
- •В.И. Вигдорович, с.В. Романцова, н.В. Шель, и.В. Зарапина
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Часть I. Основы органической химии
- •Структура органических соединений
- •Теория строения органических соединений а.М. Бутлерова
- •Изомерия органических соединений
- •Индуктивный и мезомерный эффекты
- •Понятие о мезомерном эффекте
- •Типы реакций органических соединений. Понятие о механизме реакции
- •Типы реакций в органической химии
- •Направление и селективность химической реакции
- •Предельные (насыщенные) углеводороды
- •Изомерия алканов.Для алканов характерен один из видов структурной изомерии – изомерия углеродной цепи (строения углеродного скелета). Приведем примеры таких изомеров:
- •Физические свойства алканов
- •Физические характеристики некоторых нормальных углеводородов
- •Влияние разветвления молекул алканов на их физические характеристики
- •Химические свойства алканов
- •Некоторые отдельные представители
- •Экологическая характеристика алканов
- •Задачи по теме
- •Циклоалканы
- •Физические свойства циклоалканов
- •Получение циклоалканов
- •Химические свойства малых циклов
- •Применение циклоалканов
- •Экологическая оценка
- •Непредельные углеводороды Алкены (олефины)
- •Физические свойства олефинов
- •Получение олефиновых углеводородов
- •Химические свойства олефинов
- •Отдельные представители олефинов
- •Экологические характеристики
- •Задачи по теме
- •Алкадиены (диеновые углеводороды)
- •Методы получение диенов
- •Химические свойства диенов
- •Каучуки
- •Экологическая характеристика
- •Задачи по теме
- •Алкины (ацетиленовые углеводороды)
- •Методы получения алкинов
- •Физические свойства алкинов
- •Химические свойства алкинов
- •Экологическая характеристика
- •Задачи по теме
- •Предельные спирты
- •Предельные одноатомные спирты
- •Получение одноатомных спиртов
- •Физические свойства первичных спиртов
- •Химические свойства одноатомных спиртов
- •Отдельные представители
- •Предельные многоатомные спирты
- •Получение двухатомных спиртов
- •Получение трехатомных спиртов
- •Физические свойства многоатомных спиртов
- •Химические свойства многоатомных спиртов
- •Экологическая характеристика
- •Задачи по теме
- •Предельные оксосоединения
- •Альдегиды
- •Получение альдегидов
- •Физические свойства альдегидов
- •Химические свойства альдегидов
- •Отдельные представители
- •Экологическая характеристика
- •Получение кетонов
- •Химические свойства кетонов
- •Отдельные представители
- •Задачи по теме
- •Карбоновые кислоты
- •Электронное строение карбоксильной группы
- •Предельные карбоновые кислоты
- •Физические свойства кислот
- •Получение карбоновых кислот
- •Химические свойства карбоновых кислот
- •Свойства отдельных представителей гомологического ряда
- •Задачи по теме
- •Азотсодержащие органические соединения
- •Нитросоединения
- •Нитрилы и изоцианиды
- •Алифатические амины
- •Физические свойства аминов
- •Получение аминов
- •Химические свойства аминов
- •Отдельные представители
- •Экологическая характеристика
- •Задачи по теме
- •Аминокислоты
- •Физические свойства α-аминокислот
- •Способы получения -аминокислот
- •Способы получения -аминокислот
- •Химические свойства аминокислот
- •Отдельные представители
- •Простые и сложные эфиры Простые эфиры
- •Способы получения простых эфиров
- •Физические свойства простых эфиров
- •Химические свойства простых эфиров
- •Отдельные представители
- •Сложные эфиры карбоновых кислот Получение сложных эфиров карбоновых кислот
- •Химические свойства эфиров карбоновых кислот
- •Физические свойства жиров
- •Химические свойства жиров
- •Сложные липиды
- •Ароматические углеводороды, арены Бензол и его производные
- •Методы получения бензола и его гомологов
- •Получение гомологов бензола
- •Физические свойства аренов
- •Химические свойства
- •Экологиченские характеристики
- •Ароматические оксосоединения Фенолы
- •Некоторые физические и термодинамические характеристики ряда фенолов
- •Получение фенола
- •Некоторые химические свойства фенола
- •Задачи по теме
- •Гетероциклические соединения
- •Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом
- •Химические свойства пиридина
- •Диоксины
- •Физико-химические свойства ксенобиотиков типа диоксинов
- •Источники ксенобиотиков
- •Пестициды
- •Фуллерены. Синтез и свойства соединений на их основе
- •Методы получения гидридов фуллеренов
- •Кислотность фуллеренов
- •Применение фуллеренов
- •Высокомолекулярные соединения
- •Свойства высокомолекулярных соединений
- •Основные химические реакции высокомолекулярных соединений
- •Часть II основы химической термодинамики
- •Понятия и термины химической термодинамики
- •Внутренняя энергия
- •Первое началотермодинамики
- •Следствия из первого начала термодинамики
- •Теплоемкость при постоянном объеме, сv
- •Теплоемкость при постоянном давлении
- •Равновесные процессы. Максимальная работа
- •Термохимия
- •Закон Гесса
- •Следствия из закона Гесса
- •И окончательно
- •Связь h и u химических реакций
- •Зависимость тепловых эффектов от температуры. Закон Кирхгофа
- •Совершенно очевидно, что разности Сi можно выразить через уравнение
- •Средняя теплоемкость
- •Работа тепловой машины. Теорема и цикл Карно
- •Второе начало термодинамики
- •Энтропия как критерий самопроизвольного течения процесса
- •Следовательно, если такой процесс протекает в изолированной системе, то
- •Расчет энтропии
- •Расчет изменения энтропии идеального газа
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Принцип локального равновесия
- •Важно найти функции, определяющие зависимость deSиdiSот экспериментально измеряемых величин.
- •Статистическая интерпретация энтропии
- •Химический потенциал и химическое сродство
- •Химический потенциал
- •Химическое сродство
- •Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
- •Термодинамические потенциалы
- •Свободная энергия Гиббса
- •Для чистого вещества
- •Условия самопроизвольного протекания процесса
- •Уравнение Гиббса-Гельмгольца
- •Тепловая теорема Нернста. Третий закон термодинамики
- •Некоторые аспекты, связанные с достижением химического равновесия
- •Изотерма химической реакции
- •Изобара химической реакции
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Задача 7.Для реакции
- •Задача 8.Для реакции
- •Задача 10.Для реакции
- •Задача 11. Для реакции
- •Литература Основная литература
- •Дополнительная литература
Предисловие
Предлагаемая читателям II-я часть учебного пособия «Химия» предназначена для студентов металловедческих специальностей. Кроме того, она может быть полезна учащимся технических и классических университетов – будущих специалистов как «чистых» экологов, так и изучающих экологию в рамках специальности «Инженерная защита окружающей среды». Эта часть учебного пособия представляет несомненный интерес и для биологических специальностей университетов.
Вместе с тем, в связи с проходящей реформой высшей школы, очень трудно писать и издавать учебники и учебные пособия для конкретных специальностей. Это обусловлено тем, что, если стандарты второго поколения (технических университетов) были хорошо проработаны, включали четкие требования к перечню изучаемых дисциплин, их содержанию и объему часов, то в стандартах третьего поколения, по существу, прописаны, да и то лишь конспективно, лишь компетенции выпускников. Фактически же эти стандарты оказались совершенно сырыми, не определяющими содержание и уровень обучения. Это породило субъективизм в характере и объеме изучаемых дисциплин, так как часто планирование оказалось отданным на откуп заведующим выпускающих кафедр и обусловливается их научными интересами и взглядами на систему обучения. Например, из перечня изучаемых дисциплин по специальности «Нанотехнология» (бакалаврат) подчас исключается дисциплина «Квантовая механика». Между тем, это лишает возможности будущих специалистов указанного профиля понимать природу и особенности физических свойств многих классов наноматериалов, обусловленных квантовыми эффектами, часто являющимися определяющими. В иных случаях резко (до 3-х раз) сокращается объем часов, отводимых для изучения химии, во многом определяющей подготовку по металловедческим специальностям.
Другой сложностью подготовки специалистов, обусловленной проводимой реформой, явилось изменение содержания самих учебных дисциплин. А это требует переиздания огромной номенклатуры вузовских учебников и учебных пособий, включение в них разделов, способствующих организации самостоятельной работы студентов. Процесс переиздания подобной литературы потребует 10 – 15 лет. Особенно пострадает изучение студентами наиболее сложных для усвоения дисциплин, таких как квантовая механика, техническая и химическая термодинамика, физическая химия и др., определяющих теоретическую базу специальности.
Подобная ситуация делает целесообразным написание и издание учебных пособий, которые могут быть использованы студентами нескольких специальностей, представители каждой из которых найдут в них необходимый общий и узкоспециализированный материал. Кроме того, подобный путь позволит или обеспечит наиболее заинтересованным студентам самостоятельно изучить смежную тематику.
Помимо этого, предлагаемый подход к содержанию учебных пособийпредоставляет возможность преподавателям избирательно рассматривать тематику, которую они считают необходимой в рамках конкретной специальности обучаемых, и облегчит им организацию самостоятельной работы студентов.
Именно такая трактовка построения учебных изданий и позволяет авторам написать учебное пособие «Химия» в трех частях суммарным объемом порядка тысячи страниц. Первая часть, посвященная общей и нерганической химии, была издана ранее (Вигдорович В.И., Шель Н.В., Зарапина И.В. Химия. Ч. I. Тамбов. Изд-во Першина. 2010. 328 с.). Вторая часть, включающая основы органической химии и химической термодинамики, с близким объемом, как надеются авторы, будет издана в 2011 г. Наконец, в III-ю часть пособия планируется включить основы физической химии (химическая кинетика, углубленное представление о катализе, элементы фото- и радиохимии и электрохимии, включая ионику и электродику, основы коллоидной химии и химии высокомолекулярных соединений). Если все перечисленные разделы химии не удастся рассмотреть с достаточной глубиной в III-ей части, они частично будут изложены в IV-й части единого пособия «Химия».
Именно такой подход, как отмечалось выше позволит учебному пособию стать широко востребованным и хотя бы отчасти аннулировать намечающийся пробел в организации подготовки студентов – бакалавров.
В заключении, авторы настоящей II-й части пособия выражают искреннюю благодарность ее научному редактору – заведующей кафедрой аналитической и неорганической химии, доктору химических наук, профессору Людмиле Евгеньевне Цыганковой и рецензентам издания – заведующему кафедрой физической химии Воронежского государственного университета, доктору химических наук, профессору Александру Викторовичу Введенскому и заведующему кафедрой органической химии того же университета, доктору химических наук, профессору Хидмету Сафаровичу Шихалиеву.
Их замечания и обсуждение отдельных разделов книги несомненно способствовали ее улучшению. Вместе с тем, авторы отдают себе отчет, что при столь широком содержании учебного пособия неизбежен субъективизм в подборе материала, неудачные и спорные утверждения. Все замечания и предложения просим направлять по адресу: 392000, Тамбов, ул. Советская, д. 106, государственный технический университет, кафедра «Химия наноматериалов», Вигдоровичу В.И.