Обзор химии элементов и их важнейших соединений

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ.

1.Место химии в ряду фундаментальных наук. Предмет и задачи химии. Роль химии как производительной силы общества. Химическое производство и проблемы охраны окружающей среды.

2.Атомно-молекулярное учение.Основные положения а-м учения. Стехиометрические законы. Нестехиометрические соединения. Законы сохранения. Взаимосвязь массы и энергии.

3.Состав атомов. Элементарные частицы. Атомное ядро. Корпускулярно-волновой дуализм. Уравнение Планка. Гипотеза де Бройля.

4.Квантовомеханическая теория строения атома. Принцип неопределенности. Волновое уравнение.

5. Квантовые числа. Форма граничной поверхности электронной плотности для s-, p-, d-, и f-атомных орбиталей.

6. Принцип Паули. Правило Хунда и Клечковского.

7. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Строение атома и периодичность свойств химических элементов.

8. Структура (период, ряд, группа, подгруппа) и формы периодической системы и их связь с электронным строением атомов. s-, p-, d- и f-элементы. Периодические и непериодические свойства элементов (понятия: вторичная периодичность, кайносимметричные орбитали).

9. Закономерности изменения свойств элементов в главных подгруппах и в периодах. Особенности строения атомов главных и побочных подгрупп на примере атомов хлора и марганца.

10. Характеристика элемента по положению в периодической таблице (на примере углерода). Понятие о биогенных элементах и их положение в ПС.

11.. Химическая связь. Строение и свойства вещества. Типы химической связи.

12. Ковалентная (полярная и неполяряая) связь. Квантовомеханические методы описания химической связи. Метод валентных связей (МВС).

13. Механизм образования связи. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи на примере образования иона гидроксония.

14. Основные характеристики ковалентной связи. Длина и энергия связи. Насыщаемость и направленность. Кратность связи. Сигма- и пи-связи.

15. Гибридизация атомных орбиталей на примере молекул: метана, хлорида алюминия, хлорида бериллия. Валентный угол и геометрия молекулы. Метод молекулярных орбиталей (МО ЛКАО). Энергетические диаграммы гомо- и гетероядерных молекул (N₂, Cl₂, O₂, NH₃, Be₂).

16. Поляризация связи. Дипольный момент связи. Характеристики взаимодействующих атомов: потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Степень ионности связи.

17. Поляризационная способность и поляризующее действие. Объяснение некоторых физических свойств веществ с точки зрения этой теории.

18. Ионная связь как предельный случай ковалентной полярной связи. Свойства веществ с различным типом связи.

19.Металлическая связь. Сходство и различие с ионной и ковалентной связями.

20. Водородная связь. Межмолекулярная и внутримолекулярная. Механизм образования. Особенности физических свойств веществ с водородной связью Примеры.

21.Агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное. Кристаллическое и аморфное состояния. Кристаллические решетки.

22.Комплексные соединения. Определение. Состав.

23. Донорно-акцепторный механизм образования. (Метод ВС). Типичные комплексообразователи и лиганды. Изомерия комплексных соединений. 24.

25. Классификация и номенклатура комплексных соединений.

26. Квантовомеханические методы трактовки химической связи в комплексных соединениях.

27. Аквакомплексы. Диссоциация комплексных соединений с образованиием аквакомплексов. Константа нестойкости комплексного иона.

28. Получение и разрушение комплексных соединений. Примеры. Применение комплексных соединений. Двойные соли.

29. Внутренняя энергия и энтальпия вещества. Первый закон термодинамики. Тепловые эффекты химических реакций. Экзо- и эндотермические реакции. Термохимические уравнения.

30. Закон Гесса. Движущие силы химического процесса. Понятие об энтропии. Направление самопроизвольного протекания химических реакций Энергия Гиббса образования веществ. Стандартное состояние вещества.

31. Гомо- и гетерогенные реакции. Скорость химической реакции: основные понятии. Выражение для скорости го и гетерогенной реакции. Кинетическое уравнение.

32. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Зависимость скорости химической реакции от концентрации. Закон действия масс. Константа скорости.

33. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Представление о теории активных столкновений. Энергия активации. Уравнение Аррениуса.

34. Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ. Понятие о механизме каталитических реакций. Автокатализ. Ферментативный катализ. Кислотно-основной катализ. Ферментативный катализ. Ингибиторы. Каталитические яды.

35. Обратимые и необратимые реакции. Химические реакции в гетерогенных системах. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье. Химическое равновесие- условие существования живого организма.

36. Истинные растворы. Общие свойства растворов. Типы растворов. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость веществ в различных агрегатных состояниях

37. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярность, моляльность, молярная концентрация эквивалента. Концентрация раствора – важнейший фактор функционирования организма. Энергетика процесса растворения.

38. Химическая теория растворов Д.И.Менделеева. Растворение как физико-химический процесс.

39. Электролитическая диссоциация в водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации слабого электролита. Закон разбавления Оствальда. Теория сильных электролитов. Кажущаяся степень диссоциации сильного электролита. Роль ионов в живом организме. Ионы – частицы, в виде которых питательные вещества усваиваются организмом.

40. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Методы определения рН.

41. Гидролиз солей. Ионные уравнения реакции гидролиза. Константа и степень гидролиза.

42. Необратимый гидролиз (2 случая). Процессы гидролиза в природе.

43. Труднорастворимые электролиты. Равновесие осадок - раствор. Произведение растворимости Влияние одноименного иона на растворимость труднорастворимого электролита. Условия выпадения и растворения осадков.

44. Электрохимические процессы. Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления. Важнейшие окислители и восстановители. Ионномолекулярные уравнения окислительно-восстановительных реакций. Уравнение Нернста.

45. Окислительно-восстановительный потенциал. Направление протекания окислительно-восстановительных реакций. Взаимосвязь энергии Гиббса и ЭДС О-В процесса. Окислительно-восстановительный эквивалент.

46. Равновесие на границе металл - раствор. Электродный потенциал. Водородный электрод сравнения. Ряд напряжений. Химические источники электрического тока. Гальванические элементы. Электродвижущая сила.

46. Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Законы электролиза. Электролиз водных растворов и расплавов солей. Потенциал разложения. Явление перенапряжения.

47. Электрохимическая коррозия металлов. Способы защиты от коррозии.

Обзор химии элементов и их важнейших соединений

48. Металлы.. Положение в периодической системе. Особенности строения. Свойства простых веществ. Коррозия металлов.

49. Водород. Место водорода в Периодической системе. Изотопы водорода. Способы получения, физические и химические свойства водорода. Соединения водорода с металлами и неметаллами. Гидриды.

50. Вода, строение молекулы, аномалии физических свойств. Диаграмма состояния воды. Структура льда. Различные формы связанной воды. Химически связанная вода. Аквасоединения.

51. Химические свойства воды. Вода в природе. Жесткость воды и способы устранения. Проблема опреснения и очистки воды.

52. Пероксид водорода, получение, структура и свойства.

53. Общая характеристика галогенов. Галогены как простые вещества: строение молекул (метод МО и ВС), методы получения, физические (агрегатное состояние, растворение в полярных и неполярных растворителях, температура кипения, химические свойства).

54. Особенности строения и свойств фтора.

55. Галогены как окислители. Гидролиз хлора.

56. Водородные соединения галогенов. Получение. Строение. Растворимость в воде. Основные свойства. Закономерности в ряду.

57. Кислородные кислоты хлора со степенью окисления: +1, +3, +5, +7 (строение, растворение в воде, диссоциация и сила кислот, основные свойства,.). Получение белильной извести.

58. Характер изменения свойств в ряду кислородных кислот хлора. Применение простых веществ и соединений галогенов.

59. Элементы побочной V11 группы. Марганец. Положение в П.С. Особенности строения, степени окисления и примеры соединений. Восстановительная способность перманганатов в различных средах. Разложение перманганата калия.

60. Элементы главной подгруппы VI группы. Халькогены. Общая характеристика халькогенов, аллотропия халькогенов.

61. Кислород. Строение атома и молекулы, получение и свойства кислорода. Оксиды, пероксиды, надпероксиды.

62. Озон, его получение, свойства и биологическая роль.

63. Закономерности в изменении кислотно-основных свойств в рядах и группах периодической системы элементов оксидов и гидроксидов халькогенов

64. Водородные соединения халькогенов. Закономерности в ряду в зависимости от строения.

65. Сера Положение в П.С. Аллотропия. Химические свойства.

66. Соединения серы со степенью окисления -2. Сероводородная кислота Строение и свойства.

67 Сульфиды, их растворимость в воде и минеральных кислотах, гидролиз, восстановительные свойства. Возможность получения сульфидов металлов под действием сильного и слабого электролита.

68. Получение и свойства оксидов серы. Сернистая и серная кислоты. Строение. Общие и специфические свойства. Получение..

69. Кислородные кислоты серы (полисерные, пероксосерные, тионовые, тиосерная) их строение и основные свойства.

70. Сульфаты, их свойства. Практическое применение халькогенов и их соединений. Соединения серы как важнейшие загрязнители окружающей среды

71. Элементы побочной V1 группы.Положение хрома в П.С. Особенности строения атома хрома. Хроматы и дихроматы. Получение, свойства.

72. Общая характеристика элементов подгруппы. Азот.Положение в П С.Строение и свойства простого вещества. Получение в промышленности и лаборатории.

73. Нитриды. Биологическая роль азота. Проблема фиксации атмосферного азота.

74. Промышленный синтез, свойства и применение аммиака. Равновесие в водном растворе аммиака. Соли аммония.

75. Представление о соединениях азота со степенью окисления-1 и -2. Основные свойства. Оксиды азота, строение, получение и химические свойства.

76. Азотистая кислота, ее окислительно-восстановительная активность. Нитриты.

77. Азотная кислота, получение и общие свойства. Специфические свойства свойства: взаимодействие с металлами и неметаллами, органическими вешествами.

78. Нитраты. Строение нитрат – иона. Растворимость, гидролиз термическая устойчивость. Азотные удобрения. Проблема нитратов.

79. Применение азота и его соединений. Проблемы накопления оксидов азота в атмосфере. Участие их в фотохимическом смоге

80. Азотистовородная кислота. Получение, строение, свойства, получение..

81.Фосфор. Положение в ПС. Получение фосфора. Кристаллические модификации фосфора. Соединения фосфора с металлами и неметаллами.

82. Фосфин Строение, свойства, получение и применение..

83 Оксиды фосфора. Фосфорные кислоты (метафосфорная, ортофосфорная, полифосфорные и полиметафосфорные кислоты, их соли. Диссоциация, сила кислот.

84. Растворимость фосфатов и гидрофосфатов в воде и минеральных кислотах.. Гидролиз солей ортофосфорной кислоты, рН среды. Получение фосфатов.

85. Применение фосфора и его соединений. Фосфор – биогенный элемент. Фосфорные удобрения. Сравнительная характеристика водородных соединений азота и фосфора.

86. Элементы главной подгруппы IV группы.. Общая характеристика. Углерод. Характеристика элемента по положению в П.С. Формы существования простого вещества. Биологическая роль углерода и его соединений.

87. Неорганические соединения углерода. Карбиды металлов. Круговорот углерода в природе.

88. Оксиды углерода. Угольная кислота и ее соли. Карбонаты и гидрокарбонаты, их растворимость и гидролиз. Карбонилы металлов. Карбонатное равновесие в природе.

89. Соединения углерода с галогенами, серой, азотом. Фреоны. Сероуглерод. Карбамид.

90. Сравнительная характеристика главной и побочной подгрупп 1 группы. Сравнение строения и свойств простых веществ, роль элементоав для живых организмов..