для студентов специальности 190205 Подъёмно

для студентов специальности
190205 Подъёмно-транспортные строительные дорожные машины и оборудование
Перечень вопросов к экзамену
1. Основные понятия и законы химии. Моль. Атомная и эквивалентная массы. Закон
сохранения массы и энергии, связь между ними. Законы кратных отношений и
постоянства состава; дальтониды и бертоллиды. Основные газовые законы.
2. Расчёт эквивалентных масс простых веществ и их соединений, относящихся к
различным классам неорганических соединений. Выражения закона эквивалентов для
массовых и объёмных отношений.
3. Иерархия уровней поведения материальных объектов в трактовке естественнонаучной
картины мира. Причины связи нуклонов в ядрах атомов и ядер атомов в молекулах.
4.Классические и квантовомеханические модели строения атома. Корпускулярноволновой дуализм. Формулы Де Бройля и Планка.
5. Нуклоны (протоны и нейтроны) и электроны как структурные составляющие атома.
Массовое число. Виды нуклидов: изотопы, изобары, изотоны и изомеры.
6. Правило целых чисел (правило Астона). Дефект массы ядер; их полная энергия и
стабильность.
7. Электронные оболочки атомов. Волновая функция. Орбиталь. Основное и
возбуждённые состояния атома. Энергия электрона в атоме водорода и водородоподобных
катионах. Атомные спектры.
8. Стационарные энергетические уровни. Орбитальные характеристики электронов.
Главное квантовое число, его смысл и принимаемые значения.
9. Орбитальное (азимутальное) квантовое число как характеристика типа состояния
электрона (его энергетического подуровня).
10. Пространственные конфигурации орбиталей. Магнитное орбитальное квантовое
число. Понятие атомной орбитали (АО), её условные обозначения. Фактор вырождения.
11. Понятия спина и спинового квантового числа. Выражения максимальных чисел
электронов на энергетических уровнях и подуровнях атомов.
12. Структура периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева. Связь
положений элементов в Периодической системе со строением и свойствами
многоэлектронных атомов.
13. Электронные формулы атомов; составление их с помощью четырех квантовых чисел.
14. Понятие формирующего электрона. Электронные семейства элементов.
Длиннопериодный вариант таблицы Менделеева, его блочная структура.
15. Короткий вариант таблицы Менделеева; её структурные элементы (периоды, группы,
подгруппы). Разделение элементов на главные и побочные подгруппы. Формулы,
выражающие количество элементов в периодах таблицы Менделеева.
16. Сравнение известных формулировок периодического закона по Менделееву, Мозли и
Бору. Электронные аналогии (полная и частичная)
17. Особенности «ранних» и «поздних» элементов. Вторичная периодичность.
18. Электронные конфигурации атомов. Правила заполнения электронами уровней,
подуровней и отдельных орбиталей: принцип минимальности энергий, правила
Клечковского (первое и второе), принцип Паули, правило Хунда.
19. Явление «правила» внешних ns-элементов в основном состоянии атомов некоторых
переходных d-элементов; причина этого явления.
20. Периодические свойства химических элементов, их изменения в периодах, группах и
подгруппах. Энергии (потенциалы) ионизации. Сродство к электрону.
21. Электроотрицательность: понятие, трактовка и способы аппроксимации. Понятие
атомного радиуса.
22. «Экранирование» наружных электронов и их проникающая способность (к ядру) в
многоэлектронном атоме.
23. Эффективный заряд ядра. Аналитическое представление и применение данной
характеристики для объяснения различий свойств атомов элементов А- и В-подгрупп и
формируемых из них простых веществ.
24. Межмолекулярное
(условно-физическое) взаимодействие. Природа различных
составляющих сил Ван-дер-Ваальса (дисперсионных, ориентационных и индукционных).
Клатратные соединения.
25. Природа химической связи. Её отличительные признаки, основные атрибуты, виды,
характеристики и обозначения.
26. Молекула водорода как эталонная модель простейшей гомоатомной ковалентной
связи.
27. Поляризация гетероатомной ковалентной связи: представление её в виде диполя.
Понятие эффективного заряда атома.
28. Дипольный момент химической связи. Понятия полярности, степени ионности
одинарных связей и валентности атомов в соединении; их количественная трактовка в
рамках концепции электроотрицательности.
29. Интерпретация зависимости энергии диссоциации полярной ковалентной связи от
разности электроотрицательностей по шкале Полинга.
30. Способы описания химической связи. Метод валентных связей (ВС).
Спинвалентность. Поливалентность атомов в основном и возбуждённых состояниях;
кратность их связей (на примерах элементов с переменной валентностью).
31. Механизмы образования ковалентной связи по методу ВС (обменный и донорноакцепторный), типичные доноры и акцепторы электронов.
32. Примеры осуществления координационной (донорно-акцепторной) связи: катионы
аммония и гидроксония, комплексные соединения и пр.
33. Дативная связь. Примеры её осуществления: двухатомные соединения благородных
металлов, молекулы галогенов (исключая F2) и пр.
34. Межмолекулярные и внутримолекулярные водородные связи, особенности их
природы и проявления.
35. Пространственная структура молекул. Особенности перекрывания атомных орбиталей
при образовании сигма- и пи-связей. Кратные связи. Делокализация связей.
36. Гибридизация атомных орбиталей, типы гибридизации. Пространственная
конфигурация молекул и её зависимость от типа гибридизации.
37. Полярность молекул, их дипольный момент. Примеры неполярных и полярных
молекул.
38. Метод молекулярных орбиталей (МО). Приближение линейной комбинации атомных
орбиталей (ЛКАО). Аналитическое представление ЛКАО. Связывающие и разрыхляющие
МО.
39. Основные понятия и постулаты метода МО. Порядок связей. Факторы, определяющие
прочность связей. Последовательность изменений энергий сигма- и пи-МО.
40. Магнитные свойства молекул. Их электронные конфигурации. Описание по методу
МО электронной структуры простейших молекул (построение энергетических диаграмм).
41. Сходства и различия между методами ВС и МО, специфика их использования.
42. Химическая термодинамика. Экзотермические и эндотермические реакции. Описание
поведения химических систем с помощью параметров и основных функций состояния
(термодинамических потенциалов).
43. Понятия внутренней энергии энтальпии, энтропии и энергии Гиббса (изобарноизотермического потенциала). Первое начало термодинамики.
44. Энергетика химических процессов и фазовых переходов. Стандартная энтальпия
образования соединений. Описание тепловых эффектов химических реакций с помощью
термохимических уравнений.
45. Закон Гесса, треугольник Гесса. Теплоты растворения и гидратации солей.
46. Химическое сродство. Определение второго начала термодинамики. Изменение
энтропии при химических превращениях и фазовых переходах.
47. Расчёт изменений энтропии и энергии Гиббса в химических реакциях. Энтальпийный
и энтропийный факторы, свободная и связанная энергии.
48. Критерий возможности самопроизвольного течения химической реакции в изобарноизотермических процессах. Направленность протекания реакций при разных сочетаниях
знаков величин ∆H и ∆S.
49. Истинное термодинамическое равновесие. Расчёет температуры начала реакции.
50. Пример реализации необходимых условий осуществления коррозии металлов средней
химической активности (например, железа) в парах воды и обратной реакции
восстановления оксидов водородом (с целью получения мелкодисперсных металлических
порошков).
51. Виды химических реакций, определения их скоростей. Факторы, определяющие
скорость реакций. Зависимость скорости реакции от концентраций реагентов.
52. Закон действующих масс для случая простейших одностадийных реакций.
Кинетические уравнения. Константа скорости реакции. Порядок реакции.
53. Влияние температуры на скорость реакций. Правило Вант-Гоффа. Активация молекул,
энергия активации.
54. Понятия переходного состояния и активированного комплекса. Уравнение Аррениуса,
фактор Больцмана. Смысл и значение предэкспоненциального множителя.
55. Катализ (гомогенный и гетерогенный), катализаторы. Предполагаемый механизм
воздействия катализаторов.
56. Промоторы и «каталитические яды», ингибиторы. Ферменты (энзимы). Кинетика
ферментативных реакций. Принцип комплементарности.
58. Константа равновесия, факторы влияющие на её величину. Связь константы
равновесия с изменением энергии Гиббса.
59. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье. Роль основных факторов,
воздействующих на смещение химического равновесия.
60. Колебательные реакции. Цепные реакции. Реакционная способность веществ:
факторы, определяемые влиянием природы реагирующих частиц.
61. Понятия поверхности потенциальной энергии, реакционного центра и координаты
реакции. Зарядо- и орбитально-контролируемые реакции.
62. Принцип жёстких и мягких кислот и оснований. Критерии соотнесения реагентов к
«жёстким» или «мягким» донорам или акцепторам; соответствующие примеры.
63. Гетерогенные фазовые равновесия. Число степеней свободы. Правило фаз Гиббса.
64. Диаграммы состояния. Характерные примеры диаграмм состояния (воды и углерода).
65. Сорбционные явления. Процессы смачивания и растекания.
66. Растворы, способы выражения их концентрации. Связь между различными видами
концентраций растворов в зависимости от способов их определения.
67. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов. Идеальные растворы. Закон
Рауля. Осмотическое давление. Криоскопия и эбулиоскопия.
68. Растворимость газов. Коэффициент абсорбции. Закон Генри.
69. Основные законы, описывающие поведение растворов электролитов. Изотонический
коэффициент. Электролитическая диссоциация.
70. Степень диссоциации и константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Сила
электролита. Понятие ионной силы раствора электролита.
71. Механизм диссоциации в растворах электролитов. Коэффициент активности.
Произведение растворимости.
72. Электролитическая диссоциация воды и её «ионное произведение». Водородный
показатель, способы его выражения и экспериментального определения.
73. Буферные растворы: их функциональное назначение и особенности воздействия.
Понятие буферной ёмкости.
74. Химические свойства воды. Общая жёсткость природной воды, её составляющие.
Методы умягчения воды.
75. Ионно-молекулярные реакции в растворах электролитов. Правила составления
уравнений реакций ионного обмена с участием кислот, оснований и солей. Протонная и
электронная теории кислот и оснований.
76. Гидролиз солей. Причины его осуществления и разновидности проявлений. Случай
совместного гидролиза двух солей.
77. Степень и константа гидролиза. Влияние концентрации раствора и температуры на
интенсивность гидролиза.
78. Дисперсные системы. Их классификация и методы получения. Виды устойчивости
дисперсных систем.
79. Силы, действующие между коллоидными частицами. Золи. Влияние стабилизаторов
на устойчивость лиофобных золей.
80. Строение коллоидных частиц. Электрокинетические свойства коллоидных растворов.
81. Связаннодисперсные системы. Факторы, влияющие на геле- и студнеобразование.
Тиксотропия. Синерезис.
82. Воздушные и гидравлические вяжущие вещества. Отвердение их композиций.
Ингредиенты строительных материалов, их физические и химические свойства.
83. Гидролиз минералов клинкера портландцемента и глинозёмистого цемента. Механизм
изготовления и разрушения бетона в атмосферных условиях. Гидравлические добавки в
бетонный раствор.
84. Окислительно-восстановительные процессы. Понятие степени окисления (связь её с
валентностью и электровалентностью атома), правила её определения.
85. Зависимость степени окисления (низшего и высшего значений) в соединении от
положения элемента в периодической системе и проявляемой электроотрицательности
(ЭО).
86. Количественная оценка электровалентностей атомов в молекулах или молекулярных
ионах, исходя из справочных значений ЭО элеметов.
87. Классификация окислителей и восстановителей на основе степеней окисления атомов.
Схематичное отображение окислительно-восстановительных процессов: составление
уравнений реакций методами электронного и электронно-ионного балансов.
88. Типы окислительно-восстановительных реакций (ОВР). Прогнозирование
направленности ОВР исходя из значений окислительно-восстановительных потенциалов.
89. Эквиваленты окислителей и
восстановителей.
Использование окислительновосстановительных процессов на транспорте: при термической и газовой сварке, пайке,
для получения газобетона и пр.
90. Особенности электрохимических процессов. Определение и измерение стандартных
электродных потенциалов. Электроды сравнения, эталонный водородный электрод.
91. Ряд нaпряжений металлов Вольта – Бекетова. Связь величин стандартных потенциалов
металлических электронов от определяющих дескрипторов: энергий сублимации металла,
ионизации атома и гидратации катиона.
92. Уравнение Нернста. Химические источники тока: гальванические элементы,
кислотный и щелочной аккумуляторы, топливные элементы.
93. Расчёт электродвижущей силы (ЭДС) гальванических элементов, составление их схем.
94. Отображение анодных и катодных процессов в гальванопарах электронными
уравнениями. Гальванические элементы, применяемые на транспорте.
95. Коррозия металлов и металлических сплавов. Классификация коррозионных
процессов. Химическая коррозия. Газовая коррозия.
96. Электрохимическая коррозия: образование гальванических пар и концентрационных
ячеек.
97. Коррозия металлов в различных условиях ( контактная, атмосферная, подземная).
98. Коррозия под действием блуждающих токов. Микробиологическая коррозия.
Коррозионно-механическое разрушение металлов.
99. Методы защиты металлов и сплавов от коррозии: легирование металлов, защитные
покрытия, электрохимическая защита, изменение состава агрессивной среды, ингибиторы
коррозии различных типов.
100. Методы обеспечения безопасного функционирования конструкций путевого
хозяйства и подвижного состава ж.д. транспорта в условиях коррозионного воздействия
окружающей среды (опоры контактной сети, рельсы, подвижной состав).
101. Электролиз в водных растворах и расплавах электролитов. Катодное восстановление
и анодное окисление, связь со значениями электродных потенциалов.
102. Электролиз водных растворов электролитов с инертными и активными анодами.
Законы Фарадея. Вторичные процессы при электролизе. Выход по току.
103. Применение электролиза в гальванотехнике и для получения рафинированных
металлов, в водородной энергетике.
104. Простые и сложные вещества. Аллотропии состава и формы. Изоморфизм.
105. Основные классы неорганических соединений; их классификация по составу и
свойствам.
106. Общие свойства металлов. Их классификация по физическим и химическим
характеристикам.
107. Зависимость свойств металлов от их положения в Периодической системе. Зонная
структура металлов.
108. Нахождение металлов в природе, выделение их в свободном виде, использование в
технике. Получение чистых и сверхчистых металлов.
109. Химические свойства металлов. Стойкость металлов различной активности к
агрессивным средам, их реакции с кислотами – окислителями.
110. Причины и примеры проявлений амфотерности бериллия, а также ряда p- и dметаллов. Реакции комплексообразования с участием металлов и их катионов.
111. Физико-химический анализ металлических сплавов, их диаграммы состояния.
Эвтектики, интерметаллические соединения и твердые растворы в различных сплавах
металлов.
112. Конструкционные и инструментальные сплавы энелеза. Структуры феррита,
аустенита, цементита. Чугуны и стали. Рельсовая сталь.
113. Солевые системы. Особенности их диаграмм плавкости. Физические и химические
свойства.
114. Использование солевых эвтектик (криогидратов) в качестве антиобледенителей на ж.
д. транспорте.
115. Органические соединения. Их строение и свойства. Природа углерод-углеродной
связи. Изомерия и её виды.
116. Классификация органических веществ. Роль функциональных групп в проявляемых
свойствах органических соединений.
117. Полимеры (органические и неорганические). Методы их синтеза: полимеризация и
поликонденсация.
118. Линейные, разветвлённые и пространственные полимеры. Вулканизация.
119. Конструкционные пластмассы. Компоненты их состава: стабилизаторы,
пластификаторы, отвердители, красители, порообразователи, смазывающие вещества,
наполнители.
120. Полимерные покрытия и клеи. Получение из пластмасс элементов строительных
конструкций. Полимербетоны. Гетинакс. Текстолит. Стекло-текстолит. Древесные
пластики.
121. Применение полимерных материалов в качестве деталей оборудования конструкций
и при эксплуатации транспортных систем и сооружений.
122. Топлива и смазочные масла. Их химический состав. Основные требования,
предъявляемые к дизельному топливу, его нормируемые физико-химические
характеристики и способы их определения.
123. Виды смазочных материалов и роль добавляемых к ним присадок. Требования,
предъявляемые в химмотологии к смазочным материалам, в зависимости от их
функционального назначения.
124. Химическая идентификация веществ: качественный и количественный анализы,
аналитический сигнал; химический, физико-химический и физический анализы.
125. Роль химической науки в охране окружающей среды, обеспечении разумного баланса
между требованиями научно-технического прогресса и экологией биосферы Земли.