07-02-2014_22-50-13 / План лекций

План лекций

МОДУЛЬ 1: Строение вещества, химия элементов и их соединений

Лекция 1 Химия как раздел естествознания, значение химии для науки и технологии. Вещество и его строение. Понятие о квантово-механической модели атома водорода. Вероятностный характер процессов в микромире: принцип неопределенности Гейзенберга, волна де-Бройля, волновое уравнение Шредингера. Квантовые числа. Атомная орбиталь. Формы орбиталей. Строение многоэлектронных атомов. Принцип минимальной энергии. Принцип Паули. Правила Хунда и Клечковского. Электронные конфигурации атомов. Энергетические характеристики атомов: энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность.

Лекция 2 . Химическая связь. Характеристики связи: энергия, длина, валентный угол. Типы связи. Полярность связи. Понятие о методе молекулярных орбиталей. Энергетические диаграммы молекулярных орбиталей для бинарных гомоядерных молекул, σ – и π - молекулярные орбитали. Диа- и парамагнитные молекулы. Понятие о методе валентных связей. Гибридизация атомных орбиталей. σ - и π - связи. Геометрическая конфигурация молекул. Электрический момент диполя молекулы.

Лекция 3. Ионная связь и ее особенности. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь. Химическая связь в комплексных соединениях. Строение вещества в конденсированном состоянии. Аморфное и кристаллическое состояние вещества. Типы химической связи в кристаллах. Общие представления о строении кристаллов: элементы симметрии, кристаллографические системы, элементарная ячейка кристаллов кубической системы и ее характеристики.

Лекция 4. Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система элементов. Периодические свойства элементов и их соединений. s -, p -, d -, f – элементы. Расположение металлов в периодической системе элементов. Особенности электронного строения атомов металлов. Общие физические и химические свойства металлов, нахождение в природе. Методы получения.

Физико-химические свойства s – элементов, взаимодействие с простыми и сложными веществами. Щелочные и щелочноземельные металлы. Химические свойства соединений s – элементов с водородом, кислородом, азотом, серой, галогенами.

Лекции 5-6. Химия воды. Жесткость воды. Основные виды жесткости. Методы определения жесткости, способы устранения.

Физико - химические свойства d – элементов. Закономерности изменения свойств по группам и периодам. Особенности химического поведения. Химические свойства соединений различных степеней окисления d – элементов. Комплексные соединения. Химические свойства некоторых металлов - хрома, марганца, элементов семейства железа, меди, цинка. Токсикологические свойства d – элементов и их соединений.

Лекция 7. Физико - химические свойства p – элементов III, IV и V групп периодической системы, относящихся к металлам. Закономерности изменения химических свойств в группах, взаимодействие с простыми и сложными веществами. Химические свойства некоторых соединений: гидридов, оксидов, галогенидов. Полупроводники. Получение и применение кремния и германия.

МОДУЛЬ 2: Общие закономерности протекания химических процессов

Лекции.

Лекции 8-9. Элементы химической термодинамики. Первый закон термодинамики. Термодинамические функции: энтальпия и внутренняя энергия. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса. Термохимические расчеты. Второй закон термодинамики. Понятие об энтропии. Изменение энтропии в процессах. Третий закон термодинамики. Расчет абсолютных значений стандартных энтропий веществ. Объединенное уравнение первого и второго законов. Термодинамические критерии направленности химических процессов. Энергия Гиббса. Энергия Гельмгольца. Химическое равновесие в гомогенной системе. Константа равновесия. Уравнения изотермы, изобары, изохоры химической реакции. Особенности равновесия в гетерогенных системах. Фазовые равновесия. Правило фаз.

Лекции 10-11. . Элементы химической кинетики. Понятие о скорости реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации. Закон действующих масс. Молекулярность и порядок реакции. Кинетические уравнения реакций нулевого, 1-го и 2-го порядков. Кинетические кривые. Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент скорости реакции. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Понятие об энергии активации. Энергетическая диаграмма реакции. Особенности кинетики гетерогенных процессов. Понятие о диффузии и адсорбции. Гомогенный и гетерогенный катализ.

МОДУЛЬ 3: Химические и электрохимические процессы в растворах. Коррозия и защита металлов от коррозии

Лекции.

Лекции 12-14. Растворы неэлектролитов и электролитов. Классификация растворов. Энергетика образования растворов. Понятие об идеальных растворах. Закон Рауля для неэлектролитов и электролитов. Понятие об осмосе. Слабые электролиты. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Степень и коэффициент диссоциации. Константа диссоциации. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксидный показатели - pH, pOH. Понятие о сильных электролитах. Активность и коэффициент активности. Ионное равновесие в системе раствор – осадок. Произведение растворимости. Диссоциация комплексных ионов. Константа нестойкости. Реакции обмена в электролитах. Гидролиз солей. Электрохимические процессы в электролитах. Возникновение двойного электрического слоя на границе металл - электролит. Электродный потенциал. Уравнение Нернста для электродного потенциала и электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической цепи. Стандартный водородный электрод. Ряд стандартных электродных потенциалов. Типы электродов. Гальванический элемент Даниэля-Якоби. Определение направления окислительно-восстановительных реакций. Электролиз. Законы Фарадея. Кинетика электрохимических процессов. Понятие о поляризации и перенапряжении. Применение электрохимических процессов в технике. Химические источники тока, первичные элементы и аккумуляторы.

Лекции 15-16. Коррозия и защита металлов. Классификация коррозионных процессов по виду разрушений и активности коррозионных сред. Типы коррозионных процессов. Показатели коррозии: глубинный, массовый, объемный, токовый. Химическая коррозия. Механизм высокотемпературной газовой коррозии. Кинетика окисления металлов. Защитные свойства пленок. Электрохимическая коррозия. Механизм электрохимической коррозии: анодное окисление металла, катодное восстановление окислителя. Водородная и кислородная деполяризация. Термодинамическая устойчивость металлов в водной среде. Понятие о диаграмме Пурбе. Влияние различных факторов на скорость коррозии. Примеры коррозионных процессов. Методы защиты металлов от коррозии: рациональное конструирование, обработка коррозионной среды, создание защитных пленок, электрохимическая защита.

Лекция 17. Некоторые представления о нанохимии.