МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД 042-18-10.1.86
/01-2014
УМКД
Редакция № 1
программа дисциплины
от 11.09.2014 г.
«Теоретические аспекты
неорганической и
координационной химии»
для преподавателя
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«Теоретические аспекты неорганической и координационной химии»
для специальности 6М060600 – «Химия»
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Семей
2014
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 2 из 13
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель ________ « 29 »
д.х.н., профессор кафедры «Химия»
08
2014 г. С.Е. Кудайбергенов,
2 ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры «Химия»
Протокол от «
29
»
08
2014 года, № 1
Заведующий кафедрой ________ Б.Х. Мусабаева
2.2
На
заседании
технологического факультета
Протокол от «
05
»
учебно-методического
09
бюро
инженерно-
2014 года, № 1
Председатель ________ С.С. Толеубекова
3 УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к
методического совета университета
Протокол от « 11 »
09
изданию
2014 года, № 1
Председатель УМС ________ Г.К. Искакова
4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
на
заседании
Учебно-
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 3 из 13
Содержание
1
2
3
4
5
6
7
Область применения
Нормативные ссылки
Общие положения
Содержание учебной дисциплины (модуля)
Перечень тем для самостоятельной работы обучающихся
Карта обеспеченности учебно-методической литературой
Литература
4
4
4
6
10
10
12
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 4 из 13
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса, по дисциплине «Теоретические аспекты
неорганической и координационной химии», предназначена для обучающихся
специальности «6М060600» – «Химия».
2
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливает
порядок организации учебного процесса по дисциплине «Теоретические
аспекты неорганической и координационной химии» в соответствии с
требованиями и рекомендациями следующих документов:
- Государственный общеобязательный стандарт послевузовского
образования РК, постановление № 1080 от 23 августа 2012 года;
- Каталог элективных дисциплин специальности «6М0606000» – «Химия»
от 13.04.2014 г.;
- СТУ 042-ГУ-4-2014 Стандарт университета «Общие требования к
разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;
- ДП
042-1.01-2014 Документированная процедура «Структура и
содержание учебно-методических комплексов дисциплин».
3
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Краткое содержание дисциплины:
Дисциплина «Теоретические аспекты неорганической и координационной
химии» является одним из основных курсов по выбору, входящих в цикл
дисциплин и изучается во 2 семестре на 1 курсе обучения. Химия
координационных соединений, развившаяся на базе неорганической химии и
представляющая собой важнейшее направление химической науки, успешно
использует важнейшие концепции строения и реакционной способности
вещества. Теоретические аспекты химии координационных соединений и сами
координационные соединения широко используются практически во всех
отраслях химической науки: аналитической и органической химии, биохимии,
катализе, электрохимии, фотохимии, теории растворов и т.д. Ее результаты и
достижения оказывают существенное влияние на развитие и решение как
фундаментальных, так и практических задач общества и используются во
многих сферах жизнедеятельности человечества: в промышленном и
сельскохозяйственном производствах, в решении экологических задач, в
медицине, в пищевой промышленности. В связи с этим развитие теоретических
и экспериментальных основ химии координационных соединений как
междисциплинарной науки имеет общехимическое и, в целом, общенаучное
значение.
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 5 из 13
Данный курс предусматривает изучение терминологии, номенклатуры и
изомерии координационных соединений, теории строения координационных
соединений; рассматривает устойчивость, реакционную способность,
термодинамику координационных соединений, классы координационных
соединений и синтез; излагает методические особенности исследования
координационных соединений.
3.2 Цель изучения дисциплины:
- приобретение знаний о современных концепциях, теориях и
практических направлениях неорганической и координационной химии;
получение представлений о современных прикладных проблемах и тенденциях
в развитии неорганической и координационной химии.
3.3 Основная задача изучения дисциплины:
- углубление теоретической и п р ак ти ч е с ко й подготовки в области
неорганической и координационной химии (рассмотрение основных понятий
неорганической и координационной химии; изучение номенклатуры, строения
и свойств координационных соединений; ознакомление с методиками их
синтеза, очистки и идентификации; освоение и углубление знаний по
термодинамическому и кинетическому описанию реакций комплексных частиц;
формирование представлений об использовании координационных соединений
в различных областях человеческой жизни, современной науки и техники).
3.4 Результаты обучения:
В результате изучения дисциплины обучающийся должен:
- знать основные концепции, теории и направления неорганической и
координационной химии;
- владеть навыками синтеза и идентификации неорганических
соединений с заранее заданными свойствами, навыками свободного
ориентирования в проблемах координационной химии при решении
практических задач;
- усвоить способы описания химической связи в неорганических и
координационных
соединениях,
способы
расчета
устойчивости
координационных соединений;
- уметь проводить описание и расчеты энергетических уровней простых и
многоатомных молекул;
- понимать современное состояние
химии координационных
соединений, практическое применение координационных соединений и
процессов комплексообразования;
- иметь представление о важнейших классах координационных
соединений, их реакционной способности, их состоянии в растворе, их роли в
науке и технике;
- приобрести систематизированное представление об образовании
химической связи, методах синтеза, исследования состава, структуры и физикохимических свойств веществ координационной природы.
3.5 Пререквизиты курса:
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 6 из 13
 Неорганическая химия,
 Физическая химия,
 Органическая химия.
3.6 Постреквизиты курса:

Медико-биологические полимеры,

Механизм образования макромолекул,

Методы получения и исследования полимеров,

Физико-механические свойства полимеров.
3.7 Выписка из рабочего учебного плана:
Курс Семестр
1
2
Креди
ты
ЛК
час.
СПЗ
час.
ЛБ
час.
СРОП
час.
СРО
час.
3
30
15
-
23
67
Таблица 1
Все
Форма
го
итогового
час. контроля
135 экзамен
4 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Таблица 2
Наименование тем и их содержание
Количество
часов
1
2
МИКРОМОДУЛЬ 1 «ОБЩИЕ ВОПРОСЫ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ И
КООРДИНАЦИОННОЙ ХИМИИ»
1
2
Лекционные занятия
Введение.
2
Понятие о неорганических и координационных соединениях.
Терминология неорганической и координационной химии.
Номенклатура
неорганических
и
координационных
соединений. Теории неорганической и координационной
химии. Координационная
теория
Вернера.
Методы
неорганической и координационной химии.
Классификация неорганических и комплексных соединений.
1
Классификация
комплексных
соединений
по
типу
центрального атома, по устойчивости комплексов, по типу
координируемых лигандов, по специфике строения, по
характеру связывания.
Практические занятия
Понятия и теории неорганической и координационной химии
2
МИКРОМОДУЛЬ 2 «МОДЕЛИ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
В НЕОРГАНИЧЕСКИХ И КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ»
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 7 из 13
1
Лекционные занятия
Ионно-ковалентные и электростатические представления.
Ионная связь. Ковалентная связь. Размер ионов. Ионные и
кристаллические радиусы. Концепция эффективного атомного
номера. Энергии кристаллической решетки. Теория
отталкивания электронных пар валентной оболочки.
Алгоритм расчета по теории Гиллеспи. Ограничения модели
Гиллеспи. Достоинства и недостатки электростатических
теорий. Классическая теория химического строения.
Постулаты классической теории. Критерий существования
молекулы. Валентность.
Квантово-механические модели.
Метод валентных схем (валентных связей). Теория
кристаллического поля. «Кристаллические» поля. Энергии
стабилизации кристаллическим полем. Теория поля лигандов.
Практические занятия
Химическая связь в неорганических и координационных
соединениях
МВС. Теория кристаллического поля
ММО. Теория поля лигандов
МИКРОМОДУЛЬ 3 «ОБЩИЕ СВОЙСТВА
КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ»
Лекционные занятия
Геометрия неорганических и координационных соединений.
Изомерия неорганических и координационных соединений.
Типы изомерии координационных соединений: гидратная,
ионизационная, координационная (в т.ч. координационная
полимерия), структурная, изомерия связи, геометрическая,
оптическая и конформационная. Влияние типа изомерии
координационного соединения на его физико-химические
свойства.
Стереохимия комплексных соединений.
Эффекты Яна - Теллера. Геометрия координационных
полиэдров и их форма. Факторы, влияющие на строение
координационных полиэдров. Стерические эффекты. Природа
центрального атома и лигандов. Структура координационных
соединений непереходных элементов. Щелочные и щелочноземельные металлы как комплексообразователи. Типы
образуемых комплексов и их устойчивость. Координационные
соединения p-элементов.
Устойчивость координационных соединений.
Комплексные соединения в растворах. Прямая и обратная
2
2
2
1
1
1
3
2
3
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 8 из 13
1
задачи теории химических равновесий в растворе. Константы
устойчивости: математическое моделирование. Энтальпийный
и энтропийный вклады в константы устойчивости.
Закономерности
в
устойчивости
координационных
соединений.
Особенности
комплексообразования
редкоземельных элементов (РЗЭ). Закономерности изменения
устойчивости и строения координационных соединений в
ряду РЗЭ, роль "лантаноидного" сжатия.
Внешнесферные
катионы
и
устойчивость
твердых
комплексных соединений. Модель «взаимного влияния».
Термическая устойчивость комплексных соединений.
Реакционная способность координационных соединений.
Описание реакционной способности. Общее теоретическое
описание
химического
взаимодействия.
Свойства
потенциальных поверхностей. Симметрия и направление
реакций. Теория взаимного влияния.
Кислотно-основные
превращения
координационных
соединений.
Кислотно-основные свойства комплексных соединений.
Концепция кислот и оснований Льюиса. Теория жестких и
мягких кислот и оснований. Льюисовская кислотность в
реакциях фторидов ксенона.
Окислительно-восстановительные реакции координационных
соединений.
Классификация окислительно-восстановительных реакций.
Внешнесферный механизм. Теория Маркуса - Хаша.
Перекрестное соотношение Маркуса. Внутрисферный
механизм. Специальные окислительно-восстановительные
реакции.
Влияние среды на скорость химических реакций.
Классификация растворителей. Координационные свойства
растворителей. Донорная сила растворителя. Образование
комплексов в растворах. Описание редокс-реакций в
растворителе. Взаимодействие ионов с растворителем.
Перенос электрона. Реакции «перезарядки». Реакции с
изменением
координационной
сферы
комплекса.
Гетерогенные
реакции.
Реакции
окислительного
фторирования.
Практические занятия
Изомерия координационных соединений
Классы комплексообразователей
Лиганды координационных соединений
2
2
2
2
3
1
1
1
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 9 из 13
1
Образование комплексов: термодинамический аспект
Реакционная способность координационных соединений
Комплексообразование в растворе
МИКРОМОДУЛЬ 4 «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ
КООРДИНАЦИОННОЙ ХИМИИ»
Лекционные занятия
Методические особенности исследования координационных
соединений.
Теоретическое
и
экспериментальное
использование
физических
методов
исследования.
Методические
особенности исследования химической индивидуальности
твердых комплексов и растворных систем. Химические и
физические методы состояний окисления центрального иона.
Основы синтеза координационных соединений.
Стратегия синтеза координационных соединений. Прямые и
косвенные пути синтеза. Термодинамически и кинетически
контролируемые реакции синтеза. Примеры синтеза
координационных соединений с монодентатными, хелатными
и макроциклическими лигандами. Особенности синтеза
полиядерных соединений. Темплатный синтез комплексных
частиц. Методы синтеза, связанные с замораживанием
равновесий
комплексообразования.
Окисление
или
восстановление доминирующего комплекса в системе
комплексных частиц.
Прикладные аспекты координационной химии.
Координационные соединения в живых организмах.
Биометаллы, их краткая характеристика. Понятие о
биокоординационной химии. Бикомплексы и биокластеры.
Биокомплексы
с анионами
неорганических кислот.
Биокомплексы с аминокислотами и белками. Биокомплексы с
порфиринами.
Токсичность
металлов:
роль
комплексообразования.
Основные
аспекты
применения
координационных
соединений. Комплексные соединения платины как
противоопухолевые препараты. Проблемы разработки
лекарственных форм на их основе. Применение летучих
координационных соединений в технологии получения
материалов из газовой фазы (MOCVD). Основные
разновидности материалов, получаемых по технологии CVD.
Перспективы применения гетероядерных соединений при
синтезе многокомпонентных материалов. Особенности
различных способов перевода комплексных соединений в пар,
2
1
2
1
2
2
2
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 10 из 13
1
выбор оптимального способа в соответствии с природой
комплекса. Комплексы в гальванотехнике, аналитической
химии и др. областях.
Практические занятия
Методы исследования в координационной химии
Основы синтеза координационных соединений
Прикладное значение координационной химии
2
1
1
1
5 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
ОБУЧАЮЩИХСЯ
5.1 Решение расчетных задач по теме «Номенклатура и изомерия комплексов».
5.2 Решение расчетных задач по теме «Химическая связь в
координационных соединениях».
5.3 Решение расчетных задач по теме «Устойчивость и реакционная
способность комплексных соединений».
5.4 Решение экспериментальных задач по теме «Синтез координационных
соединений, очистка, анализ, изучение состава и свойств синтезированных
координационных соединений».
Буков Н.Н. Координационная химия d- и f-элементов с
полидентатными лигандами: синтез, строение и свойства: автореферат
дис. ... доктора химических наук: 02.00.01. – 31 с. [Электрон. ресурс]. – 2014.
– URL: https://dvs.rsl.ru
6 КАРТА
ЛИТЕРАТУРОЙ
ОБЕСПЕЧЕННОСТИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ
Таблица 3
Процент
обеспеченности
4
Наименование учебников, учебнометодических пособий
Количество экземпляров
Количество
обучающихся
1
Киселев Ю.М. Химия координационных
соединений/ Учебник и задачник для
бакалавриата
и
магистратуры
М.: Издательство Юрайт, 2014. - 657 с.
[Электрон. ресурс]. – 2014. – URL:
https:// biblio-online.ru
Киселев Ю.М., Добрынина Н.А. Химия
координационных соединений/ Учебное
пособие. - М.: Академия, 2007. - 352 с.
1
2
3
1
1
100
2
3
4
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Скопенко В.В., Цивадзе А.Ю., Савранский
Л.И., Гарновский А.Д. Координационная
химия. – М.: ИКЦ Академкнига.- 2007.488 с.
Соколов М.Н., Гущин А.Л., Самсоненко
Д.Г. Координационная химия. Часть 1.
Электронное строение, устойчивость,
механизмы
реакций,
неводные
растворители/ Учебное пособие. - Изд-во
НГУ, 2013. - 161 с.
Соколов
М.Н.,
Самсоненко
Д.Г.
Координационная химия. Часть II:
Металлоорганические
соединения,
катализ
с
участием
комплексов
переходных
металлов,
кластерные
соединения/ Учебное пособие. - Изд-во
НГУ, 2011. - 194 с.
Гельфман
М.И.,
Юстратов
В.П.
Неорганическая химия. Комплексные
соединения:
Учебное
пособие.
Кемеровский технологический институт
пищевой промышленности. Кемерово,
2004. – 112 с.
Ашуйко В.А. Курс лекций по химии
комплексных соединений. - Минск: БГТУ,
2011. - 130 с.
Луцкий
Д.Л.,
Николаев
А.А.
Координационные соединения. - М.:
«Академия естествознания», 2005. – 76 с.
Сафронова
Е.,
Решетников
С.
Номенклатура комплексных соединений. Методическая разработка по курсу
«Современные проблемы химии». –
Ижевск: «УдГУ», 2011. – 26 с.
Березин Б.Д., Ломова Т.Н. Реакции
диссоциации комплексных соединений. Институт химии растворов РАН. - М.:
Наука, 2007. - 278 с.
Буков Н.Н. Координационная химия dи f-элементов с полидентатными
лигандами:
синтез,
строение
и
свойства: автореферат дис....доктора
1
Страница 11 из 13
1
1
100
1
1
100
1
1
100
1
1
100
1
1
100
1
1
100
1
1
100
1
1
100
2
3
4
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
химических наук: 02.00.01. – 31 с.
[Электрон. ресурс]. – 2014. – URL:
https://dvs.rsl.ru
Дроздов
А.А.,
Зломанов
В.П.
Неорганическая химия. В 3т. Т.2. Химия
непереходных элементов. - 2011. – 368 c.
Дроздов А.А., Зломанов В.П.
Неорганическая химия. В 3т. Т.3. Химия
непереходных элементов. - 2008. - 400 c.
Страница 12 из 13
1
1
100
1
1
100
7 ЛИТЕРАТУРА
7.1 Основная литература
7.1.1 Киселев Ю.М. Химия координационных соединений/ Учебник и
задачник
для
бакалавриата
и
магистратуры
М.: Издательство Юрайт, 2014. - 657 с. [Электрон. ресурс]. – 2014. – URL:
https:// biblio-online.ru
7.1.2 Киселев Ю.М., Добрынина Н.А.
Химия координационных
соединений/ Учебное пособие. - М.: Академия, 2007. - 352 с.
7.1.3 Скопенко В.В., Цивадзе А.Ю., Савранский Л.И., Гарновский А.Д.
Координационная химия. – М.: ИКЦ Академкнига.- 2007.- 488 с.
7.1.4 Соколов М.Н., Гущин А.Л., Самсоненко Д.Г. Координационная
химия. Часть 1. Электронное строение, устойчивость, механизмы реакций,
неводные растворители/ Учебное пособие. - Изд-во НГУ, 2013. - 161 с.
7.1.5 Соколов М.Н., Самсоненко Д.Г. Координационная химия. Часть II:
Металлоорганические соединения, катализ с участием комплексов переходных
металлов, кластерные соединения/ Учебное пособие. - Изд-во НГУ, 2011. - 194
с.
7.1.6 Гельфман М.И., Юстратов В.П. Неорганическая химия.
Комплексные соединения: Учебное пособие. Кемеровский технологический
институт пищевой промышленности. Кемерово, 2004. – 112 с.
7.2 Дополнительная литература
7.2.1 Ашуйко В.А. Курс лекций по химии комплексных соединений. -
Минск: БГТУ, 2011. - 130 с.
7.2.2 Луцкий Д.Л., Николаев А.А. Координационные соединения. - М.:
«Академия естествознания», 2005. – 76 с.
7.2.3 Сафронова Е., Решетников С. Номенклатура комплексных
соединений. - Методическая разработка по курсу «Современные проблемы
химии». – Ижевск: «УдГУ», 2011. – 26 с.
7.2.4 Березин Б.Д., Ломова Т.Н. Реакции диссоциации комплексных
соединений. - Институт химии растворов РАН. - М.: Наука, 2007. - 278 с.
7.2.5 Буков Н.Н. Координационная химия d- и f-элементов с
полидентатными лигандами: синтез, строение и свойства: автореферат
УМКД 042-18-10.1.86/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 13 из 13
дис. ... доктора химических наук: 02.00.01. – 31 с. [Электрон. ресурс]. – 2014.
– URL: https://dvs.rsl.ru.
7.2.6 Дроздов А.А., Зломанов В.П. Неорганическая химия. В 3т. Т.2.
Химия непереходных элементов. - 2011. – 368 c.
7.2.7 Дроздов А.А., Зломанов В.П. Неорганическая химия. В 3т. Т.3.
Химия непереходных элементов. - 2008. - 400 c.