Хімія (гео-сервер)
Курс лекцій: "Хімія" Зміст
Відео: Can the geographic location of a web server affect SEO?
Для студентів спеціальностей: географія, екологія, геоінформаційні системи
програма
ЧАСТИНА 1. Теоретичні основи НЕОРГАНІЧЕСККОЙ ХІМІЇ
I.ВСТУП
Хімія - наука про речовини та їх перетворення. Роль хімії в промисловому виробництві і розвитку народного господарства. Зв`язок хімії з іншими природничими науками. Хімія і екологія. Предмет і завдання неорганічної хімії.
II. АТОМНО-молекулярного вчення
І ОСНОВНІ ЗАКОНИ ХІМІЇ
1. Основні поняття в хімії. Основний зміст атомно-молекулярного вчення. Поняття "атом", "молекула", "хімічний елемент", "речовина", "атомна маса", "молекулярна маса". Моль - як міра кількості речовини. Молярна маса. Постійна Авогадро.
2. Основні стехіометричні закони. Поняття про стехиометрии. Закон збереження маси в хімічних реакціях. Закон сталості складу. Закон еквівалентів. Газові хімічні закони: закон об`ємних відносин, закон Авогадро, об`єднаний газовий закон, закон парціальних тисків. Сучасний зміст стехиометрических законів, їх придатність до речовин з різною структурою.
3. Найважливіші класи і номенклатура неорганічних речовин.
Принципи класифікації неорганічних речовин. Бінарні сполуки. Кислоти, основи, солі. Найважливіші фізичні і хімічні властивості. Способи отримання. Основи сучасної номенклатури неорганічних речовин.
III. БУДОВА АТОМА. ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН І
1. Розвиток вчення про будову атома. Історія розвитку уявлень про будову атома. Основні положення сучасної теорії будови атома. Склад атомних ядер. Масове число. Ізотопи. Явище радіоактивності.
2. Будова електронних оболонок атомів. Подвійна природа електрона. Принцип невизначеності. Хвильова функція. Поняття про електронну оболонці. Електронна щільність. Розподіл електронної щільності близько ядра атома водню. трактування поняття ldquo-розмір атомаrdquo- в рамках хвильової теорії.
Квантові числа як характеристика стану електрона в атомі. s-, p-, d-, f- електрони. Поняття: енергетичний рівень і підрівень, електронна оболонка (шар), атомна орбіталь. Взаємне розташування рівнів і підрівнів по енергії. Поняття про ефективне заряді ядра.
Принцип Паулі і максимальна ємність електронних оболонок. Правила Гунда. Порядок заповнення електронами атомних орбіталей. Електронні конфігурації і електронно-структурні формули атомів різних елементів.
3. Періодична система елементів як форма відображення періодичного закону. Формулювання періодичного закону Д. І. Менделєєва. Особливості заповнення атомних орбіталей електронами і формування періодів. s-, p, d-, f-елементи, їх розташування в періодичній системі. Структура періодичної системи і її сучасні графічні форми. Головна і побічна підгрупи. Фізичний сенс номера періоду і номера групи. Положення металів і неметалів в періодичній системі. Поняття про особливості положення водню, лантаноїдів і актиноїдів. Фізичний сенс періодичного закону. Значення вчення про періодичність для розвитку природознавства.
4. Періодичність властивостей хімічних елементів. Основні фактори, що визначають характер зміни властивостей хімічних елементів. Ковалентні, іонні і орбітальні радіуси атомів. Зміна радіусів за періодами і групам. Ефект лантаноидному стиснення.
Іонізаційний потенціал і спорідненість до електрону. Поняття про електронегативність елементів. Закономірності зміни потенціалу іонізації, спорідненості до електрона і електронегативності в групах і періодах.
Періодичність хімічних властивостей елементів, простих речовин і хімічних сполук. Зміна властивостей елементів по періодах і групах в залежності від будови зовнішніх і предвнешнего електронних оболонок і радіусів атомів.
V. ХІМІЧНИЙ ЗВ`ЯЗОК І БУДОВА РЕЧОВИНИ
I. Механізм утворення хімічного зв`язку. Основні особливості хімічної взаємодії. Електронна природа хімічного зв`язку. Поняття про кути зв`язку. Основні типи хімічного зв`язку: ковалентний, іонна і металева.
Квантово-механічна трактування механізму утворення зв`язку між двома атомами водню. Основні положення методу валентних зв`язків. Обмінний і донорно-акцепторні механізм утворення ковалентного зв`язку. Валентність хімічних елементів. Постійна і змінна валентность- фактори, що визначають їх значення. Координаційне число атома. Поняття про валентної і координаційної насиченості атома.
2. Властивості ковалентного зв`язку. Одинарні і кратні зв`язку. Насичуваність і спрямованість ковалентного зв`язку. Фактори, що визначають енергію, довжину і валентний кут зв`язку. Ефективний заряд атома. Електричний момент диполя. Ступінь окислення - формальний заряд атома. Валентність і ступінь окиснення елемента в сполуках. Валентність і ступінь окиснення елемента в сполуках. Валентні можливості атомів. Локалізовані і делокалізованних зв`язку. Багатоцентрові зв`язку.
3. Геометрія структур з ковалентним типом зв`язків. Поняття про стереохимии. Фактори, що визначають геометричну конфігурацію молекул. Концепція гібридизації атомних валентних орбіталей. Основні типи гібридизації: sp-, sp2-, sp3, sp3d2. Зв`язують і несвязивающіе електронні пари. Вплив відштовхування електронних пар на просторову конфігурацію молекул.
4. Іонна і металева зв`язок. Іонна зв`язок як граничний випадок ковалентного полярного зв`язку. Координаційне число іона.
Поняття про природу металевої зв`язку. Ненасиченість і ненаправлення іонної і металевої зв`язку.
5. Будова речовини в конденсованому стані. Міжмолекулярної взаємодії: ориентационное, індукційне, дисперсійне. Міцність міжмолекулярної взаємодії і агрегатний стан речовин.
Природа водневої зв`язку. Значення для природних об`єктів. Кристалічна, рідке і аморфний стан речовин. Типи кристалічних решіток: атомна, металева, іонна і молекулярна. Фактори, що визначають температуру плавлення атомних, іонних і молекулярних кристалів. VI. ХІМІЧНІ РЕАКЦІЇ
1. Швидкість хімічних реакцій. Визначення поняття. Фактори, що впливають на швидкість хімічних реакцій: концентрація реагентів, тиск, температура, присутність каталізатора, ступінь подрібнення, радіоактивне опромінення. Закон діючих мас для швидкості хімічної реакції, як основний закон хімічної кінетики. Константа швидкості і її фізичний зміст. . Фактори, що впливають на константу швидкості хімічної реакції: природа реагуючих речовин, температура і присутність каталізатора. Поняття про порядок і молекулярної хімічної реакції.
2. Вплив температури на швидкість хімічної реакції. Температурний коефіцієнт швидкості хімічної реакції. Основні положення теорії активації Арреніуса. Активні молекули. Енергія активації. Перехідний стан або активоване комплекс. Енергетична схема протікання реакції.
3. Вплив каталізатора на швидкість хімічної реакції. Гомогенний і гетерогенний каталіз. Активні центри та їх роль в гетерогенному каталізі. Поняття про адсорбцію. Вплив каталізатора на енергію активації хімічної реакції. Каталіз в природі і хімічному виробництві. Ферменти.
4. Хімічна рівновага. Оборотні та необоротні хімічні реакції. Стан хімічної рівноваги. Фактори, що визначають величину константи рівноваги: природа реагентів і температура. Зрушення хімічної рівноваги. Принцип Ле-Шательє. Вплив зміни концентрації, тиску і температури на стан хімічної рівноваги. Значення хімічної рівноваги в навколишньому середовищі.
5. Фотохімічні і ланцюгові реакції. Особливості протікання фотохімічних реакцій. Нерозгалужені і розгалужені ланцюгові реакції. Умови зародження і обриву ланцюгів. Фотохімічні процеси в живій природі.
6. Фактори, що визначають напрямок протікання хімічних реакцій. (Елементи хімічної термодинаміки). Поняття: фаза, система, середа, макро- і мікростану. Основні термодинамічні характеристики. Внутрішня енергія системи і її зміна в ході хімічних перетворень. Ентальпія. Стандартна ентальпія речовини. Зміна ентальпії в системах в ході хімічних перетворень. Тепловий ефект (ентальпія) хімічних реакцій. Екзо- і ендотермічні процеси. Термохимия. Закон Гесса. Термохімічні розрахунки.
Поняття про ентропію. Зміна ентропії в ході фазових перетворень і хімічних процесів. Поняття про ізобарно-ізотермічному потенціал системи (вільна енергія Гіббса). Співвідношення між величиною зміни енергії Гіббса і величинами ентальпії реакції (основне термодинамічне співвідношення). Термодинамічний аналіз можливості і умов протікання хімічних реакцій. Особливості протікання хімічних процесів в живих організмах.
VII. РОЗЧИНИ
1. Дисперсні системи. Визначення поняття "розчин". Тверді і рідкі розчини. Грубодисперсні системи. Суспензії і емульсії. Колоїдні і істинні розчини.
2. Розчинення як фізико-хімічний процес. Особливі властивості води як розчинника. Особливі властивості води як розчинника. Сольвати, гідрати і кристалогідрати. Теплові ефекти процесів розчинення. Зміна ентальпії в процесі розчинення речовини. Хімічна теорія розчинів Д. І. Менделєєва. Сучасний стан фізико-хімічної теорії розчинів.
3. Розчинність речовин. Вплив температури і тиску на розчинність. Вплив температури розчиняється речовини і розчинника на розчинність речовини. "Правило" розчинності. Насичені і ненасичені розчини.
4. Склад розчинів. визначення поняття rdquo-концентраціяldquo- розчинів. Способи вираження складу розчинів: масова частка розчиненої речовини, молярна і еквівалентна концентрації розчинів, моляльність розчину. Еквіваленти кислот, підстав і солей в реакціях обміну. Зв`язок між обсягами розчинів реагуючих речовин і їх еквівалентними концентраціями. Перерахунки концентрацій.
5. Електроліти і неелектролітів. Основні положення теорії електролітичної дисоціації. Фактори, що визначають схильність речовин до дисоціації: полярність і енергія зв`язку, поляризованість молекул розчиненої речовини, полярність молекул розчинника, характер взаємодії розчиненої речовини і розчинника. Механізм дисоціації. Сольватація (гідратація) утворюються іонів.
6. Сильні і слабкі електроліти. Ступінь дисоціації електролітів. Фактори, що визначають ступінь дисоціації: природа розчиненої речовини і розчинника, концентрація розчину і температура. Механізм дисоціації сполук з різним типом хімічного зв`язку. Стан іонів в розчинах. Якісне та кількісне відмінність характеру дисоціації сильних і слабких електролітів. Константа дисоціації слабкого електроліту. Закон розведення Оствальда. Уявлення про теорію сильних електролітів. Справжня і удавана ступінь дисоціації сильних електролітів в розчині. Фактори, що впливають на її величину. Іонні пари. Ефективна концентрація іонів в розчині. Поняття про активність і коефіцієнті активності.
7. Дисоціація електролітів. Підстави, кислоти і солі з точки зору теорії електролітичної дисоціації. Ступінчаста дисоціація многоосновних кислот і підстав багатозарядних металів. Дисоціація середніх, кислих і основних солей. Вода як розчинник. Іон гидроксония. Амфотерні електроліти. Сучасне трактування амфотерности гідроксидів металів. Зміна кислотно-основних властивостей гідроксидів в періодах і групах періодичної системи. Сучасні уявлення про природу кислот і підстав.
8. Обмінні реакції між іонами в розчині. Загальні умови протікання реакцій обміну в розчинах електролітів. Оборотність реакцій іонного обміну. Повні і скорочені іонно-молекулярні рівняння. Зсув іонних рівноваг.
9. Умови освіти і розчинення опадів. Рівновага між осадом і розчиненою частиною електроліту. Твір розчинності. Умови осадження малорозчинних електролітів. Їх розчинення у воді, кислотах і в розчинах, що містять однойменні іони. Переклад опадів в розчин за рахунок комплексоутворення. Принципи зміщення іонних рівноваг.
10. Дисоціація води. Константа дисоціації. Іонний добуток. Водневий показник (рН). Поняття про індикатори. Значення кислотності середовища для протікання біологічних процесів.
Відео: Comparing Azure SQL Database and SQL Server in a Virtual Machine
11. Гідроліз солей. Механізм гідролізу. Типові випадки гідролізу в залежності від сили кислоти і підстави, що утворюють сіль. Вплив природи, заряду і радіусу іонів на їх гідролізуемих. Ступінчастий гідроліз багатозарядних іонів. Константа гідролізу. Ступінь гідролізу. Вплив концентрації розчину, температури і рН середовища на ступінь гідролізу солей. Умови придушення гідролізу. Спільний гідроліз в живому організмі.
VIII. Окислювально-ВІДНОВЛЮВАЛЬНІ ПРОЦЕСИ
1. Окислювально-відновні реакції. Складання рівнянь окисно-відновних реакцій. Принцип електронного балансу. Підбір коефіцієнтів в рівняннях. Метод напівреакцій. Основні типи окисно-відновних реакцій. Реакції диспропорціонування і внутримолекулярного окислення-воссатновленія. Найважливіші окислювачі і відновники. Роль окисно-відновних процесів в природі.
2. Гальванічні елементи і окислювально-відновні потенціали. Поняття про подвійне електричному шарі. Стрибок потенціалу на межі метал-розчин. Напрямок руху електронів та іонів в гальванічному елементі. Визначення ЕРС гальванічного елемента. Водневий електрод. Нормальні (стандартні) електродні потенціали окисно-відновних систем. Рівняння Нернста (без виведення). Електрохімічний ряд напруг металів. Окислювально-відновні потенціали та напрямок протікання окислювально-відновних реакцій. Таблиця стандартних окисно-відновних потенціалів. Вплив середовища рН на величину окисно-відновного потенціалу.
3. Окислювально-відновні процеси за участю електричного струму. Електроліз водних розчинів і розплавів. Електроліз з інертними і активними електродами. Схеми процесів на електродах. Отримання неорганічних речовин і їх очищення за допомогою електричного струму. Хімічні джерела струму.
IX. КОМПЛЕКСНІ СПОЛУКИ
1. Основні положення координаційної теорії. Валентна і координаційна насиченість і можливість утворення комплексних з`єднань. Основні положення координаційної теорії. Будова комплексної сполуки: комплексообразователь, ліганди, внутрішня і зовнішня сфери, комплексний іон. Координаційне число і ступінь окислення комплексоутворювача. Заряд комплексного іона. Катіонні, аніонні і нейтральні комплекси. Принципи сучасної номенклатури комплексних сполук.
2. Характер хімічного зв`язку в комплексних сполуках. Електростатичне і донорно-акцепторна взаємодія. Фактори, що визначають здатність атома виступати в якості комплексоутворювача і їх положення в періодичній системі. Поняття про основні положення теорії координаційного зв`язку.
3. Стійкість комплексних іонів. Дисоціація комплексних іонів. Константа нестійкості комплексів. Поняття про подвійні солях. Використання комплексоутворення для розчинення важкорозчинних електролітів.
4. Внутрішньокомплексні (хелатні) з`єднання. Їх структура. Роль комплексоутворення в біологічних процесах. Поняття про біонеорганічної хімії.
ЧАСТИНА II. ОГЛЯД ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕЛЕМЕНТІВ ТА ЇХ НАЙВАЖЛИВІШІ З`ЄДНАННЯ
Вступ. Основні принципи класифікації хімічних елементів, s-, p-, d-, f-елементи. Поширеність елементів в природі. Розсіяні і рідкісні елементи. Кругообіг елементів в природі. Біогенні елементи.
X. S-, І Р-ЕЛЕМЕНТИ СЬОМИЙ ГРУПИ
1. Загальна характеристика водню. Будова атома водню. Притаманні ступеня окислення. Характер зв`язків у сполуках водню: іонні, полярні і неполярні, водневі зв`язку.
2. Фізичні та хімічні властивості водню. Міцність молекули водню. Її термічна дисоціація. Водень як відновник. Атомарний водень. Взаємодія водню з металами і неметалами. Гідриди. Їх класифікація. Іон водню і іон гідроксонію. Умови їх існування. Біологічного значення. Знаходження водню в природі. Ізотопи водню. Способи отримання водню в лабораторії та в техніці, його застосування.
3. Галогени. Загальна характеристика елементів. Будова атомів. Притаманні ступеня окислення. Зміна радіуса атома, енергія іонізації, стродства до електрону і електронегативності в ряду галогенів. Характер хімічних зв`язків з металами і неметалами. Стійкість вищих валентних станів галогенів. Особливості фтору.
4. Властивості простих речовин галогенів. Характер хімічного зв`язку в молекулах галогенів. Їх фізичні властивості: агрегатний стан, температура кипіння і плавлення в ряду фтор-астат, розчинність в воді і органічних розчинниках. Хімічні властивості: зміна окисної активності галогенів в підгрупі, їхнє ставлення до води, лугів, металів і неметаллам- продукти взаємодії галогенів з водою і лугами на холоді і при нагріванні, реакції діспропорціонірованія- особливості хімії фтору. Природні сполуки галогенів. Застосування галогенів. Їх фізіологічне і фармакологічна дія. Токсичність галогенів і запобіжні заходи при роботі з ними.
5. Галогеноводороди. Характер хімічного зв`язку в молекулах. Фізичні та хімічні властивості. Агрегатний стан. Характер зміни температур кипіння і плавлення в ряду фтороводород-иодоводорода. Термічна стійкість галогеноводородов. Реакційна здатність. Відновлювальна активність. Розчинність в воді. Кислотні властивості. Особливості фтороводородной кислоти. Загальні принципи отримання галогеноводородов. Соляна кислоти. Фізичні, хімічні властивості і способи отримання. Застосування. Роль соляної кислоти і хлоридів в живих організмах. Галогеніди.
6. Кисень з`єднання галогенів. Кисневі кислоти хлору. Зміна стійкості, окислювальних і кислотних властивостей в ряду HClO - HClO4. Принципи отримання цих кислот і їх солей. Застосування. Хлорне вапно. Бертоллетова сіль. Перхлорати. Кислородосодержащие кислоти брому і йоду. Їх солі.
