5. Содержание дисциплины

5.1. Темы и их аннотации

Основные этапы развития химии; стехиометрия. Введение. Предмет, разделы и задачи химии. Значение химии. Основные исторические этапы развития химии. Стехиометрические законы (закон сохранения массы; закон эквивалентов, закон постоянства состава химических веществ, закон кратных отношений; закон Авогадро). Химический эквивалент, как основа для стехиометрических расчетов. Эквивалент простых и сложных веществ. Основные химические понятия: атом, молекула, простое и сложное вещество, атомная и молекулярная масса, моль, молярная масса и молярный объем. Номенклатура неорганических соединений: кислот, оксидов (кислотных, основных), оснований, солей

Строение атома и Периодический закон. Строение атомного ядра (изотопы и изобары). Основные представления современной теории электронного строения атомов. Понятие электронной орбитали. Типы орбиталей в атомах. Квантовые числа, как основная характеристика атомных орбиталей. Периодический закон Д.И.Менделеева. Физический смысл Периодического закона, его связь с электронной структурой атомов элементов. Периодическая система, как графическое отражение Периодического закона. Структура периодической системы.

Строение вещества. Виды химической связи. Ковалентная связь. Метод валентных связей. Механизм образования ковалентной связи (обменный и донорно-акцепторный). Валентность. Свойства ковалентной связи. σ-и –π-Связь. Кратность связи. Полярность связи. Дипольный момент. Полярность молекулы. Гибридизация атомных орбиталей. Типы гибридизации. Ионная связь. Свойства ионной связи. Основные типы межмолекулярных взаимодействий и агрегатное состояние вещества. Водородная связь (межмолекулярная, внутримолекулярная) и ее влияние на свойства веществ. Металлическая связь. Свойства веществ с металлической связью. Типы кристаллических решеток (атомная, молекулярная, ионная, металлическая) и их свойства.

Кинетика и термодинамика химических процессов. Внутренняя энергия и энтальпия. Расчет тепловых эффектов химических реакций. Энтропия. Энергия Гиббса и возможность протекания химической реакции. Скорость химической реакции. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций. Молекулярность и порядок реакции. Механизмы реакций. Влияние температуры на скорость химических реакций (правило Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса). Катализ и катализаторы, их значение. Механизм каталитического действия. Ферментативный катализ.

Химическое равновесие. Константа равновесия. Смещение химического равновесия (влияние концентрации веществ, внешнего давления, температуры).

Растворы. Классификация растворов. Физическая и химическая теории растворов. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость твердых веществ, жидкостей и газов. Способы выражения концентрации растворов (массовая доля растворенного вещества, молярная концентрация, эквивалентная концентрация, моляльная концентрация, мольная доля). Свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Давление насыщенного пара. Температура замерзания и кипения растворов. Осмотическое давление. Значение осмоса. Основные положения теории электролитической диссоциации. Механизм диссоциации. Константа и степень диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Сильные электролиты (активность, коэффициент активности). Изотонический коэффициент.Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатель. Шкала кислотности. Константы диссоциации кислот и оснований. Кислотно-основные индикаторы. Гидролиз. Гидролиз по катиону и аниону. Полный гидролиз. Факторы, влияющие на гидролиз.

Комплексные соединения. Строение комплексных соединений (комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутренняя и внешняя сфера комплекса). Катионные анионные и нейтральные комплексы. Классификация комплексных соединений по типу лигандов. Номенклатура комплексных соединений. Диссоциация комплексных соединений. Константа нестойкости и устойчивости комплекса. Природа химической связи в комплексных соединениях (метод валентных связей).Химические свойства комплексных соединений (реакции внутренней и внешней сферы).

Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления. Окисление и восстановление. Важнейшие окислители и восстановители. Окислительно-восстановительная двойственность. Метод электронного баланса. Типы ОВР. Гальванический элемент, ЭДС гальванического элемента. Стандартный водородный электрод. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы. Направление протекания ОВР. Уравнение Нернста. Ряд напряжений металлов. Практическое использование ОВР (батарейки, аккумуляторы). Электролиз. Катодные и анодные процессы при электролизе. Законы Фарадея. Практическое применение электролиза. Коррозия: виды, механизм. Методы предотвращения коррозии.

Химический анализ. Предмет аналитической химии. Понятие о методах химической идентификации веществ. Качественный химический анализ. Методы анализа (химические, физико-химические, биологические). Требования, предъявляемые к анализу. Объекты анализа. Аналитические реакции и их характеристики (специфичность, чувствительность). Техника выполнения аналитических реакций. Дробный и систематический химический анализ. Количественный анализ. Сущность титриметрического анализа. Точка эквивалентности и конечная точка титрования. Стандартные и рабочие растворы. Кривые титрования. Приемы титрования (прямое титрование, обратное титрование, заместительное титрование). Основные методы титрования (кислотно-основное, окислительно-восстановительное, комплексиметрическое, осадительное). Расчеты в титриметрическом анализе.

Физико-химический анализ. Преимущества и особенности ФХА, Классификация методов анализа. Спектральные, электрохимические, хроматографические методы: принципы, аппаратура, примеры определений.

Классификация органических соединений и реакций. Особенности органических соединений. Теория строения органических соединений. Гомологические ряды, гомологи. Виды изомерии, изомеры. Классификация органических соединений по строению углеродного скелета, по наличию функциональных групп. Основные принципы номенклатуры ИЮПАК органических соединений. Классификация органических реакций (замещение, присоединение, отщепление, изомеризация, разложение)

Основные классы органических соединений Основные группы соединений в составе нефти, нефтепродуктов и газов: алканы, циклоалканы (нафтены), арены, непредельные соединения, гетероатомные соединения. Классификация нефтей. Физико-химические свойства нефти. Исследования состава нефти и газа. Переработка нефти и газа. Основные представители, изомерия и номенклатура галогенпроизводных, спиртов, фенолов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, и их производных, аминов, нитросоединений, соединений со смешанными функциями (гидроксикислоты, аминокислоты). Полимеры, их особенности, свойства, применение.