![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Оглавление
- •Аннотация учебно-методического комплекса дисциплины «Химия»
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Школа естественных наук двфу
- •Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд)
- •180100.62 – Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры Форма подготовки (очная)
- •Оборотная сторона титульного листа рпуд
- •Введение
- •1. Цели освоения дисциплины
- •2. Место дисциплины в структуре ооп бакалавриата
- •3. Начальные требования к освоению дисциплины
- •3А. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- •4. Структура и содержание дисциплины
- •Краткое содержание лекционного курса
- •1. Строение вещества
- •2. Химическая термодинамика, энергетика процесса, кинетика и химическое равновесие
- •3. Жидкие системы – растворы
- •4. Окислительно-восстановительные процессы
- •5. Конструкционные материалы
- •5. Образовательные технологии
- •Самостоятельной работы студента (срс)
- •6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
- •1. Основная литература:
- •2. Дополнительная литература:
- •3. Справочная литература:
- •7. Материально-техническое обеспечение и электронные средства обучения, иллюстрационный материал, специализированное и лабораторное оборудование
- •8. Текущий и итоговый контроль
- •Перечень типовых экзаменационных вопросов
- •9. Рейтинговая оценка по дисциплине
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Тема 2. Основные понятия и законы химии
- •Раздел 2. Строение атома и химическая связь (6 часов)
- •Тема 1. Строение атома, периодический закон д.И. Менделеева
- •Тема 2. Химическая связь
- •Раздел 1 Межмолекулярное взаимодействие (6 часов)
- •Тема 1. Межмолекулярное взаимодействие
- •Тема 2. Агрегатные состояния вещества
- •Раздел 1. Химическая термодинамика (18 часов)
- •Тема 1. I и II закон термодинамики
- •Раздел 2. Химическая кинетика (18 часов)
- •Тема 1. Кинетика химических процессов и химическое равновесие
- •Раздел 1. Общие сведения о растворах (12 часов)
- •Тема 1. Физико-химические свойства растворов
- •Выводы по теме:
- •1. Растоворы – сложные системы, состоящие из растворителя, растворенных веществ и продуктов их взаимодействия.
- •Тема 2. Растворы электролитов
- •Выводы по теме:
- •Раздел 2. Дисперсные системы (8 часов)
- •Тема 1. Коллоидные растворы
- •Раздел 1. Окислительно–восстановительные процессы (6 часов)
- •Тема 1. Окислительно–восстановительные реакции
- •Раздел 2. Гетерогенные окислительно-востановительные процессы (12 часов)
- •Тема 1. I род электродных процессов. Электродные процессы и электродвижущие силы в гальванических элементах.
- •Тема 2. Электролиз
- •Тема 3. Коррозия и защита металлов
- •Раздел 1. Высокомолекулярные соединения (8 часов)
- •Тема 1. Полимерные материалы
- •1. Основная литература:
- •2. Дополнительная литература:
- •3. Справочная литература:
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Школа естественных наук материалы лабораторных занятий
- •180100.62 – Кораблестроение, океанотехника и системотехникаобъектов морской инфраструктуры
- •Лабораторная работа №1 Определение молярной массы эквивалента металла
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №2 Комплексные соединения
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №3 Определение теплового эффекта реакции нейтрализации
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №4 Химическая кинетика
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа №5 Гидролиз солей
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 6 Коллоидные растворы
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 7 Электрохимические процессы
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 8 Коррозия металлов
- •Экспериментальная часть
- •Опыт 4. Ингибиторная защита металла от коррозии в кислой среде
- •Лабораторная работа № 9 Общие свойства металлов
- •Экспериментальная часть
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •2.Закон эквивалентов
- •Элементы химической термодинамики
- •Химическая кинетика
- •Модуль 4. Растворы Способы выражения состава растворов
- •Равновесия в растворах электролитов
- •Коллигативные свойства растворов
- •Модуль 5. Основы электрохимии
- •1. Основная литература:
- •2. Дополнительная литература:
- •3. Справочная литература:
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •II. Строение атома. Периодическая система
- •III. Химическая связь
- •IV. Химическая термодинамика
- •V. Химическая кинетика и равновесие
- •VI. Растворы неэлектролитов
- •VII. Растворы электролитов
- •VIII. Ионообменные реакции
- •3. Какие пары ионов могут быть использованы при составлении молекулярного уравнения, которому отвечает ионное уравнение
- •IX. Дисперсные системы и поверхностные явления
- •X. Окислительно-восстановительные процессы
- •XI. Электрохимические процессы
- •XII. Коррозия
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •2. Дополнительная литература:
- •3. Справочная литература:
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Школа естественных наук глоссарий
- •180100.62 – Кораблестроение, океанотехника и системотехникаобъектов морской инфраструктуры
- •«Дальневосточный федеральный университет»
- •Константы диссоциации слабых оснований
- •Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых систем в водных растворах при 25 с
- •Потенциалы металлов
- •Произведение растворимости веществ в воде
- •Термодинамические константы некоторых веществ и ионов
Тема 2. Химическая связь
Цели и задачи:
На фактическом уровне получения знаний:
1. Понятие молекулы и иона;
2. Основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова;
3. Понятие химической связи;
4. Условия и механизмы образования химической связи;
5. Методы описания химической связи, ВС и МО;
6. Характеристики, виды и свойства химических связей;
7. Теории гибридизации и валентность;
На операционном уровне получения знаний:
Обучить студента:
1. Определять виды химической связи в молекулах, ионах, кристаллах;
2. Оценивать полярность связи;
3. Рассчитывать степени окисления атомов в молекулах и ионах;
4. Составлять валентные схемы молекул и комплексных ионов;
5. Определять основные типы гибридизации атомов и геометрию молекул.
На аналитическом уровне получения знаний:
Обучить студента:
1. Оценивать основные свойства газов, жидких и твердых веществ на основании знаний о химических связях в их молекулах;
2. Прогнозировать физические и химические свойства твердого вещества по природе частиц и типу химической связи между ними;
3. Оценивать донорно-акцепторные свойства ионов и атомов элементов.
Фактический материал:
I. Основное условие образования химической связи между атомами -выброс энергии из системы взаимодействующих атомов, рассмотреть на примере функциональной зависимости энергии системы от межядерного расстояния при образовании молекулы водорода. Привести основные виды химической связи в веществе: ковалентная (неполярная, полярная), ионная, металлическая.
Механизмы образования ковалентной связи:
1) Обменный механизм, основные положения теории химической связи – метода валентных связей (ВС): а) взаимодействие одноэлектронных атомных орбиталей двух атомов с антипараллельными спинами с образованием общей электронной пары; б) возникновение в межядерном пространстве области увеличенной электронной плотности, несущей избыточный отрицательный заряд; в) притяжение положительно заряженный ядер атомов к области увеличенной электронной плотности при строго фиксированном межядерном расстоянии, которое соответствует минимальному энергетическому запасу возникшей молекулы.
2) Донорно-акцепторный
механизм, понятие донора и акцептора
(на примере образования молекулы водорода
при взаимодействии двух ионов водорода
).
II.
Изложить основные характеристик
ковалентной связи: а) что такое энергия
связи и от чего зависит ее величина; б)
длина связи (величина межядерного
расстояния), как влияет длина связи и
ее энергия на прочность молекулы (энергию
диссоциации молекулы на атомы); в)
насыщаемость ковалентной связи,
ковалентность атома (понятие валентности
элемента, как количества квантовых
орбиталей, предоставленных атомом на
образование определенного количества
общих электронных пар с другими атомами),
рассмотреть на примере образования
водородных соединений бора, углерода
и азота; г) направленность ковалентной
связи (образованиесвязи);
д) поляризуемость ковалентной связи
(образование неполярной и полярной
связи), характеристика полярности связи
– дипольный момент молекулы. Понятие
электроотрицательности атома (как
полусуммы энергий ионизации и сродства
к электрону), определяющей сдвиг общей
электронной пары на один из атомов при
образовании связи. Таблица относительных
значений электроотрицательности.
III.
Явление гибридизации валентных орбиталей
атомов элементов второго периода
(гибридизация),
показать на примере углерода в его
водородных соединениях, графите и
алмазе. Привести примеры и объяснить
пространственное строение и полярность:
линейных неполярных 3-х атомных молекул
(
),
угловых 3-х атомных полярных молекул
(
),
4-х атомных неполярных молекул (
),
полярных (
).
IV. Предельный случай сильно полярной ковалентной связи является связь ионная, ее характеристики (ненаправленность и ненасыщенность). Энергия ионной связи, которая пропорциональна произведению зарядов ионов и обратно пропорциональна длине ионной связи. Неполное разделение зарядов в ионных соединениях, взаимная поляризация ионов, как следствие деформации электронных оболочек ионов. Факторы влияющие на поляризуемость ионов и поляризующую способность: а) величина ионного радиуса (чем больше значение радиуса, тем выше поляризуемость иона и меньше поляризующая способность); б)степень гидратации иона (чем выше степень гидратации, тем меньше его поляризуемость); в) величина заряда иона (чем больше заряд иона, тем выше поляризующая способность). Т.к. размеры анионов ,как правило, больше радиусов катионов, анионы обладают меньшей поляризующей способностью, но сильной поляризуемостью.
V.
Дать общее понятие о комплексных
соединениях, как соединениях характеризуемых
наличием двух видов связи: а) ионной (во
внешней координационной сфере); б)
ковалентной донорно-акцепторной (во
внутренней координационной сфере).
Привести координационную формулу
комплексного соединения (например).
Кратко изложить: а) теорию строения
комплексов (понятия: комплексообразователь,
лиганд, координационное число); б)процессы
первичной и вторичной диссоциации; в)
количественную характеристику
устойчивости комплексной частицы
(выражение константы нестойкости).
VI. Общие представления о теории молекулярных орбиталей (расщепление энергии валентных орбиталей взаимодействующих атомов), на примере энергетических диаграмм образования молекул водорода и кислорода. Основные положения зонной теории кристаллов металлов: а) образование непрерывной энергетической зоны (НЭЗ); б) заполнение электронами энергетических уровней НЭЗ согласно правилам квантовой механики; в) деление НЭЗ на две подзоны (валентную зону и зону проводимости); г) возникновение электронного газа в кристалле, как совокупности делокализованных электронов в зоне проводимости. Понятие металлической связи, как общей электронной плотности, обусловленной совокупностью делокализованных электронов. Основные физико-механические свойства кристаллов металлов, обусловленные наличием металлической связи: электропроводность, теплопроводность, пластичность (способность к упругой деформации), ковкость и др.
Выводы по теме:
1. Виды химичесих связей в зависимости от природы образующих их частиц подразделяются на ковалентную, ионную, металлическую и водородную.
2. Ковалентная связь формируется обменным и донорно-акцепторным взаимодействиями. Характеристиками связи являются энергия, длина, насыщаемость, направленность, кратность. Свойства соединений определяются типом их решетки.
3. Ионная связь образуется вследствие электростатического взаимодействия атомов диаметрально противоположной природы. Ионные соединения представлены ионной кристаллической решеткой, параметры и характеристики которой определяют свойства ионных соединений.
4. Металлическая связь является многоценровой, ненаправленной, ненасыщаемой. Свойства металлической кристаллической решетки определяют свойства металлических тел..
Вопросы для самопроверки:
1. Сколько электронов участвует в образовании химических связей в молекуле аммиака:
а) 8; б)6; в)3.
2. Выбрать вещества, все связи которых ковалентные:
а)NaCl, HCl,Cu,H2O;
б)CO2, CH4, H2SO4, J2;
в)SO2, HNO2, NaOH, PbO.
3. В каком ряду молекулы расположены в порядке увеличения полярности связей:
а)HF, HCl, HBr;
б) NH3, PH3, AsH3;
в)H2Se,H2S,H2O.
4. Отметить формулы соединений с одинаковой степенью окисления азота:
а) Mg3N2; б)NO; в)NO2; г)NH3.
5. В каких частицах наблюдается только sp3- гибридизация центрального атома:
а) NH3, H2O, C2H4, [Zn(NH3)4]2+;
б)H2O, NH3, C2H2, [HgJ4]2-;
в)NH3, NH4+, CH4 , [Zn(NH3)4]2+ .
Указать другие типы гибридизации в этих соединениях.
6. Валентность атома азота численно равна его степени окисления в молекуле:
а) аммиака; б) азотной кислоты; в) азота; г) оксида азота (II).
Модуль 2. Надмолекулярный уровень организации вещества