Общая и неорганическая хими - Ивановский государственный

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Ивановский Государственный химико-технологический университет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
________________ В.И.Светцов
“_____”_____________ 2004г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Факультет: № I Неорганической химии и технологии
№ II Органической химии и технологии
№ III Химического машиностроения и кибернетики
Кафедра неорганической химии
По курсу Общей и неорганической химии
Для специальностей: I.240301 Химическая технология неорганических веществ; 240302 Технология электрохимических производств; 240306 Химическая технология монокристаллов,
материалов и изделий электронной техники; 240304 Химическая технология тугоплавких
неметаллических и силикатных материалов; 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов; 240202 Химическая технология и оборудование
отделочного производства; II. 240501 Химическая технология ВМС; 240401 Химическая технология органических веществ; 240201 Технология и оборудование производства химических волокон и композиционных материалов на их основе; 240502 Технология переработки
пластических масс и эластомеров; III. 240802 Основные процессы химических производств и
химическая кибернетика.
По направлениям: 240100, Химическая технология и биотехнология; 150600 Материаловедение и технология новых материалов; 280200 Защита окружающей среды; 240100 Химическая
технология полимерных волокон и биотехнология; 240100 Химическая технология и биотехнология.
Кафедра неорганической химии
Курс 1 семестр 1
Всего часов по дисциплине: I-1,2 – 272; I -3,4 – 245; I-5 − 255; II – 272; III – 272
Аудиторные занятия: I,II,III – 167
Лекции: I,II,III – 56
Лабораторные занятия: I,II,III – 111
Самостоятельная работа: I(1,2),II,III – 105; I(3,4) – 78; I(5) – 88
Экзамен: 1,2семестр
Зачет: 1,2 семестр
Иваново 2004
Рабочая учебная программа составлена на основании требований ГОС
высшего профессионального образования по специальностям:
240301 Химическая технология неорганических веществ; 240302 Технология
электрохимических производств; 240306 Химическая технология монокристаллов, материалов и изделий электронной техники; 240304 Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов; 280201
Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов; 240202 Химическая технология и оборудование отделочного производства;
240501 Химическая технология ВМС; 240401 Химическая технология органических веществ; 240201 Технология и оборудование производства химических
волокон и композиционных материалов на их основе; 240502 Технология переработки пластических масс и эластомеров; 240802 Основные процессы химических производств и химическая кибернетика.
Рабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры неорганической химии “_____”____________ 2004г., протокол № _________
Заведующий кафедрой неорг.химии _________________ Кобенин В.А.
Рабочая учебная программа рекомендована секцией Научно-методического
Совета естественно-научных дисциплин “_____”____________ 2004г
Председатель секции ___________________ Улитин М.В..
Рабочая учебная программа рассмотрена и утверждена Научнометодическими Советами факультетов № 1, 2, 3
Председатель НМС факультета:
№1__________________ Косенко Н.Ф.
№2 __________________ Левадонова А.Б.
№3 __________________ Мельников В.Г.
2
1 Введение
Цель дисциплины
Формирование у студентов научного взгляда на явления природы, создание
теоретического фундамента для последующего изучения всех других химических дисциплин и успешной деятельности специалистов в области химической
технологии.
На базе “Теоретических основ химии” изучить получение, свойства, основные закономерности изменения свойств кислотно-основного и окислительновосстановительного характера соединений элементов периодической системы,
используемых в химической технологии.
Требования к знаниям и умениям по дисциплине:
Студент должен:
1) знать основные понятия и законы химии, современные теории строения
атома, химической связи, элементы химической термодинамики, кинетики и
равновесия, современные теории растворов и динамику процессов в растворах,
химические процессы в растворах.
2) знать основные способы получения простых веществ и соединений, используемых в производстве и в быту;
3) знать электронные семейства элементов, важнейшие степени окисления,
формы соединений и закономерности изменения кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений в периодах и группах;
4) уметь использовать полученные знания для применения в других дисциплинах и химической технологии.
Cодержание дисциплины
Разделы ( темы, модули) программы
1. Наименование раздела (основной)
Семестр I
Теоретические основы химии
а) лекционный материал (час): 38
I. Химия как наука о веществах и их превращениях
Лекция 1
Тема 1. “Введение”
Представления о дифференциации и интеграции естественных наук. Химия одна из фундаментальных наук о природе. Предмет и задачи химии. Роль химии как производительной силы общества. Химическое производство и программа охраны биосферы.
3
“Вопросы для самостоятельной проработки”
(лекции не читаются)
Тема 2. “Атомно-молекулярное учение. Основные этапы развития
химии”
Основные понятия химии ( атом, молекула, химический элемент, изотопы).
Определение атомных и молекулярных масс.
Современное состояние атомно-молекулярной теории .
Общая характеристика химических элементов ( атомная масса, размеры атомных частиц, степень окисления)
Вопросы химической метрологии. Современная система атомных масс. Относительные атомные и молекулярные массы. Моль, как единица измерения в
химии.
Стехиометрические законы и их роль в современной химии. Нестехиометрические соединения. Бертолиды и дальтепиды. Законы сохранения.
II Химическая структура
Лекции 1,2
Тема 1. “Строение атома”
Волновые и корпускулярные свойства микрочастиц. Гипотеза де-Бройля.
Соотношение неопределенности Гейзенберга. Волновая функция, уравнение
Шредингера. Квантовые числа. Атомные орбитали s-, p-, d-, f - типа.
Энергетическая характеристика одноэлектронных атомных частиц. Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Принцип наименьшей энергии. Правило
Клечковского. Правило Хунда. Электронная конфигурация атомов.
Характеристика атома: орбитальный радиус, энергия ионизации, сродство к
электрону, электроотрицательность.
Тема 2. “ Периодический закон Д.И.Менделеева. Периодическая система
элементов”
Современная формулировка Периодического закона. Закон Мозли. Периодичность в изменении электронной конфигурации атомов. Полные и неполные
электронные аналоги. Периоды и группы. Коротко- и длиннопериодные варианты Периодической таблицы. Периодичность в изменении величин радиусов,
энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности атомов.
Вторичная периодичность. Диагональное сходство. Положение химического
элемента в периодической системе как его главная характеристика.
Лекция 3,4,5
Тема 3. “Химическая связь и строение молекул”
4
Понятие о природе химической связи. Основные характеристики химической связи (прочность и энергия разрыва связи). Типы химической связи. Ионная связь. Поляризация ионов и их поляризующее действие. Дипольный момент связи. Ковалентная ( полярная и неполярная) связь. Метод валентных
связей (ВС). Теория метода ВС для молекулы водорода. Основные результаты
метода ВС для молекулы водорода. Теория метода ВС для других молекул.
Классификация ковалентных связей (  -, и  - связи). Насыщаемость,
направленность, длина, кратность ковалентной связи и валентные углы. Гибридизация орбиталей. Донорно-акцепторная связь. Основные понятия о методе
молекулярных орбиталей (МО). Метод МО ЛКАО. Энергетические диаграммы
двухатомных гомоядерных молекул, образованных элементами и 1 и 2 периодов и простейших гетероядерных молекул. Понятие об электронодефицитных
связях.
Современная трактовка понятий “валентность”, “степень окисления”, “эффективный заряд атома в молекуле”.
Тема 4. “Химическая связь и фазовое состояние веществ”
Межмолекулярное взаимодействие (силы Ван-дер-Ваальса): ориентационное, индукционное и дисперсионное.
Водородная связь. Влияние водородной связи на свойства веществ с молекулярной структурой.
“Вопросы для самостоятельной проработки”
1. Основные представления о строении атомного ядра.
2. Агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное. Жидкие
кристаллы. Кристаллическое и аморфное состояния. Кристаллическая решетка,
дефекты структуры.
III Химическая динамика
Лекция 6
Тема 1. “Термодинамика химических процессов”
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Экзо- и
эндотермические реакции. Термохимические уравнения. Закон Гесса. Понятие
о теплотах образования и сгорания веществ.
Второй закон термодинамики. Понятие об энтропии. Уравнение Гиббса -Гельмгольца. Характеристика способности веществ к химическому взаимодействию. Стандартное состояние вещества. Термодинамическая активность.
Лекция 7,8
Тема 2. “Химическая кинетика и химическое равновесие”
Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической
реакции. Закон действия масс. Константа скорости. Классификация реакций в
5
химической кинетике. Молекулярность и порядок реакции. Простые реакции.
Сложные реакции (последовательные, параллельные, сопряженные, цепные,
фотохимические, обратимые). Зависимость скорости реакции от температуры.
Правило Вант-Гоффа. Теории химической кинетики. Теория активных столкновений. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Понятие об активированном комплексе в теории абсолютных скоростей реакции. Катализ. Гомогенный
и гетерогенный катализ.
Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие.
Константа химического равновесия. Смещение химического равновесия.
Принцип Ле-Шателье. Влияние температуры, давления и концентрации веществ на смещение равновесия.
IV Динамика процессов в растворах
Лекция 9,10.
Тема 1. “ Растворы”
Растворы как многокомпонентные системы. Агрегатное состояние растворов. Жидкие растворы. Теории растворов.
Способы выражения концентраций. Растворимость твердых, жидких и газообразных веществ. Закон Генри.
Растворы неэлектролитов. Давление насыщенного пара. Законы Рауля.
Криоскопия и эбулиоскопия. Явление осмоса. Осмотичекое давление. Закон
Вант-Гоффа. Применение законов Рауля и Вант-Гоффа для определения молекулярных масс растворенных веществ.
Лекция 11,12,13
Тема 2. “ Растворы электролитов”
Растворы электролитов. Особенности и свойства растворов электролитов.
Состояние ионов в растворе. Электролитическая диссоциация в водных растворах сильных и слабых электролитов. Представление о современных теориях
кислот и оснований. Протолитическая теория Бренстеда и Лаури. Понятие о
кислотах и основаниях Льюиса.
Законы Вант-Гоффа и Рауля для растворов электролитов. Изотонический
коэффициент. Взаимосвязь изотонического коэффициента и степени диссоциации.
Растворы слабых электролитов. Теория электролитической диссоциации.
Константа и степень диссоциации слабого электролита. Закон разбавления
Оствальда. Влияние одноименных ионов на диссоциацию слабых электролитов.
Растворы сильных электролитов. Кажущаяся степень диссоциации сильного
электролита. Активность и коэффициент активности. Ионная сила раствора.
Условность деления электролитов на сильные и слабые.
6
Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели Среды. Индикаторы. Методы определения рН. Буферные растворы.
Равновесие между раствором и осадком. Произведение растворимости и
растворимость труднорастворимых электролитов.
V Химические процессы
Лекция 14
Тема 1. “Химические реакции”
Классификация реакций. Обменные реакции в растворах. Реакции нейтрализации. Гидролиз солей. Ионные уравнения гидролиза. Константа и степень
гидролиза. Сложные случаи гидролиза.
Лекция 15,16
Тема 2. “Окислительно-восстановительные процессы”
Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления. Уравнивание окислительно - восстановительных реакций. Типы окислительно - восстановительных реакций. Важнейшие окислители и восстановители.
Равновесие на границе металл - раствор. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Водородный электрод. Ряд напряжений.
Уравнение Нернста. Гальванический элемент и ЭДС гальванического элемента.
Определение возможности протекания окислительно-восстановительных реакций.
Лекция 17,18,19
Тема 3. “Химия координационных соединений”
Координационные соединения. Характеристика комплексных частиц, их получение, классификация. Координационное число, зависимость координационного числа от заряда и радиуса комплексообразователя. Номенклатура координационных соединений. Природа сил комплексообразования. Метод валентных
связей и теория кристаллического поля.
Явление изомерии.. Ряд транс-влияния. Внутри- и внешнесферные равновесия
комплексных соединений. Константа нестойкости. Взаимосвязь процессов
комплексообразования с положением элемента в периодической системе.
“Вопросы для самостоятельной проработки”
(лекции не читаются)
Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Электролиз расплавов и водных растворов солей. Инертные и активные электроды. Законы
Фарадея.
б) лабораторные занятия:
57 час.
7
График прохождения лабораторного практикума
N
Сроки
выполнения
Тема и вид занятия
1
I
Вводная беседа. Инструктаж по ТБ.
Упражнение “Основные понятия и законы химии”
Выдача домашнего задания по теме “Основные понятия и законы химии”
Проверка домашнего задания и контрольная работа “Основные понятия и законы химии”
Упражнение “Способы выражения концентрации растворов”
Упражнение “Способы выражения концентрации растворов”
Выдача расчетного задания на лабораторную работу.
Прием расчета и выполнение лабораторной работы “Приготовление раствора заданной концентрации”
Коллоквиум “Способы выражения концентрации растворов”
Выдача индивидуального домашнего задания по теме “Химическая структура”
Cобеседование по теме “Химическая структура”
и прием индивидуального домашнего задания
Упражнение “Химическая динамика”
Упражнение “Химическая динамика”
Выдача индивидуального домашнего задания
Лабораторная работа “Определение теплоты растворения соли”
Лабораторная работа “ Зависимость скорости хим. реакции от
концентрации реагирующих веществ”
Прием лабораторных работ.
Собеседование по теме “Химическая динамика” и прием индивидуального домашнего задания.
Прием лабораторной работы.
Упражнение “Равновесие в растворах электролитов”
Выдача расчета на лабораторную работу “Определение рН
раствора”
Упражнение “Равновесие в растворах электролитов”
Прием расчета и выполнение лабораторной работы
“Определение рН раствора”
Коллоквиум “Равновесие в растворах электролитов”
Упражнение “Химические реакции”
Контрольная работа .
Лабораторная работа “Химические реакции”.
Отчет по лабораторной работе “Химические реакции”.
Упражнение ”Координационные соединения”
Контрольная работа и лабораторная работа ”Координационные соединения”
8
2
3
II
III
4
IV
5
V
6
VI
7
8
VII
VIII
9
IX
10
X
11
XI
12
XII
13
14
15
XIII
XIV
XV
16
XVI
17
XVII
Кол-во
часов
1
2
2
1
3
3
3
3
3
1
2
3
3
3
1
2
3
3
1
2
3
1
2
18
XVIII
19
XIX
Отчет по лабораторной работе ”Координационные соединения”. Завершение лабораторных работ.
Зачет
3
3
в) Практические занятия (семинары): нет
г) Индивидуальная работа с преподавателем (час): 0
Включает консультации по выполнению индивидуальных домашних работ и
выполнению лабораторного практикума.
д) Самостоятельная работа (час): 54
Подготовка к контрольным работам, коллоквиумам, индивидуальных домашних заданий.
Выполнение расчетных заданий к лабораторному практикуму и оформление
лабораторных работ.
Форма отчетности
Контрольная работа: 2
NN недель 2, 15,17
Коллоквиумы: 2
NN недель 5, 13
Индивидуальные домашние работы и собеседование по данной работе: 2
NN недель 6, 10
Отчет по лабораторным работам: 5
NN недель 4,9,12,16,18
II семестр
II.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
а) лекционный материал (час): 18
I. Химия p-элементов
Лекция 1.
Тема 1.”Общая характеристика p-элементов”
Электронные конфигурации, радиусы атомов, энергия ионизации, электроотрицательность, максимальные степени окисления. Закономерности изменения свойств p-элементов и их соединений в высшей степени окисления в периоде и группе.
9
Тема 2. “s2p5-элементы”.
Общая характеристика элементов. Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности, характерных степеней окисления атомов галогенов. Особенности фтора.
Природные соединения. Принципы получения простых веществ из природных соединений. Применение галогенов. Строение молекул галогенов (МО
ЛКАО), межмолекулярные взаимодействия и физические свойства простых
веществ. Взаимодействие галогенов с металлами и неметаллами. Закономерности изменения типа химической связи и свойств галогенидов элементов I-VI
групп периодической системы (на примере элементов III периода).
Строение молекул и физические свойства галогеноводородов. Способы
получения и химические свойства. Закономерности в изменении кислотных и
восстановительных свойств галогеноводородных кислот. Взаимодействие галогенов с водой и растворами щелочей. Термодинамические и кинетические
факторы, определяющие состав продуктов взаимодействия галогенов с водой.
Кислородные соединения галогенов. Закономерности в строении и свойствах
оксидов. Способы получения оксидов, кислородных кислот галогенов и их солей. Изменение строения и свойств (термическая устойчивость, окислительные, кислотно-основные свойства), кислородных кислот галогенов в ряду НГО
– НГО2 – НГО3 – НГО4 и в рядах с одинаковой степенью окисления. Вторичная
периодичность в ряду галогенов. Белящее действие хлора и его соединений на
целлюлозные ткани. Межгалогенные соединения (МГС). Типы, строение молекул в применении метода валентной связи. Получение, свойства, аналогия в
химических свойствах МГС и простых Г2 , взаимодействие с водой. Применение МГС.
Лекция 2.
Тема 3 “s2p4 – элементы”.
Общая характеристика элементов. Закономерности в изменении электронной
конфигурации, величины радиусов, энергии ионизации и сродство к электрону,
электроотрицательности, характерных степеней окисления.
Нахождение в природе. Получение простых веществ из природных соединений. Закономерности в изменении физических свойств простых веществ, химические свойства простых веществ. Применение кислорода, халькогенов и их
соединений. Озон. Озониды.
Водородные соединения. Получение, свойства. Закономерности в изменении кислотных и восстановительных свойств халькогеноводородов. Особое
положение H2O в ряду соединений H2Э.
Пероксид водорода. Получение, строение, свойства (применение, окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода в зависимости от pH).
Пероксиды металлов. Полисульфаны и полисульфиды металлов.
10
Оксиды халькогенов. Получение, свойства. Сопоставление строения и
свойств оксидов ЭО2 и ЭО3.
Оксокислоты H2ЭO3 и H2ЭO4 и их соли. Получение, строение, свойства.
Сопоставление силы кислот, термической устойчивости, окислительной активности оксокислот в ряду H2ЭО3 и Н2ЭО4.
Строение, получение, свойства тиосульфата натрия. Политионовые кислоты
и их соли, строение, получение, свойства. Полисерные кислоты и полисульфаты. Пероксокислоты. Хлористый тионил и хлористый сульфурил. Строение,
получение, свойства. Строение и свойства соединений серы, селена и теллура с
галогенами.
Лекции 3.
Тема 4 “s2p3- элементы”.
Общая характеристика элементов. Закономерности в изменении электронной конфигурации, размеров атомов, энергии ионизации и сродства к электрону, электроотрицательности, характерных степеней окисления.
Природные соединения. Получение простых веществ, применение, физические и химические свойства. Закономерности в изменении физических и химических свойств простых веществ. Специфические свойства азота.
Получение, свойства водородных соединений ЭН3. Закономерности в изменении термической устойчивости, кислотно-основных и восстановительных
свойств . Реакции соединения, замещения, разложения, обмена и окисления
аммиака. Получение солей аммония, их термическая устойчивость. Гидразин,
гидроксиламин, азотистоводородная кислота. Получение, строение, свойства,
применение. Состав, строение и закономерности в изменении свойств оксидов
азота. Получение оксидов азота. Азотистая кислота и нитриты, строение молекул, получение, свойства. Азотная кислота, получение, строение молекулы.
Окислительные свойства азотной кислоты. Зависимость состава продуктов взаимодействия HNO3 + Me от концентрации азотной кислоты и природы металла.
Окислительные свойства нитратов, их термическое разложение.
Оксиды фосфора (III,V) , их получение, строение, свойства. Конденсированные фосфорные кислоты, строение молекул, получение, свойства. Орто-,
пиро-, мета- полиметафосфаты. Фосфорноватистая и фосфористая кислоты.
Строение молекул, получение, свойства, соли. Закономерности в изменении
кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств и термической
устойчивости кислот H3PO2 , H3PO3 , H3PO4 .
Строение и свойства хлоридов (PCl3,PCl5) и оксохлорида (POCl3) фосфора.
Оксиды элементов подгруппы мышьяка, их получение, свойства. Оксокислоты мышьяка, сурьмы, висмута, их соли, получение, свойства. Сульфиды, галогениды, способы получения, свойства. Тиокислоты и их соли. Гидролиз солей.
Сопоставление кислотно-основных и окислительно-восстановительных
свойств оксидов и гидроксидов s2p3 – элементов.
11
Лекции 4. Тема 5 “s2p2 –элементы”
Электронная конфигурация, размер атома, энергия ионизации, сродство к
электрону, электроотрицательность. Характерные степени окисления и координационные числа. Особенности углерода.
Природные соединения s2p2 – элементов, принципы получения простых
веществ. Аллотропия. Физические и химические свойства простых веществ.
Закономерности изменения физических и химических свойств простых веществ. Применение простых веществ. Соединения s2p2 – элементов с водородом. Получение, свойства. Различие реакционной способности углеводородов и
силанов. Сравнительная характеристика водородных соединений элементов
подгруппы углерода.
Карбиды металлов, получение, свойства. Карбонилы металлов. Циановодород, тиоциановодород, их производные, получение, строение, свойства. Явление таутомерии.
Оксиды элементов подгруппы углерода. Получение, свойства. Сопоставление строения физических и химических свойств CО и CO2 . Гидроксиды s2p2 –
элементов, получение, свойства. Сопоставление строения и свойств карбонатов
и силикатов. Основные типы структур силикатов.
Закономерности в изменении строения и химических свойств оксидов и
гидроксидов Ge – Sn – Pb (термическая устойчивость, кислотно-основные,
окислительно-восстановительные свойства).
Соединения с галогенами. Сульфиды, их получение, свойства. Тиокислгты
и тиосоли, получение, свойства.
Применение соединений s2p2 – элементов.
Лекция 5.
Тема 6 “s2p1 – элементы”.
Общая характеристика элементов. Закономерности в изменении электронной конфигурации, радиусов атомов, энергии ионизации, характерных степеней окисления. Нахождение в природе. Получение, физические и химические
свойства простых веществ.
Получение, строение, свойства соединений бора с водородом. Соединения
бора с металлами, получение, свойства.
Получение, особенности строения и свойства В2О3 и борных кислот. Зависимость состава продуктов полимеризации оксоборатов от pH среды и концентрации. Диагональное сходство бора и кремния на примере гидридов, галогенидов, оксидов и оксокислот. Применение бора и его соединений.
Оксиды и гидроксиды элементов алюминия, галлия, индия, таллия. Получение, свойства. Закономерности в строении и свойствах (термическая устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные) соединений
12
элементов в степени окисления +3. Алюмотермия. Комплексные соединения
алюминия. Гидрид алюминия и алюмогидриды щелочных металлов.
Соединения таллия (I) Получение, свойства. Изменения устойчивости соединений элементов в низких степенях окисления в подгруппе, а также горизонтальном ряду Tl – Pb – Bi.
Применение алюминия, галлия, индия, таллия и их соединений.
II. Химия S- элементов
Лекция 6.
Тема 1. “Общая характеристика S-элементов”
Характеристика S – элементов в связи с положением их в периодической
системе Д.И.Менделеева. Изменение электронных конфигураций, радиусов
атомов, энергии ионизации в периоде и группе. Изменение свойств S – элементов и их соединений в периоде и группе.
Тема 2. “S1 – элементы”.
Особое положение лития. Нахождение в природе, получение, физические и
химические свойства щелочных металлов.
Закономерности в строении и свойствах (термическая устойчивость, кислотно- основные свойства) основных типов соединений: оксидов, перокисдов,
гидроксидов, карбонатов, галогенидов.
Тема 3. “S2 – элементы”.
Особое положение бериллия. Нахождение в природе, получение, физические и химические свойства простых веществ. Оксиды и гидроксиды бериллия
и магния, получение, строение, кислотно-основные свойства. Закономерности в
строении и свойствах основных типов соединений щелочноземельных металлов: оксидов, гидроксидов, карбонатов, галогенидов. Диагональное сходство
литий – магний, бериллий – алюминий. Применение бериллия, магния и щелочноземельных металлов и их соединений.
III. Химия d- элементов.
Лекции 7.
Тема 1.” Общая характеристика d-элементов”.
Электронные конфигурации, размеры атомов, энергии ионизации, характерные степени окисления d-элементов 4 периода (Sc – Zn). Наиболее устойчивые оксиды и соответствующие им гидроксиды. Закономерное изменение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов элементов 4 периода.
Сопоставление физико-химических свойств d-элементов со свойствами
s- и р-элементов.
Сопоставление физико-химических свойств d-элементов 5 и 6 периодов со
свойствами d-элементов 4 периода.
13
Тема 2.”S2d10- элементы”.
Общая характеристика элементов. Нахождение в природе, получение, свойства, применение. Амальгамы. Оксиды, гидроксиды, получение, свойства. Соединения с галогенами, их свойства.
Получение и свойства соединений Hg22+. Комплексные соединения. Сравнительная характеристика свойств соединений цинка, кадмия и ртути. Применение цинка, кадмия , ртути и их соединений.
Сопоставление свойств элементов и соединений элементов главной и побочной подгрупп.
Тема 3 “S1d10- элементы”.
Электронные конфигурации, радиусы атомов, энергия ионизации, характерные степени окисления.
Нахождение в природе, получение, свойства, применение простых веществ.
Оксиды и гидроксиды, способы получения, свойства. Галогениды, получение,
свойства. Комплексные соединения. Сравнительная характеристика свойств
однотипных соединений элементов подгруппы меди. Сопоставление свойств
элементов и соединений элементов в степени окисления +1 главной и побочной
подгруппы.
Лекция 8. Тема 4.” Sndm- элементы (n = 02, m =610)”.
Сравнение электронной конфигурации, радиусов атомов, энергии ионизации, характерных степеней окисления элементов подгрупп железа, кобальта,
никеля.
Элементы семейства железа: железо, кобальт, никель. Нахождение в природе, получение, свойства, применение.
Оксиды и гидроксиды, получение, свойства. Коррозия железа и борьба с
ней. Соли и комплексные соединения. Гидролиз солей. Ферраты, получение,
свойства. Кислотно-основные свойства гидроксидов и окислительно - восстановительные свойства соединений с различной степенью окисления. Применение соединений элементов семейства железа.
Тема 5. “S2d5- элементы”.
Электронные конфигурации, радиусы атомов, энергии ионизации, характерные степени окисления. Нахождение в природе, получение, физические и
химические свойства, применение. Оксиды и гидроксиды марганца и рения,
получение, свойства, сравнительная характеристика кислотно-основных
свойств. Сравнительная характе6ристика кислотно-основных свойств гидрок14
сидов марганца в зависимости от степени окисления. Окислительновосстановительные свойства соединений марганца в зависимости от степени
окисления. Окислительные свойства перманганатов в зависимости от рН. Сопоставление свойств элементов и соединений элементов в высшей степени
окисления главной и побочной подгрупп.
Лекция 9. Тема 6 “S1d5 –S2d4 элементы”.
Электронные конфигурации, радиусы атомов, энергия ионизации, характерные степени окисления. Нахождение в природе, получение, свойства, применение. Оксиды и гидроксиды, получение, свойства. Соли хрома (II) и (III),
получение, свойства. Хромовая и двухромовая кислоты. Хроматы и дихроматы,
их взаимные переходы, получение, свойства, хлористый хромил. Пероксид
хрома и пероксохроматы, их получение строение, свойства. Комплексные соединения хрома, молибдена, вольфрама. Сопоставление кислотно-основных и
окислительно-восстановительных свойств соединений хрома в ряду Cr(VI) –
Cr(III) – Cr(II).
Сопоставление свойств элементов и соединений элементов в высших степенях окисления главной и побочной подгрупп.
Вопросы для самостоятельной проработки (лекции не читаются)
Тема 1. “Водород”
Особенности строения атома водорода. Нахождение в природе, способы получения, физические и химические свойства, применение. Строение и свойства
иона оксония H3O+. Ион H и основные типы гидридов элементов I – VIII
групп. Вода. Строение и свойства твердой, жидкой и газообразной воды.
Тема 2 “S2p6- элементы”.
Электронная конфигурация, радиусы атомов и энергия ионизации атомов
благородных газов. Нахождение в природе. Получение, строение, свойства и
применение благородных газов. Закономерности изменения свойств клатратов
благородных газов. Получение и свойства фторидов. Кислородные соединения,
получение, свойства. Ксеноновые кислоты, ксенаты, перксенаты, их получение,
свойства.
Тема 3 “S2d1-3 элементы”.
”S2d3 элементы”. Общая характеристика свойств. Нахождение в природе,
получение, свойства, применение. Оксиды и гидроксиды, получение, свойства.
Сравнительная характеристика кислотно-основных и окислительновосстановительных свойств. Соли. Галогениды и оксогалогениды, получение,
свойства. Ванадаты, ниобаты, танталаты, получение, свойства.
Применение соединений.
15
Сравнительная характеристика элементов и соединений элементов в высшей степени окисления главной и побочной подгрупп.
“S2d2- элементы”. Общая характеристика элементов. Нахождение в природе,
получение, свойства, применение. Оксиды и гидроксиды, способы получения,
свойства. Галогениды, получение, свойства. Титанаты. Комплексные соединения. Сопоставление строения и свойств однотипных соединений в ряду Э(IV) Э(III) - Э (II). Сопоставление свойств элементов и соединений в высшей степени окисления главной и побочной подгрупп.
“S2d1- элементы”. Общая характеристика элементов подгруппы скандия.
Основные степени окисления. Природные соединения и получение. Физические и химические свойства. Комплексные соединения.
Сопоставление свойств соединений элементов главной и побочной подгрупп.
Тема 4.” Sndm- элементы (n = 02, m =610)”.
Элементы семейства платины: рутений, родий, палладий, осмий, иридий,
платина. Нахождение в природе, получение, свойства, применение. Гидроксиды палладия (II), платины(II,IV), получение, свойства. Оксиды рутения и осмия. Важнейшие соединения платиновых металлов, получение, свойства. Применение соединений платиновых элементов. Закономерности изменения
свойств соединений элементов в рядах и подгруппах.
Тема 5.” Химия f- элементов”.
Общая характеристика f-элементов. Особенности строения электронных
оболочек. Лантаноидное и актиноидное сжатие.
Лантаноиды. Общая характеристика. Нахождение в природе, получение,
свойства. Причина сходства свойств. Комплексные соединения, использование
их для разделения редкоземельных элементов. Окислительновосстановительные свойства оксидов. Применение лантаноидов.
Актиноиды. Общая характеристика элементов. Нахождение в природе,
получение, свойства, применение.
Оксид, гидроксид, галогениды тория, способы их получения, свойства. Изотопный состав урана, свойства. Соединения урана, получение, свойства. Уранаты и диуранаты.
Получение соединений плутония, свойства.
б) Лабораторные занятия – 54час.
16
Тема и вид занятий
Ко-во
час.
Вводная беседа. Инструктаж по ТБ.
Упражнения “Использование теоретических основ химии для количественной оценки и сравнительной характеристики свойств веществ”.
1
Nп/п
1
Сроки выполнения ( неделя)
2
I
Упражнение” Сравнительная характеристика р - элементов и их соединений в периодах и группах на примере S2p5-элементов и р-элементов 3 периода. Химия
S2p5-элементов ”.
3
II
3
Лабораторная работа 1 “Химия S2p5-элементов”.
3
III
4
Окончание лабораторной работы 1. Отчет по лабораторной работе 1
1
IV
2
2
5
Лабораторная работа 2 “Химия S2p4-элементов”.
3
V
6
Окончание лабораторной работы 2.
1
VI
Отчет по лабораторной работе 2
2
7
Лабораторная работа 3 “Химия S2p3-элементов”.
3
VII
8
Окончание лабораторной работы 3. Отчет по лабораторной работе 3
3
VIII
9
Лабораторная работа 4 “Химия S2p2-элементов”.
Отчет по лабораторной работе.
2
IX
1
10
Коллоквиум “Химия p-элементов IV –VIII групп и их
соединений”.
3
X
11
Лабораторная работа 5 “ S1-, S2, S2p1-элементы и их
соединения”.
3
XI
12
Отчет по лабораторной работе 5. Контрольная работа “
S1-, S2, S2p1-элементы и их соединения”.
2
XII
13
Упражнение “Химия d -элементов”
3
XIII
14
Лабораторная работа 6 “Химия nS2(n-1)d10; nS1(n-1)d10,
4S23d68 – элементов и их соединений”.
3
XIV
15
Отчет по лабораторной работе 6.
Ла2
5
2
бораторная работа 7 “Химия nS (n-1)d – nS (n-1)d2элементов и их соединений”.
1
XV
16
Завершение лабораторной работы 7. Отчет по лаборат.работе 7
17
1
2
3
XVI
17
Коллоквиум “d-элементы”
3
XVII
18
Завершение лабораторных работ. Зачет.
3
XVIII
в) индивидуальная работа с преподавателем (час.): 0
включает консультации по выполнению лабораторного практикума и подготовке к коллоквиумам и контрольной работе.
г) самостоятельная работа (час): 51
Подготовка к коллоквиумам, контрольной работе, отчету по лабораторным работами оформление лабораторных работ.
Форма отчетности:
Коллоквиумы: 2
№№ недель: 10,16
Контрольные работы: 1
№№ недель: 12
Отчеты по лабораторным работам
и собеседование по данной теме: 7
№№ недель: 4,6,8,9,12,14,15
Литература
Основная:
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. 2-е изд. М. Высш.
школа 1988.
2. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.
Химия, 1984.
3. Руководство к практическим работам по общей и неорганической химии. Часть I. Теоретические основы неорганической химии. Часть II.
Неорганическая химия. Под редакцией Г.А.Крестова, В.А.Кобенина
2001, 2002г.
18
4. Теоретические основы неорганической химии под редакцией Крестова
Г.А., Иваново, ИХТИ,1989.
5. Гольбрахт З.Е. Сборник задач и упражнений по химии. –М.: Высшая
школа: 1984.
Дополнительная:
1. Зубович И.А. Неорганическая химия. - М.: Высшая школа,1989.
2. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии.-М.:Ленинград:
Химия:1984.
3. Коровин Н.В. Общая химия.-М.: Высшая школа. 2000.
4. Угай Я.Л. Неорганическая химия. М. Высшая школа, 1989.
5. Некрасов Б.В. Основы общей химии. М. Химия, 1973. т.1 - 3.
6.Хьюи Дж. Неорганическая химия: строение вещества и реакционная
способность. М. Химия, 1987.
Составитель программы:
Карабинова Т.С.
Красухин В.И.
19