Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

______________________________________________________

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра химии и химических технологий в энергетике

Программа, методические указания

и контрольные задания по химии

для студентов 1 курса заочного факультета

Иваново 1999

Составители: А. В. ИОНОВ,

В. Б. ЛУКИНА,

М. И. ТРОФИМЕНКО,

Редактор В.К. АБРОСИМОВ

Предназначены для студентов 1-го курса заочного факультета.

Методические указания утверждены цикловой методической комиссией ТЭФ.

Рецензент

кафедра химии и химических технологий в энергетике Ивановского государственного энергетического университета

Программа курса

1. ВВЕДЕНИЕ

Место курса общей химии в системе учебных дисциплин. Его значение для профессиональной подготовки инженеров - энергетиков. Характеристика содержания и структуры курса. Основные принципы системно - структурного подхода. Естествознание как система наук о природе. Предмет химии и его место в системе наук о природе. Объекты изучения химии. Методы и формы научного познания в естествознании и химии.

1.1. Основные понятия и количественные соотношения химии

Атомная масса. Моль. Эквивалент. Законы: сохранения массы, постоянства состава, эквивалентов, Авогадро. Способы выражения состава (концентрации) растворов.

2. ОСНОВНЫЕ УЧЕНИЯ ОБЩЕЙ ХИМИИ

2.1. Учение о направлении химических процессов (химическая термодинамика)

Предмет химической термодинамики. Понятие термодинамической системы. Изменение внутренней энергии и энтальпии в химическом процессе. Энергетический (тепловой) эффект реакции. Работа химической реакции. Первый закон термодинамики и закон Гесса. Энтальпийные диаграммы прохождения химической реакции. Следствия из закона Гесса. Стандартные энтальпии образования простых веществ и химических соединений. Расчет стандартной энтальпии химической реакции. Энтальпии сгорания. Энтальпия химической связи, расчет энтальпий простейших реакций по энтальпиям связи. Энтропия. Микро- и макро состояния системы, их отношения. Энтропия как мера беспорядка. Изменение энтропии в физических и химических процессах. Самопроизвольный химический процесс. Направление химического процесса. Изобарный потенциал (энергия Гиббса) как функция состояния системы. Характер изменения энергии Гиббса как критерий, выражающий принципиальную возможность процесса. Изменение энергии Гиббса как мера химического сродства. Второй закон термодинамики. Стандартные условия протекания химических реакций. Влияние энтропийного и энтальпийного факторов на направление химического процесса. Стандартная энергия Гиббса образования простого и сложного вещества.

Химическое и фазовое равновесия. Состояние термодинамического равновесия. Термодинамическая активность. Константа равновесия. Расчеты, связанные с определением возможности осуществления химических реакций. Направление химических реакций в нестандартных условиях. Уравнение изотермы Вант-Гоффа и химическое сродство. Принцип Брауна–Ле-Шателье. Способы смещения химических равновесий.

2.2. Учение о скорости химических процессов (химическая кинетика)

Кинетические характеристики химических реакций. Скорость химических процессов (средняя, истинная). Условия, влияющие на скорость химической реакции. Зависимость скорости химических реакций от концентрации. Основной закон химической кинетики. Природа реагирующих веществ. Порядок и молекулярность реакции. Константа скорости, ее размерность. Взаимодействие в гомогенной и гетерогенной средах. Влияние внешних условий на скорость химической реакции. Влияние температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Распределение молекул по скоростям и энергиям. Причины зависимости скорости реакции от температуры. Методы регулирования скорости химических реакций. Катализ. Теория катализа. Механизм простейших каталитических реакций. Понижение энергии активации как результат действия катализатора. Состояние кинетического равновесия. Колебательные реакции. Определение оптимальных условий химического процесса.

Учение о строении атомов, молекул, вещества

Материя и формы ее существования. Вещество как система. Уровни строения вещества: субатомный, атомарный, молекулярный, надмолекулярный, уровень макроформ организации вещества.

1. Субатомный уровень

Атомное ядро и его структурные элементы: протоны, нейтроны. Свойства структурных элементов ядра и внутриядерные силы как системообразующие связи в атомном ядре. Свойства ядра атома. Условия стабильности и разрушения ядра. Разрушение ядра и превращение атомов одного химического элемента в другой. Типы радиоактивного распада.

2. Атомарный уровень (строение атома)

Атом и его структурные элементы: атомное ядро и электронная оболочка. Свойства структурных элементов атома. Свойства электронной оболочки: общее количество электронов, заряд. Электрон как элементарная частица. Волновые свойства электрона как материальной частицы. Уравнение де-Бройля. Доказательства корпускулярно - волнового дуализма. Принцип неопределенности. Квантово-механическое объяснение строения атома. Волновая функция и волновое уравнение Шредингера. Квантовые числа как решения волнового уравнения. Главное, орбитальное, магнитное и спиновое числа, их физический смысл. Понятие об электронном облаке, уровнях и подуровнях энергии, атомных орбиталях. Квантовые ячейки. Форма атомных орбиталей, их ориентация в пространстве. Распределение электронных плотностей. Электронные формулы. Многоэлектронные атомы. Принципы построения и заполнения атомных орбиталей: принцип минимума энергии, принцип запрета Паули, правило Хунда, правило Клечковского (правило n+1). Построение схемы заполнения атомных орбиталей. Свойства, характеризующие атом как целостную систему: заряд атома (зарядовая нейтральность атома и его способность к поляризации; ион, условия ионизации); энергия (потенциал) ионизации; сродство к электрону; электроотрицательность; радиус.

3. Молекулярный уровень

Химическая связь. Классическое и современное понятия молекулы. Молекула как химическая система. Структурные элементы молекулы: атомы и ионы. Особенности строения их внешних электронных оболочек и возможности образования химической связи. Химическая связь как системообразующая связь в молекуле как целостной системе. Общие условия образования химической связи. Возможные типы химической связи в зависимости от типа взаимодействующих элементов: ковалентная неполярная и полярная, ионная, металлическая, донорно-акцепторная. Валентность атомов элементов (ковалентность, спин-валентность, степень окисления, ионность). Механизм образования химической связи с позиций метода валентных связей. Спин-валентность. Характеристики химической связи: энергия, межъядерные расстояния, насыщенность, направленность, кратность. Термодинамика химической связи. Теория гибридизации. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Механизм образования химической связи с позиций метода молекулярных орбиталей. Электрон в атоме и электрон в молекуле. Понятие о связывающих и разрыхляющих молекулярных орбиталях. Молекулярная орбиталь как комбинация атомных орбиталей. Построение энергетических диаграмм двухатомных гомо- и гетероядерных молекул. Принципы заполнения молекулярных орбиталей. Полярность связи. Сравнение методов валентных связей и молекулярных орбиталей. Свойства, характеризующие молекулу как целостную систему: химический состав, межъядерные расстояния, пространственная структура, заряд молекулы, дипольный момент, магнитные свойства. Комплементарность.