Сдача государственного экзамена

учебных дисциплин учебного плана:

1.«Общая и неорганическая химия»

Химия как наука о веществах и их превращениях. Явления физические и химические. Предметы общей и неорганической химии и их место в системе химических наук.

Связь химии с биологией, экологией, физикой и другими науками о природе. Значение неорганической химии для химической технологии и охраны окружающей среды.

Развитие представлений о строении вещества. Работы М.В. Ломоносова и атомистическая гипотеза Дальтона. Возникновение и развитиеатомно-молекулярного учения.

Атомы и молекулы, их размеры. Относительная атомная и молекулярная масса. Число Авогадро. Количество вещества. Моль – единица количества вещества. Молярная масса. Молярный объем газа. Химический эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента. Эквивалентный объем. Определение молярной массы эквивалента.

Химические элементы, химическая символика. Распространенность химических элементов в земной коре. Простые и сложные вещества. Аллотропия. Химические соединения и смеси.

Химические формулы, химические реакции, признаки химических реакций, типы химических реакций, стехиометрия, стехиометрические коэффициенты. Основные типы расчетных химических задач и способы их решения. Понятие о чистоте веществ. Методы очистки веществ: дистилляция, возгонка, фильтрация.

Металлы и неметаллы. Классификация и номенклатура неорганических соединений.

Оксиды солеобразующие и несолеобразующие. Кислотные, основные и амфотерные оксиды. Номенклатура, способы получения и свойства оксидов. Основания. Одно - и многокислотные основания. Щелочи. Номенклатура, способы получения и свойства оснований. Кислоты бескислородные и кислородосодержащие. Одно- и многоосновные кислоты. Номенклатура, способы получения и свойства кислот. Соли: средние, кислые, основные. Смешанные и двойные соли. Номенклатура, способы получения и свойства солей. Генетическая связь между классами неорганических соединений.

Законы стехиометрии: закон сохранения массы и энергии, закон кратных отношений, закон постоянства состава, закон эквивалентов, закон простых объемных отношений, закон Авогадро и следствия к нему.

Газовые законы: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Понятие о парциальном давлении. Определение молярной массы газообразных веществ.

Экспериментальное представление об атоме как сложной системе Открытие электрона. Планетарная модель атома. Ее достоинства и недостатки. Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Кванты. Уравнение Планка. Фотоэффект. Фотоны.

Теория строения атома водорода по Бору. Объяснение спектра атома водорода. Внутренние противоречия теории атома водорода по Бору. Корпускулярно-волновой дуализм частиц. Волны де Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга.

Квантовые числа как параметры определяющие состояние электрона в атоме. Главное (n), орбитальное (l), магнитное (m_ι) квантовые числа. Понятие об электронном облаке. Атомные орбитали. Основное и возбужденное состояние. Вид атомных s, p,. d и f орбиталей. Спиновое квантовое число (m_s). Емкость электронных уровней и подуровней.

Закон Мозли. Ядро как динамическая система протонов и нейтронов. Заряды ядер атомов. Многоэлектронные атомы. Три принципа заполнения орбиталей в атомах: принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Гунда. Правило Клечковского. Электронные формулы. Символическая и графическая формы записи электронных формул.

Атомные радиусы. Энергия ионизации. Сродство к электрону. Относительная электроотрицательность. Условные атомные и ионные радиусы. Магнитные свойства атомов.

Химическая связь. Условие образования химической связи. Основные характеристики химической связи: длина, энергия и валентный угол. Основные типы химической связи: ковалентная, ионная, металлическая. Ковалентная связь. Квантовомеханическое описание ковалентной связи. Метод валентных связей (МВС).

Два механизма образования ковалентной связи: обменный и донорно-акцепторный механизм. Полярность связи. Дипольный момент связи. Свойства ковалентной связи: насыщаемость, направленность, поляризуемость.

Насыщаемость ковалентной связи. Валентности атомов I, II, III периодов. Их максимальная валентность. Направленность ковалентной связи. Гибридизация АО. Условия устойчивости АО. Типы гибридизации и геометрия молекул. Полярность связей и полярность молекул в целом. σ- и π-связи. Кратность связи.

Типы кристаллических решеток, образуемых веществами с ковалентной связью в молекулах. Свойства этих веществ.

Ионная связь. Катионы и анионы в молекулах и твердых телах. Свойства ионной связи. Ионные кристаллические решетки. Свойства веществ с ионным типом связи в молекулах. Металлическая связь.

Водородная связь. Условия образования водородной связи. Молекулярная и внутримолекулярная водородная связь. Влияние водородной связи на свойства веществ. Роль водородной связи в биологических процессах.

Открытие Периодического закона Д.И. Менделеевым. Принцип построение естественной системы элементов. Экспериментальное подтверждение теоретических предсказаний Д.И. Менделеева.

Проблемы, поставленные Периодической системой, их разрешение с позиций представлений о строении атома. Современная формулировка Периодического закона. Периодичность изменения свойств элементов как проявление периодичности изменения электронных конфигураций.

Периодическая система как выражение Периодического закона и как естественная система элементов. Длинная, полудлинная и короткая формы периодических таблиц. Структура Периодической системы. Периоды, группы, подгруппы. Связь положения элемента в Периодической системе с электронным строением его атома. Особенности электронных конфигураций атомов элементов главных и побочных подгрупп. Элементы s-, p-, d-, f-семейств. Связь свойств элементов с их положением в Периодической системе. Изменение величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону и электроотрицательности атомов элементов в группах и периодах. Периодичность изменения свойств элементов как проявление периодичности изменения электронных конфигураций атомов. Внутренняя и вторичная периодичность. Диагональное сходство. Связь положения элемента в периодической системе со свойствами со свойствами его атомов и образуемыми ими простыми и сложными веществами.

Общенаучное и философское значение периодического закона Д.И. Менделеева.

Тепловые эффекты химических реакций. Теплоты образования химических соединений. Термохимические уравнения, расчеты по ним. Закон Гесса. Следствие из него. Изменение внутренней энергии системы. Энтальпия. Понятие об энтропии. Изобарно-изотермический потенциал (энергия Гиббса). Роль энтальпийного и энтропийного факторов в направленности процессов при различных условиях. Использование табличных значений стандартных энтальпий и стандартных изобарных потенциалов образования исходных и получаемых веществ для оценки возможности протекания химических реакций.

Истинная и средняя скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действующих масс. Его применение для гомогенных и гетерогенных систем. Константа скорости реакции. Зависимость скорости реакции от температуры, температурный коэффициент. Понятие об активных молекулах и энергии активации процесса. Понятие об активированном комплексе. Катализ. Катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Действие катализаторов. Значение катализа в химической технологии и в биологических процессах. Примеры промышленных катализаторов. Ферменты.

Необратимые и обратимые химические реакции. Условия обратимости и необратимости химических процессов. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ, температуры и давления. Принцип подвижного равновесия (Ле-Шателье) и использование его для выбора оптимальных условий осуществления химических процессов.

Краткая характеристика дисперсных систем и их классификация. Взвеси (суспензия, эмульсия), коллоидные растворы, истинные растворы. Механизм процесса растворения. Сольватация (гидратация) при растворении. Работы Д.И. Менделеева по теории растворов. Термодинамика процесса растворения.

Концентрация растворов. Способы выражения концентрации растворов. Массовая доля растворенного вещества. Характеристика концентрации растворов по их плотности. Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента раствора. Расчеты для приготовления растворов различной концентрации. Методика приготовления растворов. Меры предосторожности при работе с концентрированными растворами кислот и щелочей.

Электролиты и неэлектролиты. Основные положения теории электролитической диссоциации. Работы С. Аррениуса и И.А. Каблукова. Механизм диссоциации веществ с различным типом химической связи. Роль полярных молекул воды в процессах диссоциации веществ. Влияние на гидратацию размеров и зарядов ионов. Образование ионов гидроксония.

Степень электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Факторы, влияющие на степень диссоциации. Истинная и кажущаяся степень диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Понятие об активности и коэффициенте активности. Применение закона действия масс к процессу диссоциации электролитов.

Кислоты, основания, соли в свете теории электролитической диссоциации. Ступенчатая диссоциация. Основной и кислотный типы диссоциации гидроксидов. Амфотерные гидроксиды. Зависимость типа диссоциации и силы гидроксидов от относительной полярности химических связей в молекуле. Ионные уравнения. Условия протекания реакций обмена ионов в растворах электролитов.

Современные представления о кислотно-основном взаимодействии. Протолитическая теория Бренстеда-Лоури. Понятие о сопряженных кислотах и основаниях. Протолитические реакции. Роль растворителя.

Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Влияние температуры на процесс диссоциации воды. Концентрация ионов водорода в растворах. рН. Водородный показатель биологических жидкостей. Значение постоянства величин pН в химических и биологических процессах.

Равновесие в растворах малорастворимых электролитов. Произведение растворимости. Растворимость малорастворимых электролитов. Условия образования и растворения осадков.

Реакции гидролиза. Гидролиз солей. Различные случаи гидролиза. Гидролиз по катиону и аниону. Реакция среды в водных растворах солей. Обратимый и необратимый гидролиз солей. Степень и константа гидролиза. Факторы, смещающие равновесие гидролиза. Роль гидролиза в химических, биологических процессах и процессах выветривания минералов.

Понятие о комплексных соединениях. Основные положения координационной теории А. Вернера. Внешняя и внутренняя сферы комплексных соединений. Комплексообразователь, координационное число комплексообразователя. Лиганды, дентатность лигандов. Заряд комплексного иона. Номенклатура комплексных соединений. Основные классы комплексных соединений. Катионные, анионные, нейтральные комплексные соединения. Аммиакаты, аквакомплексы, гидрокомплексы, ацидокомплексы. Кристаллогидраты как частный случай аквакомплексов. Двойные соли как частный случай ацидокомплексов. Изомерия комплексных соединений. Гидратная, координационная, ионизационная и геометрическая цис- и транс- изомерия. Природа химической связи в комплексных соединениях. Электролитическая диссоциация комплексных соединений. Устойчивость комплексных ионов в растворах. Константы устойчивости и нестойкости. Связь между ними. Образование и разрушение комплексных ионов в растворах.

Реакции, идущие с изменением и без изменения степеней окисления атомов элементов. Окислительно-восстановительные реакции. Классификация окислительно-восстановительных реакций. Важнейшие окислители и восстановители. Правила составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Методы электронного баланса и электронно-ионный (полуреакций). Роль среды в протекании окислительно-восстановительных процессов Эквиваленты окислителя и восстановителя, расчет молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя.

Электрический ток в химических реакциях. Понятие о гальваническом элементе. Аккумуляторы. Возникновение скачка потенциала на границе раздела металл – водный раствор его соли. Водородный электрод сравнения. Стандартные электродные потенциалы. Ряд стандартных электродных потенциалов (электрохимический ряд напряжений металлов). Зависимость электродного потенциала металла от концентрации его ионов в растворе. Уравнение Нернста. Направленность окислительно-восстановительных реакций в растворах. Значение реакций окисления-восстановления в живой и неживой природе. Окислительно-восстановительные процессы в производстве.

Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Электролиз расплавов. Электролиз водных растворов кислот, щелочей, солей. Анодные и катодные процессы. Законы Фарадея. Применение электролиза. Гальваностегия, гальванопластика. Коррозия металлов. Типы коррозии. Защита от коррозии. Анодные и катодные покрытия.

Водород, изотопы. Распространение водорода в природе. Особенности положения в Периодической системе. Характеристика молекулы водорода с позиций методов валентных связей и молекулярных орбиталей: энергия, длина и кратность связи. Лабораторные и промышленные способы получения водорода, его физические и химические свойства. Меры предосторожности при работе с водородом. Атомарный и молекулярный водород как восстановитель. Соединения водорода с металлами и неметаллами. Применение водорода в промышленности и лабораторной практике.

Хлор, нахождение в природе, изотопы. Лабораторные и промышленные способы получения хлора, его физические и химические свойства. Механизм взаимодействия хлора с водородом. Хлороводород и хлороводородная (соляная) кислота: промышленные и лабораторные способы получения, физические и химические свойства. Соли хлороводородной кислоты.

Кислородные соединения хлора: оксиды, кислоты и их соли. Сравнение силы, прочности и окислительных свойств оксикислот хлора. Применение хлора и его соединений.

Общая характеристика свойств фтора, брома и йода. Зависимость свойств простых веществ, водородных и кислородсодержащих соединений галогенов от величины зарядов ядер. Биологическое значение галогенов и их соединений.

Общая характеристика свойств атомов элементов, простых и сложных веществ, образуемых атомами элементов на основании их положения в Периодической системе.

Кислород. Изотопный состав природного кислорода. Химическая связь в молекуле кислорода с позиций МВС. Физические и химические свойства кислорода. Промышленные способы получения кислорода. Роль кислорода в природе и технике. Аллотропия кислорода. Озон, его получение, образование в природе, свойства.

Воздух. Постоянные и переменные составные части воздуха. Проблемы чистого воздуха. Жидкий воздух, его свойства и практическое использование.

Водородные соединения кислорода. Вода в природе. Вода и пероксид водорода, состав и электронное строение их молекул. Изотопный состав воды. Термическая устойчивость воды. Физические свойства воды и их аномалии. Вода как растворитель. Химические свойства воды. Роль воды в биологических процессах. Промышленное значение воды. Способы очистки воды. Проблема чистой воды.

Азот. Азот в природе. Химическая связь в молекуле азота с позиций МВС, объяснение ее особой устойчивости. Лабораторные и промышленные способы получения азота, его физические и химические свойства. Соединения азота с водородом – аммиак, гидразин, азотистоводородная кислота, гидроксиламин. Электронное строение и геометрия молекулы аммиака. Лабораторные и промышленные способы получения аммиака, физические и химические свойства. Окисление аммиака. Соли аммония, их структура, свойства. Продукты термического разложения различных солей аммония. Амиды, и нитриды металлов. Практическое применение аммиака и солей аммония.

Кислородные соединения азота. Оксиды азота. Строение молекул, устойчивость, способы получения, свойства. Азотистая кислота и нитриты. Строение молекул, получение и свойства. Качественная реакция на нитрит-ион. Азотная кислота. Электронное строение и геометрия молекулы. Лабораторные и промышленные способы получения азотной кислоты. Химические свойства концентрированной и разбавленной азотной кислоты. Нитраты. Термическое разложение нитратов. Качественная реакция на нитрат-ион. Правила обращения с концентрированной азотной кислотой. Царская водка. Биологическая роль азота. Круговорот азота в природе. Азотные удобрения. Экологические аспекты химии азота.

Фосфор. Важнейшие природные соединения, получение. Аллотропные видоизменения фосфора. Токсичность белого фосфора, меры предосторожности при работе с ним. Фосфиды металлов. Фосфин.

Кислородные соединения фосфора. Оксиды фосфора. Оксокислоты фосфора. Фосфорноватистая, фосфористая и фосфорные кислоты: строение молекул, основность. Соли оксокислот фосфора. Метафосфаты, полифосфаты. Соли ортофосфорной кислоты, их практическое применение. Галогениды фосфора. Биологическая роль фосфора. Фосфорные удобрения. Качественная реакция на фосфат-ион. Использование фосфорных удобрений на почвах с разным рН. Круговорот фосфора в природе.

Мышьяк, сурьма, висмут. Распространенность в природе, получение простых веществ. Сравнительная характеристика физических и химических свойств мышьяка, сурьмы, висмута. Водородные соединения. Характеристика окислительно-восстановительных свойств соединений мышьяка, сурьмы, висмута в различных степенях окисления. Физиологическое действие мышьяка и его соединений. Практическое значение мышьяка, сурьмы, висмута и их соединений.

Углерод. Углерод в природе. Аллотропные видоизменения углерода: алмаз, графит, карбин. Их структура. Физические и химические свойства, практическое значение. Краткая характеристика водородных соединений углерода. Карбиды металлов.

Кислородные соединения углерода. Оксид углерода (II). Строение его молекулы, химические свойства. Оксид углерода (II) как восстановитель, его физиологическое воздействие и меры предосторожности при работе с ним. Первая помощь при отравлении угарным газом. Оксид углерода (IV), строение его молекулы, способы получения, физические и химические свойства. Угольная кислота. Карбонаты и гидрокарбонаты, растворимость, гидролиз, термическая устойчивость. Циановодородная кислота и ее соли. Круговорот углерода в природе.

Кремний. Нахождение в природе. Физические и химические свойства, получение кремния. Водородные соединения кремния, отличие их свойств от аналогичных соединений углерода. Силициды металлов. Диоксид кремния. Получение и свойства. Кремниевые кислоты. Силикаты, растворимое стекло. Искусственные силикаты. Стекло, цемент, бетон, керамика, фарфор, фаянс.

Общая характеристика свойств германия, олова, свинца, проявляемые степени окисления. Краткая характеристика водородных соединений элементов. Оксиды и гидроксиды, их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Восстановительные свойства соединений олова (II). Значение германия в современной технике, применение олова, свинца и их соединений народном хозяйстве. Защита окружающей среды от распыления соединений тяжелых металлов.

История открытия элементов. Их место в Периодической системе, электронная структура атомов. Нахождение в природе. Способы выделения. Физические свойства. Важнейшие соединения ксенона и криптона. Применение благородных газов.

Положение в Периодической системе элементов, образующих простые вещества металлического характера. Природа металлического состояния: основные признаки, зонная теория строения, металлическая связь как структура металлов. Типы кристаллических решеток металлов.

Общие физические свойства металлов. Общая характеристика химических свойств металлов. Металлы как восстановители. Взаимодействие металлов с водой и водными растворами электролитов. Электрохимический ряд напряжений металлов. Коррозия металлов и основные способы защиты от нее. Сплавы и их свойства. Типы сплавов. Применение сплавов.

Основные виды руд, их обогащение. Обзор важнейших методов получения металлов из руд. Возможности получения металлов электролизом расплавов и растворов.

Общая характеристика свойств элементов, простых и сложных веществ, образуемых атомами элементов главных подгрупп I и II групп на основании их положения в Периодической системе и электронных конфигураций атомов.

Распространенность в земной коре, важнейшие природные соединения. Правила хранения и техника безопасности при работе со щелочными и щелочноземельными металлами. Способы получения металлов, их физические и химические свойства. Получение, свойства и применение важнейших соединений: оксидов, гидридов, пероксидов, гидроксидов, солей. Получение соды. Меры предосторожности при работе со щелочами. Значение соединений калия и натрия для живых организмов.

Жесткость воды и способы ее устранения.

Общая характеристика свойств элементов, простых и сложных веществ, образуемых атомами элементов.

Бор. Нахождение в природе. Важнейшие природные соединения. Аллотропные модификации, важнейшие физические и химические свойства кристаллического бора, его получение и применение. Особенности структуры бороводородов, их свойства. Нитрид бора, оксид и гидроксид бора: структура, свойства, получение, применение. Ортоборная кислота. Бура. Бор как микроэлемент.

Алюминий. Нахождение в природе. Важнейшие природные соединения. Физические и химические свойства простого вещества, его получение. Алюминотермия, применение алюминия и его сплавов. Оксид и гидроксид алюминия, их амфотерность. Соли алюминия, их гидролиз.

Хром. Природные соединения хрома. Получение хрома и феррохрома. Применение хрома и его сплавов. Соединения хрома (II, III, VI) – оксиды, гидроксиды, соли. Получение, физические и химические свойства. Окислительно-восстановительные свойства хрома (III). Комплексные соединения хрома (III). Хромовые кислоты и их свойства. Хроматы и дихроматы. Условия их существования. Соединения хрома (VI) как окислители. Хромовая смесь.

Молибден и вольфрам. Их получение из природных соединений. Свойства и применение молибдена, вольфрама и их сплавов. Оксиды и гидроксиды молибдена и вольфрама. Молибденовая и вольфрамовая кислоты и их соли.