Программа междисциплинарного экзамена по направлению

ПРОГРАММА
Итогового междисциплинарного
экзамена по химии
Направление 020100 Химия (бакалавриат)
ТВЕРЬ
2014
Неорганическая химия
1. АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ
ХИМИИ
Основные понятия химии (атом, молекула, химический элемент, изотопы).
Стехиометрические законы и их роль в современной химии. Современное состояние
атомно-молекулярной теории. Нестехиометрические соединения. Бертолиды и
дальтониды. Законы сохранения.
2. СТРОЕНИЕ АТОМА. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ
СИСТЕМА Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА
Волновые свойства электронов в атоме. Волновая функция; радиальная и угловая
составляющие волновой функции. Квантовые числа. Атомные орбитали s-, р-, d-, f-типа.
Энергии атомных орбиталей. Принцип Паули. Энергетическая последовательность
атомных орбиталей.
Правило Хунда. Характеристика атома: орбитальный радиус, ионизационный потенциал,
сродство к электрону, электроотрицательность.
Периодичность в изменении электронных конфигураций атомов. Периодический закон.
Закон Мозли,
Периодическая система химических элементов. Структура периодической системы и ее
связь с электронной структурой атомов. Положение химического элемента в
периодической системе как его главная характеристика.
3. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
Основные характеристики химической связи: длина, энергия, кратность. Дипольный
момент связи. Типы химической связи. Ковалентная (полярная и неполярная) связь.
Степень ионности связи. Ионная связь. Поляризация ионов. Свойства веществ с
различным типом связи. Метод валентных связей (ВС),  и -связи. Валентные углы.
Гибридизация орбиталей. Метод молекулярных орбиталей (МО ЛКАО).
Понятие о природе химической связи. Характеристики химической связи: энергия, длина,
полярность. Основные положения и недостатки метода валентной связи (ВС), -, -, связывание. Типы гибридизации атомных орбиталей.
Основные понятия о методе молекулярных орбиталей (МО). Метод МО ЛКАО.
Двухцентровые двухэлектронные молекулярные орбитали. Энергетические диаграммы
двухатомных гомоядерных молекул, образованных элементами 1-го и 2-го периодов.
Кратность связи, энергия ионизации, магнитные и оптические свойства. Энергетические
диаграммы простейших гетероядерных молекул (НГ, Н2O, NН3, СН4, Хе, Р и т.д.).
Понятие о трехцентровых двух- и четырехэлектронных МО. Водородная связь. Понятие
об электронодефицитных связях.
Современная трактовка понятий «валентность», «степень окисления», «эффективный
заряд атома в молекуле».
Химическая связь в комплексных (координационных) соединениях. Основные понятия о
комплексных соединениях. Внутренняя и внешняя координационные сферы. Центральный
атом и его координационное число. Лиганды.
Константа устойчивости. Изомерия комплексных соединений. Достоинства и недостатки
метода валентных связей (МВС).
Теория кристаллического поля (ТКП). Симметрия d-орбиталей. Изменение энергии dорбиталей в сферическом, октаэдрическом и тетраэдрическом поле лигандов. Энергия
расщепления, энергия спаривания. Энергия стабилизации кристаллического
поля
(ЭСКП). Влияние на величину расщепления природы центрального атома (заряда,
радиуса, электронной конфигурации), природы, числа и расположения лигандов.
Спектрохимический
ряд.
Теория
Яна-Теллера.
Тетрагональное
искажение
октаэдрического поля. Плоскоквадратные комплексы.
Энергетические диаграммы гомо- и гетероядерных молекул. Комплексные соединения.
Координационная теория. Типичные комплексообразователи и лиганды. Моно- и
полидентатные лиганды. Хелатные комплексы. Кластеры. Классификация и номенклатура
комплексных соединений. Химическая связь в комплексных соединениях. Окта- и
тетраэдрические комплексы. Диссоциация комплексных соединений, константа
устойчивости. Двойные соли.
4.РАСТВОРЫ
Дисперсные системы. Истинные и коллоидные растворы. Химическая теория растворов
Д.И. Менделеева. Общие свойства растворов. Растворение как физико-химический
процесс. Растворимость веществ. Способы выражения концентрации растворов.
Растворители. Физическая теория растворов. Понятие об идеальном растворе. Законы
Рауля. Криоскопия и эбулиоскопия. Явление осмоса. Закон Вант-Гоффа.
Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. Электролитическая диссоциация в
водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации
слабого электролита. Закон разбавления Оствальда. Применение закона действия масс к
равновесием в растворах электролитов. Константы ионизации. Теория сильных
электролитов. Кажущаяся степень диссоциации сильного электролита. Активность и
коэффициент активности. Ионная сила раствора.
Ионное произведение воды. Водородный показатель. Методы определения рН. Буферные
растворы. Гидролиз солей. Ионные уравнения гидролиза. Константа и степень гидролиза.
Необратимый гидролиз. Труднорастворимые электролиты. Равновесие осадок — раствор.
Произведение растворимости.
5. ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
5.1. Элементы VII А группы: фтор, хлор, бром, йод
Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии
ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности, характерных степеней
окисления атомов галогенов. Различие энергии Зs-Зр, 4s-4р и 5s-5р орбиталей и свойства
галогенов. Особенности фтора. Аналогия фтор-водород, изоэлектронные ионы F-, ОН- ,
O2-. Строение молекул галогенов (МО ЛКАО), межмолекулярные взаимодействия и
физические свойства простых веществ. Принципы получения простых веществ из
природных соединений. Применение галогенов.
5.2. Элементы VI А группы: кислород, сера, селен, теллур
Закономерности в I вменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергия
ионизации
и
сродства
к
электрону,
характерных
степеней
окисления,
электроотрицательности атомов. Отличительные свойства кислорода, р —р и р—d.
связывание, особенности катенации (образования том ядерных цепей) в рядах O-S-Sе-Те,
Сl-S-Р-51. Озон. Озониды.
Схема энергетических уровней МО, особенности свойств молекул О2 и О2+ и ионов О2 .
Изменение состава молекул, внутри- и межмолекулярного взаимодействия в ряду
кислород-сера-селен-теллур. Закономерности в изменении физических свойств простых
(энергия кристаллической решетки, температура фазовых превращений, температурная
зависимость вязкости серы). Сравнение фазовых диаграмм воды и серы. Химические
свойства простых веществ: аналогия в процессах взаимодействия галогенов и халькогенов
с водой, взаимодействие халькогенов с неметаллами и металлами. Халькогениды.
Кислород, сера, селен, теллур в гео- и биосфере. Получение простых веществ из
природных соединений. Применение кислорода, халькогенов и их соединений.
5.3. Элементы V А группы: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут
Общая характеристика элементов: электронная конфигурация, размер атомов, энергия
ионизации и сродство к электрону, электроотрицательность атомов. Закономерности в
изменении координационного числа, прочности одинарных (Э-Э) и двойных (Э=Э) связей,
стабильности соединений с характерными степенями окисления. Специфические свойства
азота. МО и свойства N2, N2+. Строение белого и черного фосфора, мышьяка, сурьмы и
висмута. Закономерности в изменении физических и химических свойств простых
веществ. Методы связывания молекулярного азота путем оксида азота, аммиака,
нитрогенильных комплексных соединений. Особенности строения (валентные углы Н-ЭН, длина связи Э-Н, дипольный момент), закономерности в изменении физических и
химических свойств водородных соединений ЭН3 (температура фазовых переходов,
термическая устойчивость, кислотно-основные и восстановительные свойства).
Получение, сопоставление строения и свойств азотистой (НNO2) и азотной (НNО3)
кислот: устойчивость, кислотные и окислительно-восстановительные свойства водных
растворов. Окислительные свойства НNО3. Зависимость состава продуктов
взаимодействия НNО3 + М от концентрации азотной кислоты и природы металла.
Гипоазотистая кислота (НON)2: строение, кислотные и восстановительные свойства.
Строение оксидов фосфора (III) и (V). Сравнение взаимодействия с водой белого фосфора,
галогенов, серы. Особенности строения. Закономерности в изменении кислотно-основных,
окислительно-восстановительных свойств и термической устойчивости кислот Н3РO2,
Н3РО4, Н3Р04. Взаимодействие фосфорного ангидрида (V) с водой. Конденсированные
фосфаты. Орто-, пиро- мета-, полиметафосфаты. Взаимодействие растворимых солей
Н3РO4, Н3РО3, Н3PO2 с АgNО3.
5.4. Элементы IV А группы: углерод, кремний, германий,
олово, свинец
Электронная конфигурация, размер атома, энергия ионизации и сродство к электрону,
электроотрицательность. Закономерности в изменении прочности (р-р, р-d) Э-Э, Э-Н,
Э-Г (Г-галоген) и Э-O связей. Особенности катенации в ряду С-Si-Gе-Sn-Рb. Характерные
степени окисления и координационные числа. Особенности углерода. Типы структур и
особенности химической связи в твердых простых веществах. Алмаз, графит, карбин,
фуллерены (С60, С70 и т.д.) — полиморфные формы углерода. Закономерности изменения
физических и химических свойств простых веществ: взаимодействие с разбавленными и
концентрированными растворами НСl, НМО3, Н2SO4, NаОН, металлами, неметаллами.
Соединение включения. Различие в реакционной способности углеводородов и силанов,
хлоридов углерода (ССl4) и кремния (SiCl4). СО и СO2: получение, сопоставление
строения (МО ЛКАО, МВС), физических (энергия диссоциации, дипольный момент,
температура фазовых переходов) и химических (взаимодействие с Н2O, металлами,
окислительно-восстановительные свойства, СО и СO2 как лиганды) свойств.
Сопоставление строения и свойств НСООН и Н2СО3. Термическая устойчивость
карбонатов. Сопоставление строения и свойств СO2 и Н2СО3, карбонатов и силикатов.
Основные типы структур силикатов.
5.5. Элементы III А группы: бор, алюминий, галлий, индий, таллий
Электронная конфигурация. Радиус и энергия ионизации атома бора. Характерные
степени окисления и координационные числа. Кристаллическая структура, физические и
химические свойства бора.
Получение, физические и химические свойства простых веществ. Закономерности в
строении и свойствах (термическая устойчивость, кислотно-основные и окислительновосстановительные) соединений элементов в степени окисления +3: оксиды, гидроксиды,
галогениды. Комплексные соединения алюминия. Гидрид алюминия и алюмогидриды
щелочных металлов. Изменение устойчивости соединений элементов в низких степенях
окисления в подгруппе, а также горизонтальном ряду: Тl-Рb-Вi. Сопоставление строения и
свойств однотипных соединений Тl(I) и Rb(I), Al(III), Sс(III), Gа(III) и Zn(II). Применение
алюминия, галлия, индия, таллия и их соединений.
5.6. Элементы VI Б группы: хром, молибден, вольфрам
Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации,
характерных степеней окисления, координационных чисел атомов элементов VI Б и VI А
групп. Сравнение химических и физических свойств простых веществ. Их получение и
применение.
5.7. Элементы VII Б группы: марганец, технеций, рений
Сравнительная характеристика электронных конфигураций, величин радиусов, энергии
ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов элементов
VIIA и VII Б групп. Физические и химические свойства, получение и применение простых
веществ. Диаграмма ВЭ-СО. Сопоставление свойств соединений марганца с различными
степенями окисления.
5.8. Элементы VIII Б группы
Элементы триады железа: железо, кобальт, никель. Сравнение электронной
конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления и
координационных чисел элементов подгрупп железа и платиновых металлов. Получение,
свойства простых веществ. Ферромагнетизм.
Список литературы
а) основная литература:
1.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: учебное пособие для студентов химикотехн. специальностей вузов / Н.С. Ахметов. – М.: Высшая школа, 2009.-742 с.
2.Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.- М.: Высш. шк .,2000.-526 с.
3. Третьяков Ю.Д.Неорганическая химия. Химия элементов: Учебник в 2 томах/Ю.Д.
Третьяков, Л.И. Мартыненко, А.Н. Григорьев. А.Ю. Цивадзе – 2-е изд., перераб. и доп. –
М.: Академкнига, 2007, – 537 с.
4.Неорганическая химия: в 3 т: учебник для студентов высших учебных эаведений / А.А.
Дроздов, В.П. Зломанов. Г.Н. Мазо. Ф.М. Спиридонов, - 2-е изд. испр. – М.: Академия,
2008.- 352 с.
5..Неорганическая химия: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению
«Химия» и специальности «Химия»: в 3 т.:/А.А. Дроздов и др:, под ред. Ю.Д. Третьякова;
2-е изд., испр. – М.: Академия, 2008. – 399 с.
б) дополнительная литература:
1.Киселев Юрий Михайлович. Химия координационных соединений : учебное пособие
для студентов вузов, обучающихся по специальности 020101.65 (011000) "Химия" /
Киселев, Юрий Михайлович ; Ю. М. Киселев, Н. А. Добрынина. - Москва : Академия,
2007. – 343с.
2.Координационная химия : учебное пособие для студентов, обучающихся по
специальности 020101.65 - "Химия" / В. В. Скопенко и др.. - Москва : Академкнига, 2007.
- 487 с.
3.Стрельцов Е.А. Неорганическая химия: пособие для студентов химического ф-та / Е.А.
Стрельцова, Е.И. Василевская – Минск: Белорусский гос. университет, 2009. – 97с.
4.Глинка Н.Л.Общая химия: учебное пособие для студентов нехимических
специальностей вузов / Н.Л. Глинка – 18-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2011.898 с.
5.Андреева Г.И., Никольский В.М., Щербакова Т.А. Основные законы и понятия химии.
Учебно- методическое пособие.Тверь: Изд-во Твер. гос ун-та, 2005.-55 с.
6.Комплексные соединения. Учебно-методическое пособие. Тверь: Изд-во Твер. гос ун-та,
2001.-40 с.
7.Растворы электролитов. Часть 2. Учебно-методические материалы для студентов 1
курса. Тверь: Изд-во Твер. гос ун-та, 2006.-43 с.
8.Растворы. Методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу
«Неорганическая химия». Тверь: Изд-во Твер. гос ун-та, 1993.-37 с.
9.Растворы электролитов. Часть 3, 4. Методические указания к лабораторным работам по
химическим дисциплинам блока Е Н. Тверь: Изд-во Твер. гос ун-та, 2001.-37 с.
10.Направления
окислительно-восстановительных
реакций.
Учебно-методические
материалы для студентов 1 курса. Тверь: Изд-во Твер. гос ун-та, 2008.-57 с.
11.Количественный анализ. Метод титриметрического анализа. Учебно-методические
материалы для студентов 1 курса. Тверь: Изд-во Твер. гос ун-та, 2011.-32 с.
Примерный перечень в опросов для подготовки к итоговому
междисциплинарному экзамену по химии
Направление 020100 Химия (бакалавриат)
1. Эквивалент элемента и сложного вещества. Эквивалентная масса и эквивалентный
объем. Закон эквивалентов. Эквивалентная масса окислителя и восстановителя
2. Определение молекулярных масс веществ, находящихся в газообразном состоянии на
основании законов идеальных газов.
3. Атомно-молекулярная теория. Основные законы химии: закон сохранения массы и
энергии. Закон постоянства состава. Закон кратных отношений. Закон объемных
отношений; границы применимости и значение.
4. Электронная оболочка атома химического элемента. Квантовые числа. Атомные
орбитали. Порядок заполнения электронами орбиталей. Принцип Паули, правила
Клечковского и Гунда.
5. Периодическая система Д.И. Менделеева как естественная классификация элементов
по электронным структурам атомов.Периодичность свойств химических элементов:
энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Атомные и ионные
радиусы. Вторичная периодичность.
6. Метод валентных связей. Ковалентная связь: энергия связи, целочисленность,
насыщаемость, направленность, поляризация ковалентной связи.
7. Теория гибридизации атомных орбиталей. Пространственная конфигураций молекул.
Влияние на нее несвязывающей электронной пары центрального атома.
8. Кратность ковалентной связи. Делокализованная -связь.
9. Теория молекулярных орбиталей. Двухатомные гомоядерные молекулы элементов II
периода. Порядок связи.
10. Двухатомные гетероядерные молекулы. Трехатомные молекулы на примере молекул
гибрида бериллия и оксида углерода 1У.
11. Теория кристаллического поля. Расщепление энергетических уровней d- орбиталей в
октаэдрическом и тетраэдрическом полях.
12. Виды межмолекулярного взаимодействия. Водородная связь. Её роль в формировании
биомолекул.
13. Комплексные соединения. Классификация комплексов и лигандов. Номенклатура
комплексных соединений.Описание комплексных соединений с позиций валентных
связей.Описание комплексных соединений с позиций теории кристаллического поля.
Низко- и высокоспиновые комплексы.
14. Поведение комплексных соединений в растворе. Константа устойчивости комплексов
как произведение частных констант отдельных стадий комплексообразования. Значение и
применение комплексных соединений. Их роль в биологических системах
15. Комплексонометрическое титрование. Использование аминополикарбоновых кислот в
комплексонометрии. Построение кривых титрования. Металлохромные индикаторы и
требования, предъявляемые к ним. Селективность титрования и способы ее повышения.
Примеры практического применения.
16. Жидкие растворы. Химическая теория растворов Д.И. Менделеева. Растворимость.
Ионизация молекул жидкости. Сольватация. Гидратация ионов. Протолитические
реакции. Константа аутопротолиза.
17. Физико-химические свойства растворов неэлектролитов: осмотическое давление.
Температура кипения и замерзания. Определение молярных масс растворенных веществ.
18. Водородный показатель растворов, его значение. Буферные растворы. Расчет рН
буферных растворов. Буферная емкость.Свойства и применение. Вода как компонент
живой материи.
19. Гидролиз солей как результат поляризационного взаимодействия ионов с их гидратной
оболочкой.Степень гидролиза. Константа гидролиза. Влияние природы катиона и аниона,
температуры и разбавления на степень гидролиза. Значение и применение гидролиза.
20. Равновесие в гетерогенных системах. Константа равновесия. Произведение
растворимости (ПР). Условия образования и растворения осадков. Значение ПР.
21. Элементы VII группы Периодической системы. Общая характеристика элементов
главной подгруппы, электронные конфигурации атомов, степени окисления, физические и
химические свойства. Методы получения, применение биологическое значение.
22. р-Элементы VI группы периодической системы. Сера. Электронное строение. Степени
окисления. Модификации. Строение. Физические и химические свойства. Нахождение в
природе, применение, биологическое значение.
23. Соединения серы (VI): оксид серы (VI), серная кислота. Строение. Свойства.
Промышленный способ получения серной кислоты.
24. Элементы V группы Периодической системы. Общая характеристика подгруппы.
Электронные конфигурации атомов. Степени окисления. Азот. Строение молекулы.
Физические и химические свойства. Получение. Нахождение в природе, применение,
биологическое значение.
25. Соединения азота (III). Аммиак. Строение молекулы. Самоионизация жидкого
аммиака. Свойства. Основы промышленного получения аммиака. Применение.
26. Соединения азота (V). Азотная кислота. Строение триоксонитрат (V) иона NO3- и
молекулы HNO3. Физические и химические свойства. Получение и применение.
27. Фосфор. Электронное строение атома. Степени окисления. Модификации фосфора.
Физические и химические свойства, получение. Нахождение в природе, применение.
28. Соединения фосфора (V). Фосфорная кислота. Физические и химические свойства.
Полифосфорные кислоты. Получение и применение фосфорной кислоты.
29. р-элементы IV группы Периодической системы. Общая характеристика подгруппы.
Электронное строение атомов. Степени окисления углерода. Характер гибридизации
орбиталей атома углерода. Типы простых веществ: алмаз, графит и карбин. Химические
свойства, нахождение в природе.
30. Соединения углерода (IV): оксид, угольная кислота, галогениды. Тип гибридизации,
строение, физические и химические свойства. Получение, применение, биологическое
значение.
31. p - элементы III группы Периодической системы. Алюминий. Электронное строение,
физические и химические свойства. Амфотерный характер соединений алюминия (III).
Получение и применение. Нахождение в природе и биологическое значение.
32. d - элементы VI группы Периодической системы. Общая характеристика подгруппы.
Свойства простых веществ. Карбонилы. Получение и применение металлов.
33. d - элементы VII группы Периодической системы. Окислительные свойства
соединений марганца (VII) и восстановительные свойства соединений марганца (II).
Биологическое значение.
34. d - элементы VIII группы Периодической системы. Общая характеристика подгруппы
железа. Электронное строение. Степени окисления. Физические и химические свойства
железа. Получение и применение. Нахождение в земной коре. Биологическое значение.
35.Сущность гравиметрического анализа, преимущества и недостатки метода. Требования
к осаждаемой и гравиметрической формам. Кристаллические и аморфные осадки.
Влияние
условий
осаждения
на
структуру
осадка.
36.Кислотно-основное титрование. Построение кривых титрования. Влияние величины
констант кислотности или основности, концентрации кислот или оснований на характер
кривых титрования. Кислотно-основные индикаторы. Примеры практического
применения.
37.Окислительно-восстановительное титрование. Построение кривых титрования.
Факторы, влияющие на характер кривых титрования: концентрация ионов водорода,
комплексообразование, ионная сила. Способы определения конечной точки титрования.
38.Осадительное титрование. Построение кривых титрования. Способы обнаружения
конечной
точки
титрования;
индикаторы.
Погрешности
титрования.
39. Ионометрия. Индикаторные электроды. Классификация ионселективных электродов.
Электродная функция, коэффициент селективности, время отклика. Примеры
практического применения ионометрии.
40.Спектрофотометрия. Принципиальная схема прибора. Классификация аппаратуры с
точки зрения способа монохроматизации (фотоколориметры, спектрофотометры).
Основные причины отклонений от основного закона светопоглощения (инструментальные
и химические).
Органическая химия
ВВЕДЕНИЕ
Состав и строение органических соединений. Типы химических связей в молекулах
органических соединений: ковалентные, ионные, донорно-акцепторные, водородные.
Характеристики связей: длина, полярность, поляризуемость, валентный угол, дипольный
момент, энергия. Гомолиз и гетеролиз связей в реакциях.
Электронные и пространственные эффекты в органических молекулах: взаимодействие
между атомами и группами атомов через связи (эффекты индуктивный, сопряжения и
сверхсопряжения) и через пространство.
Пространственное
строение
органических
соединений.
Геометрические,
конформационные,
оптические
изомеры.
Хиральность.
Энан-тиомерные
и
диастереомерные молекулы. R,S-Номенклатура для энантиомерных молекул.
Принципы современной номенклатуры ИЮПАК. Примеры традиционного использования
тривиальных и рациональных названий.
1. АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
1.1. Углеводороды
Алканы. Лабораторные и промышленные методы получения алканов (каталитическое
гидрирование ненасыщенных соединений, превращения галогеналканов, реакция Кольбе,
алкилированне олефинов, процесс Фишера-Тропша.).
Относительная стабильность алкил-радикалов как один из факторов, определяющих
селективность в реакциях галогенирования алканов.
Методы избирательного галогенирования алканов (фторирование, хлорирование,
бромирование, иодирование). Сульфохлорирование, окисление, нитрование алканов,
особенности их механизмов. Радикальный и ионный пути расщепления алканов при
крекинге.
Алкены. Относительная стабильность структурных и геометрических изомеров.
Синтезы алкенов. Региоселективность в реакциях элиминирования производных алканов:
правила Зайцева и Гофмана. Механизмы и стереохимические особенности реакций
элиминирования.
Реакции присоединения к алкенам. Представления о механизмах электрофильного и
радикального присоединения галогенов, галогеноводородов, воды, солей ртути (II),
бороводородов (Браун), водорода. Правило Марковникова, перекисный эффект (Харраш)
в реакциях алкенов с галогеноводородами. Окислительные превращения алкенов:
гидроксилирование
(Вагнер),
эпоксидирование
(Прилежаев),
Вакер-процесс,
озонирование, расщепление углеродного скелета с помощью раствора перманганата
калия.
Радикальная и ионная полимеризация и теломеризация алкенов. Реакции с участием
аллильного фрагмента алкенов.
Алкены — сырье в промышленной органической химии и важные объекты в тонком
органическом синтезе (синтез акрилонитрила и хлористого винила).
Алкадиены: кумулены, сопряженные и изолированные диены, их относительная
стабильность.
Свойства сопряженных диенов: реакции 1,2- и 1,4-приеоединения, кинетический и
термодинамический контроль. Диеновый синтез, его использование.
Алкины. С–H-кислотность ацетиленов: ацетилениды и магний-органические производные
ацетиленов.
Регио- и стереоселективность в реакциях присоединения по тройной связи алкинов:
гидрирование, гидроборирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация,
присоединение спиртов и тиолов. Алкины как диенофилы в реакции Дильса-Альдера.
Стереонаправленные превращения ацетиленов в цис- и транс-дизамещенные этилены.
Конденсация ацетиленов с альдегидами и кетонами (Фаворский). Ди-, три- и
тетрамеризация ацетилена.
Использование ацетилена
трихлорэтилена и др.
для
синтеза
алкилвиниловых
эфиров,
винилацетата,
1.2. Моно- и полифункциональные соединения
Галогенпроизводные алканов, алкенов, алкинов. Особенности строения, общие методы их
синтеза.
Общие закономерности реакций нуклеофильного замещения у насыщенного атома
углерода. Кинетические и стереохимические критерии SN1 и SN2 механизмов
нуклеофильного замещения. Влияние структуры субстрата, нуклеофильности реагента,
полярности растворителя, свойств уходящих групп на скорость и механизм реакций
замещения. Образование карбокатионов в реакциях мономолекулярного замещения.
Конкуренция реакций замещения и элиминирования. Механизмы Е1 и Е2, их
стереохимические особенности.
Взаимодействие галогенпроизводных углеводородов с металлами. Магнийорганические
соединения из алкил-, алкенил-, аллилгалогенидов, их свойства.
Спирты как основания, нуклеофильные реагенты и O–Н-кислоты. Водородная связь.
Общие методы синтеза спиртов.
Протонные кислоты и кислоты Льюиса как активирующие реагенты в реакциях
нуклеофильного замещения спиртов. Дегидрирование, окисление и дегидратация спиртов.
Пинаколиновая и ретропинаколиновая перегруппировки. Эфиры неорганических кислот:
алкилсульфаты, -нитраты и -нитриты.
Простые эфиры. Общие методы синтеза диалкиловых и алкил-виниловых эфиров
(дегидратацией спиртов, по Вильямсону, из галогеналкиловых эфиров.
Свойства простых эфиров: образование оксониевых солей, расщепление связей C–O,
образование гидроперекисей.
Оксид этилена как сырье для промышленного синтеза растворителей, реагентов (спирты,
этаноламины).
Альдегиды и кетоны. Методы синтеза. Строение карбонильной группы, ее полярность,
поляризуемость.
Превращения карбонильной группы альдегидов и кетонов: получение гидросульфитных
производных, циангидринов, гидразонов, оснований Шиффа, оксимов. Использование их
в синтезе соединений других классов. Перегруппировка Бекмана. Реакции альдегидов и
кетонов с магнийорганическими соединениями: синтезы спиртов.
Восстановление альдегидов и кетонов до спиртов и углеводородов: реакция Тищенко,
восстановление по Кижнеру-Вольфу, равновесие Меервейна-Понндорфа-ВерлеяОппенауера. Восстановление комплексными гидридами.
Кислотно-основный катализ в реакциях карбонильной группы и -С–Н связей альдегидов
и кетонов.
Карбоновые кислоты и их производные. Строение карбоксильного фрагмента.
Ассоциация кислот. Зависимость рКа кислот от индуктивного эффекта заместителей.
Реакции карбоновых кислот: получение солей, хлорангидридов, ангидридов, сложных
эфиров, азидов, надкислот; галогенирование кислот по Геллю-Фольгарду-Зелинскому,
пиролиз солей кислот. Отношение функциональных производных карбоновых кислот к
гидридным восстановителям, к аммиаку и аминам, магнийорганическим соединениям.
Свойства солей карбоновых кислот: пиролиз, электролиз, взаимодействие с
пентахлоридом фосфора, с алкил- и ацетилгалогенидами, замена карбоксильной группы
на галоген. Синтез амидов кислот из аммонийных солей.
Сложные эфиры. Реакция этерификации, механизм. Гидролиз, аммонолиз и
переэтерификация сложных эфиров. Сложноэфирная конденсация. Восстановление
натрием в спирте (Буво-Блан). Винилацетат, его полимеризация.
Использование ангидридов и хлорангидридов как ацилирующих реагентов.
Нитрилы и амиды, их взаимные переходы. Алкоголиз и аммонолиз нитрилов.
Перегруппировка амидов (Гофман) и азидов (Курциус). Понятие о секстетных
перегруппировках.
, -Непредельные кислоты: их свойства, реакции присоединения по двойной связи.
Акрилонитрил, реакция цианэтилирования. Полимеры на основе производных акриловой
и метакриловой кислот, промышленный синтез соответствующих мономеров.
Жиры и входящие в их состав кислоты. Гидрогенизация и омыление жиров. Мыла.
Фосфолипиды.
1.3. Азотсодержащие соединения
Нитросоединения, их электронное строение. Методы синтеза (по Мейеру, Коновалову,
окислением аминов), свойства нитроалканов. Повышенная С–Н- кислотность
нитроалканов.
Амины, их электронное строение. Общие методы синтеза первичных, вторичных и
третичных аминов: нуклеофильное замещение и восстановительные превращения с
участием азотсодержащих функций, перегруппировки производных карбоновых кислот и
карбонильных соединений.
Общие свойства аминов: амины как основания, нуклеофильные реагенты, N–Н-кислоты.
1.4. Гетерофункциональные соединения
Гидроксикислоты. Общие методы синтеза (гидролитические, окислительные,
восстановительные реакции, использование метал-лоорганических реагентов и др.)
Зависимость свойств (кислотность, отношение к минеральным кислотам, поведение при
нагревании) оксикислот от их строения. Природные гидроксикислоты.
Оксокислоты. Общие методы синтеза (окислительные, гидролитические, конденсация
Кляйзена и др.). Зависимость свойств оксокислот и их эфиров от строения. Кето-енольная
таутомерия ацетоуксусного эфира. Кетонное и кислотное расщепление ацетоуксусного
эфира, O– и С–алкилирование. Синтезы с помощью ацетоуксусного эфира.
Аминокислоты. -Аминокислоты, их строение, свойства, общие методы получения.
Селективные реакции аминокислот: с участием каждой из функциональных групп, синтез
лактамов, ди-, олиго- и полипептидов. Представления о строении белков.
Углеводы. Классификация, номенклатура. Моносахариды, принципы доказательства
строения (например, для арабинозы, глюкозы и маннозы). Кольчато-цепная таутомерия.
Пиранозы, фуранозы, установление их строения; конформациии пираноз. Формулы
Фишера и Хеуорса. Гликозидный (полуацетальный) гидроксил, его специфические
свойства.
Реакции моносахаридов: переход к альдоновым и сахарным кислотам, к с многоатомным
спиртам; примеры изменения некоторых хиральных центров моноз; образование
гидразонов и озазонов. Расщепление по Руффу, по Волю. Удлинение углеродных цепей
моносахаридов по методу Килиани-Фишера.
Дисахариды, их основные типы. Сахароза, лактоза, мальтоза, их отношение к
окислителям, кислотное и ферментативное расщепление. Полисахариды. Крахмал
целлюлоза, гликоген, их роль в природе и практическое использование (пищевое сырье,
искусственные волокна, взрывчатые веществ и т.д.)
2. КАРБОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
2.1. Алициклы
Реакционная способность циклоалканов в зависииости от размера цикла. Общие методы
синтеза циклоалканов и их производных. Реакции расширения и сужения циклов.
Перегруппировка Демьянова.
Малые циклы: циклопропаны и циклобутаны, особенность их электронного строения,
общие методы синтеза.
Циклопентаны и циклогексаны. Общие методы синтеза производных циклопентана и
циклогексана.
2.2. Ароматические соединения
Арены, их типы: моно-, полиядерные и полиарилированные соединения. Ароматичность,
критерий Хюккеля. Электронное строение бензола, циклопентадиенил-аниона,
циклогептатриенил-катиона, циклопропенил-катиона. Энергия стабилизации бензола.
Электрофильное замещение в ряду аренов (нитрование, галогенирование, сульфирование,
алкилирование, ацилирование и аминирование по Фриделю-Крафтсу и др.). Механизм
реакции электрофильного замещения. Влияние заместителей на ориентацию и скорости
реакций замещения; согласованная и несогласованная ориентация в ряду производных
бензола. Термодинамический и кинетический контроль в реакциях электрофильного
замещения в ряду бензола и нафталина.
Реакции с участием боковых цепей аренов: галогенирование, нитрование, окисление.
Получение аренов. Лабораторные и промышленные методы.
Ароматические сульфокислоты. Сульфирующие реагенты. Обратимость и селективность
сульфирования аренов. Арилсульфокислоты и их соли в реакциях замещения с помощью
электрофильных и нуклеофильных реагентов. Функциональные производные
сульфокислот: хлорангидриды, амиды, сложные эфиры; их синтез и превращения.
Производные арилсульфокислот как сульфамидные производные препараты,
биоразрушаемые детергенты.
Нитроарены. Синтез моно- и полинитроаренов. Механизм нитрования аренов. Соли
нитрония как нитрующие агенты; генерирование катиона нитрония в условиях
нитрования аренов.
Галогенарены. Методы введения фтора, хлора, брома и иода в молекулы аренов.
Галогенарены в реакциях электрофильного замещения: их активность и ориентирующее
влияние галогенов.
Ароматические амины. Типы ароматических аминов. Влияние заместителей в
ароматическом кольце на основность аминов. Реакции с участием аминогруппы:
алкилирование, арилирование, ацилирование, конденсации с альдегидами и кетонами
(образование азометинов), хлороформом (синтез изонитрилов). Синтезы с участием
азометинов и изонитрилов.
Диазосоединения. Реакция диазотирования, условия ее проведения в зависимости от
основности ароматических аминов. Кислотно-основные превращения солей арилдиазония.
Реакции диазосоединений с выделением азота: замена диазогруппы на водород, галогены,
гидроксил, циано-группу.
Электрофильный характер арилдиазониевых солей в реакциях без выделения азота:
переход к арилгидразинам, азосочетание.
Реакция азосочетания. Механизм, условия азосочетания, азо- и диазосоставляющие.
Азокрасители, зависимость их строения от рН среды. Индикаторы.
Фенолы. Кислотность фенолов, зависимость её от заместителей в ароматическом
фрагменте. Сравнение свойств спиртов и фенолов.
Высокая активность фенолов и нафтолов в реакциях электрофильного замещения.
Галогенирование, сульфирование, нитрование, нитрозирование фенола.
Алкилирование, ацилирование, карбоксидирование фенолов: реакции Реймера-Тимана,
Кольбе, перегруппировка Фриса. Окислительные превращения фенолов.
Лабораторные и промышленные синтезы фенолов.
Ароматические альдегиды и кетоны, их синтез, общие типы превращений: окисление,
восстановление, замещение в ароматическое кольцо.
Ароматические карбоновые кислоты. Общие методы синтеза ароматических карбоновых
кислот. Бензойная кислота, её производные.
Влияние заместителей на константы диссоциации замещенных бензойных кислот.
3. ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Природа ароматичности ненасыщенных гетероциклов, их классификация.
Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом. Важнейшие методы синтеза, взаимные
переходы (реакция Юрьева). Зависимость свойств от природы гетероатомов. Реакции
гидрирования и окисления. Фуран и ацетилпиррол в диеновом синтезе.
Ориентация реакций электрофильного замещения в пятичленных гетероциклах.
Шестичленные циклы с одним гетероатомом. Пиридин. Синтез простейших производных
пиридина, их нахождение в природе. Электронное строение. Реакции с
алкилгалогенидами, комплексы с бромом, серным ангидридом. Окислительные и
восстановительные реакции производных пиридина. Электрофильное замещение в ядро
пиридина (нитрование, сульфирование, бромирование). N-Окись пиридина, её
использование в синтезе. Расщепление пиридинового кольца. Нуклеофильные реакции
пиридинов с амидом натрия (Чичибабин), гидроксидом калия, фениллитием.
Шестичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами. Пиримидин и пурины, их роль
в природе. Урацил, тимин, цитозин - . компоненты нуклеиновых кислот. Нуклеиновые
кислоты (РНК, ДНК). Нуклеозиды и нуклеотиды их роль в первичной структуре
нуклеиновых кислот. Вторичная структура нуклеиновых кислот, представление о
механизме передачи генетической информации.
Список литературы
а) основная литература:
1. Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия. В 4 частях. -М.: БИНОМ,
2007.
б) дополнительная литература:
1. Травень В.Ф. Органическая химия. В 2 томах. -М.: Академия, 2004.
2. Органическая химия. Учеб. для вузов: В 2 кн./Под ред. Н.А. Тюкавкиной. -М.:
Дрофа, 2003.
3. Иванов В.Г., Горленко В.А., Гева О.Н. Органическая химия. -М.: Академия, 2009.
4. Шабаров Ю.С. Органическая химия.- М.: Химия, 1994.
5. Терней А. Современная органическая химия. В 2 томах. -М.: Мир, 1981.
6. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. -М.: Мир, 1974.
7. Нейланд О.Я. Органическая химия. -М.: Высш.шк., 1990.
8. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. -М.: Мир, 1991.
9. Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. Органическая химия.- М.: Химия, 1979.
10. Робертс Дж., Кассерио М. Основы органической химии. В 2 томах. -М.: Мир, 1978.
11. Казицина Л.А. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической
химии. -М.: МГУ, 1974.
Примерный перечень в опросов для подготовки к итоговому
междисциплинарному экзамену по химии
Направление 020100 Химия (бакалавриат)
1. Типы химических связей в органических молекулах: ковалентные, ионные связи,
водородные.
Механизмы образования ковалентной связи. Характеристики
ковалентной связи (длина, энергия, полярность, поляризуемость, дипольный
момент направленность, насыщаемость). Гомолиз и гетеролиз ковалентных связей.
2. Гибридизация атомных орбиталей и зависимость строения молекул от типа
гибридизации. Простые, двойные и тройные связи. Электроотрицательность атома
углерода в различных валентных состояниях и влияние на свойства связей.
3. Взаимное влияние атомов с точки зрения электронной теории. Электронные
эффекты заместителей.
4. Сопряжённые системы. Делокализация орбиталей. Молекулярно-орбитальное
описание ароматических соединений. Понятие об ароматичности циклов. Правило
4n+2. Особенности ароматических систем.
5. Типы органических кислот. O–H-кислоты, S–H-кислоты, N–H-кислоты, C–Hкислоты. Влияние заместителей на константы диссоциации органических кислот.
6. Типы органических оснований. Общие положения зависимости основности от
строения.
7. Алканы. Строение и реакционная способность. Реакции свободнорадикального
замещения.
8. Алкены. Строение и реакционная способность. Механизм реакции
электрофильного присоединения.
9. Реакции присоединения по кратной связи. Электрофильное и свободнорадикальное
присоединение.
10. Радикальная и ионная полимеризация и теломеризация алкенов.
11. Особенности строения и свойства сопряженных диенов. Особенности 1,2-и 1,4присоединения. Диеновый синтез.
12. Алкины. Строение и реакционная способность.
13. Циклоалканы. Зависимость свойств от размера цикла. Методы получения
циклоалканов.
14. Арены. Типы аренов. Ароматичность. Правило Хюккеля. Электронное строение
бензола,циклопентадиенил-аниона, циклогептатриенил-катиоа, циклопропенилкатиона. Энергия стабилизации бензола.
15. Электрофильное замещение в ряду аренов (галогенирование, нитрование,
алкилирование, сульфирование, ацилирование).
16. Механизм реакции электрофильного замещения в ароматическом ряду. Роль
катализаторов в реакциях SE.
17. Влияние заместителей на ориентацию и скорости реакций электрофильного
замещения, согласованная и несогласованная ориентация в ряду производных
бензола.
18. Полиядерные ароматические соединения. Реакции электрофильного замещения.
Влияние заместителей на направление реакции замещения.
19. Реакции с участием боковых цепей аренов: галогенирование, нитрование,
окисление, дегидрирование.
20. Металлоорганические соединения. Получение и реакции магнийорганических
соединений.
21. Реакции нуклеофильного замещения в галогеналканах.
22. Конкуренция реакций замещения и элиминирования в галогеналканах. Механизмы
Е1 и Е2, их стереохимические особенности.
23. Спирты как основания, нуклеофильные реагенты и O–Н-кислоты.
24. Фенолы. Кислотность фенолов, зависимость её от заместителей в ароматическом
фрагменте. Сравнение свойств спиртов и фенолов.
25. Карбонильные соединения. Строение карбонильной группы. Реакционная
способность альдегидов и кетонов.
26. Реакции присоединения по карбонильной группе. Механизм реакции
нуклеофильного присоединения.
27. Альдольно-кротоновая конденсация карбонильных соединений.
28. Карбоновые кислоты. Особенности строения карбоксильной группы. Особенности
физических свойств, обзор реакционной способности. Зависимость кислотности
карбоновых кислот от индуктивного эффекта заместителей.
29. Реакции карбоновых кислот, получение производных.
30. Сложные эфиры. Механизм реакции этерификации. Гидролиз и переэтерификация
сложных эфиров.
31. Сложноэфирная конденсация. Её использование в органическом синтезе.
32. Гидроксикислоты. Общие методы синтеза. Зависимость свойств (кислотность,
отношение к минеральным кислотам, поведение при нагревании) гидроксикислот
от их строения. Природные гидроксикислоты.
33. Особенности строения и свойств моносахаридов.
34. Нитросоединения, их электронное строение. Методы синтеза (по Мейеру,
Коновалову, окислением аминов). Свойства нитроалканов. Повышенная С–Нкислотность нитроалканов..
35. Амины. Электронное строение алифатических и ароматических аминов. Общие
свойства аминов: амины как основания, нуклеофильные реагенты, N–Н-кислоты.
36. Ароматические амины. Влияние заместителей в ароматическом кольце на
основность аминов. Реакции с участием аминогруппы. Отношение ароматических
аминов различных типов к азотистой кислоте. Реакция диазоторования.
37. Реакция
азосочетания.
Механизм,
условия
азосочетания,
азои
диазосоставляющие. Азокрасители, зависимость их строения от рН среды.
Индикаторы.
38. Реакции солей диазония с выделением азота: замена диазогруппы на водород,
галогены, гидроксил, циано-группу и др.
39. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом. Важнейшие методы синтеза,
взаимные переходы (реакция Юрьева). Зависимость свойств от природы
гетероатомов. Ориентация реакций электрофильного замещения в пятичленных
гетероциклах.
40. Шестичленные циклы с одним гетероатомом. Пиридин. Электронное строение.
Реакции с алкилгалогенидами, комплексы с бромом, серным ангидридом.
Электрофильное замещение в ядро пиридина (нитрование, сульфирование,
бромирование).
Физическая химия
1. ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
Первый закон термодинамики. Его основные формулировки и следствия.
Внутренняя энергия. Свойства внутренней энергии как функции состояния системы.
Вычисления изменения внутренней энергии из опытных данных. Энтальпия. Теплоты
химических реакций. Термохимические уравнения. Закон Гесса и его следствия.
Стандартные состояния и стандартные теплоты химических реакций. Энтальпии
образования. Формула Кирхгоффа. Таблицы стандартных термодинамических величин
и их использование в термодинамических расчетах.
Второй закон термодинамики Изменения энтропии для обратимых процессов. Уравнение
второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов..Постулат
Планка и абсолютная энтропия.
Характеристические функции. Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса.
Условия равновесия и критерии самопроизвольного протекания процессов, выраженные
через характеристические функции. Работа и теплота химического процесса. Уравнение
Гиббса — Гельмгольца.
Химические потенциалы, их определение, вычисление и свойства.
2.
РАСТВОРЫ
Способы выражения состава раствора. Идеальные растворы. Давление насыщенного пара
жидких растворов. Закон Рауля. Отклонения от закона Рауля. Метод активностей.
Равновесие жидкость—пар в двухкомпонентных системах. Равновесные составы пара и
жидкости. Диаграммы состояния. Законы Гиббса—Коновалова. Разделение веществ
путем ректификации. Азеотропные смеси и их свойства.
3.
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ
Гетерогенные системы. Определения фазы, компонента, степени свободы. Правило фаз
Гиббса.
Однокомпонентные системы. Диаграмма состояния воды, серы, фосфора. Фазовые,
переходы первого рода. Уравнение Клапейрона— Клаузиуса и его применение к фазовым
переходам первого рода.
Теплоты испарения (сублимации) и их вычисление.
Двухкомпонентные системы. Диаграммы
состояния
двухкомпонентных систем и их анализ на основе правила фаз. Системы, образующие
твердые растворы, и их химические соединения с конгруэнтной и инконгруэнтной точкой
плавления.
4.
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
Закон действия масс. Константы равновесия. Химическая переменная. Химическое
равновесие в идеальных и неидеальных системах.
Работа химической реакции. Изотерма Вант-Гоффа. Изменение энергии Гиббса и энергии
Гельмгольца и направление химической реакции. Термодинамическая трактовка понятия
о химическом сродстве. Зависимость констант равновесия от температуры. Изохора и
изобара химической реакции. Расчеты констант равновесия химических реакций с
использованием таблиц стандартных значений термодинамических функций.
Приведенная энергия Гиббса и ее Использование для расчетов химических равновесии.
Гетерогенные химические равновесия и особенности их термодинамического описания.
5.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Адсорбционные равновесия в системах газ—твердое тело. Адсорбент, адсорбат.
Структура поверхности и пористость адсорбента. Хемосорбция, физическая адсорбция,
локализованная и делокализованная адсорбция, мономолекулярная и полимолекулярная
адсорбция. Изотермы и изобары адсорбции. Константа адсорбционного равновесия.
Уравнение Ленгмюра, его термодинамический вывод и условия применимости.
Адсорбция из растворов. Гиббсовская адсорбция.
Полимолекулярная адсорбция. Уравнение Брунауэра — Эмета — Теллера (БЭТ) и его
использование для определения поверхности адсорбентов.
Хроматография и ее практическое применение.
6.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
Механизмы химических реакций. Элементарные стадии химических реакций. Основные
понятия химической кинетики. Определение скорости реакции. Кинетические уравнения.
Константа скорости и порядок реакции. Молекулярность элементарных стадий.
Кинетический закон действия масс. Прямая и обратная задачи химической кинетики.
Зависимость константы скорости от температуры. Уравнение Аррениуса. «Эффективная»
и «истинная» энергии активации.
Необратимые реакции первого, второго и третьего порядков. Определение констант
скорости из опытных данных. Методы определения порядка реакции.
Сложные реакции. Принцип независимости скоростей элементарных стадий. Методы
составления кинетических уравнений. Обратимые реакции первого порядка.
Параллельные реакции. Последовательные реакции. Определение констант элементарных
стадий из опытных данных.
Кинетический анализ сложных процессов. Принцип стационарности Боденштейна.
Цепные реакции. Элементарные процессы зарождения, продолжения, разветвления и
обрыва цепей. Длина цепи. Методы стационарности для составления кинетических
уравнений неразветвленных цепных реакций.
Разветвленные цепные реакции. Кинетические особенности разветвленных цепных
реакций. Предельные явления в разветвленных цепных реакциях на примере окисления
водорода. Полуостров воспламенения. Период индукции. Зависимость положения
нижнего предела воспламенения от сосуда и природы его поверхности.
Макрокинетика. Роль диффузии в кинетике гетерогенных реакций. Режимы протекания
реакций, кинетическая область, область внешней и внутренней диффузии. Энергия
активации в кинетической и внутренней диффузионной области.
Элементарные акты химических реакций и физический смысл энергии активации.
Поверхность потенциальной энергии взаимодействия на примере трех атомов водорода.
Метод переходного состояния (активированного комплекса). Свойства активированного
комплекса. Допущения теории активированного комплекса. Трансмиссионный
коэффициент. Статистический расчет константы скорости. Термодинамический аспект
теории активированного комплекса. Энтропия активации. Различные формы записи
основного уравнения при использовании различных единиц концентрации. Соотношения
между опытной и истинной энергией активации.
Теория соударений в химической кинетике. Газокинетический диаметр соударений.
Мономолекулярные реакции. Теория активированного комплекса в применении к
мономолекулярным реакциям. Теория соударений в применении к мономолекулярным
реакциям. Схема Линдемана, ее использование и применимость.
Бимолекулярные реакции. Теория активированного комплекса и теория соударений в
применении к бимолекулярным реакциям.
Тримолекулярные реакции. Теория активированного комплекса и теория соударений для
описания тримолекулярных реакций.
Реакции в растворах. «Клеточный» эффект и число соударений молекул в жидкостях.
Роль процессов сольватации в химической кинетике.
Фотохимические реакции. Элементарные фотохимические процессы и их параметры.
Фотохимические активные частицы. Квантовый выход фотохимических процессов. Закон
фотохимической эквивалентности Эйнштейна.
7.
КАТАЛИЗ
Определение и общие принципы катализа. Основные промышленные каталитические
процессы. Механизмы каталитических реакций.
Гомогенный катализ. Кислотно-основной катализ. Классификация реакций кислотноосновного типа. Кинетика и механизм реакций специфического кислотного катализа.
Функция кислотности Гаммета и ее использование длл вычисления скорости реакции и
кинетических постоянных. Кинетика и механизм реакций общего кислотного катализа.
Катализ комплексными соединениями переходных металлов. Гомогенные реакции
гидрирования, их кинетика и механизмы.
Гетерогенный катализ. Определение скорости гетерогенной каталитической реакции.
Удельная активность. Явления отравления катализаторов. Активность и селективность
катализаторов. Активные центры гетерогенных катализаторов. Адсорбция как стадия
гетерогенных каталитических реакций.
8.
ЭЛЕКТРОХИМИЯ
Метод активностей. Коэффициенты активности компонентов бинарного раствора.
Стандартные состояния при определении химических потенциалов компонентов.
Растворы электролитов и их свойства. Гидратация ионов. Теория Дебая—Гюккеля.
Средняя активность и средний коэффициент активности вещества в растворе.
Коэффициенты активности отдельных ионов. Вычисление коэффициентов активности в
приближении теории Дебая— Гюккеля. Современные теорий растворов электролитов.
Химическое
реакций.
и
электрохимическое
протекание
окислительно-
восстановительных
Удельная и эквивалентная электропроводность. Числа переноса и методы их
определения. Подвижности ионов и закон Кольрауша. Электрофоретический и
релаксационный эффекты.
Эффекты Вина и Дебая — Фалькенгагена. Зависимость предельных подвижностей от
радиуса иона и температуры.
Электрохимический потенциал и условие электрохимического равновесия на границе
раздела фаз. Равновесные электрохимические цепи и их ЭДС. Формула Нернста и
уравнение Гиббса — Гельмгольца.
Электродные потенциалы. Классификация электродов и электрохимических цепей.
Определение коэффициентов активностей и чисел переноса на основе измерения ЭДС.
Поверхностный, внешний и внутренний потенциалы, разности потенциалов Гальвани и
Вольта. Проблемы Вольта и абсолютного скачка потенциала. Двойной электрический
слой.
Электрокапиллярные
явления;
основное
уравнение
электрокапиллярности. Емкость двойного слоя, ее измерение и интерпретация
полученных данных. Основные модельные представления о структуре ионного двойного
слоя.
Плотность тока как мера скорости электродного процесса; поляризация электродов.
Стадии электродного процесса. Три основных уравнения диффузионной кинетики и
общий подход к решению ее задач. Зависимость тока от потенциала в условиях
медленной стационарной диффузии к плоскому электроду.
Полярография; уравнение Ильковича и уравнение полярографической волны;
качественный и количественный полярографический анализ. Уравнение для тока в
теории замедленного разряда. Физический смысл энергии активации в условиях
замедленного разряда. Ток обмена и перенапряжение. Основные закономерности
электровосстановления ионов гидроксония и персульфата. Сопряженные реакции в
электрохимической теории коррозии. Химические источники тока.
Список литературы
а) основная литература:
1.Эткинс П., де Паула Дж. Физическая химия. -М.: Мир.2007.
2.В.В.Еремин, С.И. Каргов, И.А.Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин. Основы
физической химии. Теория и задачи.- М.: Экзамен. 2005.
3.Б.Б.Дамаскин, О.А.Петрий, Г.А.Цирлина .Теоретическая электрохимия.-М.: Химия;
Колосс, 2006.- 672 с.
4.Папулов Ю.Г. Строение молекул: Учеб. пособие (с грифом УМО университетов РФ по
химии). 3-е изд. -Тверь: ТвГУ, 2008. -232 с.
5.Папулов Ю.Г., Папулова Д.Р. Строение молекул и физические свойства: Монография. Тверь: ТвГУ, 2010. -280 с.
б) дополнительная литература:
Физическая химия./ Под ред. Б.Н.Никольского.- Л.: Химия, 1987.
Полторак О.М. Термодинамика в физической химии: Учеб.- М..: Высш.шк:, 1991.
Эмануэль Н.М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики: Учеб. -М.: Высш.шк., 1984.
Еремин Е.Н. Основы химической кинетики. -М.: Высш.школа.
Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Электрохимия: Учеб.пособие. -М.: Высш.шк., 1983.
Дуров В.А., Агеев Е.П. Термодинамическая теория растворов неэлектролитов. -М.:
Изд-во Моск.ун-та, 1987.
7. Кондратьев В.Н. и др. Термические бимолекулярные реакции в газах. -М.: Наука, 1976.
8. Смирнова Н.А. Методы статистической термодинамики и физической химии:
Учеб.пособие. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш.шк., 1982.
9. Топчиева КВ., Хо Ши Тхоанг. Активность и физикохимические свойства
высококремнистых цеолитов и цеолитсодержащих катализаторов. -М.: Изд-во
Моск.ун-та, 1976.
10. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику: Учеб.пособие.
-М.: Высш.шк., 1983.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Примерный перечень в опросов для подготовки к итоговому
междисциплинарному экзамену по химии
Направление 020100 Химия (бакалавриат)
1.Определение и общие принципы катализа. Основные промышленные
каталитические процессы. Витамины и гормоны как регуляторы биологических
процессов
1. Гетерогенные химические равновесия и особенности их термодинамического
описания.
2. Гомогенный, гетерогенный катализ. Специфика ферментативного катализа.
3. Термодинамика гальванического элемента.
4. Кинетические закономерности стадии разряда- ионизации электродных реакций
5. 3акон Фарадея. Скорость электродных реакций. Основные показатели работы
электрохимических производств (выход по току, коэффициент использования
энергии, напряжение на ванне).
6. Массоперенос, как лимитирующая стадия электродных реакций. Полярография.
7. Удельная и эквивалентная электропроводность растворов, их зависимость от
природы и концентрации электролитов.
8. Понятие электрохимического и электродного; потенциалов. Уравнение Нернста
для электродных потенциалов.
9. Понятие о теории скоростей химических реакций. Теория активных
столкновений в химической и ферментативной кинетике.
10. Электролитическая диссоциация. Константа и степень диссоциации.
11. Ионные равновесия в растворах; водородный показатель, буферные растворы,
гидролиз солей. Основные буферные системы живых организмов.
12. Двухкомпонентные системы. Диаграмма их состояния и анализ на основе
правила фаз.
13. Теория переходного состояния (активированного комплекса) в химической
кинетике.
14. Кинетический закон действия масс и уравнение Аррениуса.
15. Поверхностные явления: поверхностная энергия, смачивание и капиллярные
явления.
16. Растворы идеальные и реальные. Активность и коэффициент активности, их
определение на опыте.
17. Электрические свойства и устойчивость коллоидных систем.
18. Адсорбция поверхностно активных веществ. Изотермы адсорбции.
19. Химический потенциал, его связь с концентрацией или активностью
компонентов и применение в теории химических равновесии.
20. Элементарные акты химических реакций и физический смысл энергии
активации.
21. Константы химического равновесия и их использование при расчете состава
равновесий в различных системах.
22. Правило фаз и его использование для описания фазовых равновесий в различных
системах. Фазовые диаграммы.
23. Стандартные значения термохимических функций. Характеристические функции
и их основные свойства.
24. Энтропия. Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса. Спецификация
термодинамики биологических процессов.
25. Внутренняя энергия и энтальпия. Теплоты химических реакций при различных
температурах.
26. Современные представления о химической и биологической эволюции.
27. Электрический дипольный момент и поляризуемость молекулы. Магнитный
момент и магнитная восприимчивость молекулы.
28. Геометрическая конфигурация молекул; основные закономерности в валентных
углах и длинах связей.
29. Фотохимические реакции. Элементарные фотохимические процессы и их
параметры.
30. Квантово-механическая задача об атоме водорода и ее значение для теории
химической связи и трактовки периодической системы Д.И. Менделеева.