.
14. Общая характеристика свойств элементов подгруппы побочной II группы.
Физические и химические свойства простых веществ, оксидов; гидроксидов
и солей цинка, кадмия, ртути.
15. Кислородсодержащие соединения серы: оксиды, кислоты, соли.
Получение, важнейшие свойства. Серная кислота, свойства. Получение
серной кислоты в промышленности и лаборатории.
16. Кислород. Нахождение в природе. Воздух. Электронное строение
молекулы кислорода. Лабораторный и промышленный способы получения
кислорода. Физические и химические свойства кислорода. Озон, его
физические и химические свойства.
17. Особенности электронных
структур атомов элементов семейств.
Положение в периодической системе. Отличие свойств атома элементов
главных и побочных подгрупп, простых веществ и соединений.
18. 3Общие характеристика элементов IIIА-группы. Бор, важнейшие
соединения бора (водород и кислородсодержащие соединения), и их
свойства.
19. Кремний.
Нахождение
в
природе,
получение,
важнейшие
кислородсодержащие соединения, кислоты, их свойства, получение, соли,
получение и их важнейшие свойства.
20. Общая характеристика свойств элементов подгруппы побочной II группы.
Физические и химические свойства простых веществ, оксидов; гидроксидов
и солей цинка, кадмия, ртути.
Органическая химия
1. Алканы. Изомерия (структурная, конформационная). Номенклатура
(историческая, рациональная, систематическая). Получение алканов с
сохранением, увеличением и уменьшением углеродного скелета. Физические
и химические свойства. Механизмы реакций хлорирования, сульфирования,
сульфохлорирования, нитрования.
2. Электронное строение атома углерода. Гибридизация s – p – орбиталей.
Валентное состояние атома углерода. Связь электронного строения вещества
с его свойствами на примерах метана, этилена, ацетилена.
3. Ковалентная связь в органических соединениях: сигма- и пи-связь.
Распределение электронной плотности в органических молекулах.
Индукционный эффект / +, -/. Примеры. Мезомерный эффект /π – π, р – π, σ –
π – сопряжения/. Примеры.
4. Классификация органических реакций (по направлению реакций, по типу
разрыва ковалентной связи, по типу атакующих частиц, по числу молекул
реакций). Классификация органических соединений.
5. Алкены. Изомерия, номенклатура. Методы получения алкенов. Правило
Зайцева. Химические свойства. Правило Марковникова. Механизм реакции
АЕ. Эффект Хараша. Механизм реакции АR.
6. Ацетиленовые углеводороды. Изомерия, номенклатура. Способы
получения. Химические свойства. Сравнение механизмов реакции А Е, АN и
S с этиленовыми углеводородами.
7. Диеновые углеводороды. Синтез бутадиена – 1,3. Химические свойства.
Каучук. Реакции полимеризации. Механизмы реакций АR, AN, AE.
8. Галогеноалканы. Получение. Химические свойства. Зависимость течения
реакций от среды и строения радикала. Механизм реакции замещения SN1,
SN2, отщепления E1, E2.
9. Спирты. Изомерия, номенклатура. Физические свойства. Способы
получения спиртов. Химические свойства. Кислотно-основные свойства
спиртов. Многоатомные спирты. Химические свойства.
10. Спирты
одноатомные.
Химические
свойства
(алкилирование,
ацилирование).
Дегидратация
спиртов
межмолекулярная,
внутримолекулярная). Механизмы реакций SN1 и SN2, E1 и E2.
11. Альдегиды и кетоны. Изомерия, номенклатура. Строение карбонильной
группы. Получение, химические свойства, механизм реакции АN.
12. Карбоновые кислоты. Электронное строение карбоксильной группы.
Получение, химические свойства. Влияние радикала на кислотные свойства.
Подвижность α – водородного атома.
13. Производные карбоновых кислот: (галогеноангидриды, ангидриды,
сложные эфиры, амиды). Химические свойства.
Сопоставление
ацилирующей активности производных карбоновых кислот в реакциях SN.
14. Оксикислоты. Оптическая изомерия молочной, винной и хлоряблочной
кислот. Оптические антиподы, рацематы, диастереомеры. Физические и
химические свойства оксикислот.
15. Фенолы. Получение, свойства, применение.
16. Галогеноарилы. Галогенирование в ядро и боковую цепь. Механизмы SE,
SR SN2Ar SN1 SN (E - A).
17. Ароматические нитро- и аминосоединения. Получение, свойства. анилин,
электронное строение.
18. Ароматические углеводороды. Строение бензола. Индукционный и
мезомерный эффекты электронодонорных и электроноакцепторных
заместителей.
19. Моносахариды.
Кольчато-цепная
таутомерия
моноз.
Реакции
карбонильных и циклических форм.
20. Дисахариды. Полисахариды. Строение и свойства.
Аналитическая химия
1. Применение закона действующих масс к гетерогенным системам.
Константы химического равновесия (термодинамическая, концентрационная,
условная)
2. Расчеты равновесных концентраций в водных растворах.
3. Гетерогенные равновесие. Константа растворимости. Растворимость.
Влияние одноименного иона на растворимость. Солевой эффект.
4. Протолитическое равновесие. Понятие о протолитической теории кислот и
оснований. Кислоты и основания. Протолитическое равновесие в воде.
Сопряженные кислоты и основания.
5. Окислительно-восстановительные реакции в аналитической химии.
Использование окислительно-восстановительных реакций в аналитической
химии. Направление и глубина протекания окислительно-воостановительной
реакции.
6. Реакции комплексообразования в аналитической химии. Равновесия в
растворах комплексных соединений. Константы устойчивости и нестойкости.
Взаимосвязь между ними.
7. Основы кислотно-основного титрования. Алкалиметрия, ацидометрия.
Титранты. Определение конечной точки титрования, индикаторы.
8. Комплексонометрическое титрование. Комплексоны. Комплексанаты.
Установление конечной точки титрования. Индикаторы. Применение
комплексонометрического титрования.
9. Окислительно-восстановительное титрование. Реакции, лежащие в основе
окислительно-восстановительного
титрования.
Виды
окислительновосстановительного титрование.
10.
Осадительное титрование. Метод Мора. Метод Фаянса. Метод
Фольгарда, усвовия проведения титровании. Установление конечной точки
титрования.Осадительное титрование реакции, лежащие в основе
титровании.
Физическая химия
1. І начало термодинамики, его формулировка, аналитическое выражение,
следствия. Применение первого закона термодинамики к важнейшим
процессам.
2. Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций при постоянном
давлении и объеме. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса. Расчет теплоты
химических реакций по стандартным энтальпиям образования веществ и
теплоте сгорания простых веществ и их соединений.
3. Теплоемкость удельная, молярная, средняя, истинная, при постоянном
объеме, давлении, связь между ними. Зависимость теплового эффекта
химической реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа.
4. II начало термодинамики. Цикл Карно. Энтропия, ее физический смысл.
Энтропия равновесных и неравновесных процессов.
5. Термодинамические потенциалы. Энергия Гельмгольца. Энергия Гиббса.
Расчет изменения энергии Гельмгольца и Гиббса при химической реакции.
Критерии самопроизвольности процесса.
6. Химическая кинетика. Простые и сложные реакции. Кинетические
уравнения формально простых гомогенных односторонних реакций 1, 2, 3-го
порядков в закрытых системах.
Период
полупревращения. Методы
определения порядка и константы скорости химических реакций.
7. Химическая кинетика. Основные определения и понятия химической
кинетики. Основной закон химической кинетики. Факторы влияющие на
скорость химической реакции.
8. Гетерогенное равновесие. Фазы, составляющие вещества, компоненты.
Правило фаз Гиббса. Степени свободы.
9. Однокомпонентные гетерогенные системы. Диаграмма состояния воды.
Моно- и энантиотропные превращения, условия их реализации.
10. Электродные процессы. Гальванический элемент. ЭДС гальванического
элемента. Классификация
гальванических элементов. Химические и
концентрационные цепи. Уравнение Нернста для электродного потенциала.
Химия высокомолекулярных соединений
1. Химическое строение и свойства полимеров. Основные понятия химии
полимеров: мономер, макромолекула, степень полимеризации, гомо- и
сополимеры. Геометрическая форма макромолекул. Характерные свойства
молекул
полимеров:
относительная
молекулярная
масса,
полимолекулярность, гибкость. Номенклатура и классификация полимеров.
Классификация полимеров в зависимости от происхождения, способов
получения и химической структуры. Общая классификация полимеров,
основанная на изменении химического строения основной цепи.
2. Синтез полимеров. Полимеризация. Цепная полимеризация. Стадии
процесса полимеризации: образование активного центра, рост цепи,
ограничение роста (обрыв и передача) цепи; Мономеры для полимеризации.
Термодинамика полимеризации. Кинетика полимеризации.
3. Радикальная полимеризация. Методы возбуждения: термический,
фотохимический, радиационный, химическое инициирование. Образование
первичного радикала. Рост цепи, ограничение роста цепи рекомбинацией и
диспропорционированием макрорадикалов, ингибированием и передачей
цепи, основные ингибиторы и регуляторы. Кинетика радикальной
полимеризации.
4. Ионная полимеризация. Катионная полимеризация. Образование
активного катиона; катализаторы и сокатализаторы, их действие. Рост
макрокатиона при полимеризации ненасыщенных и гетероциклических
соединений. Ограничение роста цепи с передачей цепи на мономер,
катализатор, полимер и обрывом цепи комбинированием макрокатиона с
противоионом. Кинетика катионной полимеризации.
5. Анионная полимеризация. Катализаторы. Образование активного аниона
по кислотно-основному и окислительно-воссстановительному механизмам.
Рост макроаниона. Ограничение роста цепи: передача цепи на мономер,
противоион, растворитель переносом гидрид-иона и отрывом протона;
обрыв цепи изомеризацией.
6. Поликонденсация. Классификация поликонденсационных процессов.
Мономеры
для
поликонденсации
поликонденсации.
Кинетика
поликонденсации. Способы проведения полимеризации и поликонденсации:
в блоке, растворе, эмульсии, суспензии, газовой и твердой фазе.
7. Особенности химических превращений полимеров. Реакции звеньев
полимерной цепи и макромолекулярные реакции. Полимераналогичные
превращения. Реакции сшивания.
8. Агрегатные
и
фазовые
состояния
полимеров.
Особенности
стеклообразного,
высокоэластичного
и
вязкотекучего
состояния.
Термомеханический метод исследования полимеров. Термомеханические
кривые различных полимеров. Работы В.А.Каргина. Надмолекулярная
структура аморфных полимеров. Морфология кристаллических полимеров.
9. Классификация методов переработки полимеров. Характеристика метода
переработки пластомеров: литье под давлением, экструкция, прессование,
вакуумформование и пневмоформование, вальцевание, каландрование и др.
10. Растворы полимеров. Современные представления о природе
растворения
полимеров.
Особенности
растворения
полимеров.
Характеристика отдельных стадий процесса растворения. Применение
правил фаз к растворам полимеров. Разбавленные растворы полимеров.
Концентрированные растворы полимеров.