Неорганическая химия - Ивановский государственный химико

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
Ивановский государственный химико-технологический университет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
___________________________
"___" _______________2005 г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Факультет Высший химический колледж РАН
Кафедра неорганической химии
По неорганической химии
(наименование дисциплины)
Для специальностей
020101. Химия
( номер и наименование специальности)
По направлению
020100. Химия
(номер и наименование направления)
Курс 1,2 семестр 1,2,3
Всего часов по дисциплине: 646
Аудиторные занятия (час): 351,5
Лекции (час): 171
Лабораторные занятия (час): 180,5
Практические занятия (час): нет
Индивидуальная работа (час): нет
Самостоятельная работа (час): 294,5, в том числе работа над
курсовым проектом (работой) (час): нет
Зачет: 1 ,2,3 .
Экзамен: 1,2,3
(семестр)
(семестр)
Иваново 2005
2
Рабочая программа составлена на основании требований ГОС высшего
профессионального образования по направлению:
N
020100.
Химия
.
(название направления)
специальности: N
020101.
Химия
.
(название специальности)
Рабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры неорганической химии
"_____"_____________2005 г.
протокол N___________
Заведующий кафедрой _________________________А.Г.Захаров
Рабочая учебная программа рекомендована секцией Научно-методического
Совета естественнонаучных дисциплин
"_____"_____________2005 г.
Председатель секции _________________________Г.В.Гиричев
Рабочая учебная программа рассмотрена и утверждена Научно-методическим
Советом ВХК РАН
"_____"_____________2005 г.
протокол N____________
Председатель НМС ВХК РАН _________________ Ю.В.Чистяков
3
I. ВВЕДЕНИЕ
Цель дисциплины:
1. Рассмотрение основ современных представлений о строении вещества;
изучение важнейших законов и теорий неорганической химии, количественных
характеристик явлений и процессов, условий осуществления химических реакций, возможности управления глубиной их протекания.
2. Формирование научного мышления, навыков практического использования теоретических знаний для решения конкретных химических задач.
3. Знакомство с современными методами исследования неорганических
веществ и химических процессов.
4 Изучение основных способов получения и наиболее характерных
свойств неорганических веществ.
5 Установление взаимосвязи между строением атомов и молекул и
взаимодействием между веществами в химических процессах.
Требования к знаниям и умениям по дисциплине
Студент должен:
а) иметь представление о современных теориях и методах исследования
химической структуры, ее влиянии на свойства неорганических соединений;
об основах химической термодинамики, кинетики и равновесия; теориях
растворов, кислот и оснований, окислительно-восстановительных процессов; о
наиболее характерных способах получения и свойствах простых и сложных
веществ, наиболее применяемых в химических технологиях; о наиболее
важных областях применения неорганических веществ;
б) знать и уметь использовать основные понятия, законы и теории неорганической химии для решения практических задач и выполнения экспериментальных работ (на уровне, не требующем использования сложного математического
аппарата вычислений и обработки данных); учебно-справочную литературу по
изучаемым разделам; использовать периодическую систему элементов,
теоорию строения атома и молекул в анализе химического взаимодействия веществ, знать состав, строение и химические свойства простых веществ и химических соединений;
в) владеть основами термодинамического и кинетического анализа
химических процессов и устойчивости соединений, методами приближенного
аналитического расчета ионных равновесий в растворах; методами и
способами синтеза неорганических веществ, описания их свойств на основе
закономерностей, вытекающих из периодического закона и периодической
системы элементов;
г) иметь опыт работы с химической аппаратурой и современными
приборами физико-химического исследования химических процессов.
4
II. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
РАЗДЕЛЫ (темы, модули) ПРОГРАММЫ
1.Наименование раздела (основного).
I. ХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
а) лекционный материал (содержание) (час): 57 (I семестр)
I.1 Строение атома
Лекции 1 – 3 Важнейшие положения квантовой механики для электрона и
других субатомных частиц. Стационарное уравнение Шредингера, его смысл.
Атом водорода и водородоподобные «атомы» (He+ , Li2+ и др.) как простейшие
квантовомеханические системы: квантовые состояния, радиальная и угловая
составляющие волновой функции, симметрия орбиталей. Многоэлектронные
атомы. Эффективный заряд ядра, электронные конфигурации атомов и ионов.
Принцип Паули. Правило Гунда. Магнитные свойства.
Лекции 4, 5. Периодический закон и периодическая система элементов
Д.И.Менделеева в свете представлений о строении атома. Атомный номер элемента, соотношение числа протонов и нейтронов в ядре атома. Периодические
и непериодические свойства элементов. Энергия ионизации и сродство к электрону. Атомные и ионные радиусы. Электронные аналоги и электронные семейства элементов. Вертикальное, горизонтальное и диагональное сходство
элементов в периодической системе. Некоторые проблемы периодической системы.
I.2 Химическая связь и строение молекул
Лекции 6, 7. Ковалентная связь, её особенности. Льюисовы структуры молекул. Резонанс. Квантовомеханическая модель (концепции), её варианты: методы валентных связей (ВС) и молекулярных орбиталей (МО). Двухатомные
молекулы и ионы. Порядок (кратность) связи, её энергия и длина. Гетероядерные молекулы, полярность связи.
Лекции 8 – 10. Многоатомные молекулы, их геометрическое строение. Теории отталкивания валентных электронных пар (ОВЭП) и гибридизации атомных орбиталей. Распределение электрического заряда в гетероядерных молекулах. Электрический дипольный момент молекулы, влияние её геометрического
строения, дипольных моментов связей и неподелённых электронных пар. Многоцентровые молекулярные орбитали.
Лекции 11, 12. Ионная связь. Ионные молекулы и ионные кристаллы.
Энергия ионной кристаллической решетки. Явление поляризации. Поляризуемость и поляризующее действие ионов (правила Фаянса). Влияние поляризации на степень ионности связи и свойства соединений. Особенности металлической связи. Представление о зонной теории металлической связи.
Лекции 13, 14. Химическая связь в координационных соединениях. Теория
ВС. Теория кристаллического поля (ТКП). Объяснение спектров поглощения
(окраски) и магнитных свойств комплексов. Достоинства и недостатки теорий.
Представление о теории поля лигандов (ТПЛ).
5
1.3. Межчастичные взаимодействия и агрегатные состояния вещества
Лекции 15, 17 Виды слабых межчастичных взаимодействий, зависимость их
энергии от расстояния, роль и проявление в свойствах веществ. Водородная
связь как специфический вид межчастичных взаимодействий, её влияние на
структуру и свойства веществ. Газообразное и жидкое состояние вещества.
Кристаллы и кристаллохимия. Элементарные ячейки и кристаллические решётки: основные понятия, принципы классификации. Свойства кристаллов.
Изоморфизм, полиморфизм, аллотропия. Жидкие кристаллы. Аморфное состояние вещества. Представление о наноматериалах.
1.4. Основы химической термодинамики
Лекции 18 – 20. Энергетика процессов. Температура, внутренняя энергия,
теплота, работа (термодинамическая интерпретация). Первый закон термодинамики, его смысл, математическое выражение. Энтальпия. Экспериментальное определение тепловых эффектов процессов. Термохимия. Термохимические уравнения. Закон Гесса и его практическое использование. Типы процессов и стандартные термохимические величины. Зависимость теплового эффекта от температуры. Теплоемкость.
Лекции 21, 22. Направление процессов. Самопроизвольные процессы. Термодинамически обратимые (квазистатические) и необратимые процессы. Энтропия, её термодинамический и статистический смысл. Второй закон термодинамики. Предсказание знака изменения энтропии в химических реакциях.
Третий закон термодинамики. Определение абсолютной и стандартной энтропии вещества.
Лекции 23, 24. Изменения энтропии системы и окружающей среды. Объединение первого и второго законов термодинамики. Химическое сродство.
Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца как основные критерии направления
самопроизвольных процессов и равновесия в неизолированных системах, мера
химического сродства. Изменения энергии Гиббса в реакциях. Энтальпийный и
энтропийный факторы процесса. Термодинамический анализ реакции. Зависимость энергии Гиббса от температуры.
1.5. Основы химической кинетики
Лекции 25, 26. Кинетическая классификация реакций. Представление о механизме реакции. Лимитирующая (скоростьопределяющая) стадия реакции.
Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Методы определения порядка реакции и константы скорости.
Лекции 27, 28. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило
Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации, её определение. Основные понятия теории активных столкновений и теории переходного состояния. Энергетическая диаграмма реакции. Термодинамическая и кинетическая
устойчивость веществ. Катализ (гомогенный, гетерогенный, ферментативный).
Основные положения теории катализа.
б) Лабораторные занятия (перечень лабораторных работ) (час.): 47,5
6
1. Определение тепловых эффектов растворения и нейтрализации.
2. Скорость химических реакций.
7
График выполнения лабораторных работ, контрольных работ
и сдачи коллоквиумов в I семестре
N
1
1
2
3
4
5
Содержание
занятия
Объем
в час.
2
3
Упражнения по теме: “Строение атома. Периодиче8
ский закон и периодическая система элементов” Контрольная работа №1.
Упражнения и индивидуальные задания по теме
12
“Химическая структура”. Отчеты по индивидуальным
заданиям. Коллоквиум №1.
Упражнения и индивидуальные задания по теме
12
“Химическая термодинамика”. Выполнение лабораторной работы №1. Отчеты по лабораторной работе и
индивидуальным заданиям. Коллоквиум №2.
Упражнения и индивидуальные задания по теме
“Основы химической кинетики”. Выполнение лабо12
раторной работы №2. Отчеты по лабораторной работе и индивидуальным заданиям. Коллоквиум №3.
Завершение лабораторного практикума.
Зачет.
3,5
NN
недель
4
8,9
10-12
13-15
16-18
19
в) Практические занятия: нет
г) Индивидуальная работа с преподавателем (час): нет
д) Самостоятельная работа (час): 87,5
Формы отчетности
а) коллоквиумы (количество и сроки сдачи): 3
NN недель: 12,15,18
б) контрольные работы (письменные экзамены по разделу) (количество и сроки
выполнения): 1
NN недель: 9
в) индивидуальные расчетные работы (содержание и сроки сдачи):
1. Примеры и задачи по разделу “Химическая структура”
NN недель: 11-12
2. Задачи и практические расчеты по теме “Химическая термодинамика”
NN недель: 14-15
3. Задачи и практические расчеты по теме “Основы химической кинетики”
NN недель: 17-18
г) другие формы: отчеты по лабораторным работам
NN недель: 14-15, 17-18
8
II семестр
2. ХИМИЧЕСКИЕ И ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ. РАСТВОРЫ.
а) лекционный материал (содержание) (час): 57
2.1. Химическое равновесие
Лекции 1 – 4. Закон действующих масс, его кинетическая интерпретация,
применение для гомогенных и гетерогенных процессов. Размерные константы
равновесия, их взаимосвязь. Равновесие в газовой фазе. Глубина протекания
реакции.
Термодинамический вывод закона действующих масс. Термодинамическая
константа равновесия, её связь с размерными константами равновесия. Влияние температуры и давления. Понятие о парциальных молярных величинах.
Химический потенциал. Общие условия достижения равновесия.
2.2 Фазовые равновесия. Растворы
Лекции 5 – 10. Фазы и компоненты. Фазовые переходы, условия равновесия. Правило фаз Гиббса. Диаграммы состояния однокомпонентных систем, их
анализ.
Растворы и смеси. Физико-химическая природа растворов. Фазовые равновесия с участием растворов. Равновесие пар - жидкость. Закон Рауля. Идеальные и неидеальные (реальные) растворы. Критерии идеальности. Причины отклонений от закона Рауля.
Предельно разбавленные растворы. Закон Генри. Растворимость газов в
жидкостях. Учет неидеальности растворов. Активность и коэффициент активности компонента. Выбор стандартных состояний. Определение коэффициентов активности.
Коллигативные свойства растворов, их термодинамическое обоснование,
практическое использование для определения молекулярной массы растворённого вещества. Аномальные явления. Изотонический коэффициент, его смысл.
2.3. Растворы электролитов
Лекции 11 – 15. Теория электролитической диссоциации. Константа и степень диссоциации, их взаимосвязь. Степень диссоциации и изотонический коэффициент. Зависимость степени диссоциации от природы растворённого
электролита и растворителя, концентрации, температуры, присутствия посторонних электролитов. Ионная сила раствора, её влияние на константу диссоциации.
Кислоты и основания, кислотно-основные взаимодействия и равновесия:
теории Аррениуса, Брёнстеда – Лоури, Льюиса. Амфотерность. Факторы,
определяющие силу кислот и оснований. Влияние растворителя.
Сильные электролиты и закон действующих масс. Кажущаяся степень диссоциации. Основные положения теории Дебая – Хюккеля, границы её применимости. Средний ионный коэффициент активности электролита, характер его
зависимости от ионной силы раствора, валентного типа электролита (заряда
9
ионов). Оценка коэффициентов активности отдельных ионов в разбавленных
растворах.
2.4. Процессы и равновесия в растворах электролитов
Лекции 16 – 20. Основные типы равновесий в растворах электролитов.
Смещение равновесий. Влияние общих (одноименных) и посторонних ионов.
Сложные равновесия (ступенчатые, взаимосвязанные равновесия). Количественные характеристики.
Общая методика расчета ионных равновесий в водных растворах. Анализ и
выбор определяющих равновесий. Уравнение материального баланса и условие
электронейтральности раствора. Учет влияния ионной силы раствора. Приближенный расчет.
Кислотно-основные равновесия. Характеристика кислотности (щелочности)
раствора. Ионное произведение воды рН и рОН. Кислотно-основные индикаторы, принцип их действия. Буферные растворы, их применение, роль в биохимических процессах.
Гидролиз солей, его трактовка по Брёнстеду. Константа и степень гидролиза. Практически необратимый гидролиз.
Лекции 21 – 23. Гетерогенные равновесия с участием малорастворимых
ионных соединений. Произведение растворимости. Условия образования и
растворения осадков. Разделение смеси ионов в растворе селективным (последовательным) осаждением. Оценка растворимости вещества. Влияние ионной
силы раствора (солевой эффект).
Комплексообразование и равновесия с участием комплексных ионов. Влияние комплексообразования на растворимость веществ. Константы устойчивости и неустойчивости комплексов. Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексов.
Лекции 24 – 28. Окислительно-восстановительные равновесия и электрохимия. Энергия Гиббса реакции и полезная работа. Гальванический элемент.
Электродные потенциалы и электродвижущая сила (ЭДС) гальванического
элемента. Стандартный водородный электрод и другие электроды сравнения.
Ряд стандартных электродных (окислительно-восстановительных) потенциалов.
Анализ возможности протекания окислительно-восстановительных реакций
на основе стандартных окислительно-восстановительных потенциалов. Связь
величин ЭДС с энергией Гиббса реакции и константой равновесия. Глубина
протекания окислительно-восстановительных реакций. Потенциальные диаграммы (диаграммы Латимера), их анализ.
Зависимость ЭДС элемента от концентрации, уравнение Нернста. Концентрационный элемент. Использование метода ЭДС для определения рН раствора, энергии Гиббса реакций и констант равновесий.
б) Лабораторные занятия (перечень лабораторных работ) (час): 38
10
1. Кислотно-основные взаимодействия и равновесия в водных растворах.
2. Гетерогенные равновесия в растворах электролитов.
3. Процессы комплексообразования.
4. Окислительно-восстановительные реакции и равновесия.
График выполнения лабораторных работ, контрольных работ
и сдачи коллоквиумов.
N
1
1
2
3
4
5
6
7
8
Содержание
Объем
в час.
2
3
Вводная беседа. Упражнения по теме “Химическое и
4
фазовое равновесия”. Индивидуальные задания. Отчеты по домашней работе. Контрольная работа №1.
УИРС. Выбор тем для реферативной работы.
6
Упражнения по теме “Общие свойства растворов”,
индивидуальные задания.
Отчеты по домашней работе. Коллоквиум №1.
Упражнения по теме “Растворы электролитов. Теория
4
электролитической диссоциации”. Индивидуальные
задания. Контрольная работа №2.
Упражнения по теме “Теории кислот и оснований.
6
Кислотно-основные равновесия” Индивидуальные
задания. Выполнение лабораторной работы №2. Отчет по домашней и лабораторной работе. Коллоквиум
№2
Упражнения по теме “Гетерогенные равновесия в
4
растворах электролитов”. Индивидуальные задания.
Выполнение лабораторной работы №3. Отчет по домашней и лабораторной работе. Коллоквиум №3.
Упражнения по теме “Процессы комплексообразова6
ния”. Индивидуальные задания. Выполнение лабораторной работы №4. Отчет по домашней и лабораторной работе. Коллоквиум №4.
Упражнения
по
теме
“Окислительно6
восстановительные процессы и равновесия”. Индивидуальные задания. Выполнение лабораторной работы №5. Отчет по домашней и лабораторной работе.
Коллоквиум №5.
Завершение лабораторного практикума.
2
Семинар. Зачет.
в) Практические занятия: нет
занятия
NN
недель
4
1-2
3-5
6-7
8-10
11-12
13-15
16-18
19
11
г) Индивидуальная работа с преподавателем (час): нет
д) Самостоятельная работа (час): 80
Формы отчетности
а) коллоквиумы (количество и сроки сдачи): 5
NN недель: 5,10,12,15,18
б) контрольные работы (письменные экзамены по разделу) (количество и сроки
выполнения): 2
NN недель: 2,7
в) индивидуальные расчетные работы (содержание и сроки сдачи):
1. Общие свойства растворов
NN недель: 4
2. Кислотно-основные равновесия
NN недель: 9,10
3. Гетерогенные равновесия
NN недель: 12
4. Равновесия комплексообразования
NN недель: 14,15
5. Окислительно-восстановительные равновесия NN недель: 17,18
г) другие формы: отчёты по индивидуальной реферативной работе
№№ недель: 17 – 19.
III семестр
III.ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ.
а) лекционный материал (содержание) (час.): 57
1. Введение.
Лекция 1. Распространенность химических элементов: структура и
свойства простых веществ. Получение простых веществ.
2. Химия p-элементов.
Лекции 2 – 15
2.1. Общая характеристика p-элементов. Закономерность изменения
свойств в периодах и группах.
2.2. s2p5-элементы. Общая характеристика элементов. Нахождение в
природе, получение, применение. Химическая связь в молекулах. Физические и
химические свойства. Действие на организм.
2.2.1. Соединения с водородом. Теоретические и промышленные способы
получения и свойства. Ассоциация молекул фтороводорода. Фториды и
гидрофториды. Сравнительная характеристика свойств фторидов элементов
третьего периода.
Окислительно-восстановительные
и
кислотные
свойства
галогеноводородов и их водных растворов.
Галогениды. Восстановительные, электронодонорные свойства галогенидионов.
12
2.2.2. Соединеия галогенов с кислородом. Фторид кислорода, получение,
свойства. Оксиды хлора, брома, йода, их получение, структура и свойства:
сравнение устойчивости, кислотных и окислительных свойств оксидов.
Кислородосодержащие кислоты галогенов и их соли. Изменение
устойчивости, кислотных и окислительных свойств в ряду кислородных кислот
хлора,
брома,
йода.
Термическое
разложение
и
окислительновосстановительные свойства кислородосодержащих кислот хлора и их солей.
Оксохлориды.
Межгалогенные соединения, их получение, свойства.
2.3 s2p4-элементы. Общая характеристика элементов. Физико-химические
свойства и закономерности их изменения в подгруппе.
2.3.1 Кислород. Нахождение в природе, лабораторные и промышленные
способы получения, химические свойства. Оксиды. Изменения кислотноосновных и окислительно-восстановительных свойств оксидов в периодах и
подгруппах.
2.3.2. Вода. Аномалии физических свойств. Химические свойства,
взаимодействие с простыми и сложными веществами. Кристаллогидраты.
Пероксид водорода, строение молекулы, методы получения. Кислотные и
окислительно-восстановительные свойства. Пероксидные соединения, их
получение и применение.
2.3.3 Сера. Нахождение в природе, способы получения, применение.
Строение молекул, аллотропия. Физические и химические свойства.
Сероводород, строение молекулы, получение, свойства. Сульфиды, их
гидролиз, классификация сульфидов. Полисульфиды.
Соединения серы с кислородом, строение молекул, получение, свойства.
Кислотосодержащие кислоты серы. Сернистая кислота и ее соли.
Окислительно-восстановительные свойства сернистой кислоты и ее солей.
Серная кислота, получение, строение молекулы, свойства. Взаимодействие
серной кислоты с металлами. Соли серной кислоты, их свойства.
Полимерные кислоты. Политионовые кислоты, политионаты. Тиосерная
кислота и тиосульфаты, получение, свойства, применение. Соединения серы с
галогенами. Пероксокислоты и их соли.
2.3.4 Селен, теллур, полоний. Нахождение в природе, свойства,
применение. Аллотропия селена и теллура. Селеноводород и теллуроводород.
Селениды, теллуриды, сравнительная характеристика водородных соединений
халькогенов и их водных растворов. Диоксиды селена и теллура: их получение,
свойства. Селенистая и теллуристая кислоты, селениты и теллуриты. Селеновая
и теллуровая кислоты. Селенаты и теллураты. Сопоставление кислотноосновных и окислительно-восстановительных свойств соединений серы, селена
и теллура.
2.4 s2p3-элементы. Общая характеристика элементов. Физико-химические
свойства. Закономерности их изменения. Отличие азота и фосфора от других
элементов подгруппы.
13
2.4.1 Азот. Нахождение в природе, химическая связь в молекуле, причины
инертности азота. Лабораторные и промышленные способы получения азота.
Соединения с водородом. Аммиак, строение молекулы, физические и
химические свойства. Аммиак как растворитель. Аммиакаты. Гидрат аммиака и
соли аммония.
Амиды, имиды, нитриды металлов. Их получение и свойства. Гидразин,
получение, строение молекулы, свойства. Гидроксиламин, получение, строение
молекулы, свойства, применение. Азотистоводородная кислота. Химическая
связь и строение молекулы, получение, свойства.
Оксиды азота, строение молекул, получение, свойства.
Азотная
кислота,
получение,
строение
молекулы,
свойства.
Взаимодействие с металлами и неметаллами, зависимость окислительных
свойств от концентрации. Царская водка. Нитраты, получение, свойства.
Термическое разложение нитратов. Применение соединений азота.
2.4.2 Фосфор. Нахождение в природе, получение, аллотропные
модификации, особенности их строения, свойства.
Водородные соединения фосфора. Их получение, строение молекул,
свойства. Фосфиды металлов, получение, свойства.
Оксиды фосфора, их получение, строение молекул и свойства.
Кислородосодержащие кислоты, получение, строение молекул, свойства. Соли,
получение, свойства.
Соединения фосфора с галогенами. Получение, свойства, гидролиз.
Оксогалогениды фосфора. Получение, свойства. Применение фосфора и его
соединений.
2.4.3. Мышьяк, сурьма, висмут. Нахождение в природе, получение,
свойства. Водородные соединения, получение, строение молекул, свойства;
соединения с металлами, получение и свойства.
Кислородные соединения элементов (III) и (V). Получение, строение
молекул, свойства оксидов.
Гидроксиды элементов (III), получение и свойства, арсениты и стибиты,
получение, свойства.
Гидроксиды элементов (V), арсенаты, стибаты и висмутаты, получение и
свойства.
Галогениды, получение, свойства, гидролиз. Соли оксосурьмы и
оксовисмута.
Сульфиды, получение, свойства. Отношение их к кислотам и к раствору
сульфида аммония. Тиокислоты и их соли.
Применение мышьяка, сурьмы, висмута и их соединений. Их действие на
организм человека.
Сопоставление кислотно-основных и окислительно-восстановительных
свойств
водородных
соединений,
оксидов,
гидроксидов
и
2 3
кислородосодержащих кислот s p -элементов.
2.5 s2p2-элементы. Общая характеристика элементов. Физико-химические
свойства и закономерности их изменения.
14
2.5.1 Углерод, нахождение в природе. Аллотропия. Строение и свойства
графита, алмаза и карбина. Химические свойства углерода.
Углеводороды. Карбиды металлов, их классификация, методы получения и
свойства.
Кислородные соединения. Оксид углерода(II), получение, свойства.
Действие на организм человека. Карбонилы металлов, химическая связь и
строение, свойства, применение.
Оксид углерода(IV), получение, строение молекулы, свойства. Угольная
кислота и ее соли, получение, свойства. Соединения с галогенами. Фреоны.
Фосген. Соединения с серой. Сероуглерод, получение, свойства. Тиоугольная
кислота и ее соли. Соединения с азотом. Дициан, получение, строение
молекулы, свойства. Цианистоводородная кислота и ее соли. Цианиды,
получение, свойства. Циановая и тиоциановая кислоты, их соли, получение,
свойства.
Применение углерода и его соединений.
2.5.2. Кремний. Нахождение в природе, получение, свойства, применение.
Водородные
соединения.
Сопоставление
свойств
силанов
и
углеводородов. Силициды металлов.
Силикаты, алюмосиликаты. Кремнекислородный тетраэдр – основная
структурная группа в кристаллических решетках силикатов.
Кварц, его структура и строение. Кремниевые кислоты. Силикагель.
Растворимое стекло. Общие сведения о строении, свойствах и получении в
различном виде стекла и керамики.
Соединения кремния с галогенами, получение, свойства, гидролиз. Карбид
кремния, получение, свойства.
2.5.3. Германий, олово, свинец. Нахождение в природе, получение,
свойства. Аллотропные модификации олова. Соединения с водородом.
Сравнительная характеристика водородных соединений элементов подруппы
углерода.
Оксиды германия, олова, свинца. Получение, свойства, солеобразные
оксиды свинца. Гидроксиды элементов (II), получение, свойства. Германиты,
станниты, плюмбиты, их свойства.
Гидроксиды элементов (IV), альфа и бета-оловянные кислоты, получение,
свойства. Германаты, станнаты, плюмбаты, их свойства. Галогениды,
получение, свойства. Сульфиды, получение, свойства. Тиосоли, получение,
свойства.
Сопоставление устойчивости, кислотно-основных и окислительновосстановительных свойств оксидов, гидроксидов и солей германия, олова,
свинца.
Применение простых веществ и их соединений. Действие свинца и его
соединений на организм человека.
2.6. s2p1-элементы. Общая характеристика элементов. Отличие бора от
других элементов подгруппы. Физико-химические свойства и закономерности
их изменения.
15
2.6.1 Бор. Нахождение в природе, способы получения. Cвойства
соединения бора с водородом, их получения свойства. Химическая связь в
бороводородах. Соединения с металлами, их получения и свойства.
Боргидриды металлов, получение, свойства. Оксид бора, получение, строение,
свойства. Борные кислоты, их строение. Галогениды бора. Тетрафтороборная
кислота и ее соли. Нитрид бора. Боразон. Применение бора и его соединений.
2.6.2 Алюминий. Нахождение в природе, получение, свойства,
применение. Алюмотермия, оксид и гидроксид алюминия, получение,
свойства. Алюминаты, гидроксоалюминаты, строение молекул, свойства. Соли
алюминия, их растворимость, гидролиз. Применение алюминия и его
соединений.
2.6.3 Галлий, индий, таллий. Нахождение в природе, получение, свойства.
Оксиды, гидроксиды, соли, их получение, свойства. Сравнительная
характеристика свойств соединений элементов со свойствами соединений
алюминия. Соединения таллия(I).
2.7. s2p6-элементы. Общая характеристика элементов. Физико-химические
свойства. Нахождение в природе, получение и применение благородных газов.
Клатратные соединения. Получение и свойства фторидов ксенона и
криптона и соединений с кислородом.
Природа химической связи в соединениях s2p6-элементов.
3. Химия s-элементов.
Лекции 16, 17
3.1 Общая характеристика s-элементов. Закономерности изменения
свойств в периодах и группах.
3.2 s1-элементы. Нахождение в природе, способы получения, свойства.
Гидриды, их свойства. Оксиды, пероксиды, надпероксиды, озониды, их
свойства.
Гидроксиды, получение, свойства. Соли, получение и применение солей.
3.3 s2-элементы. Нахождение в природе. Отличие бериллия от остальных
элементов. Бериллий, получение, свойства. Оксид, гидроксид, соли бериллия,
получение, свойства.
Магний, кальций, стронций, барий. Получение и свойства. Гидриды,
оксиды, гидроксиды, пероксиды, их свойства. Галогениды. Карбонаты,
гирокарбонаты. Жесткость воды и способы ее устранения. Понятия о вяжущих
веществах.
Применение s2-элементов и их соединений.
4. Химия d-элементов.
Лекции 18 – 27
4.1 Общая характеристика d-элементов. Электронные конфигурации
атомов. Степени окисления. Основные закономерности изменения свойств dэлементов и их соединений в периодах и группах. Сравнение с аналогичными
закономерностями для s- и p-элементов.
16
4.2 s2d10-элементы. Общая характеристика элементов, нахождение в
природе, получение, свойства, Оксиды и гидроксиды (II), получение, свойства.
Соли, их растворимость, гидролиз, комплексные соединения. Амидные
соединения ртути. Соединения ртути(I), получение, устойчивость.
Применение простых веществ и соединений элементов подргупп цинка, их
действие на организм человека. Сопоставление свойств соединений элементов
главной и побочной подгрупп.
4.3. s1d10-элементы. Общая характеристика элементов, нахождение в
природе, получение, свойства. Оксиды, гидроксиды, получение, свойства.
Галогениды. Комплексные соединения. Сравнительная характеристика свойств
элементов подгруппы меди. Сопоставление свойств соединений элементов
главной и побочной подгрупп.
4.4. Элементы семейства железа и платины. Общая характеристика
элементов. Деление на подгруппы и семейства. Закономерности изменения
свойств в периодах и подгруппах.
4.4.1. Семейство железа. Нахождение в природе, способы получения.
Оксиды и гидроксиды элементов (II), получение, свойства. Соли и
комплексные соединения. Оксиды и гидроксиды элементов (III), способы
получения, свойства. Соли, комплексные соединения. Качественные реакции
на соединения Fe(II) и Fe(III). Соединения железа(VI), ферраты, их свойства.
Применение простых веществ и соединений.
4.4.2. Платиновые металлы, нахождение в природе, получение, свойства,
применение. Важнейшие соединения платиновых металлов, получение,
свойства. Применение соединений.
4.5. s2d5-элементы. Общая характеристика элементов. Нахождение в
природе, получение, свойства, применение. Оксиды и гидроксиды марганца,
соли, применение, свойства. Сравнительная характеристика кислотноосновных и окислительно-восстановительных свойств соединений марганца.
Краткая характеристика соединений технеция и рения. Сравнительная
характеристика кислотно-основных и окислительно-восстановительных
свойств соединений s2p5-элементов. Сопоставление свойств элементов главной
и побочной подгрупп.
4.6. s1d5, s2d4-элементы. Общая характеристика элементов. Нахождение в
природе, получение, свойства простых веществ, применение.
Оксиды и гидроксиды хрома, получение, свойства. Сравнительная
характеристика кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов. Соли
хрома (II, III), получение, свойства. Комплексные соединения хрома(III).
Соединения хрома(VI). Хроматы и дихроматы, их взаимные переходы,
получение, свойства. Диоксид-дихлорид хрома. Пероксид хрома и
пероксохроматы. Окислительно-восстановительные свойства соединений
хрома.
Оксиды и гидроксиды молибдена и вольфрама, их получение,
устойчивость,
кислотно-основные
и
оксилительно-восстановительные
17
свойства. Молибденовая и вольфрамовая кислоты и их соли.
Пероксосоединения, их получение и свойства.
Сравнительная характеристика соединений элементов подгруппы хрома.
Сопоставление свойств соединений элементов главной и побочной подгрупп.
4.7. s2d3-элементы. Общая характеристика элементов, нахождение в
природе, получение, свойства. Оксиды, гидроксиды, соли ванадия, получение,
свойства. Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов, окислительновосстановительные свойства соединений ванадия. Краткие сведения о
соединениях ниобия и тантала.
Сопоставление кислотно-основных и окислительно-восстановительных
свойств соединений ванадия, ниобия, тантала. Сопоставление свойств
соединений элементов главной и побочной подгрупп.
4.8. s2d2-элементы. Общая характеристика элементов. Нахождение в
природе, получение, свойства, применение. Оксиды, гидроксиды, соли титана
(II,III,IV), получение, свойства. Сопоставление кислотно-основных и
окислительно-восстановительных свойств соединений титана. Сопоставление
свойств соединений титана и германия. Краткие сведения о соединениях
циркония и гафния. Закономерности изменения свойств соединений элементов
в подгруппе.
4.9. s2d1-элементы. Общая характеристика элементов. Нахождение в
природе. Физико-химические свойства. Основные степени окисления. Оксиды,
гидроксиды, их свойства. Закономерности изменения свойств соединений в
подгруппе, сопоставление их с закономерностями для соединений элементов
главной подгруппы.
5. Химия f-элементов.
Лекции 28-29
5.1. Общая характеристика f-элементов. Особенности строения
электронных оболочек, лантаноидное и актиноидное сжатие.
5.2. Лантаноиды. Нахождение в природе, получение, свойства.
Характерные степени окисления. Важнейшие соединения лантаноидов:
оксиды, гидроксиды, галогениды, комплексные соединения. Внутренняя
периодичность свойств соединений. Применение соединений.
5.3. Актиноиды (актиниды). Общая характеристика элементов.
Нахождение в природе, получение, свойства, применение. Характерные
степени окисления. Важнейшие соединения тория и урана.
б) Лабораторные занятия (перечень лабораторных работ) (час.): 95
1. Химия s2p5-элементов и их соединений.
2. Химия s2p4-элементов и их соединений.
3. Химия s2p3-элементов и их соединений.
4. Химия s2p2-элементов и их соединений.
5. Химия s2p1-элементов и их соединений.
18
6. Химия s-элементов и их соединений.
7. Химия s2d10-, s1d10-,sndm-элементов и их соединений.
8. Химия s2d5-, s1d5-, s2d3-, s2d2-, s2d1-элементов и их соединений.
9. УИРС. Синтез неорганических веществ.
График выполнения лабораторных работ, контрольных работ и сдачи
коллоквиумов.
N
Содержание занятия
объем NN
в час. нед
1 Вводная беседа. "Порядок работы в лаборатории и техника 1
безопасности"
2 Упражнения:"Использование количественных характеристик 5
для объяснения свойств соединений и химических реакций"
3 Упражнения:"Химия р-элементов"
4
2 5
4 Лаборат.работа N1:"Химия s p -элементов и их соединений"
3
5 Отчет по лаборат.работе N1.
3
2 4
6 Лаборат.работа N2:"Химия s p -элементов и их соединений"
4
7 Отчет по лабораторной работе N2
3
2 3
8 Лаборат.работа N3:"Химия s p -элементов и их соединений"
3
9 Отчет по лаборат.работе N3
4
2 2
10 Лаборат.работа N4:"Химия s p -элементов и их соединений"
3
11 Отчет по лабораторной работе N4
3
2 1
12 Лаборат.работа N5:"Химия s p -элементов и их соединений"
3
Консультация к коллокв."Химия p-элементов"
1
13 Отчет по лаборат.работе N5.
3
14 Коллоквиум "Химия р-элементов"
4
15 Упражнения "Химия s-элементов"
1
Лаборат.работа N6:"Химия s-элементов и их соединений"
2
16 Отчет по лабораторной работе N6
2
Контрольная работа "Химия s-элементов"
1
17 Упражнения "Химия d-элементов"
4
18 Лаборат.работа N7:"Химия d-элементов I,II,
6
19 VIII групп ПСЭ"
20 Отчет по лабораторной работе N7
4
21 Лаборат.работа N8:"Химия d-элементов III-VII групп ПСЭ"
3
Отчет по лабораторной работе N8
4
22 Упражнения "Химия f-элементов"
3
23 Научная конференция по итогам индив.заданий
10
24 Колоквиум "Химия d- и f-элементов"
4
25 Завершение практикума. Зачет
4
1
1-2
2
3
4
4
5
6
6
7
8
8
8
9
10
11
11
12
12
12
13,14
14
15
16
16
17-18
19
19
19
г) Самостоятельная работа (час.): 127
Формы отчётности
а) коллоквиумы (количество и сроки сдачи): 2
NN недель 10, 19
б) контрольные работы (письменные экзамены по разделу) (количество и сроки
выполнения): 1
NN недель 12
в) отчеты по лабораторным работам (кол-во и сроки сдачи): 8
NN недель: 4,5,6,8,9,11,14,16
г) индивидуальные работы (содержание и сроки сдачи):
1. Синтез неорганических веществ
а) Выбор методики и расчетная часть NN недель 9-14
б) Экспериментальное выполнение
лабораторной работы N8.
NN недель 14
2. Научная реферативная работа NN недель 16-18
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
(изданная через центральные издательства и внутривузовским способом)
Основная:
1. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. – М.: «Химия», 1981.
2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: «Высшая школа», 1988.
3. Угай Я.А. Неорганическая химия. – М.: «Высшая школа», 1988.
4. Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии. – М.: «Высшая
школа», 1984.
5. Руководство к практическим работам по общей и неорганической химии.
Ч.1. Теоретические основы неорганической химии / под ред. Г.А.Крестова,
В.А.Кобенина. – Иваново: ИГХТУ, 2001.
6. Руководство к практическим работам по общей и неорганической химии.
Ч.2. Неорганическая химия / под ред. Г.А.Крестова, В.А.Кобенина. – Иваново:
ИГХТУ, 2002.
7. Пророков В.Н., Маркова Н.К. Равновесия в растворах электролитов: Методические указания и задачи для студентов высшего хим. колледжа РАН. - Иваново: ИГХТУ, 2000.
8. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. Равделя А.А. и
Пономаревой А.М. - Л.: «Химия», 1983.
9. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической
химии. - М.: «Химия», 1987.
Дополнительная:
1. Крестов Г.А.. Теоретические основы неорганической химии. - М.: «Высшая
школа», 1982.
20
2. Дей К., Селбин Д. Теоретическая неорганическая химия. - М.: «Химия»,
1976
3. Браун Т., Лемей Г.Ю. Химия в центре наук. - М.: «Мир», 1983.
4. Фримантл М. Химия в действии. Т.1,2. - М.: «Мир», 1991.
5. Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность. - М.: «Химия»,1987.
6. Карапетьянц М.Х. Введение в теорию химических процессов. - М.: «Высшая
школа», 1981.
7. Джонсон Д. Термодинамические аспекты неорганической химии. – М.:
«Мир», 1985.
8. Кукушкин Ю.Н. Химия координационных соединений. - М.: «Высшая школа», 1985.
9. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ. – М.: «Химия», 2000.
Применение ЭВМ (вид занятий, темы занятий и название программ):
*
Использование микрокалькуляторов для выполнения расчетов к лабораторным работам и индивидуальным заданиям.
Составители программы: Пророков В.Н., Чистяков Ю.В.