4. Структура и содержание дисциплины

4.1. Содержание разделов дисциплины «Химия»

Раздел 1. Введение в предмет химии.

Лекция. Семинар. Введение. Цели и задачи освоения дисциплины. Основные химические понятия: химический элемент, относительная атомная и молекулярные массы, валентность, количество вещества, молярная масса, число Авогадро, химический эквивалент, молярная масса эквивалента, классификация веществ и химических реакций. Основные законы химии: закон сохранения вещества, закон постоянства состава, закон кратных отношений закон эквивалентов, газовые законы.

Лабораторная работа 1.

Основные классы неорганических соединений.

Лабораторная работа 2.

Определение эквивалентной и атомной массы металла.

Лабораторная работа 3.

Определение формулы химического соединения.

Раздел 2. Строение вещества.

Лекция. Семинар. Строение атома. Экспериментальные свидетельства существования внутренней структуры атомов. Квантовая модель атома, общие представления: соотношение Де Бройля, соотношение неопределенностей Гейзенберга, уравнение Шрёдингера. Волновая функция электрона. Квантовые числа. Классификация электронных состояний, электронные уровни, подуровни и орбитали. Принцип Паули, принцип наименьшей энергии, правило «стрелки». Электронные формулы атомов. Правило Гунда. Валентные электроны.

Лекция. Периодичность: атомные радиусы; энергия ионизации; сродство к электрону, электроотрицательность. Периодичность в свойствах химических соединений: состав однотипных соединений, кислотные и основные свойства, окислительно-восстановительные свойства.

Лабораторная работа 4.

Окислительно-восстановительные реакции.

Лекция. Семинар. Химическая связь. Энергия связи, длина связи, полярность связи. Ионные и ковалентные химические связи. Ионные кристаллы, энергия ионной связи. Ковалентные связи: обобществление электронов; кратные связи; валентность; гибридизация атомных орбиталей. Донорно-акцепторная химическая связь. Отталкивание электронных пар валентных оболочек (ОЭПВО), метод Гиллеспи. Молекулярные орбитали, метод МО – ЛКАО.

Лекция. Межмолекулярные взаимодействия. Вандерваальсовы силы. Типы взаимодействий: дисперсионное, ориентационное, индукционное. Водородная связь.

Лабораторная работа 5.

Комплексные соединения.

Раздел 3. Общие закономерности химических процессов.

Лекция. Семинар. Химическая термодинамика. Основные понятия. Термохимия: теплота реакции; экзотермические и эндотермические реакции. Терминология: термодинамическая система; химическая фаза; гомогенные и гетерогенные системы; термодинамические величины (параметры системы). Термодинамические функции: внутренняя энергия; энтальпия. Первое начало термодинамики. Теплота образования вещества. Закон Гесса. Свободная энергия, связанная энергия, энтропия. Второе начало термодинамики.

Лабораторная работа 6.

Определение теплового эффекта химической реакции.

Лекция. Семинар. Химическая кинетика. Скорость химической реакции (определение). Механизм химической реакции. Закон действия масс: константа скорости реакции, порядок реакции. Лимитирующая стадия реакции. Уравнение Аррениуса: энергия активации. Координата реакции, энергетический «профиль» реакции. Экспериментальное определение энергии активации. Катализ, примеры промышленного катализа.

Лабораторная работа 7.

Скорость химических реакций.

Лекция. Семинар. Химическое равновесие, константа равновесия; связь между свободной энергией и константой равновесия. Смещение равновесия. Направление химической реакции.