Химия - Московский государственный областной университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБЛАСТНОЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ГОУ ВПО МГОУ)
Биолого-химический факультет
ПРОГРАММА
АТТЕСТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ХИМИИ
на 1-й курс 2 семестр и последующие курсы
Москва
2015
Печатается по решению учебнометодической комиссии биологохимического факультета
Программа аттестационных испытаний по химии. Биолого-химический
факультет. М.: Изд-во МГОУ, 2015, 63с.
Пособие содержит материалы, регламентирующие аттестационные
испытания при переводе студентов на 1 курс 2 семестр и последующие курсы
биолого-химического факультета
Составители: доктор биологических наук, профессор Коничев А.С.
кандидат химических наук, профессор Свердлова Н.Д.,
кандидат химических наук, доцент Радугина О.Г.,
кандидат химических наук, доцент Карташов С.Н.,
© Коничев А.С., Свердлова Н.Д., Радугина О.Г., Карташов С.Н., 2015
© Московский государственный областной университет, 2015
Содержание
Пояснительная записка .................................................................................................................. 4
1. ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ............................................................................ 5
1. 1. Программа курса.................................................................................................................. 5
1. 2. Рекомендуемая литература ................................................................................................. 10
1. 3. Список вопросов для собеседования ................................................................................. 11
2. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ................................................................................................. 16
2.1. Программа курса................................................................................................................. 16
2. 2. Рекомендуемая литература .............................................................................................. 19
2.3. Список вопросов для собеседования ............................................................................... 20
3. ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ ....................................................................... 23
3.1.Программа курса.................................................................................................................. 23
3. 2. Рекомендуемая литература .............................................................................................. 29
3. 3. Список вопросов для собеседования ............................................................................. 29
4. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ .................................................................................................... 32
4.1. Программа курса................................................................................................................. 32
4. 2. Рекомендуемая литература .............................................................................................. 48
4.3. Список вопросов для собеседования ............................................................................... 49
5. БИОХИМИЯ ............................................................................................................................... 52
5.1. Программа курса................................................................................................................. 52
5.2. Рекомендуемая литература .......................................................................................... 59
5.3. Список вопросов для собеседования .......................................................................... 60
Пояснительная записка
Целью аттестационных испытаний является определение соответствия
уровня и качества подготовки экзаменуемого требованиям ФГОС высшего
профессионального образования, а также
готовности экзаменуемого к
продолжению обучения по основным образовательным программам.
В ходе аттестационных испытаний необходимо выявить у экзаменуемого:
- степень сформированности системы химического знания на современном
научном уровне;
- способность устанавливать взаимосвязь между системами понятий о
веществе, химической реакции и закономерностях ее протекания в живой и
неживой природе;
- уровень владения понятийно-категориальным аппаратом основных
химических дисциплин;
- глубину понимания практического применения знаний о веществе и
химическом процессе в производственной сфере, биологии, сельском
хозяйстве, биотехнологии и защите окружающей среды.
Содержание программы аттестационных испытаний
определяется
традиционной структурой химии, включающей в себя дисциплины, изучающие
основы теоретических знаний фундаментальных законов природы, методов
анализа и синтеза веществ минерального и органического происхождения,
веществ, составляющих живую материю, биополимеров, их свойств и
применения. В программу входят вопросы основных химических дисциплин,
составляющих основу подготовки студентов.
Аттестационные испытания проводятся в форме собеседования,
результатом которого является установление готовности студента к
продолжению обучения на соответствующих курсах биолого-химического
факультета.
Собеседование проводится при переводе на:
на 1 и 2 курс по 1 разделу программы,
на 3 курс по 2 и 3 разделам,
на 4 курс по 1 и 4 разделам,
на 5 курс по 1, 3 и 5 разделам.
1. ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
1. 1. Программа курса
Общая химия
Основные понятия и стехиометрические законы химии, физические
величины и единицы их измерения, используемые в химии
Химический элемент, атом, молекула, простое и сложное вещество,
аллотропия, химическая реакция, эквивалент.
Относительная атомная масса, относительная молекулярная масса, количество
вещества, количество вещества эквивалента, молярная масса, молярный объем
газов, молярная масса эквивалента.
Закон сохранения массы и энергии. Закон постоянства состава и границы
его применимости. Дальтониды и бертоллиды. Закон кратных отношений.
Закон объемных отношений. Закон Авогадро. Закон эквивалентов. Расчеты по
химическим формулам и уравнениям химических реакций.
Современная теория строения атома и Периодический закон Д.И.
Менделеева
Основные понятия квантовой механики: квантование энергии, волновой
характер и вероятностный метод описания движения микрообъектов.
Уравнение Шредингера. Атомная орбиталь. Квантовые числа, их физический
смысл. Характеристика атомных орбиталей с помощью квантовых чисел.
Состояние электронов в многоэлектронных атомах. Принципы и
последовательность
заполнения электронами атомных орбиталей.
Электронные формулы. Классификация атомов элементов по электронным
семействам.
Современная формулировка периодического закона и структура
периодической системы Д.И. Менделеева: периоды, группы, подгруппы.
Периодичность изменения свойств изолированных атомов (атомных радиусов,
энергий ионизации, энергий сродства к электрону). Перспективы развития
периодической системы.
Химическая связь
Основные виды химической связи: ковалентная, ионная, металлическая,
водородная, межмолекулярные взаимодействия.
Ковалентная связь. Ее квантово- механическая трактовка. Положения
метода валентных связей. Обменный, донорно-акцепторный и дативный
механизмы образования ковалентной связи. Валентность и валентные
возможности атомов.  - и  - связи, кратность связи. Длина, энергия,
насыщаемость, направленность, полярность и поляризуемость ковалентной
связи.
Ионная связь – предельный случай ковалентной полярной связи. Степень
ионности связи. Ненасыщаемость и ненаправленность ионной связи.
Металлическая связь, ее природа и особенности. Объяснение основных
физических свойств металлов: блеска, тепло- и электропроводности, ковкости,
пластичности.
Понятие о методе молекулярных орбиталей. Связывающие,
несвязывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали как линейная
комбинация атомных орбиталей. Объяснение образования ковалентной связи в
двухатомных молекулах, ионной связи. Представления о зонной теории
кристаллов.
Водородная связь. Внутри- и межмолекулярные водородные связи.
Ассоциация молекул.
Межмолекулярные взаимодействия: дисперсионное, ориентационное,
индукционное.
Комплексные соединения. Основные положения теории А. Вернера.
Состав комплексных соединений, классификация по типу лигандов, по заряду
внутренней сферы, номенклатура, виды изомерии. Химическая связь в
комплексах с позиций метода валентных связей и теории кристаллического
поля. Магнитные и оптические свойства.
Классификация и свойства неорганических веществ
Простые вещества: металлы и неметаллы.
Оксиды, их классификация, получение, свойства. Пероксиды.
Зависимость свойств простых веществ и оксидов элементов от типа связи в
соединении.
Гидроксиды: растворимые и нерастворимые в воде, истинные и
амфотерные. Номенклатура, получение, свойства. Зависимость свойств от
характера связи между атомами.
Кислоты: бескислородные и кислородсодержащие, пероксокислоты,
тиокислоты, изополикислоты Номенклатура, получение, свойства.
Соли: средние, кислые, основные, двойные, смешанные, комплексные.
Номенклатура, получение, свойства.
Классификации и закономерности протекания химических реакций
Классификации реакций по числу реагентов и продуктов, значениям
степеней окисления атомов, фазовому составу, тепловым эффектам,
направлению протекания, механизмам, использованию катализатора.
Энергетика
химических
реакций.
Закон
Гесса.
Условия
самопроизвольного протекания реакции.
Химическая кинетика. Скорость химической реакции и ее зависимость от
различных факторов. Закон действующих масс. Константа скорости реакции.
Кинетическое уравнение реакции. Молекулярность и порядок реакции.
Катализ, его виды, использование в промышленности.
Химическое равновесие. Его кинетическое и термодинамическое условия.
Константа равновесия. Смещение химического равновесия. Принцип ЛеШателье и его значение в химии. Условия одностороннего протекания реакций.
Растворы
Дисперсные системы, их классификации по агрегатному состоянию фаз и
степени дисперсности дисперсной фазы. Истинные растворы. Понятие о
коллоидных растворах. Механизм процесса растворения. Физико-химическая
теория растворов.
Растворимость веществ в воде. Способы выражения состава растворов:
массовая, молярная доли растворенного вещества, молярная концентрация,
молярная концентрация эквивалента, моляльность и титр вещества в растворе.
Свойства растворов неэлектролитов. Давление насыщенного пара
растворителя над раствором, понижение температуры замерзания и повышение
температуры кипения растворов. Осмос. Законы Рауля, Вант-Гоффа. Явление
осмоса и его значение в природе.
Растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации
С.Аррениуса. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Константа
диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Особенности состояния сильных
электролитов в растворах. Коэффициент активности и активная концентрация
ионов.
Протолитическая теория кислот и оснований Бренстеда и Лоури.
Константы кислотности и основности. Степень протолиза. Автопротолиз воды,
водородный показатель (рН). Кислотно-основные индикаторы. Буферные
растворы.
Гидролиз необратимый и обратимый. Константа и степень гидролиза
солей. Факторы, смещающие равновесие процесса гидролиза.
Гетерогенные равновесия в насыщенных растворах малорастворимых
электролитов. Произведение растворимости. Условия образования и
растворения осадков.
Диссоциация комплексных соединений в водных растворах. Константа
нестойкости комплексных ионов. Кислотно-основные свойства комплексных
соединений. Условия образования и разрушения комплексов.
Электрохимические процессы
Окислительно-восстановительные реакции. Окислители, восстановители.
Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методами
электронного и электронно-ионного баланса. Классификация окислительновосстановительных процессов. Влияние природы, концентрации реагентов,
характера среды, температуры на их протекание.
Окислительно-восстановительные
потенциалы.
Стандартные
электродные потенциалы. Электрохимический ряд стандартных электродных
потенциалов металлов. Факторы, влияющие на величину электродного
потенциала. Уравнение Нернста.
Гальванические элементы и их
использование.
Условия
самопроизвольного
протекания
окислительновосстановительных реакций.
Электролиз расплавов и растворов электролитов. Законы М. Фарадея.
Применение электролиза.
Неорганическая химия
Водород. Положение в периодической системе в соответствии с
уникальным строением атома. Изотопы водорода. Нахождение в природе.
Способы промышленного и лабораторного получения. Физические и
химические свойства. Области применения водорода.
S-элементы 1 группы
Общая характеристика: сравнение свойств изолированных атомов,
возможные степени окисления, сравнение физических и химических свойств
простых веществ, оксидов и гидроксидов. Соли. Распространение в природе,
способы получения. Особенности свойств лития и его соединений:
диагональное сходство с магнием. Физиологическая роль щелочных металлов и
их применение.
S-элементы 2 группы
Общая характеристика. Особенности химии бериллия и магния и их
соединений. Щелочно-земельные металлы Природные соединения, способы
получения металлов. Физические и химические свойства простых веществ,
оксидов, гидроксидов и важнейших солей. Диагональное сходство бериллия с
алюминием..
Жесткость воды и методы ее устранения. Применение и физиологическая
роль бериллия, магния, щелочно - земельных металлов и их соединений.
Р-элементы 3 группы
Общая характеристика. Отличие свойств бора и алюминия от других
элементов группы. Алюминий. Распространение в природе, получение в
промышленности. Оксид и гидроксид алюминия..Галогениды, сульфид, нитрид
и карбиды алюминия, их строение, свойства. Соли, их растворимость, гидролиз.
Комплексные соединения алюминия. Применение алюминия и его соединений.
Р-элементы 4 группы
Общая характеристика. Углерод. Распространение в природе.
Аллотропные модификации. Физические свойства, области применения.
Химические свойства углерода.
Оксиды углерода. Лабораторные и промышленные способы получения,
строение молекул, свойства, применение. Угольная кислота и ее соли.
Термическая устойчивость и растворимость в воде и гидролиз кислых и
средних карбонатов.
Кремний. Распространение в природе, получение, физические и
химические свойства. Оксиды кремния. Диоксид кремния и кремниевые
кислоты. Структура и состав молекул, свойства. Силикаты. Их применение в
промышленности. Силаны: сравнение свойств с углеводородами.
Элементы подгруппы германия. Нахождение в природе, получение.
Аллотропные модификации. Сравнение кислотно-основных и окислительновосстановительных свойств оксидов и гидроксидов Э(II) и Э(IV). - и оловянные кислоты. Применение олова, германия и свинца. Физиологическое
воздействие их соединений.
Р-элементы 5 группы
Общая характеристика. Азот. Нахождение в природе, лабораторные и
промышленные способы получения. Физические и химические свойства.
Применение азота. Водородные соединения азота. Аммиак, способы получения,
его экологическое действие, применение. Соли аммония. Гидразин,
гидроксиламин, азидоводород, их строение, свойства, получение.
Оксиды азота: химическая связь и строение молекул, свойства, способы
получения. Физиологическая активность и роль оксидов азота в образовании
смогов. Азотистая кислота и ее соли. Получение, свойства.
Азотная кислота. Особенности химических свойств. Способы получения.
Нитраты. Азотные удобрения. Действие нитратов на организм человека.
Фосфор. Аллотропные модификации. Природные соединения, способы
получения. Физические и химические свойства. Фосфин: строение молекулы,
получение, свойства. Оксиды фосфора: состав, строение молекул, свойства.
Фосфиновая, фосфоновая
и фосфорные кислоты. Их основность,
поведение в растворах, окислительно-восстановительные свойства. Фосфорные
удобрения.
Р-элементы 6 группы
Общая характеристика. Кислород. Строение молекулы, аллотропия.
Нахождение в природе. Способы промышленного и лабораторного получения.
Физические и химические свойства, применение. Оксиды, пероксиды, озониды.
Особенности свойств пероксида водорода.
Сера. Нахождение в природе, методы получения. Аллотропия.
Физические и химические свойства. Сероводород и сульфиды. Получение,
свойства. Оксиды серы. Строение молекул, получение, свойства. Сернистая
кислота и ее соли. Их окислительно-восстановительная двойственность.
Серная кислота. Химические основы промышленного получения. Физические и
химические свойства. Олеум и полисерные кислоты, их свойства. Сульфаты, их
свойства, применение.
Р-элементы 7 группы
Общая характеристика. Фтор. Особенности химии фтора. Природные
соединения, получение, физические и химические свойства. Фтороводород и
плавиковая кислота. Фториды. Биологическая роль фтора, экологическое
воздействие и применение его соединений.
Хлор. Нахождение в природе, способы получения. Физические и
химические свойства. Хлороводород и соляная кислота. Получение в
лаборатории и промышленности, свойства, применение. Хлориды.
Кислородсодержащие соединения хлора: оксиды, кислоты.
Сравнение
строения молекул, силы, прочности и окислительной способности кислот.
Гипохлориты, хлораты, перхлораты, их свойства, применение. Хлорная известь.
Бром, иод и их соединения. Нахождение в природе и промышленные
способы получения брома и иода. Сравнение кислотных и окислительновосстановительных свойств водородных и кислородсодержащих соединений.
Физиологическое воздействие на человека и применение.
D-элементы
Общая характеристика и особенности d-элементов. Положение в
периодической системе и закономерности изменения свойств изолированных
атомов в декадах и подгруппах. Особенности химических свойств d-элементов:
многообразие степеней окисления, способность к комплексообразованию.
D-элементы 6 группы
Общая характеристика. Нахождение в природе хрома, молибдена и
вольфрама. Способы получения металлов.
Хром. Физические и химические свойства. Соединения хрома (II), (III).
Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов. Квасцы, хромиты:
получение и свойства. Комплексные соединения: их строение, свойства.
Соединения хрома (VI): триоксид хрома, хромовые кислоты, хроматы,
дихроматы. Получение, свойства. Применение хрома, молибдена и вольфрама
и их соединений.
D-элементы 7 группы
Общая характеристика. Природные соединения марганца, технеция и
рения. Способы получения чистых металлов.
Марганец. Физические и химические свойства. Соединения марганца
(II), (III), (IV), (V), (VI), (VII). Сравнение свойств оксидов и гидроксидов
марганца в разных степенях окисления. Манганаты и перманганаты, их
окислительно-восстановительные
свойства в зависимости от условий
проведения реакции. Комплексные соединения марганца. Кластеры.
Применение марганца, технеция, рения и их соединений.
D-элементы 8 группы
Особенности побочной подгруппы 8 группы: деление элементов на
семейства железа и платиновых металлов. Причины горизонтальных аналогий.
Общая характеристика элементов семейства железа. Природные
соединения, способы получения металлов. Химические основы получения
чугуна и стали. Экологические проблемы черной металлургии. Сравнительная
характеристика соединений железа, кобальта и никеля в степенях окисления
(II), (III). Их комплексные соединения с неорганическими и органическими
лигандами. Ферраты, их свойства. Применение металлов триады железа и их
сплавов.
D-элементы 1 группы
Общая характеристика. Нахождение в природе меди, серебра и золота.
Особенности способов получения. Физические и химические свойства простых
веществ, оксидов и гидроксидов в степенях окисления I, II, III. Комплексные
соединения. Применение металлов и их соединений.
D-элементы 2 группы
Общая характеристика элементов подгруппы. Природные соединения
цинка, кадмия и ртути. Способы получения чистых металлов. Характеристика
свойств простых веществ, оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения, их
устойчивость в зависимости от вида лиганда. Физиологическое значение цинка
как микроэлемента. Токсичность ртути, кадмия и их соединений, источники
загрязнения ими окружающей среды и способы защиты от загрязнений.
1. 2. Рекомендуемая литература
Основная
1. Общая химия. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений
/Тамм М.Е., Третьяков Ю.Д. и др. – М.: Издательский центр «Академия»,
2004, 240 с. Том 1.
2. Химия непереходных элементов. Учебное пособие для студентов высших
учебных заведений / Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов
Ф.М. – М.: Издательский центр «Академия», 2004, 368 с.
3. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл-пресс, 2005;
4. Угай Я.А. «Общая и неорганическая химия» Учеб. Для студентов,
обучающихся по спец. «Химия». – М.: Высш. Школа, 1997.
5. Ахметов Н.С. «Общая и неорганическая химия» Учеб. Для химико-технолог.
Вузов. М.: Высш.шк., 1998.
6. Зайцев О.С. «Химия. Современный краткий курс». Учеб. Пособие. –
М.:Агар,1997
Дополнительная
1.Лидин Р.А. и др. «Химические свойства неорганических веществ» Уч.
Пособие для вузов- М.: Изд-во КолосС, 2006, 480 с.
2. Свердлова Н.Д. «Строение вещества и химическая связь.» Учебнометодическое пособие М.: МГОУ, 2009, 43 с.
3. Свердлова Н.Д. «Общая и неорганическая химия. Экспериментальные
задачи и упражнения». Уч. пособие для вузов. – М.: КолосС, 2011, 280 с.
1. 3. Список вопросов для собеседования
1. Основные химические понятия: атом, молекула, химический элемент, простое
и сложное вещество, химическая формула, химическая реакция. Масса и
количество вещества. Единицы их измерения. Относительная атомная и
относительная молекулярная массы. Молярная масса, молярный объем
газообразных веществ. Эквивалент. Основные стехиометрические законы
химии: закон сохранения массы и энергии, закон постоянства состава, закон
кратных отношений, закон Авогадро, закон эквивалентов.
2. Оксиды Основания, Классификация, свойства, получение.
3. Кислоты. Соли. Классификация.. Получение и свойства.
4. Квантово-механическая теория строения атома Квантовые числа, их
физический смысл. Атомные орбитали. Емкость электронных слоев.
Принципы и последовательность заполнения орбиталей в многоэлектронных
атомах. Электронные формулы.
5. Особенности электронного строения атомов элементов главных и побочных
подгрупп. Электронные аналоги. Причина периодического изменения
свойств изолированных атомов элементов и их соединений.
6. Индивидуальные свойства элементов: атомные радиусы, энергия ионизации,
сродство к электрону. Их изменение с ростом зарядов ядер атомов в
периодах и группах.
7. Современная формулировка периодического закона. Варианты структур
периодической системы элементов с точки зрения теории строения атома.
Физический смысл порядкового номера элемента, периода, группы, подгруппы.
8. Типы химической связи ( ковалентная, ионная, металлическая и водородная).
Характеристика каждого вида.
9. Основные положения метода валентных связей. Два механизма ее
образования. Кратные связи, - и - связи.
10.Основные характеристики ковалентной связи (длина, энергия, насыщенность,
направленность, полярность и поляризуемость). Гибридизация атомных
орбиталей: sp- , sp2-, sp3-, sp3d- , sp3d2 –гибридизации. Примеры. Геометрия
молекул и ионов.
11.Виды межмолекулярного взаимодействия. Примеры.
12.Степень окисления атома. Реакции, идущие с изменением степени окисления
атомов. Окислители, восстановители. Окислительно-восстановительная
двойственность веществ. Классификация окислительно-восстановительных
реакций. Влияние среды на протекание ОВР.
13.Растворимость твердых веществ в воде. Коэффициент растворимости. Кривые
растворимости. Разбавленные, насыщенные и пересыщенные растворы.
Способы выражения концентрации растворов.
14.Дисперсные системы. Истинные растворы. Механизм процесса растворения
твердых веществ. Гидратная теория Д.И.Менделеева. Кристаллогидраты.
15.Электролиты и неэлектролиты. Теория электролитической диссоциации
С.Аррениуса. Работы И.А.Каблукова. Механизм и причина
электролитической дисоциации. Реакции ионного обмена. Условия
односторонного протекания ионных реакций
16.Особенности диссоциации слабых электролитов. Смещение равновесия этого
процесса. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда.
Электролитическая диссоциация воды. Константа диссоциации воды. Ионное
произведение воды. Водородный показатель.
17.Особенности диссоциации сильных электролитов.
18.Современная протолитическая теория кислот и оснований Бренстэда - Лоури.
19.Гидролиз солей. Его механизм. Константа и степень гидролиза. Различные
случаи гиролиза солей. Обратимый и необратимый гидролиз.
20.Скорость химических реакций. Истинная и средняя скорость реакции.
Факторы, влияющие на скорость реакций. Закон действующих масс. Правило
Вант-Гоффа. Зависимость скорости реакций от температуры. Понятие об
активных частицах. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Катализ и
его виды. Примеры. Механизм действия катализаторов. Механизмы
химических реакций. Молекулярность и порядок реакций.
21.Химическое равновесие. Условия его смещения. Принцип Ле-Шателье.
22.Электродные потенциалы металлов. Факторы, влияющие на их величину.
Уравнение Нернста. Стандартные окислительно-восстановительные
потенциалы. Направление протекания окислительно-восстановительных
реакций.
23.Получение электрического тока при химических реакциях. Гальванический
элемент. ЭДС гальванического элемента.
24.Электролиз расплавов и растворов электролитов. Последовательность
анодных и катодных процессов при электролизе. Примеры. Количественные
характеристики электролиза. Законы М. Фарадея. Практическое значение
электролиза.
25.Понятие о координационных соединениях. Основные положения теории
А.Вернера, их связь с современной теорией. Структура комплексных ионов.
Координационное число, дентатность, заряд комплексного иона.
Классификации и номенклатура координационных соединений. Примеры.
26. Характеристика основных классов комплексных соединений: аквакомплексов,
аммиакатов, ацидокомплексов, гидроксокомплексов. Карбонилы металлов.
27. Химическая связь в комплексных соединениях. Принцип ее рассмотрения с
позиций теории валентных связей. Теория кристаллического поля.
28. Диссоциация комплексных соединений в водных растворах. Константа
нестойкости комплексных ионов. Примеры Условия образования и разрушения
комплексных соединений.
29.Общая характеристика элементов I A группы периодической системы.
Электронное строение атомов, свойства простых веществ, оксидов,
гидроксидов, солей. Качественные реакции на катионы. Особенности химии
лития.
30.Общая характеристика элементов II A группы периодической системы.
Электронное строение атомов, свойства простых веществ, оксидов,
гидроксидов, солей. Качественные реакции на катионы. Особенности химии
бериллия
31.Общая характеристика элементов III A группы периодической системы.
Алюминий. Природные соединения, получение, применение. Физические и
химические свойства простого вещества, оксида и гидроксида. Гидролиз солей
алюминия.
32. Общая характеристика элементов IVA группы периодической системы.
Углерод: электронное строение атома, возможные степени окисления.
Аллотропные модификации, их физические свойства. Химические свойства
простого вещества. Оксиды углерода (II) и (IV). Строение молекул, свойства,
получение, применение. Угольная кислота и ее соли. Карбонилы металлов, их
строение и применение.
33. Кремний. Природные соединения, получение, применение. Физические и
химические свойства простого вещества, оксида, кремниевых кислот и
силикатов.
34. Общая характеристика элементов VA группы периодической системы.
Сравнение свойств атомов элементов, простых веществ, водородных
соединений, оксидов и гидроксидов.
35. Азот: нахождение в природе, получение, физические и химические свойства.
Проблема связанного азота.
36. Аммиак: электронное строение и геометрия молекулы. Получение, физические
и химические свойства (реакции соединения, окисления, замещения). Соли
аммония: получение, свойства, применение. Гидразин и гидроксиламин:
строение молекул, получение, физические и химические свойства.
37. Характеристика оксидов азота. Получение, физические и химические
свойства. Физиологическое воздействие. Получение и свойства азотистой
кислоты. Окислительно-восстановительная двойственность азотистой кислоты
и нитритов.
38. Азотная кислота. Электронное строение и геометрия молекулы. Получение,
свойства и применение. Нитраты, их термическая устойчивость,
физиологическое действие.
39. Фосфор. Нахождение в природе, получение. Аллотропия, физические и
химические свойства. Фосфин: строение молекулы, получение, свойства.
Фосфиды: получение, гидролиз.
40. Оксиды фосфора (III) и (V). Строение, получение, свойства. Фосфористая и
фосфорные кислоты ( мета-, ди- и ортофосфорная). Получение, свойства,
применение.
41. Общая характеристика элементов VI A группы на основе строения атомов.
Кислород. Электронное строение атома. Аллотропные модификации. Способы
получения. Физические и химические свойства. Оксиды, пероксиды,
супероксиды. Свойства пероксида водорода.
42.Сера. Физические и химические свойства на основе строения атома. Природные
соединения, получение, применение. Сравнительная характеристика
водородных соединений серы, селена и теллура. Физические и химические
свойства. Получение, применение.
43.Оксиды серы. Их получение, строение молекул, физические и химические
свойства. Сернистая кислота и ее соли. Окислительно-восстановительная
двойственность сульфит- иона.
44.Серная кислота и ее соли. Получение, физические и химические свойства.
Олеум и полисерные кислоты. Тиосерная кислота и ее соли. Строение
молекулы, химические свойства.
45.Общая характеристика элементов VII А группы. Особенности химии фтора. Его
физические и химические свойства, получение, физиологическое действие.
Плавиковая кислота и ее соли.
46.Хлор. Электронное строение атома, валентные возможности, характерные
степени окисления. Физические и химические свойства простого вещества.
Оксиды хлора (I, IV, VI, VII). Способы получения хлора, физиологическое
воздействие соединений хлора.
47.Бром. Иод. Строение атома, возможные степени окисления. Физические и
химические свойства. Получение, применение.
48.Кислородсодержащие кислоты хлора Изменение их силы, прочности и
окислительной способности с увеличение степени окисления хлора. Типы
распада хлорноватистой кислоты.
49.Водородные соединения галогенов. Изменение устойчивости, силы и
восстановительной способности. Физические и химические свойства, способы
получения чистых галогеноводородов. Хлороводород и соляная кислота.
50.Особенности электронного строения атомов d- элементов. Положение в
периодической системе. Закономерности изменения радиусов атомов, энергии
ионизации, относительной электроотрицательности в декадах и группах и их
влияние на изменение свойств простых веществ. Особенности свойств простых
веществ d- элементов. Изменение их химической активности в периодах и
группах.
51.Общая характеристика элементов VI B группы. Изменение свойств простых
веществ на основе строения атомов. Изменение стабильности высшей степени
окисления. Примеры.
52.Хром. Особенности строения атома, возможные степени окисления. Природные
соединения, получение. Физические и химические свойства простого вещества.
Оксиды и гидроксиды хрома (II, III,VI). Получение, физические и химические
свойства. Изменение их свойств с возрастанием степени окисления хрома.
Пероксид хрома, его получение.
53.Общая характеристика элементов VII B группы. Закономерности изменения
физических и химических свойств простых веществ d-элементов VII группы.
Природные соединения, способы получения металлов. Химические свойства
оксидов и гидроксидов марганца, технеция и рения.
54.Марганец. Строение атома, возможные степени окисления. Природные
соединения, способы получения. Физические и химические свойства простого
вещества. Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов в зависимости
от степени окисления марганца. Окислительно-восстановительные свойства
соединений марганца различных степеней окисления в зависимости от рН
среды.
55.Характеристика элементов триады железа. Особенности положения в
периодической системе согласно строению их атомов. Железо. Природные
соединения, получение. Физические и химические свойства. Оксиды,
гидроксиды, соли железа. Качественные реакции на ионы Fe3+ и Fe2+ .
Коррозия железа.
56.Кобальт и никель. Строение атомов, возможные степени окисления. Природные
соединения, получения, физические и химические свойства. Получение и
свойства гидроксидов. Комплексные соединения.
57.Электронное строение атомов, закономерности изменения Общая
характеристика элементов I B группы. Свойства простых веществ, природные
соединения, способы получения. Характеристика оксидов и гироксидов
элементов подгруппы меди в различных степенях окисления. Комплексные
соединения меди, серебра и золота, их строение, свойства и применение.
58.Характеристика элементов II B группы. Природные соединения, получение и
свойства простых веществ. Ртуть и ее соединения. Получение, свойства и
физиологическое воздействие.
59.Цинк и его соединения. Получение цинка, физические и химические свойства.
60.Лантаноиды. Положение в периодической системе. Проявление внутренней
периодичности в электронном строении атомов, возможных степенях
окисления и других характеристиках атомов.
2. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
2.1. Программа курса
Введение
Значение аналитической химии для развития науки и техники. История и
периодизация развития аналитической химии. Роль российских ученых в
развитии аналитической химии.
Химический анализ
Химический анализ. Объекты анализа. Качественный и количественный
анализ. Реактивы, применяемые в химическом анализе. Квалификация реактивов.
Хранение реактивов.
Методика анализа. Относительные и абсолютные методы. Чувствительность,
избирательность и технологичность методики. Точностные характеристики.
Аналитический сигнал. Полезный сигнал и сигнал фона. Контрольный (нулевой)
опыт.
Качественный анализ
Задачи качественного анализа. Методы выполнения качественного анализа:
химические, физико-химические и физические. Виды качественного анализа:
макро-, полумикро-, микро- и ультрамикрометоды, сухой и мокрый виды
анализа, микро-кристаллоскопия, капельный, хроматографический анализ,
систематический и дробный анализ.
Схемы систематического качественного анализа: сульфидная, аммиачнофосфатная и кислотно-основная. Свойства элементов, используемые в
качественном анализе. Связь аналитических свойств элементов с положением их
в
Периодической
системе
элементов.
Кислотно-основная
схема
систематического качественного анализа смеси катионов. Отношение катионов и
анионов к разбавленным кислотам и основаниям. I - VI группы катионов в
кислотно-основной схеме анализа. Состав групп. Групповые реагенты. Частные
реакции отдельных катионов.
Хлорид-сульфатная схема систематического анализа анионов. Аналитические
группы анионов. Частные реакции основных анионов.
Дробный анализ. Область применения. Специфические реакции катионов и
анионов:
выделение
газа,
образование
осадка,
колориметрические,
люминесцентные, экстракционно-колориметрические, окрашивания пламени.
Основные теории и законы, применяемые в аналитической химии
Единицы количества вещества. Моль. Молярная масса. Молярный объем.
Молярный заряд. Способы выражения концентрации. Молярная концентрация.
Массовая
концентрация. Объемная концентрация. Доли и процентная
концентрация. Эквивалент. Молярная концентрация эквивалента.
Законы эквивалентов и действия масс как теоретическая основа химических
методов анализа. Закон эквивалентов. Скорость химической реакции. Закон
действия масс. Равновесные системы. Закон действия масс в применении к
равновесным системам. Константа равновесия. Степень диссоциации. Условия
смещения ионных равновесий. Влияние одноименного иона. Границы
применимости закона действующих масс.
Термодинамика и кинетика химических реакций и процессов
Термодинамические функции состояния. Химическое равновесие. Скорость
реакций.
Химическое равновесие в реальных системах
А) Равновесия в гомогенных системах
Равновесия в гомогенных системах. Растворы. Водные растворы. Строение
молекулы воды и продуктов гидратации растворенных веществ. Современные
представления о природе кислот и оснований. Амфолиты. Автопротолиз. Ионная
сила раствора. Коэффициент активности и его роль в представлении
количественных отношений в аналитических системах. Протолитическое
равновесие. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН). Шкала
рН. Протяженность шкалы рН. Гидролиз солей. Буферные системы и их значение
в аналитической химии. Буферные системы в природе.
Б) Равновесия в гетерогенных системах
Равновесия в гетерогенной системе. Константа растворимости. Растворимость
малорастворимых соединений в воде в отсутствие конкурирующих процессов.
Влияние электролитов на растворимость малорастворимых соединений: солевой
эффект, влияние одноименного иона. Влияние конкурирующих реакций на
растворимость
осадков
(протолитические
реакции,
гидролиз,
комплексообразование). Зависимость процесса растворения от внешних
факторов: температуры, давления. Зависимость растворимости от свойств
растворителя. Время достижения равновесия. Применение правила произведения
растворимости в анализе и его ограничения.
Осаждение. Образование, модификация и превращение осадков. Условия
выпадения осадков. Совместное осаждение. Причины загрязнения осадков:
адсорбция, окклюзия, сокристаллизация, изоморфное замещение. Факторы,
влияющие на полноту осаждения. Коллоидные растворы. Коагуляция и
пептизация.
В) Окислительно-восстановительные процессы в аналитической химии
Окислительно-восстановительные процессы в аналитической химии.
Обратимые окислительно-восстановительные реакции. Уравнение Нернста.
Стандартный (нормальный) электродный потенциал. Факторы, определяющие
величину реального электродного потенциала системы: ионная сила,
кислотность, удаление или связывание одного компонента реакции. Примеры
применяемых в аналитической химии окислительно-восстановительных реакций.
Г) Комплексные соединения в аналитической химии
Комплексные соединения в аналитической химии. Представление о строении
комплексных
соединений.
Константа
устойчивости.
Ступенчатое
комплексообразование. Оптические свойства комплексов. Цветные реакции.
Наиболее применяемые классы органических реагентов.
Количественный анализ
Предмет и задачи количественного анализа. Количественное выражение
химических законов, закономерностей и правил.
Аналитическая сервисная служба. Технический контроль. Пробоотбор.
Пробоподготовка.
Статистическая обработка количественных измерений
Статистическая обработка количественных измерений. Области применения и
значение статистической обработки результатов исследования. Значащие цифры
и их определение. Правила округления.
Метрология количественных измерений. Области применения и роль
метрологической обработки результата исследования. Типы погрешностей:
систематическая,
случайная,
абсолютная,
относительная.
Источники
систематических погрешностей: инструментальные, методические, реактивные.
Учет систематических погрешностей.
Способы проверки правильности результата. Стандартные образцы состава и
эталоны. Варьирование величины и разбавления пробы. Метод «введено –
найдено». Проверка независимым методом.
Закон нормального распределения Гаусса. Дисперсия. t-Распределение.
Коэффициент Стьюдента. Доверительная вероятность. Стандартное отклонение.
Относительное стандартное отклонение. Результат анализа. Исключение
промаха. Сопоставление методик анализа.
Распределение Пуассона. Градуировочный график. Его уравнение.
Гравиметрический анализ
Гравиметрия. Сущность метода. Взвешивание. Аналитические весы.
Осаждаемая и гравиметрическая формы. Условия выпадения осадков и
получения чистых осадков строго определенного состава. Фильтрование,
промывание, высушивание и прокаливание осадка. Реагенты для гравиметрии.
Понятие о методе отгонки. Особенности гравиметрии как метода анализа.
Титриметрический анализ
Титриметрия. Сущность метода. Виды титрования: прямое, обратное,
косвенное. Методы титриметрического анализа: кислотно-основное, комплексои комплексонометрическое, осадительное и окислительно-восстановительное
титрование. Титранты. Кривые титрования. Скачок титрования. Техника
титрования. Фиксаналы. Особенности титриметрии как метода анализа.
А) Кислотно-основное титрование
Кислотно-основное титрование. Ацидометрия и алкалиметрия. Вещества,
применяемые для установки титра раствора титранта. Кривые титрования.
Кислотно-основные индикаторы. Механизмы их действия. Интервал перехода.
Влияние ионной силы и концентрации индикатора. Индикаторные погрешности.
Б) Окислительно-восстановительное титрование
Окислительно-восстановительное титрование. Окислительно-восстановительные системы применяемые в титриметрии. Расчет потенциала системы в
точке эквивалентности. Кривые титрования. Индикаторы для окислительновосстановительного титрования, механизмы их действия.
В) Комплексонометрическое титрование
Комплексометрия. Меркуриметрия. Комплексонометрия. Комплексоны.
Индикаторы, применяемые в комплексонометрии. Трилонометрия.
Г) Осадительное титрование
Осадительное титрование. Принцип метода. Аргентометрия. Галогенометрия.
Индикация точки эквивалентности в осадительном титровании. Индикаторы для
осадительного титрования и механизм их действия.
Инструментальные методы анализа
Потенциометрический анализ. Теоретические основы потенциометрического
титрования. Электрохимические реакции. Индикаторные электроды, электроды
сравнения. Практическое применение метода.
Фотометрический анализ. Теоретические основы анализа. Объединенный
закон Бугера – Ламберта – Бера. Оптимальные условия фотометрического
определения. Основные приемы фотометрических измерений. Практическое
применение метода.
Хроматографические методы анализа. Количественная бумажная и
тонкослойная
хроматография.
Газовая
хроматография.
Жидкостная
хроматография.
2. 2. Рекомендуемая литература
Основная
1. Ю. А. Золотов, Е. Н. Дорохова, В. И. Фадеева и др. Под ред. Ю. А.
Золотова. Основы аналитической химии. 2 кн. Кн. 1. Общие вопросы. Методы
разделения. Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 2004.
2. Ю. А. Золотов, Е. Н. Дорохова, В. И. Фадеева и др. Под ред. Ю. А.
Золотова. Основы аналитической химии. 2 кн. Кн. 2. Методы химического
анализа. Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 2004.
3. В. И. Фадеева, Ю. А. Барбалат, А. В. Гармаш и др. Под ред. Ю. А. Золотова.
Основы аналитической химии. Задачи и вопросы. Учебное пособие для вузов.
М.: Высш. шк., 2002.
4. В. И. Фадеева, Т. Н. Шеховцова, В. М. Иванов и др. Под ред. Ю. А.
Золотова. Основы аналитической химии. Практическое руководство. Учебное
пособие для вузов. М.: Высш. шк., 2001.
5. Петрухин О.М. Аналитическая химия. –М.: Химия. 1993.
6. Цитович И.К. Курс аналитической химии. – М.: Высшая школа. 1994.
7. Воскресенский А.Г., Солодкин И.С., Семиколенов Г.Ф. Сборник задач и
упражнений по аналитической химии. М.: Просвещение. 1985.
Дополнительная
1. Васильев Б.П. Аналитическая химия. – М.: Высшая школа. 1989. – Т. 1 - 2.
2. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. – М.: Химия. 1990.
3. Клещев Н.Ф., Алферов Е.А. и др. Задачник по аналитической химии. – М.:
Химия. 1993.
4. Булатов М. И., Калинкин И. П.,. Практическое руководство по
фотометрическим методам анализа. Л.: Химия. 1986.
5. Дорохова Е. Н., Прохорова Г. В. Аналитическая химия. Физико-химические
методы анализа: Учебник для почвенно-агрономических специальностей
университетов и вузов. М.: Высш. шк. 1991.
Методические пособия по отдельным темам курса:
1. Ю. М. Дедков, О. Г. Радугина. Практикум по аналитической химии. Часть
1. Качественный анализ катионов. Методические указания. М.: МГОУ. 2008.
2. Ю. М. Дедков, О. Г. Радугина. Практикум по аналитической химии. Часть
2. Качественный анализ анионов. Анализ смеси сухих солей. Методические
указания. М.: МГОУ. 2008.
3. Ю. М. Дедков, О. Г. Радугина. Практикум по аналитической химии. Часть
1. Качественный анализ. Дробный метод. Методические указания. М.: МГОУ.
2007.
4. Ю. М. Дедков, О. Г. Радугина. Статистическая обработка количественных
результатов исследования. Методическое пособие. М.: МГОУ. 2007.
2.3. Список вопросов для собеседования
1. Химические связи. Типы химических связей. Зависимость химических
свойств соединений от их электронного строения.
2. Электронные переходы в атомах и соединениях. Электронные спектры
поглощения соединений.
3. Значение аналитической химии для развития науки и техники.
Периодизация развития аналитической химии. Химический анализ. Объекты
анализа. Качественный и количественный анализ. Реактивы, применяемые в
химическом анализе. Квалификация реактивов. Хранение реактивов.
4. Способы выражения концентрации. Молярная концентрация. Массовая
концентрация. Объемная концентрация. Доли и процентная концентрация.
Эквивалент. Молярная концентрация эквивалента.
5. Закон эквивалентов. Скорость химической реакции. Закон действия масс.
Равновесные системы. Закон действия масс в применении к ним.
6. Ионная сила раствора. Коэффициент активности. Учет величины ионной
силы при расчетах количественных отношений в аналитических системах.
7. Равновесия в гомогенных системах. Константа равновесия. Степень
диссоциации. Условия смещения ионных равновесий. Влияние одноименного
иона. Границы применимости закона действующих масс.
8. Протолитические равновесия. Ионное произведение воды. Водородный
показатель (рН). Протяженность шкалы рН. Современные представления о
природе кислот и оснований. Амфолиты. Автопротолиз.
9. Растворы. Водные растворы. Строение молекулы воды. Структура водных
растворов. Гидратация растворенных веществ. Гидролиз. Гидролиз солей.
Буферные системы в аналитической химии.
11. Равновесия в гетерогенной системе. Константа растворимости.
Растворимость малорастворимых соединений в воде. Влияние электролитов на
растворимость малорастворимых соединений: солевой эффект, влияние
одноименного иона. Влияние конкурирующих реакций (протолитические
реакции, гидролиз, комплексообразование). Зависимость растворения от
внешних факторов: температуры, давления. Зависимость растворимости от
свойств растворителя. Время достижения равновесия. Применение правила
произведения растворимости в анализе и его ограничения.
12. Задачи качественного анализа. Методы выполнения качественного
анализа: химические, физико-химические и физические. Виды качественного
анализа: макро-, полумикро-, микро- и ультрамикрометоды, сухой и мокрый
анализ,
пробирочный,
капельный,
микрокристаллоскопический
и
хроматографический, систематический и дробный.
13. Кислотно-основная схема систематического качественного анализа
катионов. Отношение катионов и анионов к разбавленным кислотам и
основаниям. Состав групп в кислотно-основной схеме анализа. Общее в
электронном строении и химических свойствах элементов каждой группы.
Групповые реагенты.
14. Хлорид-сульфатная схема систематического анализа анионов.
Аналитические группы анионов.
15. Предмет и задачи количественного анализа. Технический контроль.
Пробоотбор и его роль в качестве анализа. Стандарты. Пробоподготовка.
16. Аналитический сигнал. Полезный сигнал и сигнал фона. Контрольный
(«холостой») опыт. Способы выражения чувствительности методики анализа.
Градуировочный график. Его уравнение. Коэффициент чувствительности.
17. Методика анализа. Относительные и абсолютные методы.
Чувствительность, избирательность и технологичность методики. Точностные
характеристики. Предел обнаружения. Открываемый минимум. Нижняя граница
определяемых содержаний. Диапазон определяемых содержаний.
18. Метрология количественных измерений. Типы погрешностей:
систематическая и случайная, абсолютная и относительная. Источники
систематических погрешностей: инструментальные, методические, реактивные.
Учет систематических погрешностей. Проверка правильности результата.
Стандартные образцы состава и эталоны. Варьирование величины и разбавления
пробы. Метод «введено – найдено». Проверка независимым методом.
19. Статистическая обработка количественных измерений. Значение
статистической обработки результатов. Значащие цифры и их определение.
Правила округления.
20. Случайные погрешности. Генеральная совокупность и выборка. Закон
нормального распределения Гаусса. Дисперсия. t-Распределение. Коэффициент
Стьюдента.
Доверительная
вероятность.
Стандартное
отклонение.
Относительное стандартное отклонение. Результат анализа.
21. Проверка результата на наличие грубого промаха.
22. Титриметрия. Сущность метода. Виды титрования: прямое, обратное,
косвенное. Методы титриметрического анализа: кислотно-основное, комплексои комплексонометрическое, осадительное, окислительно - восстановительное,
титрование. Титранты. Кривые титрования. Скачок титрования. Фиксаналы.
23. Кислотно-основное титрование. Ацидометрия и алкалиметрия. Вещества,
применяемые для установки титра раствора титранта. Титрование сильной
кислоты сильным основанием. Построение и анализ кривых титрования.
24.
Кислотно-основное
титрование.
Способы
фиксации
точки
эквивалентности. Кислотно-основные индикаторы. Интервал перехода. Влияние
ионной силы и концентрации индикатора. Индикаторные погрешности.
25. Кислотно-основное титрование. Титрование слабой кислоты сильным
основанием. Построение и анализ кривых титрования.
26. Кислотно-основное титрование. Титрование солей многоосновных кислот
сильными кислотами. Построение и анализ кривых титрования.
27. Окислительно-восстановительные процессы в аналитической химии.
Обратимые окислительно-восстановительные реакции. Уравнение Нернста.
Стандартный (нормальный) электродный потенциал. Факторы, определяющие
величину реального электродного потенциала системы: ионная сила,
кислотность, удаление или связывание одного компонента реакции. Примеры
применяемых в аналитической химии окислительно-восстановительных реакций.
28.
Окислительно-восстановительное
титрование.
Окислительновосстановительные системы применяемые в титриметрии. Изменение потенциала
в ходе титрования. Кривые титрования и их анализ. Индикаторы для
окислительно-восстановительного титрования, механизмы их действия.
29. Комплексометрия. Комплексоны. Комплексонометрия. Кривые титрования
в комплексонометрии. Индикаторы, применяемые в комплексонометрии.
30.
Осадительное титрование. Принцип
метода. Аргентометрия.
Галогенометрия. Индикация точки эквивалентности в осадительном титровании.
Индикаторы для осадительного титрования и механизм их действия.
31. Осаждение. Образование, модификация и превращение осадков. Условия
выпадения осадков. Совместное осаждение и его механизмы: адсорбция,
окклюзия, сокристаллизация и изоморфное замещение. Факторы, влияющие на
полноту осаждения. Коллоидные растворы. Мицеллы. Коагуляция и пептизация.
32. Гравиметрия. Варианты метода и их сущность. Осаждаемая и
гравиметрическая формы. Условия получения чистых осадков строго
определенного состава. Фильтрование, промывание, высушивание и
прокаливание осадка. Реагенты для гравиметрии.
33.
Потенциометрический
анализ.
Теоретические
основы
потенциометрического титрования. Электрохимические реакции. Индикаторные
электроды, электроды сравнения. Практическое применение метода.
34. Фотометрический анализ. Теоретические основы анализа. Объединенный
закон Бугера – Ламберта – Бера. Оптимальные условия фотометрического
определения. Основные приемы фотометрических измерений. Практическое
применение метода.
35. Хроматографические методы анализа. Количественная бумажная и
тонкослойная
хроматография.
Газовая
хроматография.
Жидкостная
хроматография.
3. ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
3.1.Программа курса
Физическая химия
Введение
Возникновение физической химии. Основные направления развития
физической химии. Предмет и методы физической химии. Основные разделы
физической химии. Значение физической химии для понимания сущности
химических и биологических процессов. Роль физической химии в
формировании учителя химии и биологии.
Агрегатные состояния веществ
Газы. Идеальные газы. Газовые законы. Уравнение состояния идеального
газа. Смесь газов. Кинетическая теория газов. Теплоемкость газов. Реальные
газы. Уравнение состояния реальных газов. Критическое состояние. Сжижение
газов. Свойства газов при высоких температурах. Некоторые сведения из
кинетической теории газов.
Жидкое состояние вещества. Внутреннее давление. Давление насыщенного пара. Теплота испарения. Поверхностное натяжение на границе
жидкость - газ. Вязкость жидкостей. Теплоемкость.
Твердое состояние вещества. Кристаллические и аморфные вещества.
Основные сведения о кристаллическом состоянии вещества. Ионные,
ковалентные и молекулярные
кристаллы.
Металлы. Теплоемкость
кристаллов.
Поляризация и межмолекулярные взаимодействия
Полярные и
неполярные молекулы. Поляризация: ориентационная и
деформационная. Дипольный момент. Поляризуемость. Рефракция. Мольная
рефракция. Уравнение Лоренца - Лоренца. Расчет мольной рефракции по
правилу аддитивности. Определение состава раствора и вероятной структурной
формулы органического вещества.
Химическая термодинамика
Основные понятия и определение. Термодинамическая система.
Классификация систем: открытая, закрытая и изолированная. Состояние
системы, термодинамические процессы, термодинамические параметры и
свойства,
функции
состояния.
Интенсивные
и
экстенсивные
термодинамические параметры и их свойства. Равновесные и неравновесные
процессы. Обратимые и необратимые процессы. Нулевой закон
термодинамики. Термодинамическое равновесие. Температура. Абсолютная
шкала температур.
Энергия и ее виды. Внутренняя энергия и ее свойства. Энтальпия.
Изменение внутренней энергии и энтальпии. Работа и теплота как формы
передачи энергии. Работа и теплота расширения идеального газа в разных
процессах: изотермическом, изобарном, изохорном и адиабатическом. Теплота
при постоянном давлении и при постоянном объеме. Первый закон
термодинамики. Формулировки первого закона. Математическое выражение
первого закона. Стандартные
условия в термодинамике. Теплоемкость.
Зависимость теплоемкость от температуры. Зависимость теплоемкости от
давления и объема. Зависимость внутренней энергии и энтальпии от
температуры.
Термохимия. Приложение первого закона термодинамики к химии.
Тепловой эффект реакции. Термохимия. Термохимические уравнения. Закон
Гесса и его следствия. Тепловые эффекты при постоянном объеме и при
постоянном давлении. Теплота образования и сгорания. Теплота
нейтрализации, растворения и фазовых переходов. Зависимость теплового
эффекта реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа. Расчеты тепловых
эффектов химических реакций по стандартным теплоте образования и теплоте
сгорания. Калориметрия. Значение первого закона термодинамики для
изучения процессов в живых системах.
Второй закон термодинамики. Формулировки. Самопроизвольные и
несамопроизвольные процессы. Энтропия как функция состояния. Связь
энтропии с приведенной теплотой. Свойства энтропии. Статистический
характер второго закона термодинамики. Энтропия и термодинамическая
вероятность. Энтропия обратимых и необратимых процессов. Критерии
самопроизвольного процесса в изолированных системах. Математическое
выражение второго закона термодинамики. Изменение энтропии в разных
процессах. Правило Трутона. Изменение энтропии в биологических процессах.
Третий закон термодинамики. Зависимость энтропии от температуры.
Постулат Планка. Теорема Планка. Абсолютное значение энтропии.
Стандартная энтропия вещества. Вычисление энтропии.
Термодинамические потенциалы. Объединенное уравнение первого и
второго законов термодинамики. Фундаментальное уравнение Гиббса. Энергия
Гиббса и энергия Гельмгольца. Связь их с параметрами состояния. Изменение
энергии Гиббса при смешивании идеальных газов. Максимальная полезная
работа. Критерии возможности и направленности процессов и достижения
равновесия в закрытых системах. Характеристические функции и их свойства.
Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Изменение термодинамических функций
при протекании химических реакций. Критерии направленности процессов и
равновесия в системах переменного состава или многокомпонентных системах.
Химический потенциал. Химический потенциал идеального газа и компонента
идеальной газовой смеси.
Термодинамика химического равновесия. Закон действующих масс.
Константы химического равновесия. Связь между КР, КС и КN. Константы
равновесия с учетом реальных условий. Уравнение изотермы химической
реакции. Химическое сродство. Зависимость константы химического
равновесия от температуры. Уравнения изохоры и изобары химической
реакции (уравнения Вант-Гоффа). Смещение химического равновесия.
Химическое равновесие в гетерогенных системах. Расчеты химического
равновесия и состава равновесной смеси. Расчеты констант равновесия по
термодинамическим данным.
Фазовые равновесия
Основные понятия и определения: гомогенные и гетерогенные системы,
компонент, степень свободы, фаза. Общие условия фазового равновесия.
Правило фаз Гиббса. Фазовые переходы. Диаграмма состояния (фазовая
диаграмма) однокомпонентных систем (на примере воды). Тройная точка.
Критическая точка. Тепловые эффекты при фазовых переходах. Уравнение
Клаузиуса-Клапейрона. Двухкомпонентные системы. Диаграммы состояния
двухкомпонентных систем. Эвтектическая смесь. Термический анализ.
Трехкомпонентные системы.
Кинетика химических реакций
Предмет химической кинетики и основные понятия. Скорость
химической реакции и методы ее экспериментального определения. Факторы,
влияющие на скорость реакции. Элементарные стадии реакции. Скорость
образования продукта реакции и скорость реакции. Кинетические кривые.
Истинная скорость и средняя скорость химической реакции. Зависимость
скорости реакции от концентрации реагентов. Закон действующих масс.
Молекулярность и порядок реакции. Механизм реакции. Константа скорости
химической реакции.
Кинетические уравнения химических реакций. Моно-, би- и тримолекулярные реакции. Дифференциальные и интегральные кинетические
уравнения односторонних реакций первого, второго и третьего порядка.
Константы скорости реакции первого, второго и третьего порядка. Методы
определения порядка реакции и константы скорости реакции. Время
полупревращения. Зависимость скорости
реакции от температуры.
Температурный коэффициент скорости реакции (правило Вант-Гоффа).
Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Методы определения энергии
активации. Соотношение между энергиями активации прямой и обратной
реакций и изменением внутренней энергии.
Сложные реакции. Основные понятия. Принцип независимости
протекания реакции.
Двусторонние (обратимые) реакции. Кинетическое
уравнение обратимой реакции первого порядка. Параллельные реакции.
Кинетическое уравнение параллельных реакций первого порядка.
Последовательные реакции. Лимитирующая стадия. Метод станционарных
концентраций. Сопряженные реакции. Автокаталитические реакции.
Фотохимические реакции. Законы фотохимии. Закон поглощения света.
Первичные и вторичные (темновые) процессы. Квантовый выход.
Цепные реакции. Свободные радикалы. Разветвленные и неразветвленные
цепные реакции. Зарождение цепи, продолжение или разветвление цепи. Обрыв
цепи. Звено цепи. Длина цепи. Применение метода стационарных
концентраций для вывода кинетического уравнения цепных реакций. Понятия
о гетерогенных реакциях.
Теоретические представления химической кинетики. Теория активных
столкновений. Элементарный акт химического взаимодействия. Эффективный
диаметр
столкновений.
Предэкспоненциальный
множитель
для
бимолекулярной реакции и стерический множитель. Теория активированного
комплекса (теория абсолютных скоростей реакций). Термодинамический
аспект теории активированного комплекса. Энергия Гиббса активации,
энтальпии и энтропии активации.
Катализ. Основные понятия. Классификация каталитических процессов.
Гомогенный катализ. Каталитическая активность и селективность. Кислотноосновной катализ. Теория промежуточных соединений в гомогенном катализе.
Ферментативный катализ. Уравнение
Михаэлиса-Ментена. Константа
Михаэлиса. Гетерогенный катализ. Специфические особенности гетерогенного
катализа. Основные стадии гетерогенного катализа. Теория гетерогенного
катализа: мультиплетная, активных ансамблей, электронная. Значение катализа
в промышленности и процессах жизнедеятельности.
Растворы
Общая характеристика растворов. Термодинамика процесса растворения.
Межмолекулярное взаимодействие в растворах. Классификация растворов.
Способы выражения концентраций растворов.
Растворы жидкость – газ. Закон Генри. Идеальные растворы. Закон
Рауля. Свойства идеальных растворов. Отклонения от закона Рауля.
Парциальные мольные величины. Химический потенциал компонентов
раствора. Реальные растворы. Активность. Коэффициент активности.
Свойства разбавленных растворов. Коллигативные свойства растворов
нелетучего вещества. Давление насыщенного пара растворителя над раствором.
Зависимость давления пара от температуры. Понижение температуры
замерзания раствора. Криоскопия. Повышение температуры кипения раствора.
Эбулиоскопия. Осмос и осмотическое давление. Закон Вант - Гоффа. Роль
осмоса в биологических процессах. Обратный осмос.
Растворы жидких летучих веществ. Фазовые диаграммы: давление пара –
состав раствора, температура кипения – состав раствора. Разделение жидких
растворов. Законы Коновалова. Азеотропная смесь. Дистилляция. Правило
рычага. Ректификация.
Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. Электролитическая
диссоциация. Сильные и слабые электролиты. Константа и степень
диссоциации. Закон разбавления. Гидратация ионов. Электростатическая
теория сильных электролитов (теория Дебая-Хюккеля). Активность ионов.
Коэффициент активности. Ионная сила растворов. Предельный закон. Ионная
атмосфера. Связь коэффициентов активности с ионной силой раствора.
Влияние ионной силы на константы диссоциации слабых электролитов.
Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды.
Водородный показатель. Буферные растворы и их роль в живых организмах и
природных процессах.
Электропроводность растворов. Движение ионов в электрическом поле.
Удельная и эквивалентная электропроводности растворов электролитов и
зависимость их от разных факторов. Теория электропроводности растворов.
Подвижность ионов и число переноса. Закон независимости движения ионов.
Аномальная подвижность ионов гидроксония и гидроксида. Практическое
применение электропроводности для определения константы диссоциации
слабого
электролита,
растворимости
трудно
растворимых
солей.
Кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование.
Электрохимия
Предмет электрохимии. Электрод, электродные процессы. Электролизер
и гальванический элемент. Возникновение разности потенциалов на границе
металл – раствор его соли, металл – металл. Двойной электрический слой и его
строение. Электродный потенциал. Уравнение Нернста для электродного
потенциала. Водородная шкала стандартных потенциалов. Схема и правило
записи гальванического элемента. Электродвижущая сила. Определение
электродных потенциалов. Уравнение Нернста для ЭДС цепи. Правила расчета
ЭДС цепи с помощью электродных потенциалов. Термодинамика
гальванического элемента. Определение с помощью ЭДС термодинамических
параметров химической реакции. Связь константы равновесия с ЭДС.
Классификация электродов. Обратимые и необратимые электроды.
Электроды первого и второго рода. Газовые электроды (водородный и
кислородный). Редокс-электроды. Электроды сравнения (каломельный и
хлорсеребряный).
Ионообменные
электроды.
Стеклянный
электрод.
Электрохимические цепи. Химические и концентрационные. Диффузионный
потенциал. Измерения ЭДС. Потенциометрия. Потенциометрическое
определение различных физико - химических величин. Потенциометрическое
титрование.
Электрохимическая кинетика
Неравновесные электродные процессы. Скорость электрохимических
процессов. Стадийность в электрохимических процессах. Электродная
поляризация. Концентрационная и химическая поляризация. Перенапряжение.
Электролиз. Законы электролиза. Напряжение разложения.
Понятие о
полярографии. Амперометрическое титрование. Электрохимическая коррозия
металлов и методы защиты. Химические
источники тока. Топливные
элементы. Роль электрохимии в народном хозяйстве.
Поверхностные явления
Удельная поверхность. Поверхностная энергия. Понятие об адсорбции.
Уравнения адсорбции. Адсорбция на границе твердое тело – газ. Теория
мономолекулярной адсорбции. Полимолекулярная адсорбция. Теория БЭТ.
Различные виды изотермы адсорбции газов на твердом адсорбенте. Адсорбция
на границе жидкость – газ. Поверхностно - активные вещества. Поверхностная
активность. Поверхностное натяжение и методы его измерения.
Поверхностные явления на границе твердое тело - раствор. Молекулярная
адсорбция из растворов. Влияние среды, свойства адсорбента и адсорбата на
адсорбцию. Ионная адсорбция. Ионообменная адсорбция. Использование
явления адсорбции в технологических процессах.
Смачивание и растекание. Краевой угол. Уравнение Юнга. Гидро-фильные
и гидрофобные поверхности. Адгезия. Энергия адгезии как характеристика
разности полярностей граничащих фаз. Капиллярные явления: капиллярные
поднятия, капиллярная конденсация. Их роль в природе. Зависимость давления
насыщенного пара и растворимости от кривизны поверхности раздела
контактирующих фаз. Конденсация влаги на вогнутых менисках.
Коллоидная химия
Предмет коллоидной химии. Характеристика
дисперсных систем.
Классификация дисперсных систем по степени дисперсности, агрегатным
состояниям и по степени взаимодействия. Методы получения дисперсных
систем: диспергирование, конденсация. Методы очистки дисперсных систем.
Основы дисперсионного анализа. Седиментационный анализ. Оптические
методы анализа дисперсности.
Свойства дисперсных систем. Молекулярно-кинетические свойства.
Броуновское движение. Диффузия. Осмотическое давление. Оптические
свойства. Поглощение света. Рассеяние света. Оптическая анизотропия.
Электрические свойства дисперсных систем. Строение мицеллы. Образование
двойного электрического слоя (ДЭС). Потенциалы ДЭС. Электрокинетические
явления: электроосмос, электрофорез. Потенциалы течения и седиментации.
Устойчивость дисперсных систем. Агрегативная и седиментационная
устойчивость. Термодинамические основы и факторы устойчивости
дисперсных систем. Коагуляция. Факторы, влияющие на коагуляцию.
Коагуляция под действием электролитов. Порог коагуляции. Скорость
коагуляции. Теория ДЛФО. Расклинивающее давление и агрегативная
устойчивость.
Виды дисперсных систем. Золи и суспензии. Их особенности. Пасты, гели
как структурированные системы. Эмульсии. Типы эмульсии. Свойства.
Устойчивость эмульсий. Получение и применение эмульсий. Пены. Свойства и
особенности пены. Устойчивость пены. Получение и применение пены.
Аэрозоли. Классификация аэрозолей. Образование и свойства. Значение
аэрозолей.
Структурированные дисперсные системы. Коагуляционные структуры.
Конденсационно - кристаллизационные структуры. Тиксотропные системы.
Синерезис. Набухание. Структурно-механические свойства дисперсных систем.
Понятие о реологии. Свободнодисперсные системы.
Жидкообразные структурированные системы. Твердообразные структурированные системы.
Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС). Коллоидная химия
ВМС: приведенное осмотическое давление. Вискозиметрическое
исследование растворов ВМС: относительная вязкость, приведенная вязкость,
характеристическая
вязкость.
Набухание
ВМС.
Студнеобразование.
Полиэлектролиты. Белки как полиэлектролиты. Белки как ВМС.
Коллоидные поверхностно - активные вещества (ПАВ). Особенности и
классификация. Свойства водных растворов ПАВ. Мицеллообразование в
растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразоавния (ККМ).
Термодинамика мицеллообразования. Методы определения ККМ. Размеры
мицелл. Эффект солюбилизации. Моющее действие растворов ПАВ.
Применение ПАВ.
3. 2. Рекомендуемая литература
Основная
1. Зимон А.Д., Лещенко Н..Ф. Физическая химия. М.: “ Химия”, 2003.
2. Ипполитов Е.Г., Артемов А.В., Батриков В.В. Физическая химия. М.:
ACADEMA, 2005.
3. Балезин С.А., Ерофеев Б.В., Подобаев Н.И. Основы физической
и коллоидной химии. М., Просвещение, 1975.
4. Зимон А. Д., Лещенко Н. Ф. Коллоидная химия. М.: “ АГАР “, 2001.
5. Добычин Д.П., Каданер Л.И. и др. Физическая и коллоидная химия.
М.: Просвещение, 1986
6. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В.
Задачи по физической химии. М., Экзамен, 2003.
Дополнительная
7. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М., ВШ., 2001
8. Евстратова К. И., Купина Н.А., Малахова Е.Е.
Физическая и коллоидная химия. М., ВШ., 1990.
9. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и
дисперсные системы. М., Химия , 1989
10. Практические работы по физической химии./Под редакцией Мищенко
К.П., Равделя А.А., Пономаревой А.М. СПб.: ПРОФЕССИЯ, 2002.
11. Краткий справочник физико-химических величин. / Под ред. А.А.
Равделя, А. М. Пономаревой. СПб.: «Иван Федоров», 2002.
3. 3. Список вопросов для собеседования
1. Агрегатное состояние веществ. Газообразное состояние. Закон БойляМариотта, Гей - Люссака и Авогадро.
2. Уравнение состояния идеального газа. Закон Дальтона. Реальные газы.
Уравнение Ван- дер- Ваальса.
3. Жидкое состояние. Внутреннее давление жидкости. Поверхностное
натяжение. Вязкость. Давление насыщенного пара жидкости.
4. Химическая термодинамика. Основные понятия. Различные виды
термодинамических процессов.
5.Обратимые и необратимые процессы. Функция состояния. Внутренняя
энергия. Энтальпия.
6. Теплота и работа. Эндотермические и экзотермические процессы.
7. Первый закон термодинамики. Формулировки и математическое выражение
закона. Работа расширения идеального газа при изотермическом и изохорном
процессах.
8. Максимальная работа расширения идеального газа при изобарном и
адиабатном процессах. Количество теплоты, получаемое системой при этих
процессах.
9.Теплоемкость. Истинная и средняя. Удельная теплоемкость. Теплоем-кость
при постоянном объеме и постоянном давлении. Теплоемкость газов. Закон
Дюлонга и Пти.
10.Тепловой эффект реакции. Термохимическое уравнение. Стандартные
энтальпии образования и сгорания.
11.Закон Гесса и следствия из него. Зависимость теплового эффекта от
температуры.
12.Второй закон термодинамики. Формулировки. Коэффициент полезного
действия. Энтропия.
13.Связь энтропии с теплотой для самопроизвольных, несамопроизволь-ных и
обратимых процессов. Объединенное выражение 1 и 2 законов.
14.Энтропия и термодинамическая вероятность. Изменение энтропии в
различных процессах. Абсолютная энтропия. Третий закон термодина-мики.
15.Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Максимальная работа и хими-ческое
сродство. Свободная энергия. Связанная энергия.
16.Критерии самопроизвольного протекания процессов и достижении
равновесия для неизолированных систем.
17.Характеристические функции. Примеры. Уравнение Гиббса- Гельмгольца.
18.Химическое равновесие. Закон действующих масс. Химический
потенциал. Критерии химического равновесия в закрытых системах.
19.Константы равновесия. Константы равновесия с учетом реальных условий.
Летучесть. Активность.
20.Смещение химического равновесия. Уравнение изотермы химической
реакции.
21.Фазовое равновесие. Правило фаз Гиббса. Диаграмма состояния воды.
22.Скорость химической реакции. Константа реакции. Кинетическое
уравнение скорости реакции. Порядок и молекулярность реакции.
23.Кинетическое уравнение константы скорости реакции 1 и 2 порядка
(вывод). Способы определения порядка реакции.
24.Влияние температуры на скорость реакции. Энергия активации.
Уравнение Аррениуса. Определение энергии активации.
25.Сложные реакции. Обратимые, последовательные, параллельные,
сопряженные. Вывод выражения скорости обратимой реакции.
26.Цепные реакции. Понятие о стационарном состоянии. Общее понятие о
фотохимической реакции. Квантовый выход.
27.Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализатор, промотор, яд. Механизм
каталитической реакции. Теории гетерогенного катализа.
28.Растворы неэлектролитов. Идеальные и предельно разбавленные
растворы. Давление насыщенного пара над раствором. Закон Рауля.
29.Свойства предельно разбавленных растворов: криоскопия, эбулио-скопия.
Осмос. Определение молярной массы растворенного вещества.
30.Растворы летучих жидких веществ. Диаграмма состав-давление пара,
состав-температура кипения. Отклонения от закона Рауля. Законы Коновалова.
31.Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. Степень
диссоциации. Основные положения теории электролитической диссоциации.
32.Сильные электролиты. Теория электростатической теории сильных
электролитов Деббая - Хюккеля.
33.Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды.
Водородный показатель.
34.Буферные растворы. рН буферных растворов. Буферная емкость.
35.Электропроводность растворов электролитов. Удельная и эквивалентная
электропроводность. Ионная электропроводность.
36.Электродные процессы. Электроды. Скачки потенциалов. Двойной
электрический слой.
37.Водородная шкала потенциалов. Стандартные электродные потенциалы.
Электрохимический ряд напряжений.
38.Уравнение Нернста для расчета равновесного электродного потенциала и
ЭДС гальванического элемента. Виды электрохимических цепей.
39.Классификация электродов. Электроды 1 и 2 родов. Редокс– электро-ды.
Ионообменные электроды.
40.Гальванический элемент. ЭДС элемента. Способы ее определения.
Термодинамика гальванического элемента.
41.Неравновесные электродные процессы. Стадийность в электрохимических процессах. Поляризация электродов в гальваническом элементе.
42.Поляризация электродов при электролизе. Потенциал разложения.
43.Перенапряжение. Диффузионное перенапряжение. Электрохимическое
перенапряжение. Уравнение Тафеля.
44.Адсорбция как поверхностное явление. Основные закономерности
адсорбции. Уравнение адсорбции Гиббса, Генри, Фрейндлиха, Ленгмюра.
45.Адсорбция на границе жидкость- газ. Понятие о ПАВ. Изотермы
поверхностного натяжения и адсорбции.
46.Адсорбция на границе твердое тело- газ. Мономолекулярная адсорбция.
Полимолекулярная адсорбция. Виды изотермы адсорбции.
47.Адсорбция на границе твердое тело- раствор. Влияние свойств адсорбента
и адсорбтива на адсорбцию. Ионная адсорбция. Ионооб-менная адсорбция.
48.Дисперсные системы. Классификация и характеристика дисперсных
систем.
49.Получение дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем.
50.Свойства дисперсных систем: молекулярно- кинетические, оптические и
электрические.
51.Виды дисперсных систем. Получение и свойства.
52.Растворы коллоидных ПАВ и их свойства.
53.Растворы
ВМС
и
их
свойства.
4. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
4.1. Программа курса
Введение
Предмет органической химии. Значение и место органической химии в ряду
других наук, таких как биохимия, молекулярная биология, экология,
биотехнология и др. Органическая химия и химическая промышленность.
Сырье и продукты промышленности органической химии.
Краткая история развития органической химии. Вклад русских химиковоргаников в развитие органической химии.
Теория химического строения А. М. Бутлерова. Ее основные положения.
Зависимость свойств органических веществ от химического строения.
Электронное представление о природе химической связи. Гибридные
состояния атомных орбиталей углерода: sp3-гибридизация (первое валентное
состояние атома углерода), σ-связь; sp2-гибридизация (второе валентное
состояние атома углерода), π-связи; sp-гибридизация (третье валентное
состояние атома углерода). Энергия, длина, пространственное расположение
одинарных и кратных связей.
Ковалентная и ионная связи. Различие в природе этих связей и в способах
образования; донорно-акцепторный способ образования ковалентной связи.
Гомеополярные и электрополярные ковалентные связи. Семиполярная связь как
разновидность ковалентной связи. Водородная связь (внутри- и
межмолекулярная).
Понятие об электронных эффектах в органических молекулах.
Индукционный эффект по цепи σ-связей. Мезомерный эффект (σ,π-сопряжение
на примере пропилена; π,π-сопряжение на примере бутадиена; р,π-сопряжение
на примере хлорвинила).
Классификация органических реакций по их направлению (присоединение,
замещение, отщепление, перегруппировка) и по типу разрыва связей.
Гомолитическое (радикальное) и гетеролитическое (нуклеофильное и
электрофильное замещение) расщепление ковалентной связи. Реакции
радикальные и ионные (электрофильные и нуклеофильные), их символика.
Классификация органических веществ: ациклические, карбоциклические,
гетероциклические соединения. Функциональные группы, их название и
старшинство.
Методы очистки органических соединений. Критерии чистоты.
Изомерия. Структурная изомерия: изомерия углеродного скелета,
изомерия положения функциональной группы, изомерия положения кратных
связей, межклассовая изомерия, метамерия, таутомерия. Стереоизомерия:
конформационная и конфигурационная. Геометрическая (цис-, транс-)
изомерия. E-, Z-система.
Кислотные и основные свойства органических соединений. Кислоты
Бренстеда, основания Бренстеда. Кислоты и основания Льюиса. Кислотноосновные реакции Льюиса.
Алифатические углеводороды
Алканы. Общая формула состава. Гомологический ряд парафинов.
Строение метана и этана. Структурная изомерия алканов (изомерия цепи).
Первичные, вторичные, третичные и четвертичные атомы углерода.
Конформационная изомерия – разновидность пространственной изомерии.
Факторы, влияющие на устойчивость конформеров.
Радикалы – алкилы. Номенклатура: тривиальная, рациональная,
международная (ИЮПАК).
Распространение алканов в природе. Вопросы экологии. Метан как продукт
фотосинтеза и анаэробного разложения растительных и животных останков.
Накопление метана как условие возникновения “парникового эффекта” в связи
с поглощением им инфракрасного излучения.
Способы получения. Синтезы без изменения углеродного скелета:
восстановление галогенпроизводных алканов, алкенов. Методы синтеза с
увеличением углеродного скелета: реакция Вюрца, электролиз солей
карбоновых кислот (синтез Кольбе). Синтез алканов с уменьшением длины
углеродного скелета (реакция Дюма). Промышленные способы получения
и выделения алканов. Термический и каталитический крекинг парафинов
нефти.
Физические свойства и закономерность их изменения в гомологическом ряду.
Химические свойства алканов. Реакции радикального замещения. Механизм
реакции SR. Галогенирование. Сульфирование и сульфохлорирование.
Использование сульфохлоридов для получения синтетических моющих
средств. Влияние синтетических моющих средств на окружающую среду.
Нитрование по Коновалову. Понятие о реакциях окисления.
Антропогенные источники поступления алканов в окружающую среду и их
токсичность.
Алкены (олефины).
Общая формула состава. Гомологический ряд
олефинов. Природа двойной связи. Электронное строение этилена.
Номенклатура олефинов: историческая, рациональная, систематическая
(ИЮПАК). Радикалы: винил, аллил. Структурная и пространственная
(геометрическая) изомерия. Физические свойства и закономерность их
изменения в гомологическом ряду. Нахождение в природе.
Способы получения олефинов. Термический и каталитический крекинг.
Каталитическая
и
сернокислотная
дегидратация
спиртов.
Дегидрогалогенирование моногалогенпроизводных алканов. Правило Зайцева.
Дегалогенирование дигалогензамещенных алканов.
Химические свойства алканов. Реакционная способность олефинов.
Гетеролитический разрыв π-связи. Механизм электрофильного присоединения
к олефинам (АЕ). Галогенирование (реакция с бромной водой – качественная
реакция на двойную связь), гидрирование, гидрогалогенирование, гидратация.
Правило Марковникова; присоединение с нарушением правила
Марковникова.
Окисление олефинов. Окисление в мягких условиях (реакция Е.Е. Вагнера –
качественная реакция на двойную связь). Окисление в жестких условиях,
идущее с разрывом углерод-углеродных связей. Реакция озонолиза.
Применение реакций окисления для установления структуры олефинов.
Реакции полимеризации. Определение терминов: полимеризация,
мономер, полимер, степень полимеризации, структурное звено полимера,
сополимеризация. Классификация реакции полимеризации по характеру
конечных продуктов и промежуточно образующихся частиц. Ступенчатая
полимеризация на примере изобутилена. Катализаторы ступенчатой
полимеризации, условия реакции, механизм. Получение высокооктанового
топлива. Цепная линейная полимеризация, ее отличие от ступенчатой.
Катионный механизм цепной полимеризации алкенов, катализаторы (кислоты
Льюиса, протонные кислоты). Анионная полимеризация и ее катализаторы.
Радикальная полимеризация. Механизм инициированной цепной радикальной
полимеризации. Строение полимеров и формирование понятия о структурной
организации биологически важных макромолекул.
Загрязнение окружающей среды олефинами. Токсичность олефинов,
миграция в природе и трансформация.
Алкадиены.Общая формула состава. Номенклатура и классификация.
Сопряженные системы связей, их строение на примере бутадиена (π-πсопряжение). Предельные структуры и мезоформула бутадиена-1,3.
Получение диенов с сопряженными связями. Получение бутадиена-1,3 из
бутан-бутиленовой фракции крекинг-газов, из этилового спирта по способу
С.В. Лебедева; получение изопрена из пентановой фракции нефти и хлоропрена
– из винилацетилена.
Особенности химических свойств сопряженных систем. Реакции 1,2- и 1,4присоединения к диенам. Полимеризация диеновых углеводородов с
сопряженными связями. Синтетический бутадиеновый каучук. Работы С.В.
Лебедева. Натуральный каучук (цис-полиизопрен) и гуттаперча (трансполиизопрен). Получение каучуков методом сополимеризации. Диеновые
углеводороды и охрана окружающей среды.
Алкины.Общая формула состава. Гомологический ряд. Изомерия.
Номенклатура: рациональная, международная (ИЮПАК). Радикалы: этинил,
пропаргил. Физические свойства.
Получение ацетилена пиролизом метана, окислительным пиролизом метана,
карбидным способом, из углерода и водорода. Получение из геминальных
дигалогензамещенных парафинов (Савич), алкилированием ацетиленидов.
Электронная природа тройной связи. Природа тройной связи. Кислотные
свойства ацетилена. Их объяснение исходя из электронного строения
ацетилена. Электроотрицательность (ЭО) атома углерода в состояниях sр, sр2- и
sр3 гибридизации. Ацетилениды. Реакции электрофильного присоединения к
алкинам: галогенов, галогенводородных кислот. Реакция Кучерова. Правило
Эльтекова. Нуклеофильное присоединение синильной кислоты, спиртов,
карбоновых кислот. Механизм нуклеофильного присоединения АN.
Присоединение водорода. Условия проведения реакции.
Реакции окисления алкинов. Реакции полимеризации: димеризация,
тримеризация, тетрамеризация. Условия проведения реакций. Применение
алкинов.
Галогеноуглеводороды
Классификация. Галогеналканы. Строение и номенклатура (рациональная
и систематическая). Изомерия. Моно-, ди-, полигалогенпроизводные.
Первичные, вторичные, третичные галоидные алкилы.
Получение алкилгалогенидов алканов из алканов, алкенов, алкинов, спиртов.
Химические свойства. Полярное состояние ковалентной связи С-Гал (F, Cl,
Br, I). Реакции нуклеофильного замещения SN. Механизмы SN1 и SN2. Примеры
реакций нуклеофильного замещения (взаимодействие с водным раствором
щелочи, со спиртами, аминами, аммиаком, с алкоголятами, с карбоновыми
кислотами, с нитратами и цианидами. Стереоспецифичность реакций SN2-типа
и отсутствие таковой в реакциях дегидрогалогенирования Е1 и Е2.
Взаимодействие с металлами: натрием (реакция Вюрца), магнием (реакция
Гриньяра). Применение. Галогенпроизводные метана и их применение.
Влияние галогенпроизводных алканов на окружающую среду и человека.
Мутагенное и канцерогенное воздействие и влияние на клеточные мембраны.
Непредельные и ароматические галогенпроизводные. Винилхлорид и
аллилхлорид,
способы
получения,
химические
свойства
(реакции
нуклеофильного замещения). Механизм реакции гидратации на аллилхлориде.
Хлорбензол и хлористый бензил. Сравнительная подвижность галогена в
ядре и боковой цепи. Различия в химических свойствах.
Алициклические углеводороды (циклоалканы)
Общая формула циклоалканов. Классификация, номенклатура: тривиальная,
рациональная,
международная
(ИЮПАК).
Виды
структурной
и
пространственной изомерии. Гипотеза Байера о прочности циклов;
устойчивость пяти- и шестичленных циклов; углы напряжения. Конформации
циклогексана: «кресло», «твист», «ванна». Сравнительная устойчивость трех
конформаций, причины наибольшей устойчивости конформации «кресло».
Химические свойства. Сравнение химических свойств низших и высших
циклоалканов на примерах реакций
гидрирования, галогенирования и
гидрогалогенирования.
Биологическая роль циклоалканов. Краткие сведения о терпенах; эфирные
масла. Моноциклические терпены. Ментан, лимонен. Бициклические терпены:
α-пинен, камфара; скипидар, канифоль.
Арены
Одноядерные ароматические углеводороды.
Общая формула состава.
Общая формула состава, номенклатура, изомерия. Арилы: фенил, фенилен,
бензил, бензилиден, толил. Природные источники углеводородов ряда бензола:
каменноугольная смола, нефть и продукты ее ароматизации. Синтетические
способы получения бензола и его гомологов. Дегидроциклизация алканов,
дегидрирование циклоалканов, тримеризация ацетилена и его гомологов.
Реакция Вюрца-Фиттига, побочные продукты реакции. Алкилирование по
Фриделю-Крафтсу. Физические свойства бензола и его гомологов.
Доказательство циклической структуры молекулы бензола. Несоответствие
формулы Кекуле химическим свойствам бензола. Современное представления
об электронном строении бензольного ядра: σ- и π-связи, единая πмолекулярная орбиталь.
Понятие «ароматические соединения». Правило Э. Хюккеля.
Химические свойства. Реакции присоединения: хлорирование и
гидрирование. Радикальный механизм (АR) реакций присоединения. Горение,
окисление озоном. Окисление боковых цепей гомологов бензола.
Реакции
электрофильного
замещения:
нирование,
сульфирования,
галогенирование. Условия протекания, роль катализаторов. Механизм реакции
электрофильного замещения (SE2) в общем виде. Структуры π- и σ-комплесов.
Ацилирование и алкилирование углеводородов ряда бензола.
Условия галогенирования гомологов бензола в боковую цепь.
Правила ориентации при реакциях электрофильного замещения в
ароматическом ряду. Ориентанты I рода (орто-, пара-ориентанты). Объяснение
ориентации с точки зрения статического фактора — распределения
электронной плотности в нереагирующей молекуле (учет индукционного и
мезомерного эффектов при взаимодействии заместителя с ядром) и.
сравнительной устойчивости (предельные структуры) σ-комплексов,
образующихся при замещении в орто-, пара- и метаположения (динамический
фактор). Активирующее действие ориентантов I рода. Особенности галогенов
как ориентантов I рода. Ориентанты II рода (мета-ориентанты).
Электроноакцепторное действие на ароматическое ядро, сравнение
дезактивирующего влияния различных заместителей. Объяснение метаориентации с помощью электронной теории (статический и динамический
факторы). Сравнение реакционной способности монозамещенных бензола в
реакциях электрофильного замещения в зависимости от характера заместителя.
Ориентация в дизамещенных бензола: согласованная и несогласованная
ориентация.
Отдельные представители. Бензол, толуол; стирол, полистирол.
Многоядерные ароматические углеводороды с конденсированными
бензольными кольцами.
Нафталин. Строение. Сравнение ароматичности и
непредельности нафталина и бензола. Изомерия производных нафталина.
Физические свойства. Получение нафталина. Химические свойства:
подвижность атомов углерода в α-положениях, реакции электрофильного
замещения (SE) (галогенирование, нитрование, сульфирование). Правило
ориентации в нафталиновом ядре. Восстановление и окисление нафталина.
Тетралин и декалин. Применение нафталина и его производных.
Антрацен. Строение. Реакции присоединения по мезоуглеродным атомам.
Реакции окисления; антрахинон.
Фенантрен. Строение. Биологическая роль производных фенантрена.
Канцерогенные свойства производных нафталина и антрацена. Бензопирены.
Ароматические соединения с неконденсированными бензольными
ядрами.
Дифенил. Получение и свойства. Фенилметаны. Получение и
химические свойства трифенилметана. Подвижность атома углерода.
Электронное строение, окраска и устойчивость трифенилметильных радикала,
аниона и катиона. Понятие о красителях трифенилметанового ряда.
Фенолфталеин.
Спирты
Одноатомные спирты. Общая формула состава. Электронное строение
этанола, схема σ-связей, поляризация связей С-0 и 0-Н. Гомологический ряд.
Первичные, вторичные и третичные спирты. Номенклатура: историческая,
рациональная, систематическая. Изомерия структурной цепи и положения
функциональной группы. Физические свойства. Влияние водородных связей на
физические свойства спиртов (температура кипения и растворимость в воде).
Сравнение температур кипения спиртов и изомерных им простых эфиров.
Способы получения спиртов. Окисление алканов, гидратация алкенов,
восстановление карбонильных соединений. Синтез спиртов из альдегидов и
кетонов (реакция Гриньяра). Микробиологический синтез этанола. Гидролиз
галогеналканов. Условия реакции, реагенты.
Химические свойства спиртов. Подвижность гидроксильного водорода и
кислотные свойства. Образование алкоголятов и их отношение к воде.
Основные свойства (реакция с галогенводородными кислотами, хлоридами
фосфора,
с
минеральными
кислотами).
Реакция
дегидратации:
межмолекулярная (получение простых эфиров) и внутримолекулярная
(получение алкенов). Отношение к окислителям первичных, вторичных и
третичных спиртов; дегидрирование спиртов.
Отдельные представители. Этиловый и метиловый спирты. Отравляющее
действие метанола. Физиологическое действие этанола на организм человека.
Двухатомные спирты.
Правило устойчивости. Этиленгликоль.
Строение. Получение: из дигалогеналканов и из этиленовых углеводородов.
Физические свойства и применение. Химические свойства: образование полных
и неполных гликолятов, простых и сложных эфиров (кислых и средних).
Внутри- и межмолекулярная дегидратация этиленгликоля. Замещение
гидроксильных групп на галоген. Реакция окисления: условия и продукты.
Трехатомные спирты.
Глицерин. Строение. Сравнение кислотноосновных свойств с одноатомными спиртами. Получение глицерина из
пропилена и гидролизом жиров. Химические свойства. Качественная реакция
на многоатомные спирты. Глицерат меди. Реакция нуклеофильного замещения.
Замещение гидроксильных групп на галоген. Реакция дегидратации (меж- и
внутримолекулярная). Реакция этерификации. Окисление глицерина.
Тринитроглицерин, динамит. Роль глицерина и его производных в обмене
веществ. Использование глицерина в фармакологической и пищевой
промышленности.
Непредельные и ароматические спирты.
Понятие о непредельных
спиртах. Аллиловый спирт. Получение из глицерина и из пропилена.
Химические свойства.
Понятие об ароматических спиртах. Бензиловый спирт и его получение
из хлористого бензила (SN1). Коричный спирт и β-фенилэтиловый спирт.
Фенолы
Определение, классификация и номенклатура фенолов. Изомерия.
Физические свойства. Электронное строение фенола, взаимное влияние
ароматического ядра и фенольного гидроксила. Способы получения
одноатомных фенолов. Сплавление солей бензолсульфокислот с щелочами.
Кумольный
способ
(метод
Сергеева).
Замещение
галогена
в
галогенпроизводных бензола на гидроксильную группу. Условия протекания
реакции.
Химические свойства. Кислотные свойства фенола. Сравнение подвижности
гидроксильного водорода в спиртах и фенолах. Отношение спиртов и фенолов
к водным растворам щелочей. Феноляты, их гидролиз. Качественная реакция на
фенолы с хлоридом железа (III).
Нуклеофильные свойства фенола.
Алкилирование и ацилирование. Электрофильное замещение в ароматическом
ядре:
галогенирование,
нитрование,
сульфирование.
Ориентация
электрофильного замещения. Пикриновая кислота, ее кислотные свойства в
сравнении с фенолом. Образование простых и сложных эфиров. Реакция
окисления.
Использование
фенола
в
медицинской
промышленности.
Фенолформальдегидные смолы. Катиониты и аниониты.
Двухатомные и трехатомные фенолы: пирокатехин, резорцин, гидрохинон,
пирогаллол, оксигидрохинон, флороглюцин. Их строение, производные,
биологическое значение, применение. Отношение фенолов к окислителям.
Антиоксиданты.
Токсическое действие фенолов на организм человека, первая помощь при
отравлениях.
Альдегиды и кетоны
Классификация. Изомерия и номенклатура (тривиальная, рациональная и
систематическая). Карбонильная группа (альдегидная и кетонная). Физические
свойства альдегидов и кетонов.
Способы получения. Окисление первичных и вторичных спиртов. Реакция
Н.Г. Кучерова (гидратация алкинов). Пиролиз кальциевых и бариевых солей
карбоновых кислот. Каталитическое декарбоксилирование карбоновых кислот.
Оксосинтез (В. Реппе). Гидролиз геминальных дигалогеналканов.
Химические свойства. Электронное строение карбонильной группы.
Полярность и поляризуемость карбонильной группы. Влияние радикалов на
карбонильную группу и влияние карбонильной группы на радикалы, связанные
с ней. Механизм реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной
группе (АN). Реакции нуклеофильного присоединения: гидросульфита натрия,
синильной кислоты, спирта, металлоорганических
соединений, водорода. Замещение карбонильного кислорода на хлор, остатки
аммиака (оксимы, гидразоны). Качественные реакции на альдегидную группу.
Реакция Тищенко (сложноэфирная конденсация). Реакции С. Канниццаро.
Окисление и восстановление альдегидов. Окисление кетонов; правило Попова.
Подвижность атомов водорода в α-положении. Замещение α-водородных
атомов на галоген в альдегидах и кетонах. Полимеризация альдегидов.
Альдольная и кротоновая конденсации альдегидов и кетонов.
Отдельные представители. Наркотическое и раздражающее действие
альдегидов и кетонов. Карбонильные соединения в природе и их биологическая
роль.
Ароматические альдегиды и кетоны.
Номенклатура. Электронное
строение бензальдегида. Получение бензальдегида. Ориентирующее влияние
карбонильной группы. Реакции нуклеофильного присоединения по
карбонильной группе у ароматических альдегидов и кетонов. Окисление
ароматических альдегидов. Реакции Канниццаро и Тищенко. Получение
кетонов по способу Фриделя-Крафтса. Коричный альдегид, бензофенон,
ацетофенон; их приминение.
Понятие о хинонах. Особенности строения и химического поведения.
Неароматический характер хинонов. Свойства хинонов как кетонов и
непредельных соединений. Хиноидное ядро в природных соединениях.
Карбоновые кислоты
Классификация. Насыщенные монокарбоновые кислоты.Гомологический
ряд, изомерия и номеклатура: историческая, рациональная и систематическая.
Понятие о кислотных остатках (ацилатах) и кислотных радикалах (ацидах).
Карбоксильная группа и ее электронное строение.
Способы получения кислот. Окисление алканов, спиртов, альдегидов.
Гидролиз сложных эфиров, нитрилов. Получение карбоновых кислот из
галогеналканов. Получение через магний-органические соединения.
Физические свойства. Агрегатное состояние. Влияние водородных связей в
димерах и полимерах на температуры кипения и плавления.
Химические свойства. Кислотные свойства и строение карбоксильной
группы. Мезомерный эффект (р,π-сопряжение) в карбоксильной группе,
предельные структуры и мезоформула карбоксилат-иона. Влияние радикала,
связанного с карбоксилом, на кислотные свойства карбоновой кислоты ( +I и -Iэффекты). Сравнение кислотных свойств органических кислот с минеральными
кислотами, спиртами и водой. Замещение α-водородных атомов. Реакции
нуклеофильного замещения гидроксильной
группы. Реакция этерификации и ее механизм. Роль катализатора. Замещение
гидроксильной группы в карбоксиле на галоген, ацилоксигруппу и
аминогруппу.
Производные карбоновых кислот. Соли карбонов кислот. Их получение,
свойства и применение.
Хлорангидриды и ангидриды карбоновых кислот. Получение, свойства, их
использование в качестве ацилирующих реагентов.
Сложные эфиры. Получение, свойства. Механизм щелочного и кислотного
гидролиза сложных эфиров. Реакции переэтерификации и аммонолиза.
Амиды. Строение амидов. Влияние ацильной группы на основные свойства
атоиа азота. Сравнение основных свойств амидов и аминов.
Непредельные
монокарбоновые
кислоты.
Историческая
и
систематическая номенклатуры. Акриловая, метакриловая, кротоновая,
винилуксусная кислоты. Цис-транс-изомерия (олеиновая и элаидиновая
кислоты, их взаимное превращение). Получение из этиленвых углеводородов и
галогензамещенных карбоновых кислот.
Химические свойства. Особенности присоединения галогенводородов и воды
к α,β-непредельным кислотам. Взаимодействие с аммиаком. Окисление
непредельных карбоновых кислот. Реакции полимеризации. Органическое
стекло. Высшие непредельные карбоновые кислоты (олеиновая, линолевая,
линоленовая). Биологическая роль ненасыщенных жирных кислот.
Предельные дикарбоновые кислоты.
Общая формула состава.
Гомологический ряд. Историческая и систематическая номенклатура.
Изомерия. Физические свойства. Получение дикарбоновых кислот.
Химические свойства. Полные и неполные производные карбоновых кислот.
Отношение к нагреванию дикарбоновых кислот. Отдельные представители.
Непредельные дикарбоновые кислоты.
Этилендикарбоновая кислота;
цис-транс-изомерия; фумаровая и малеиновая кислоты, их взаимное
превращение, различия в физических и химических свойствах.
Ароматические карбоновые кислоты и фенолкислоты.
Карбоновые
кислоты ароматического ряда. Строение бензойной кислоты. Получение
бензойной кислоты окислением гомологов бензола, из хлобензола. Кислотные
свойства. Влияние заместителей в ядре на кислотные свойства бензойной
кислоты. Реакции, идущие по карбоксильной группе (образование солей,
сложных эфиров, галогеноангидридов и амидов). Реакции идущие по
ароматическому кольцу (SE2); ориентирующее влияние карбоксильной группы.
Салициловая кислота, получение, синтез Кольбе. Кислотные свойства
(влияние внутримолекулярной водородной связи). Химические свойства
салициловой кислоты как бифункционального соединения. Получение
ацетилсалициловой кислоты (аспирина) и салола. Использование их в
медицине.
Дикарбоновые кислоты. Фталевая кислота, получение из о-ксилола и
нафталина. Фталевый ангидрид. Использование диалкилфталатов в качестве
репеллентов и пластификаторов. Терефталевая кислота и лавсан.
Оксикарбоновые кислоты.
Классификация. Гомологический ряд.
Номенклатура и изомерия. Способы получения из многоатомных спиртов, из
галогензамещеннх кислот, циангидриновым синтезом.
Химические свойства. Свойства оксикислот как бифункциональных
соединений: реакции идкщие по гидроксильной и карбоксильной группам.
Особенности α-, β- и γ-оксикислот. Лактиды и лактоны. Оптическая изомерия.
Хиральный атом углерода.
Молочная кислота (три формы); рацемат и оптические антиподы, их
свойства; проекционные формулы оптических изомеров. Бромяблочная
кислота, ее стереоизомерия (число оптических изомеров, рацематов;
диастереомеры).
Винная кислота и ее стереоизомерия (проекционные формулы изомеров и
плоскость симметрии). Отличие рацематов от мезоформы (виннокаменная,
винная, виноградная и мезовинная кислоты). Химические свойства винной
кислоты; тартраты, сегнетовы соли. Способы расщепления рацематов
(химический, хроматографический, биохимический). Лимонная кислота.
Распостранение оксикислот в природе.
Альдегидо- и кетокислоты.Функциональные группы. α-, β- и γ-оксокислоты.
Влияние положения карбонильной группы на кислотные свойства оксокислот.
Простейшая альдегидокислота — глиоксиловая.
Кетокислоты: пировиноградная и ацетоуксусная. Их получение, физические
и химические свойства.
Ацетоуксусный эфир, его получение сложноэфирной конденсацией
Кляйзена. Строение ацетоуксусного эфира. Понятие о таутомерии. Кетонная и
енольная формы ацетоуксусного эфира. Факторы устойчивости енольной
формы. Отличие таутомерии от мезомерии. Таутомерия β-дикарбонильных
соединений. Реакции кетонной и енольной форм ацетоуксусного эфира. Nаацетоуксусный эфир, строение (предельные структуры, мезоформула), его Салкилирование. Синтезы на основе ацетоуксусного эфира. Кислотное и
кетонное расщепление ацетоуксусного эфира.
Дикарбоновые оксокислоты: щавелевоуксусная (кетоянтарная), αкетоглутаровая. Участие оксокислот в ключевых обменных процессах живого
организма. Понятие о цикле ди- и трикарбоновых кислот в обмене веществ
(цикл Кребса).
Амины
Амины алифатического ряда.
Классификация, изомерия, номенклатура.
Первичные, вторичные и третичные амины и их электронное строение.
Способы получения: алкилирование аммиака и аминов галогеналканами
(реакция Гофмана) и спиртами. Восстановление нитроалканов, нитрилов.
Деструкция амидов кислот по Гофману. Физические свойства.
Химические свойства аминов. Кислотно-основные свойства аминов.
Взаимодействие с сильными кислотами и со щелочными металлами. Сравнение
основных свойств аммиака с первичными, вторичными и третичными аминами.
Реакции алкилирования и ацилирования. Взаимодействие аминов с
альдегидами. Реакции азотистой кислоты с первичными, вторичными и
третичными аминами. Применение алифатических аминов. Токсичность
аминов.
Ароматические амины. Классификация и номенклатура. Изомерия.
Получение анилина восстановлением ароматических нитросоединений (в
кислой и щелочной среде) и из арилгалогенидов. Физические свойства.
Электронное строение анилина. Химические свойства. Кислотно-основные
свойства.
Влияние
заместителей
на
кислотно-основные
свойства.
Нуклеофильные свойства аминогруппы. Алкилирование и ацилирование.
Электрофильное замещение в кольцо. Нитрование и сульфирование.
Сульфаниловая кислота; сульфамидные препараты. Реакция первичных,
вторичных и третичных аминов с азотистой кислотой.
Токсическое воздействие ароматических аминов на организм человека.
Источники загрязнения окружающей среды.
Азо-, диазосоединения
Понятие о строении диазо- и азосоединений. Соли арилдиазония (П. Грисс).
Получение солей диазония диазотированием первичных аминов. Условия и
механизм реакции. Электронное строение катиона арилдиазония.
Неустойчивость солей диазония. Поведение в кислой и щелочной средах.
Реакции солей диазония с выделением азота. Термическое разложение солей
диазония (механизм SN 1): гидролиз — замещение диазогруппы на гидроксил
(получение фенолов); алкоголиз (кислая среда); получение арилфторидов.
Замещение диазогруппы на водород (окислительно-восстановительный
процесс). Получение йодбензола. Реакции Зандмейера (радикальное
замещение, роль катализатора): замещение диазогруппы на хлор, бром, цианогруппу и др.
Реакции солей диазония без выделения азота. Восстановление в
арилгидразины. Реакция азосочетания с фенолами и аминами
ароматического ряда, электрофильный механизм реакции (SE 2 ).
Азокрасители (метилоранж). Понятие о хромоизомерии азокрасителей.
Азокрасители в качестве индикаторов.
Аминокислоты
Классификация
и
номенклатура
аминокислот.
Историческая
и
систематическая номенклатуры. Изомерия (структурная и оптическая;
оптическая активность α-аминокислот). Способы получения: гидролизом
белковых веществ, из галогенокислот и аммиака, циангидриновым синтезом.
Физические свойства.
Химические свойства: амфотерность, биполярные ионы. Реакции по
карбоксильной группе (со спиртами, аммиаком, пятихлористым фосфором).
Декарбоксилирование аминокислот. Реакции по аминогруппе. Алкилирование,
ацилирование и образование солей. Взаимодействие с азотистой кислотой.
Реакции с участием двух функциональных групп. Образование комплексных
солей. Отношение к нагреванию α-, β- и γ-аминокислот. Пептидная связь и
пептиды, понятие о полипептидах.
Отдельные представители. Гликокол, аланин; аспарагиновая и глутаминовая
кислоты (аспарагин и глутамин); лизин, цистеин, серин.
Углеводы
Функциональная группа в составе углеводов. Определение. Классификация.
Биологическая роль углеводов и их участие в обмене веществ человека.
Моносахариды.
Простейшие представители: глюкоза, галактоза,
фруктоза. Оптическая изомерия моноз. Зависимость числа стереоизомерных
форм от числа асимметрических атомов углерода в цепных и кольчатых
структурах. Антиподы, диастереомеры. Таутомерия моноз. Формулы Фишера и
Колли-Толленса. Кольчато-цепная, или цикло-оксо-таутомерия.
Формула
Хеуорса. Мутаротация моноз; α-, β-формы; полуацетальный (гликозидный)
гидроксил. Представления о конформационных формах моноз (ванна, кресла).
Методы получения. Гидролиз олиго- и полисахаридов. Неполное окисление
многоатомных спиртов; конденсацией формальдегида (А.М. Бутлеров).
Химические свойства. Восстановление моноз до многоатомных спиртов.
Окисление моноз. Альдоновые кислоты. Реакции серебряного зеркала,
взаимодействие с фелинговой жидкостью и бромной водой. Аровые (сахарные)
кислоты. Реакции перехода от высших моносахаридов к низшим и от низших к
высшим. Оксинитрильный синтез. Эпимеризация альдоз в щелочных растворах.
Реакции
по
гидроксильным
группам.
Реакционная
способность
полуацетального гидроксила. Метилирование моноз спиртом в кислой среде и
диметилсульфатом. Ацилирование моносахаридов. Фосфорные эфиры моноз и
их биологическая роль.
Понятие о гликозидах. Роль гликозидов в природе. Фурфурол и
оксиметилфурфурол. Спиртовое брожение гексоз.
Дисахариды. Дисахариды – представители гликозиов. Восстанавливающие
и не восстанавливающие дисахариды. Восстанавливающие дисахариды:
мальтоза, лактоза, целлобиоза. Строение, перспективные формулы Хеуорса.
Тип связи между остатками двух моносахаридов. Мутаротация у
восстанавливающих дисахаридов. Реакции по карбонильной группе и по
спиртовым гидроксилам. Не восстанавливающие дисахариды: трегалоза и
сахароза. Строение и свойства. Отличие восстанавливающих и не
восстанавливающих дисахаридов. Олигосахариды в природе. Понятие о
гликозидах в составе клеточных мембран и гликопротеинах.
Полисахариды. Классификация по строению и функциям. Крахмал. Строение
амилозы и амилопектина. Молекулярные массы. Кислотный и ферментативный
гидролиз крахмала. Качественная реакция с йодом.
Гликоген – резервное вещество животных. Строение, свойства, отличие от
крахмала.
Целлюлоза – структурный полисахарид. Строение, отличие от крахмала.
Химические свойства. Гидролиз. Щелочная целлюлоза. Вискозное волокно.
Нитрование целлюлозы. Ацилирование. Ацетатное волокно. Понятие о
гемицеллюлозах, пентазанах, гексозанах. Пектиновые вещества и их
распространение в природе .
Гетероциклические соединения
Определение гетероциклов. Классификация.
Пятичленные гетероциклы.Фуран, пиррол и тиофен. Ароматический
характер пятичленных гетероциклов и его объяснение с точки зрения
электронного строения. Схема σ- и π-связей фурана, пиррола, тиофена,
валентные углы, тип гибридизации атомов углерода и гетероатома.
Делокализация π-электронов и образование общего π-электронного облака как
результат р ,π-сопряжения. Энергия сопряжения, длины связей, направление
дипольных моментов, изменение характера гетероатома как доказательство
наличия сопряжения. Предельные структуры пятичленных гетероциклов,
мезоформула. Сравнение ароматического характера различных гетероциклов
(учет мезомерного и индукционного эффектов).
Изомерия, номенклатура.
Методы получения пятичленных гетероциклов. Получение фурана из
пентозанов и слизиевой (галактосахарной) кислоты. Взаимные превращения
гетероциклов (Ю.К.Юрьев, 1936).
Химические свойства пятичленных гетероциклов. Реакции электрофильного
замещения. Место вступления заместителя. Объяснение ориентации
вступающего заместителя с помощью механизма SE 2 (сравнение устойчивости
промежуточных σ-комплексов при замещении в α- и β-положения). Легкость
реакций SE 2 в ряду пятичленных гетероциклов в сравнении с бензолом.
Реагенты электрофильного замещения, отличие от ряда бензола.
Ацидофобность
фурана
и
пиррола.
Нитрование,
сульфирование,
галоидирование, ацилирование фурана, пиррола и тиофена, условия реакций.
Промежуточное образование продуктов присоединения в случае фурана и
пиррола. Сравнение реакционной способности циклов в реакциях замещения.
Основные и кислотные свойства пятичленных гетероциклов. Пиррол-калий
(пирролат калия), его получение, взаимодействие с галоидными алкилами
(получение гомологов пиррола). Качественная реакция на пиррол. Реакции
присоединения. Гидрирование пятичленных гетероциклов, получение
тетрагидрофурана, тиофана и пирролидина. Сравнение основных свойств
пиррола и пирролидина. Пирролидиновое ядро в природных соединениях
(природная аминокислота пролин — α-пирролидинкарбоновая кислота).
Окисление пятичленных гетероциклов.
Природные соединения, содержащие ядро пиррола. Красящие вещества
крови (гемоглобин), зеленых листьев (хлорофилл), желчи (билирубин).
Тетрапирролы (порфины), строение порфинового ядра, его ароматический
характер.
Протопорфирин
(1,3,5,8-тетраметил-2,4-дивинилпорфин-6,7дипропионовая кислота). Гем и |его строение; гемин. Понятие о строение
гемоглобина и его функциональной роли в организме. Отравляющее действие
окиси углерода. Миоглобин и его функции. Хлорофиллы «а» и «в», понятие о
строении. Участие хлорофилла в ассимиляции растениями оксида углерода
(IV). Тетрапирролы в цитохромах — ферментах дыхательной цепи, их роль.
Индол (бензопиррол). Химическое строение. Ароматичность индола.
Химические свойства. Индоксил. Индол в природе (каменноугольная смола,
жасминовое и апельсиновое масла). β-Метилиндол (скатол). Природная
аминокислота триптофан: α-амино-(β-(β'-индолил)-пропионовая кислота.
Растительный индикан (β-глюкозид индоксила), использование для получения
индиго. Синее и белое индиго. Античный пурпур (6,6-диброминдиго).
Шестичленные гетероциклы. Пиридин. Электронное строение. Тип
гибридизации атомов в ядре пиридина. Схема σ- и π-связей, ароматическое
сопряжение. Влияние атома азота на распределение электронной плотности
(мезомерный и индукционный эффекты). Предельные структуры и
мезоформула. Направление дипольного момента; энергия сопряжения.
Сходства в строении пиридина и бензола.
Химические свойства пиридина. Реакции электрофильного замещения.
Сравнение реакционной способности в реакциях SE 2 пиридина, бензола и
пятичленных гетероциклов. Место вступления заместителя, объяснение
дезактивирующим влиянием атома азота в пиридине. Реакции галоидирования,
нитрования, сульфирования.
Реакции нуклеофильного замещения, место вступления нуклеофила; 2оксипиридин, его таутомерия. Аминопиридины.
Реакции присоединения. Условия гидрирования пиридина (получение
пиперидина). Стойкость пиридина к окислению. Окисление гомологов
пиридина.
Основные свойства пиридина. Сравнение основных свойств пиридина,
пиперидина и пиррола. Взаимодействие пиридина с водой и протонными
кислотами. Биологически активные соединения, содержащие ядро пиридина
или пиперидина. Понятие об алкалоидах. Кониин, никотин, анабазин.
Физиологическое действие. Витамины РР (В5) (амид никотиновой кислоты), В6
(пиридоксин: пиридоксаль, пиридоксол, пиридоксамин), биологическое
действие.
Пиран и его производные. α- и γ-пираны;- α- и γ-пироны. Псевдоароматический характер γ-пирона; взаимодействие с кислотами (образование
солей пироксония). Бензо-γ-пирон (хромон). 2-фенилхромон (флавон).
Распространение в природе оксипроизводных флавона (пигменты растений).
Кверцитин, природные источники. Антоцианы — пигменты цветов, фруктов и
ягод. Антоцианидины как продукты гидролиза антоцианов. Цианидин,
пеларгонидин, дельфинидин, строение. Зависимость окраски антоцианидинов
от реакции среды (на примере цианидина): цианидиновое основание и его соли
с кислотами и основаниями.
Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами (азолы).Оксазол,
тиазол, пиразол, имидазол. Распространение в природе. Биологическое и
медицинское значение производных тиазола (витамин В1 — тиамин) и
тиазолидина — продукта гидрирования тиазола (пенициллин, биотин —
витамин Н).
Имидазол. Особенности строения и свойств, межмолекулярная
ассоциация. Таутомерия. Основные и кислотные свойства имдазола, сравнение
с пирролом и пиридином. Ароматические свойства. Биологическое значение
производных имидазола; гистидин (α-амино-β-имидазолилпропионовая
кислота), гистамин (β-имидазолилэтиламин), витамин Н.
Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами (азины).Диазины:
пиридазин, пиразин, пиримидин. Строение и свойства. Сходство с пиридином.
Дезактивация ядра в реакциях SE 2 . Свойства как оснований. Биологически
важные производные пиримидина. Пиримидин в составе нуклеиновых кислот.
Пиримидиновые основания; урацил (2,6-диоксипиримидин), тимин (5-метил2,6-диоксипиримидин), цитозин (6-амино-2-оксипиримидин). Таутомерные
формы пиримидиновых оснований (лактам-лактимная таутомерия). NГликозиды пиримидиновых оснований и D-рибозы или D-дезоксирибозы;
нуклеозиды.
Пурины.Ароматическая система пурина. Номенклатура. Амино- и
оксипроизводные пурина (пуриновые основания) в составе нуклеиновых
кислот. Аденин (6-аминопурин). Гуанин (2-амино-6-оксипурин). Таутомерия.
Нуклеозиды: аденозин, гуанозин. Нуклеотиды, состав и строение. Адениловая
кислота. Аденозинтрифосфат, строение и биологическая роль. Мочевая кислота
(2,6,8-триоксипурин), таутомерия, соли с основаниями. Взаимосвязь между
продуктами гидролиза пуриновых оснований и мочевой кислотой. Алкалоиды
пуринового ряда. Кофеин (1,3,7-триметилксантин), теобромин (3,7диметилксантин), теофилин (1,3-диметилксантин). Нахождение в природе,
физиологическое действие. Понятие о строении нуклеиновых кислот и их
биологической роли как носителей наследственной информации.
Простые эфиры
Номенклатура. Виды структурной изомерии (метамерия, изомерия
принадлежности к различным классам).
Получение простых эфиров межмолекулярной дегидратацией спиртов и
алкилированием спиртов (реакция Вильямсона).
Химические свойства простых эфиров. Свойства как оснований:
образование оксониевых солей. Расщепление простых эфиров действием
некоторых кислот и металлического натрия. Образование гидроперекисей.
Воспламеняемость и взрывоопасность диэтилового эфира. Применение его в
качестве растворителя и в медицине.
Жиры
Распространение жиров в природе. Классификация, строение, состав и
номенклатура. Получение жиров и физические свойства. Масла.
Химические
свойства:
омыление,
ферментативный
гидролиз,
гидрогенизация. Маргарин. Высыхающие масла; олифа. Прогоркание жиров.
Мыла. Понятие о детергентах.
Тиоспирты и тиоэфиры
Тиоспирты (меркаптаны). Физические свойства. Сравнение температур
кипения спиртов и меркаптанов. Методы получения. Химические свойства.
Сравнение кислотных свойств меркаптанов и спиртов. Получение тиолятов
(меркаптидов). Окисление тиоспиртов: получение дисульфидов и их
восстановление. Биологическая роль обратимого перехода S-Н S-S в ряду
производных меркаптанов (окислительно-восстановительные реакции живого
организма, поддержание пространственной организации определенных белков:
активные формы гормона поджелудочной железы — инсулина, белковых ядов
— нейротоксинов и др.).
Тиоэфиры (сульфиды). Методы получения. Физические и химические
свойства. Природные тиоэфиры в реакциях детоксикации в печени. Окисление
тиоэфиров. Условия образования сульфоксидов и сульфонов. Сульфоксиды в
природе и их биологическая роль (метионин-сульфоксид).
Нитросоединения алифатического ряда
Электронное строение нитрогруппы, предельные структуры, мезоформула,
длина связей N-0. Получение: нитрование алканов, замещение галогена в
галогеналканах. Восстановление нитросоединений, окисление оксимов
альдегидов и кетонов.
Химические свойства. Кислотные свойства: нитронаты, аци-формы
(нитроновые кислоты). Конденсация с карбонильными соединениями.
Аминометилирование. Присоединение к α, β-ненасыщенным карбонильным
соединениям. Восстановление
Терпены и терпеноиды
Классификация
по
количеству
остатков
изопрена:
терпены,
сексвитерпены, тритерпены, тетратерпены (каротины), политерпены (каучук,
гуттаперча). Ациклические и циклические (моно- и бициклические) терпены.
Терпеноиды, их функциональные группы. Терпены и терпеноиды в
растительном и животном мире.
Ациклические терпены и терпеноиды. Оцимен, его природный источник.
Гераниол, цитраль, природные источники, свойства соединений.
Сексвитерпеноид — фарнезол, строение. Дитерпеноид — фитол, строение.
Фитол как составная часть хлорофилла.
Моноциклические терпены и терпеноиды. Ментан в качестве составной
части скипидарного масла. Ментол (ментанол-3) из перечной мяты, его
использование в медицине. Бициклические терпении терпеноиды. Каран,
пинан, камфан; а- и b-пинены в составе скипидара. Камфара — кетопроизводное камфана. Применение камфоры в медицине и производстве
(получение целлулоида).
Тетратерпеноиды (каротиноиды). Витамины группы А и их биологическая роль. Понятие о стероидах. Холестерин.
Стереохимия органических соединений
Оптическая (зеркальная) изомерия. Плоскополяризованный свет.
Плоскость поляризации. Правовращающие и левовращающие
изомеры.
Рацемические смеси, или рацематы. Асимметрический (хиральный) центр.
Антиподы (или энантиомеры). Проекционные формулы Фишера.
Разнообразие причин хиральности молекул. Элементы симметрии: центр
симметрии, плоскость симметрии, простая ось симметрии n-го порядка,
зеркально-поворотная ось симметрии n - ого порядка.
Перевод тетраэдрического изображения молекулы в плоскостное (стандартную
проекционную формулу Фишера). Определение числа стереоизомеров.
Преобразование формул Фишера. D-L – система обозначения конфигурации.
Абсолютная конфигурация. Система Кана – Ингольда – Прелога. Определение
порядка старшинства заместителей при асимметрическом атоме углерода.
Молекулы с двумя и асимметрическими атомами углерода. Отображение
строения молекул с двумя асимметрическими атомами углерода с помощью
боковой проекции, перспективной проекции, проекции Ньюмена. Переход от
боковой проекции к проекционной формуле Фишера. Диастереомеры. Мезоформа. Псевдоасимметрические атомы (обозначения r и s). Эритро-треообозначения. Стереохимия соединений углерода: галогенирование алкенов,
гидроксилирование алкенов (анти-гидрокилирование, син-гидрокилирование),
гидроборирование алкенов, гидрированиеалкенов и алкинов, антиэлиминирование. Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода,
вальденовское обращение.
Конформационная (поворотная) изомерия. Конформации и конформеры.
Проекции Ньюмена. Диэдральный (или торсионный) угол. Заслоненные и
заторможенные конформации. Антиперипланарные конформации (ap),
синперипланарные (sp) конформации,
синклинальные (sc) конформации
антиклинальные (ac) конформации. Ван-дер-ваальсово напряжение, торсионное
напряжение. Аддитивность энергии взаимодествия групп Н-Н, Н-СН3 и СН3СН3. Конформация циклических молекул на примере циклогексана.
Конформации: кресло, ванна, искаженная ванна, полукресло.
1,4-Трансаннулярные взаимодействия. Флагштоковое (f) и бугшпритное (b)
положения атомов водорода. 1,3-Диаксиальные взаимодействия. Конформации
дизамещенных производных циклогексана.
4. 2. Рекомендуемая литература
Основная
1. Иванов В.Г., Горленко В.А., Гева О.Н. Органическая химия. – М.:
Мастерство, 2003.
2. Петров А.А., Бальян Х.Б., Трощенко А.Т. Органическая химия. – М.:
Высшая школа, 1981.
3. В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян., А.П. Лазутин., Н.А. Тюкавкина; под ред.
Н.А. Тюкавкиной. Органическая химия. Книга 1. Основной курс. – М.:
Дрофа, 2003.
4. Грандберг И.И. Органическая химия. – М.: Дрофа, 2001.
5. Смолина Т.А., Васильева Н.В., Куплетская Н.Б. Практические работы по
органической химии. -М.: Просвещение, 1986.
6. Васильева Н.В., Буховец С.В, Журавлева Л.Е., Грошева М.П. Задачи и
упражнения по органической химии. -М.: Просвещение, 1982.
Дополнительная
7. Иванов В.Г., Гева О.Н., Гаверова Ю.Г. Практикум по органической химии.
– М.: АСАDЕМА, 2002.
8. Иванов В.Г., Гева О.Н., Гаверова Ю.Г. Сборник задач и упражнений по
органической химии. – М.: Академия, 2007.
9. Васильева Н.В. Номенклатура IUPAC органических соединений. – М:,
1975.
10. Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая хитмия: В 2 т. – М.:
Изд-во МГУ, 1999.
11. Травень В.Ф. Органическая химия: Учебник для вузов в 2-х томах. – М.:
Академкнига, 2008.
12. Миллиареси Е.Е., Нифантьев Э-Е- Химия ароматических
соединений.-М.: МГПИ им. Ленина, 1984. (методические
разработки)
13. Миллиареси Е.Е., Нифантьев Э.Е. Курс органической химии. -М.:
Прометей, 1993. (часть 1)
14. Жданов Ю.А. Теория строения органических соединений. -М.: Высшая
школа, 1971.
15. Шабаров Б.С. Органическая химия. –М.: Химия, 1994.
16. Потапов В.М. Органическая химия. -М.: Просвещение, 1983.
17. Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ.
-М.: Просвещение, 1974.
18. Степаненко Б.С. Курс органической химии. -М.: Высшая школа, 1970.
19. Перекалин В.В, Зонис С.А. Органическая химия. -М.: Просвещение, 1982.
4.3. Список вопросов для собеседования
1. Предмет органической химии. Основные пути развития.
2. Особенности органических соединений. Методы очистки. Критерии
чистоты.
3. Классификация органических соединений. Основные функциональные
группы и классы органических соединений.
4. Классификация органических реакций по результатам и механизмам.
5. Способы разрыва ковалентных связей в реагирующей молекуле
органического соединения. Понятие карбион и радикал.
6. Основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова.
Значение и пути развития теории.
7. Сырьевая база промышленности органического синтеза. Коксование
каменного угля. Процессы переработки нефти.
8. Три валентных состояния углерода. Правило гибридизации.
9. Изомерия, виды изомерии, примеры.
10.Связи в молекулах органических соединений. Характеристика
ковалентной связи.
11.Номенклатура углеводородов и их производных. Примеры.
12.Предельные углеводороды. Гомологический ряд. Номенклатура,
изомерия, электронное строение и конфигурация. Синтетические способы
получения алканов.
13.Химические свойства алканов. Реакции замещения, расщепления и
окисления.
14.Реакции определяющие строение алкенов, алкинов и алкадиенов.
15.Механизм радикальной реакции на примере реакций хлорирования и
сульфирования алканов.
16.Циклоалканы. Получение, изомерия и свойства. Устойчивость циклов.
17.Гомологический ряд этилена. Номенклатура, изомерия, электронное
строение и методы получения.
18.Механизм ионной реакции на примере реакции присоединения галогена к
этилену.
19.Радикальные и ионные реакции на примере реакций хлорирования метана
и бутадиена-1,3.
20.Алкадиены с сопряженными двойными связями. Получение и свойства.
21.Синтетические каучуки (полибутадиеновый, полихлорпропеновый и
метилкаучуки). Получение мономеров и особенности строения.
22.Натуральный и синтетический каучуки. Получение и особенности
строения.
23.Химические свойства алкенов (реакции присоединения и окисления).
24.Правило Марковникова (объяснение с электронной точки зрения).
25.Механизм ионной реакции на примере реакции присоединения
галогенводорода к пропилену.
26.Промышленные и синтетические способы получения алкенов.
27.Химические
свойства
ацетилена.
Реакции
присоединения,
полимеризации, замещения. Кислотные свойства ацетилена.
28.Производные ацетилена. Получение и свойства.
29.Электронное строение бензола и его структурные формулы. Изомерия дии тризамещенных бензола. Правило ароматичности Хюккеля.
30.Химические свойства аренов. Правило ориентации для монозамещенных
бензола.
31.Методы получения ароматических углеводородов.
32.Реакции нитрования, сульфирования и галогенирования бензола.
Механизм реакций электрофильного замещения.
33.Правило ориентации для дизамещенных бензола.
34.Нафталин и антрацен. Получение и свойства.
35.Ароматические углеводороды с конденсированными и изолированными
ядрами. Получение и свойства.
36.Галогеналканы. Получение и свойства.
37.Гомологические ряды моно- и дигалогеналканов. Номенклатура,
получение и свойства.
38.Механизм реакций нуклеофильного замещения на примере реакций
гидролиза метил- и третбутилхлоридов.
39.Моно- и бимолекулярные механизмы реакций на примере реакций
нуклеофильного замещения моногалогеналканов.
40.Спирты. Классификация. Алканолы: номенклатура, изомерия, строение и
способы получения.
41.Химические свойства одноатомных спиртов.
42.Многоатомные спирты. Получение и химические свойства на примере
этиленгликоля и глицерина.
43.Непредельные и ароматические спирты.
44.Жиры, мыла, детергенты.
45.Фенол. Электронное строение и получение.
46.Фенолы. Определение, номенклатура, получение.
47.Фенол. Химические свойства. Фенол-формальдегидные смолы.
48.Электронное строение и взаимное влияние атомов на примере толуола и
фенола.
49.Реакционная способность альдегидов и кетонов в реакциях
нуклеофильного присоединения. Примеры реакций и их механизмы.
50.Карбонилсодержащие соединения. Гомологические ряды альдегидов и
кетонов. Номенклатура, строение, изомерия и способы получения.
51.Химические свойства карбонилсодержащих соединений. Реакции
замещения и конденсации. Примеры реакций и их механизмы.
52.Химические свойства карбонилсодержащих соединений. Реакции
восстановления, окисления, полимеризации.
53.Различия в химических свойствах альдегидов и кетонов.
54.Ароматические альдегиды и кетоны. Получение и свойства.
55.Предельные моно- и дикарбоновые кислоты. Номенклатура, изомерия,
строение, способы получения.
56.Предельные моно- и дикарбоновые кислоты. Физические и химические
свойства. Механизм реакции этерификации.
57.Производные карбоновых кислот: ангидриды, галогенангидриды,
сложные эфиры, амиды, нитрилы. Получение и свойства.
58.Непредельные моно- и дикарбоновые кислоты. Получение и свойства.
59.Ароматические моно- и дикарбоновые кислоты. Номенклатура, строение,
получение и свойства.
60.Салициловая кислота. Получение и свойства.
61.Альдегидо- и кетокислоты. Получение и свойства.
62.Оксипроизводные карбоновах кислот. Получение, классификация,
изомерия и свойства.
63.Оптическая изомерия.
64.Алифатические амины. Номенклатура, строение, изомерия, получение и
свойства.
65.Ароматические амины. Сравнительная характеристика основных свойств
ароматических и алифатических аминов.
66.Аминокарбоновые кислоты. Номенклатура, изомерия, получение и
свойства.
67.Пептиды и белки. Синтез пептидов на примере глицилаланина.
68.Углеводы. Классификация. Глюкоза, сахароза, целлюлоза.
69.Моносахариды. Фруктоза. Строение, изомерия, свойства.
70.Моносахариды. Глюкоза. Строение и свойства.
71.Классификация сахаридов.
72.Олигосахариды. Сахароза и мальтоза. Строение и свойства.
73.Полисахариды. Крахмал. Строение и свойства.
74.Полисахариды. Целлюлоза. Строение и свойства.
75.Гетероциклические соединения. Классификация. Азотсодержащие
гетероциклы.
76.Гетероциклические соединения. Классификация. Хинолин. Получение,
физические и химические свойства, применение.
77.Индол и пиррол. Строение и свойства.
78.Тиофен и его производные. Строение и свойства.
79.Пятичленные гетероциклы. Фуран и его производные. Строение и
свойства.
80.Пиридин. Получение, физические и химические свойства, применение.
81.Пятичленные
гетероциклы.
Пиррол.
Строение
и
свойства
5. БИОХИМИЯ
5.1. Программа курса
Биохимия как одна из составляющих физико-химической биологии.
Методы биохимических исследований
Биохимия – наука о качественном составе, количественном содержании и
преобразованиях в процессе жизнедеятельности соединений, образующих
живую материю. История возникновения биохимии и ее роль в становлении
молекулярной биологии, генной инженерии и биотехнологии. Основные этапы
развития и достижения биохимии и молекулярной биологии,
роль
отечественных ученых в развитии этих наук (работы А. Я. Данилевского, А. Н.
Баха, Н. И. Лунина, И. П. Павлова, А. Н. Белозерского, В. А. Энгельгардта, А.
А. Баева, Ю. А. Овчинникова и др.). Взаимосвязь биохимии с биофизикой,
биоорганической химией и молекулярной биологией. Значение биохимии для
развития биологии, медицины, сельского хозяйства, генетики, экологии и
биотехнологии.
Физико-химические и биологические методы в биохимии. Разработка
скоростных и автоматизированных методов биохимического анализа структуры
и синтеза основных биополимеров и их значение для возникновения
биоинформатики, геномики и протеомики.
Химический состав организмов. Общее понятие об обмене веществ и
энергии в биосфере
Постоянно и иногда встречающиеся в живых организмах элементы.
Понятие
о
главных
биогенных элементах.
Макро-,
микро- и
ультрамикроэлементы. Закономерности распространения элементов в живой
природе. Биогеохимический круговорот веществ в природе – основа
сохранения биосферы. Загрязнения природной среды и биохимические методы
их тестирования. Зависимость между увеличением концентрации элементов в
среде и накоплением их в живых организмах.
Содержание нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов,
минеральных веществ и других соединений в организме человека, животных и
растений. Пластические и энергетические вещества. Биоактивные соединения,
их место и роль в живой природе. Понятие о пестицидах и их видах.
Белки
Роль белков в построении и функционировании живых систем. Понятие
о протеоме.
Методы выделения и очистки белков. Выделение белков из
биологического материала, химический синтез белков, возможности и
перспективы белковой инженерии. Аминокислотный состав белков. Способ
связи аминокислот в белковой молекуле (работы А.Я. Данилевского и Э.
Фишера).
Пептиды. Природные пептиды (глутатион, вазопрессин, энкефалины и
др.) и их физиологическое значение. Синтез пептидов заданного строения и
возможности их применения.
Структура белковой молекулы. Доказательства полипептидной теории
строения белков. Первичная структура белков, методы ее определения.
Автоматические и молекулярно-генетические методы определения первичной
структуры белков. Компьютерные банки данных о первичной структуре.
Эволюция первичной структуры белков (на примере цитохромов).
Вторичная структура белков. Понятие об - и
-конформациях
полипептидной цепи. Параметры
α-спирали полипептидной цепи. Другие
виды спиралей (310, ). Связь между первичной и вторичной структурой
белков. Классификация белков по элементам вторичной структуры белковой
молекулы. Надвторичные структуры.
Домены. Понятие о структурных и функциональных доменах (на примере
иммуноглобулинов и ферментов).
Третичная структура белков, методы ее определения. Типы связей,
обеспечивающих поддержание третичной структуры. Динамичность третичной
структуры белков. Самоорганизация третичной структуры белковой молекулы
и роль, специфических белков-шаперонов в организации пространственной
структуры белков. Предсказание третичной структуры белков, исходя из их
первичной структуры.
Четвертичная структура белков. Субъединицы (протомеры) и
эпимолекулы (мультимеры). Конкретные примеры четвертичной структуры
белков (гемоглобин, лактатдегидрогеназа
и др.). Типы связей между
субъединицами в эпимолекуле.
Номенклатура и классификация белков. Функциональная классификация
белков и характеристика отдельных групп: структурных, сократительных,
защитных, рецепторных и регуляторных белков. Белки (металлотионеины,
цитохром Р450 и др.) как детоксиканты ксенобиотиков.
Ферменты
Каталитическая функция белков. Различия в свойствах ферментов и
катализаторах иной (небелковой природы). Роль отечественных ученых (И. П.
Павлова, А. Е. Браунштейна, В. А. Энгельгардта и др.) в развитии энзимологии.
Открытие рибозимов и их роль в биокатализе. Понятие о каталитически
активных антителах (абзимах) и гибридозимах.
Коферменты. Коферменты – переносчики водорода и электронов (ФМН,
ФАД, НАД, НАДФ) и атомных групп (НДФ-сахара, АТФ и др.).
Понятие о субстратном и аллостерическом центрах в молекуле
ферментов. Ферменты-мономеры (трипсин, лизоцим) и мультимеры
(протеинкиназы).
Множественные формы ферментов. Генетические и эпигенетические
причины возникновения множественных форм ферментов. Значение
исследований множественных форм ферментов для медицины, генетики,
селекции и мониторинга окружающей среды.
Мультиэнзимные комплексы и метаболоны. Полифункциональные
ферменты. Механизм действия ферментов. Фермент-субстратные комплексы.
Константа диссоциации фермент-субстратного комплекса (Кs) и константа
Михаэлиса (Кm).
Активаторы и ингибиторы ферментов.
Номенклатура ферментов. Систематические и рабочие (рекомендуемые)
названия ферментов. Шифры ферментов.
Классификация ферментов. Классы ферментов.
 Оксидоредуктазы. Характеристика важнейших свойств и коферментов
оксидоредуктаз. Первичные и вторичные дегидрогеназы, оксидазы,
оксигеназы и цитохромы.
 Трансферазы.
Трансферазы,
переносящие
ацильные
остатки
(холинацетилтрансфераза).
Гликозилтрансферазы
(гликогенфосфорилаза). Аминотрансферазы (аспартат--кетоглутарат –
аминотрансфераза). Фосфотрансферазы (гексокиназа, протеинкиназы).
 Гидролазы. Липазы, пептид-гидролазы, фосфатазы.
 Лиазы. Углерод-углерод-лиазы (пируватдекарбоксилаза). Углерод-азотлиазы (аспартаза).
 Изомеразы. Триозофосфатизомераза, альдозомутаротаза и другие
представители.
 Лигазы (синтетазы). Лигазы, катализирующие синтез С–С – связи
(оксалоацетатсинтетаза), С-N – связи (пантотенатсинтетаза), С–S – связи
(ацетилкоэнзим А-синтетаза).
Промышленное получение и использование ферментов.
Иммобилизованные ферменты. Применение ферментов в генетической
инженерии.
Витамины и другие биоактивные соединения
История открытия витаминов. Роль витаминов в питании человека и
животных. Авитаминозы, гиповитаминозы, гипервитаминозы. Взаимосвязь
витаминов и коферментов. Классификация и номенклатура витаминов.
Витамерия.
Жирорастворимые витамины. Витамин А и его роль в организме.
Витамины D1, D2 и D3 в фосфорно-кальциевом обмене.
Водорастворимые витамины. Витамины В1, В 2 , В 3, В 5 , В 6 и их
значение в обмене веществ. Витамин С (аскорбиновая кислота), строение и
роль в обмене веществ. Витамин Р (рутин). Взаимообусловленность действия
витаминов С и Р.
Другие биоактивные соединения: антивитамины, антибиотики, ростовые
вещества, фитонциды (важнейшие представители и механизмы их действия).
Нуклеиновые кислоты и их обмен.
Введение в генетическую инженерию
История открытия и изучения нуклеиновых кислот, их химический
состав. Пуриновые и пиримидиновые основания, входящие в состав
нуклеиновых кислот. Два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая
кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Различия между ДНК и РНК
по составу азотистых оснований, пентозам, молекулярной массе, локализации в
клетке и функциям.
ДНК. Содержание ДНК в организме и ее локализация в клетке (ядро,
митохондрии, хлоропласты, плазмиды). Размеры и формы молекул ДНК.
Кольцевые молекулы ДНК бактерий, некоторых вирусов и фагов, митохондрий
и хлоропластов. Нуклеотидный состав ДНК. Первичная структура ДНК и
методы ее определения. Работы Ф. Сангера. Достижения и перспективы в
расшифровке структуры генов про- и эукариот, вирусов и бактнриофагов.
Болезни, вызываемые ДНК-содержащими вирусами. Проект «Геном человека».
Вторичная структура ДНК (модель Дж. Уотсона и Ф. Крика). Принцип
комплементарности и его значение для воспроизведения структуры геномов.
Полиморфизм вторичной структуры ДНК (A-, B-, C- , Z – формы ДНК).
Третичная структура ДНК. Сверхспирализация ДНК.
Структура хроматина. Гистоны и негистоновые белки хроматинов.
Строение нуклеосомы. Уровни конденсации хроматина. Эухроматин и
гетерохроматин.
Мутации в ДНК и факторы их вызывающие. Механизмы исправления
повреждений (репарации) ДНК. Ферменты репарации ДНК. Понятие об
апоптозе.
РНК. Виды РНК (тРНК, рРНК, мРНК, мя РНК, тм РНК, вирусные РНК).
Сравнительная характеристика видов РНК по молекулярной массе,
коэффициенту седиментации, нуклеотидному составу, локализации и функциям
в клетке. Многообразие функций РНК.
Структура и функции тРНК. Первичная, вторичная и третичная структура
тРНК. Изоакцепторные тРНК.
Структура и функции рРНК(23- 28S, 16-18S, 5S, 5,8S рРНК).
Структура мРНК у прокариот и эукариот. Мозаичное строение генов
эукариот и функциональные участки зрелых (процессированных) молекул
мРНК.
Вирусные РНК. РНК-содержащие вирусы. Ретровирусы.
Распад нуклеиновых кислот до свободных нуклеотидов. Виды нуклеаз и
их специфичность. Полинуклеотидфосфорилаза и значение данного фермента
для расшифровки генетического кода. Рестриктазы, их биологическая роль и
использование для расшифровки структуры ДНК.
Пути распада нуклеотидов. Конечные продукты распада пуриновых и
пиримидиновых оснований.
Биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.
Биосинтез (репликация) ДНК. Полуконсервативный принцип репликации
ДНК. Ферменты (ДНК-полимеразы, РНК-полимераза, ДНК-лигаза, ДНКтопоизомераза) и белковые факторы (Dna-A, Dna-В, SSB –белки и др.)
принимающие участие в репликации ДНК. Схема репликации кольцевых и
линейных двуцепочечных молекул ДНК. Вилки репликации и этапы биосинтеза
ДНК. Скорость и точность репликации ДНК. Теломерные повторы ДНК и их
наращивание. ДНК-теломеразы.
Биосинтез РНК (транскрипция). Строение, свойства и механизм действия
РНК-полимераз. Единицы транскрипции (транскриптоны). Строение и
регуляция активности оперонов бактерий. Многообразие факторов
транскрипции у эукариот.
Созревание (процессинг) РНК. Процессинг тРНК и рРНК. Процессинг
мРНК (кэпирование, сплайсинг, полиаденилирование). Понятие об
альтернативном сплайсинге. «Редактирование» РНК.
Понятие об обратной транскрипции. РНК-зависимая ДНК-полимераза
(ревертаза), распространение и функции данного фермента.
РНК-зависимая РНК-полимераза (репликаза) и ее роль в биосинтезе РНК
у бактериофагов.
Введение в генетическую инженерию. Понятие о рекомбинантных ДНК.
Генетическая инженерия как технология получения функционально активных
генетических структур. Различные стратегии получения рекомбинантных ДНК.
Определение нуклеотидных последовательностей ДНК (метод Сангера –
Коулсена и его модификации). Геномика и ее достижения.
Химико-ферментативный синтез генов. Работы Х.-Г. Корана.
Обмен белков
Распад белков. Характеристика ферментов, осуществляющих распад
белков. АТФ-зависимый протеолиз и роль убиквитина в этом процессе.
Протеасомы – комплексы протеолитических ферментов. Ограниченный
протеолиз как источник возникновения функционально активных белков и
пептидов.
Метаболизм аминокислот. Конечные продукты распада аминокислот и
пути связывания аммиака в организме. Орнитиновый цикл.
Пути новообразования аминокислот. Первичные и вторичные
аминокислоты. Биосинтез белков. Нематричный (мультиэнзимный) механизм
синтеза белков.
Матричная теория биосинтеза белков (трансляция мРНК). Этапы
биосинтеза белка и его регуляция. Активирование аминокислот. Свойства
аминоацил-тРНК-синтетаз
и
синтез
аминоацил-тРНК.
Современные
представления о строении рибосом. Состав прокариотических и
эукариотических рибосом. Полирибосомы. Этапы трансляции (инициация,
элонгация, терминация) и белковые факторы, принимающие участие в их
осуществлении. Роль различных видов РНК в осуществлении трансляции.
Код белкового синтеза, история его открытия. Особенности
генетического кода митохондрий и хлоропластов. Перепрограммирование
трансляции. Функции тмРНК. Особенности регуляции трансляции у высших
эукариот. Информосомы (работы А. С. Спирина) как формы существования
мРНК.
Трансмембранный
перенос
белков,
котрасляционные
и
посттрансляционные модификации белков.
Углеводы и их обмен
Классификация углеводов. Простые углеводы (моносахариды) и их
важнейшие представители (рибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза). Сложные
углеводы. Дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза). Полисахариды, их
структура и отдельные представители (гликоген, крахмал, хитин, клетчатка).
Функции углеводов (энергетическая, метаболическая, рецепторная и др.).
Гликопротеины групп крови. Обмен углеводов. Пути распада полисахаридов.
Ферменты распада полисахаридов и олигосахаридов (амилазы, фосфорилазы,
гликозидазы). Регуляция фосфоролиза полисахаридов при участии G-белков,
цАМФ и протеинкиназ.
Обмен глюкозо-6-фосфата (дихотомический и пентозофосфатный путь).
Обмен пировиноградной кислоты. Гликолиз. Спиртовое брожение.
Мультиэнзимный
комплекс
окислительного
декарбоксилирования
пировиноградной кислоты. Цикл трикарбоновых и дикарбоновых кислот, его
роль в обмене веществ.
Биосинтез углеводов. Понятие о первичном биосинтезе углеводов у
зеленых (фотосинтезирующих) растений. Рибулозо-1,5-дифосфат как акцептор
углекислого газа. Глюконеогенез, роль фосфоенолпируваткарбоксилазы и
фруктозо-1,6-дифосфатазы в этом процессе.
Липиды и их обмен
Общая характеристика и классификация липидов. Структурное и
функциональное разнообразие липидов. Роль липидов в построении
биологических мембран.
Обмен жиров. Обмен глицерина. Окисление высших жирных кислот.
Механизм  - окисления. Глиоксилевый цикл и его роль во взаимосвязи
обмена липидов и углеводов.
Механизм биосинтеза высших жирных кислот. Строение и механизм
действия ацетил-КоА-карбоксилазы и синтазы высших жирных кислот.
Биосинтез триглицеридов. Нарушения в обмене жиров.
Воски, их строение, функции и представители (спермацет, пчелиный
воск). Стериды. Стеролы (холестерол, эргостерол и др.). Структура и функции
стероидов (холевая кислота, стероидные гормоны).
Фосфолипиды: многоатомные спирты и жирные кислоты, входящие в их
состав. Биологическая роль фосфолипидов. Фосфоинозитиды как источники
вторичных посредников (инозитол-1,4,5,-трифосфата и диацилглицерола)
гормонов.
Гликолипиды. Структура и функции цереброзидов и ганглиозидов.
Структура и функции липопротеинов, их использование в медицинской
биохимии.
Биологическое окисление и синтез АТФ
История изучения процессов биологического окисления: работы А.Н. Баха,
В.И. Палладина, О. Варбурга, В.А. Энгельгардта. Классификация ферментов
биологического окисления. Комплексы оксидоредуктаз. Оксигеназы и
гидроксилазы. Активные формы кислорода и их воздействие на структуру, и
функциональную активность нуклеиновых кислот, белков и липидов.
Системы микросомального окисления в клетке. Цитохром Р450 и его роль в
детоксикации ксенобиотиков. Защитные функции супероксиддисмутазы и
каталазы.
Сопряжение
окисления
с
фосфорилированием.
Субстратное
фосфорилирование и фосфорилирование на уровне электронотранспортной
цепи. Понятие о сопрягающей мембране митохондрий (работы П. Митчела и В.
П. Скулачева). Строение протонной АТФазы и вероятные механизмы
биосинтеза АТФ.
Гормоны и их роль в обмене веществ
Классификация гормонов. Стероидные гормоны (кортикостерон,
тестостерон, эстрадиол, экдизон и др.) и механизм их действия.
Пептидные гормоны. Характеристика инсулина, гормона роста,
тиреотропина, гастрина, вазопрессина. Механизм действия пептидных
гормонов.
Прочие гормоны (адреналин, ауксин, гиббереллины, цитокинины,
простогландины), их структура и механизмы действия. Рилизинг-факторы
гормонов. Нейрогормоны (эндорфины и энкефалины). Применение гормонов.
Водный и минеральный обмен
Содержание воды в клетке, организме. Состояние воды в тканях организма.
Влияние ионов на степень структурирования воды. Регуляция водного обмена.
Участие минеральных веществ в формировании структуры биополимеров.
Ферменты-металлопротеины. Значение ионов Mg2+, Mn2+, Zn2+,
Ca2+ для
сборки ферментов-мультимеров и внутриклеточных частиц. Ионы металлов и
фермент-субстратные комплексы.
Роль минеральных элементов в обмене белков, углеводов, липидов и
поддержании буферных систем организма. Тяжелые металлы в пищевых цепях.
Понятия о бионеорганической химии, ее проблемы и перспективы
развития.
Взаимосвязь и регуляция обмена веществ
Общие представления о взаимосвязи обмена веществ в клетке, организме
и популяциях.
Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и белков. Понятие о ключевых
регуляторных
белках.
Химические
аспекты
белково-нуклеиновых
взаимодействий. Взаимосвязь углеводного и белкового обмена. Роль
пировиноградной кислоты и цикла дикарбоновых и трикарбоновых кислот в
этой взаимосвязи.
Взаимосвязь обменов углеводов и липидов. Роль ацетил-КоА в этом
процессе. Понятие о ключевых метаболитах в обмене веществ.
Уровни регуляции обмена веществ: клеточный, организменный,
популяционный и межвидовой. Клеточный уровень регуляции. Регуляция на
уровне транскрипции и клеточных метаболитов (транскрипционный и
метаболитный уровни), их взаимодействие.
Организменный уровень регуляции. Гормональная регуляция обмена
веществ. Каскадный механизм регуляции.
Популяционный уровень регуляции. Биохимические аспекты спонтанной
и индуцированной изменчивости в популяциях.
Межвидовой уровень регуляции. Антибиотики микробов, фитонциды
растений, телергоны животных и их влияние на процессы жизнедеятельности.
5.2.
Рекомендуемая литература
Основная
1. Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. - М.: Высшая школа, 1993.
2. Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. - М.: Агар, М.: Флинта, 1999.
3. Филиппович Ю. Б., Коничев А. С., Севастьянова Г.А., Кутузова Н. М.,
Биохимические основы жизнедеятельности человека. - М.: Владос, 2005.
4. Филиппович Ю. Б. и др. Практикум по общей биохимии: Учебное
пособие. – М.: Просвещение, 1982.
5. Коничев А. С., Севастьянова Г. А. Биохимия и молекулярная биология:
словарь терминов - М.: Дрофа, 2008.
6. Коничев А. С., Егорова Т. А., Севастьянова Г. А, Коничева А. П.
Биохимия: задачи и упражнения (для самостоятельной работы студентов).
- М.: КолосС, 2007.
7. Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. - М.: Медицина,
2002.
8. Кольман Я., Рём К-Г. Наглядная биохимия. - М.: Мир, 2000.
9. Комов В. П., Шведова В. Н. Биохимия. - М.: Дрофа, 2004.
10.Кнорре Д. Г., Мызина С. Д. Биологическая химия. - М.: Высшая школа,
1998.
11.Ленинджер А. Биохимия. - М.: Мир, 1985. Т.1-3.
12.Марри Р. Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. - М.:
Мир, 1993.
13.Овчинников Ю. А. Биоорганическая химия. - М.: Просвещение, 1987.
Дополнительная
1. Агол В. И., Богданов А. А. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот. М.: Высшая школа, 1989.
2. Березов Т. Т. Применение ферментов в медицине.// Соросовский
образовательный журнал.1996.№ 3.с.23-27.
3. Болдырев А. А. Регуляция активности мембранных ферментов.
//Соросовский образовательный журнал.1997.№ 1. с.21-27.
4. Варфоломеев С. Д. Простагландины – новый тип биологических
регуляторов.//Соросовский образовательный журнал.1996 № 1.С.40-47.
5. Гринстейн Б., Гринстейн А. Наглядная биохимия. - М.: ГЭОТАР
Медицина , 2000.
6. Замятнин А. А. Компьютерная биохимия эндогенных регуляторных
олигопептидов.// Успехи биологической химии. 1996. Т. ХХХVI.с.87-112.
7. Игнатов В. В. Углеводузнающие белки-лектины.// Соросовский
образовательный журнал.1997. №2. С. 14-20.
8. Лаврик О. Н. Механизмы специфического отбора аминокислот в
биосинтезе белка.// Соросовский образовательный журнал. 1996.№4.с.1823.
9. Наградова Н. К. Внутриклеточная регуляция формирования нативной
пространственной структуры белков// Соросовский образовательный
журнал. 1996.№4.С.11-19.
10.Остроумов С. А. Введение в биохимическую экологию. - М.: МГУ, 1986.
11.Рис Э., Стенберг М. От клеток к атомам. - М.: Мир, 1988.
12.Скулачев В.П. Законы биоэнергетики.//Соросовский образовательный
журнал . 1996.№ 3.с.4-10.
13.Сингер М., Берг П. Гены и геномы. - М.: Мир, 1998.Т.1-2.
14.Спирин А.С. Четверин А.Б., Воронин Л.А. Биосинтез белка и
перспективы бесклеточной технологии// Природа. 1991.№ 5 .С.10-19.
15.Степанов В. М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. М.: Высшая школа, 1996.
16.Телитченко М. М., Остроумов С. А. Введение в проблемы биохимической
экологии. - М.: Наука, 1990.
17.Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. - М.: Мир, 1997.
18.Харборн Дж. Введение в экологическую биохимию. - М.: Мир, 1985.
19.Хачачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. - М.: Мир, 1988.
20.Шамин А. Н. История биологической химии. Формирование биохимии. М.: Наука, 1991.
21.Шамин А. Н. История биологической химии. Институционализация
биохимии. - М.: Наука, 1994.
22.Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии. - Ростов н/Д.: Феникс, 1999.
5.3.
Список вопросов для собеседования
Белки
1. Аминокислотный состав белков
2. Первичная структура белков. Методы ее определения.
3. Вторичная структура белков. Классификация белков по элементам
вторичной структуры.
4. Надвторичная структура белков. Домены в белках.
5. Третичная структура белковой молекулы. Самоорганизация белковой
глобулы. Белки – шапероны.
6. Четвертичная структура белков. Протомеры и мультимеры. Строение
гемоглобина и лактатдегидрогеназы.
7. Структурная и функциональная классификация белков.
Ферменты и витамины
1. Ферменты как катализаторы биологической природы. Энзимы, рибозимы,
абзимы и гибридозимы.
2. Строение ферментов. Субстратный, каталитический и аллостерический
центры ферментов. Специфичность действия ферментов.
3. Механизм действия ферментов (на примере химотрипсина).
4. Номенклатура и классификация ферментов.
5. Оксидоредуктазы. Коферменты оксидоредуктаз. Цитохром Р-450.
Гликолатоксидаза, каталаза.
6. Трансферазы, их общая характеристика и представители.
7. Гидролазы, их общая характеристика и представители.
8. Лиазы, их общая характеристика и представители.
9. Лигазы, их общая характеристика и представители.
10.Водорастворимые витамины. Их роль в обмене веществ, связь с
ферментами.
11.Жирорастворимые витамины и их роль в обмене веществ.
Нуклеиновые кислоты и их обмен
1. Общая характеристика структуры и функций ДНК и РНК.
2. Нуклеозиды и нуклеотиды.
3. Принцип комплементарности и его реализация в строении нуклеиновых
кислот, репликации и транскрипции.
4. Строение и внутриклеточная локализация ДНК. Структура хроматина.
5. Вторичная структура нуклеиновых кислот. Полиморфизм вторичной
структуры ДНК.
6. Классификация рибонуклеиновых кислот. Общая характеристика видов
РНК и их функций.
7. Структура и функции транспортных РНК.
8. Структура и функции рибосомальных РНК.
9. Структура и функции матричных РНК.
10.Дезоксирибонуклеазы и рибонуклеазы. Характеристика отдельных
представителей. Полинуклеотидфосфорилаза.
11. Распад нуклеотидов. Путь деструкции пиримидиновых оснований.
12.Распад нуклеотидов. Путь деструкции пуриновых оснований.
13.Биосинтез пиримидиновых оснований.
14.Биосинтез ДНК. Механизм репликации ДНК бактерий. Репликативная
вилка. Ферменты и белковые факторы репликации у прокариот.
15. Транскрипция и процессинг мРНК. Регуляция транскрипции.
Белковый обмен
1. Распад белков. Ферменты, принимающие участие в распаде белков.
2. АТФ - зависимый протеолиз. Роль убиквитина и протеасом в распаде
белков.
3. Пути распада аминокислот в организме.
4. Конечные продукты распада азотсодержащих соединений. Орнитиновый
цикл.
5. Пути синтеза аминокислот в организме. Первичные аминокислоты,
заменимые и незаменимые аминокислоты.
1. Современные представления о структуре рибосом.
2. Аминоацил-тРНК-синтетазы, их свойства и функции.
3. Инициация биосинтеза белка.
4. Процессы элонгации и терминации при биосинтезе белков в рибосомном
аппарате клетки.
5. Роль РНК, макроэргических соединений и белковых факторов в
биосинтезе белков.
6. Код белкового синтеза. История его открытия и современное
представление о нем.
Углеводы и их обмен
1. Общая характеристика и классификация углеводов. Канонические и
неканонические функции углеводов.
2. Пути распада полисахаридов. Характеристика ферментов гидролиза
полисахаридов.
3. Фосфоролиз полисахаридов. Механизм его регуляции. Современные
представления о структуре и регуляции активности киназы фосфорилазы
в.
4. Дихотомический путь распада углеводов.
5. Значение апотомического распада углеводов.
6. Брожение. Химизм спиртового брожения.
7. Гликолиз. Химизм и эенргетический эффект гликолиза.
8. Гликогенолиз. Химизм гликогенолиза.
9. Механизм окислительного декарбоксилирования пировиноградной
кислоты при посредстве мультиэнзимного комплекса.
10.Цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Его роль в обмене веществ.
11.Первичный биосинтез углеводов. Механизм связывания CO2 на рибулезо1,5-дифосфате. Энергетика первичного биосинтеза углеводов.
12.Биосинтез ди- и полисахаридов. Гликозилтрансферазы. Роль
нуклеозиддифосфатсахаров в биосинтезе полисахаридов.
13.Глюконеогенез как обращение дихотомического пути распада углеводов.
Липиды и их обмен
1. Общая характеристика и классификация липидов. Значение стеридов,
липопротеинов и гликолипидов.
2. Строение и свойства фосфолипидов, их функции в организме.
3. Триглицериды их строение и свойства. Высшие жирные кислоты,
входящие в их состав. Роль триглицеридов в процессах
жизнедеятельности.
4. Распад триглицеридов (энергетическое и метаболическое значение).
5. Механизм β-окисления высших жирных кислот.
6. Глиоксилевый цикл и его роль в обмене веществ.
7. Биоситнез высших жирных кислот. Современное представление о
строении и механизме действия ацетил-КоА-карбоксилазы и синтазы
высших карбоновых кислот.
Биологическое окисление
1. Окисление сопряженное с фосфорилированием. Примеры субстратного
фосфорилирования.
2. Макроэргические соединения: АТФ, ГТФ, фосфоенолпировиноградная
кислота, 1,3-дифосфоглицериновая кислота и их роль в процессе
жизнедеятельности.
3. Возможные механизмы биосинтеза АТФ.
Взаимосвязь обменов
1. Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот и белков.
2. Взаимосвязь обмена углеводов и белков.
3. Превращение жиров в белки. Ацетил-КоА как источник кетокислот для
биосинтеза аминокислот.
4. Роль ацетил-КоА во взаимосвязи углеводов и липидов.
5. Уровни организации обмена веществ.
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
УРОВНЯ ПОДГОТОВКИ АТТЕСТУЕМОГО
Вступительные испытания проводятся в форме собеседования, в ходе
которых определяется готовность экзаменуемого к продолжению обучения на
соответствующих курсах биолого-химического факультета по основным
образовательным программам (см. перечень разделов...). Ответ экзаменуемого
заслушивается аттестационной комиссией. Результаты ответа оцениваются как
выдержавший/не выдержавший аттестационное испытание. Выдержавшим
вступительные испытания считается, если экзаменуемый обнаружил знания
основного материала в соответствии с требованиями ГОС и ФГОС высшего
профессионального образования по соответствующему курсу обучения




Ответ оценивается в баллах. Порог успешности составляет 50 баллов.
85-100 баллов выставляется за ответ, если экзаменуемый показал высокий
уровень владения учебно-программным материалом и понятийным
аппаратом, аналитический подход к различным теоретическим
направлениям биологии, умение применять на практике теоретические
знания;
материал
изложен
в
определенной
логической
последовательности,
литературным
языком,
с
использованием
современных научных терминов; ответ самостоятельный.
65-84 балла выставляется за ответ, если: ответ полный и правильный;
выдвинутые теоретические положения подтверждены примерами; в
ответе представлены различные подходы к рассматриваемой проблеме,
но их обоснование не аргументировано, сделаны краткие выводы;
материал изложен в определенной логической последовательности, при
этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по
требования экзаменатора.
50-64 балла выставляется за ответ, если экзаменуемый обнаружил знания
основного материала в объеме достаточным для дальнейшей учебы,
допустив при этом погрешности, пробелы в некоторых областях, но с
помощью экзаменатора смог их исправить.
0-49 баллов выставляется за ответ, продемонстрировавший отсутствие
знаний основного содержания теоретических вопросов курса.