Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 020100. 62 Химия (профиль подготовки Неорганическая химия и химия координационных соединений)
Скачать 2.91 Mb.
|
| имидов. Сукцинимид, его взаимодействие с бромом и щелочью, использование N-бромсукцимида в синтезе. Адипиновая кислота и ее производные, их свойства и пути практического использования. Фталевая кислота и ее производные: фталевый ангидрид и его использование для синтеза антрахинона и его производных, триарилметановых красителей; фталимид и его использование для синтеза аминов (реакция Габриеля) и антраниловой кислоты; сложные эфиры и их практическое использование. Терефталивая кислота, диметилтерефталат и его промышленное использование. Производные угольной кислоты: мочевина и ее производные, сложные эфиры, изоцианаты, уретаны. Пути практического использования производных угольной кислоты. Непредельные монокарбоновые кислоты. Классификация. Методы получения α-, - непредельных карбоновых кислот из олефинов, ацетилена, дикарбоновых, галоген- и оксикарбоновых кислот. Электронное строение, взаимное влияние карбоксильной группы и двойной связи. Реакция присоединения, причины ориентации, наблюдаемой в этих реакциях. Промышленные методы получения и пути использования акриловой, метакриловой кислот и их производных. Природные источники и практическое значение олеиновой кислоты и кислот с полиеновым углеродным радикалом. Непредельные дикарбоновые кислоты. Способы получения малеиновой кислоты и ее ангидрида. Стереоизомерия этилендикарбоновых кислот, взаимо-превращения малеиновой и фумаровой кислот, проявления стереоизомерии в различиях их химических свойств и в пространственном строении продуктов их реакций, протекающих по двойной связи. Классификация и номенклатура. Способы получения нитросоединений: нитрирование углеводородов, обмен атома галогена на нитрогруппу, окисление аминов, синтез ароматических нитросоединений из аминов через соли диазония. Электронное строение нитрогруппы, характер его влияния на насыщенный, ненасыщенный и ароматический углеводородные радикалы. Химические свойства. Каталитическое гидрирование, восстановление в кислой, нейтральной и щелочной средах. C-H- кислотность и связанные с ней свойства алифических нитросоединений: галоидирование, нитрозирование и его использование для идентификации нитросоединений, различающихся строением алкилного радикала, конденсация с карбонильными соединениями и присоединение к двойной связи, активированной электроно-акцепторными заместителями. Таутометрия нитросоединений и реакции ациформы: гидролиз, перегруппировка в гидроксамовые кислоты. свойства ароматических нитросоединений. Реакции электрофильного замещения, влияние нитрогрупп на скорость и ориентацию. Радикальное замещение нитрогруппы. Полинитро-ароматические соединения: реакции частичного восстановления, нуклеофильное замещение нитрогруппы. Нитропроизводные толуола: окисление, С–Н-кислотность и связанные с ней реакции. Продукты неполного восстановления нитросоединений. Нитросоединения: таутометрия, димеризация, реакции конденсации. фенилгидроксиламин, азоксибензол и их перегруппировки. Гидразобензол, бензидиновая и семидиновая перегруппировки. Классификация, номенклатура. Способы получения, основанные на реакциях нуклеофильного замещения в галоген-, окси-, и аминопроизводных алифатических и ароматических углеводородов, реакциях восстановления нитросоединений, азотосодержащих производных карбонильных соединений и карбоновых кислот, перегруппировок амидов, азидов, гидразидов карбоновых кислот и гидроксамовых кислот. Электронное строение аминогруппы, зависимость от природы радикалов, связанных с атомом азота. Пространственное строение аминов. Физические свойства, их связь со способностью аминов к образованию водородных связей. Основные спектральные характеристики. Химические свойства. Основность и кислотность аминов, зависимость от природы углеводородных радикалов. Взаимодействие с электронными реагентами: алкилирование, оксиалкилирование, ацилирование и его значение в химии аминов, взаимодействие с азотистой кислотой. Окисление алифатических и ароматических аминов. Основные представители алифитических аминов и пути их использования. Соли четвертичных аммониевых оснований: получение, электронное строение, практическое использование. Четвертичные аммониевые основания и окиси аминов: реакции разложения с образованием олефинов. Свойства ароматических аминов: взаимодействие с электрофилами, соотношения между различными направлениями этих реакций. Особенности протекания реакций алкилирования и сильфирования ароматических аминов, сульфаминовая кислота и сульфамидные препараты. Ацилирование ароматических аминов и его использование для проведения реакций галогенирования и нитрования. Нитрирование и диазотирование ароматических аминов. Важнейшие представители ароматических моно- и диаминов, основные пути их использования. Синтез гетероциклических соединений из орто-фениленамина и орто-аминофенола. Электронное строение солей диазония, катион диазония как электрофильный агент. Взаимопревращения различных форм диазосоединений. Реакции солей диазония, протекающие с выделением азота, и их использование для получения функциональных производных ароматических соединений. Реакции солей диазония, протекающие без выделения азота. Азосочетание, диазо- и азосоставляющие, зависимость условий проведения азосочетания от природы азосоставляющей. Синтез, электронное строение и структурные особенности азокрасителей. Метилогранж и конго-красный как представители красителей, используемых в качестве индикаторов. Восстановление солей диазония и азосоединений, использование этих реакций для синтеза производных гидразина и аминов. Соли диазония как реагенты арилирования ароматических соединений. Галоген-замещенные карбоновые кислоты. Классификация и номенклатура. Способы получения, основанные на свойствах насыщенных и непредельных карбоновых кислот. Химические свойства: влияние количества и расположения атомов галогенов на силу карбоновых кислот, реакции нуклеофильного замещения атома галогена и их синтетическое использование. Классификация и номенклатура. Алифатические оксикислоты. общие методы синтеза, основанные на свойствах непредельных, галоген-, кето- и аминокарбоновых и дикарбоновых кислот, многоатомных спиртов, оксиальдегидов и оксинитрилов. Представления о природных источниках оксикислот. Особенности физических свойств оксикислот. Химические свойства. Реакции дегидратации и зависимость их результата от взаимного расположения карбоксильной и оксигруппы. Представления о стереохимии оксикислот, реакции с обращением и сохранением конфигурации хирального центра. Ароматические оксикислоты: получение карбонизацией фенолятов и нафтолятов, взаимопревращения солей оксибензойных кислот и влияние природы катиона щелочного металла и температуры на направление этих реакций. Получение простых и сложных эфиров, реакции азосочетания. Пути использования оксибензойных и нафтойных кислот и их производных. Классификация и номенклатура. Простейшие α-альдегидо- и α-кетокислоты. Получение из кетонов, карбоновых кислот и их производных. Химические свойства как проявление характерных свойств двух функциональных групп. β-альдегидо- и β-кетокислоты, специфика их свойств. Получение сложных эфиров с помощью сложноэфирной конденсации. ацетоуксусный эфир, его C-H- кислотность и таутометрия, образование металлических производных, их строение, двойственная реакционная способность и использование в синтезе кетонов и карбоновых кислот. Конденсация с карбонильными соединениями, присоединение к двойной связи, активированной электроноакцепторными заместителями, и синтетическое использование этих реакций. Взаимодействие с бисульфитом натрия, цианистым водородом, гидроксиламином и производными гидразина. Реакция бромирования, нитризирования, азосочетания, ацетилирования, взаимодействие с мегнийорганическими соединениями и диазометаном Оксикарбонильные соединения и их наиболее характерные химические свойства. Моносахариды и их классификация. Стереоизомерия, конфигурационные ряды. Кольчатоцепная таутомерия, мутаротация. Реакции, используемые для выяснения структурных и стереохимических характеристик моносахаридов: окисление и восстановление, ацилирование, алкилирование, образование фенилгидразонов и озазонов, переходы от низших моносахаридов к высшим и обратно, ди- и полисахариды, представления о распространении углеводов в природе и путях их использования. Классификация и номенклатура. Структурные типы природных α-аминокислот, стереохимия и конфигурационные ряды. Синтезы из кетонов через циангидрины, из малонового эфира, галоген- и кетонокарбоновых кислот. Методы синтеза β-аминокислот, основанные на реакциях непредельных и дикарбоновых кислот. Кислотно-основные свойства аминокислот и зависимость их состояния от рН среды. Образование производных по карбоксильной и аминогруппе, бетаины. Взаимодействие с азотистой кислотой. Превращения, протекающие при нагревании аминокислот, и зависимость их результата от взаимного расположения двух функциональных групп. Основные реакции α-аминокислот, протекающие в живых организмах. Представления о пептидном синтезе. Капролактам и его техническое значение. Антраниловая и пара-аминобензойная кислоты: методы получения, свойства и пути использования. Классификация. Представления о методах доказательства полипептидного строения, установления аминокислотного состава и последовательности аминокислотных фрагментов в полипептидной цепи. вторичная структура. Основные функции белков в жизнедеятельности организмов. Общие представления и классификация. Ароматические гетероциклические соединения. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом (фуран, тиофен, пиррол). Общие методы синтеза и взаимопревращения. Зависимость степени ароматичности от природы гетероатома и ее влияние на особенности взаимодействия с электрофилами. Реакции гидрирования и окисления. Фурфурол и тиофен-2-альдегид, пирослизевая кислота. Кислотные свойства пиррола и их использование в синтезе. Пиррол-2-альдегид и его превращение в порфин. Пиррольный цикл как структурный фрагмент природных соединений. Индол и его производные. Методы построения индольного ядра, основанные на использовании ароматических аминов и арилгидразонов. Химические свойства индола как аналога пиррола, синтез важнейших производных. Представления о природных соединениях индольного ряда, индиго. Пятичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами: основные методы синтеза, представления об электронном строении, ароматичности и химических свойствах. Шестичленные гетероциклы. Пиридин и его гомологи, изомерия и номенклатура производных. Ароматичность и основность пиридинового цикла, проявления нуклеофильных свойств: реакции с электрофилами по атому азота и образование N-окиси. Отношение пиридина и его гомологов к окислителям, гидрирование пиридинового ядра. Влияние гетероатома на реакционную способность пиридинового цикла в целом и его отдельных положений. Реакции электрофильного замещения в ядре пиридина и его N-окиси. Реакции нуклеофильного замещения водорода и атомов галогенов. C–H-кислотность метильной группы в зависимости от ее расположения в пиридиновом ядре и проявления в химических свойствах пиколинов. Влияние положения функциональной группы в кольце на свойства окси- и аминопиридинов, таутометрия оксипиридинов. Соли пиридиния, расщепление пиридинового ядра. Представления о природных соединениях и лекарственных средствах – производных пиридина. Хинолин и его простейшие производные. Методы построения хинолинового ядра, основанные на реакциях анилина с глицерином и карбонильными соединениями. Сходство и различия химических свойств пиридина и хинолина. Изохинолин. Шестичленные азотистые гетероциклы с двумя гетероатомами. Пиримидин. Способы построения пиримидинового ядра, основанные на взаимодействии мочевины и ее производных с малоновым эфиром, эфирами β-альдегидо- и β-кетокислот. Сходство и различия химических свойств пиридина и пиримидина. Урацил, цитозин, тимин. Пурин как конденсированная система имидазола и пиримидина. Аденин и гуанин. Значение пиримидиновой и пуриновой систем как фрагментов нуклеиновых кислот. Основные компоненты первичной структуры нуклеиновых кислот. Нуклеотиды и нуклеозиды. Рибо- дезоксирибо-нуклеиновые кислоты, роль водородных связей в формировании вторичной структуры нуклеиновых кислот. Представления о механизме биосинтеза белка и передачи наследственной информации. Физическая химия I. Физическая химия: введение Цели освоения дисциплины:
Преподавание данного курса предшествует преподаванию неорганической, аналитической и органической химии и призвано, ознакомив студентов с основными законами химии, подготовить их к осознанному изучению этих дисциплин. Место дисциплины в структуре ООП: данная дисциплина входит в раздел Б.3 «Профессиональный цикл. Базовая часть» по направлению 020100.62 – химия. В результате освоения дисциплины студент должен знать:
уметь:
владеть:
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины: В ходе изучения дисциплины «Физическая химия: введение» студент приобретает (или закрепляет) следующие компетенции:
Содержание дисциплины Строение атома. Основные понятия и определения. Элементарные частицы, образующие атом: электрон, протон, нейтрон. Их масса, заряд, спин. Атомное ядро. Атомный номер. Элемент. Атомная масса элемента. Атомные единицы массы. Изотопы. Массовое число изотопа. Стабильные изотопы и их распространенность в природе. Радиоактивность. Радиоактивные изотопы. Естественная радиоактивность. Радиоактивные ряды. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Искусственная радиоактивность. Методы меченых атомов. Синтез новых элементов. Электрон в атоме водорода. Состояние электрона в атоме водорода. Волновая функция электрона. Атомные орбитали. Энергетические уровни. Квантовые числа и их допустимые значения. Основное и возбужденное состояние атома. Переходы между энергетическими уровнями. Формула Планка. Спектр атома водорода. s-, p-, d- и f-состояния. Форма электронного облака для s- и p-состояний. Многоэлектронные атомы и периодическая система элементов.Состояние электрона в многоэлектронном атоме. Межэлектронное взаимодействие. Принцип Паули. Порядок заполнения атомных орбиталей. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Электронные конфигурации атомов. Спаренные и неспаренные электроны. Правило Гунда. Ковалентность. Образование ионов. Возбужденное состояние атома и ковалентность. Численные значения ковалентности для элементов главных подгрупп. Потенциал ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность и ее шкала. Метод валентных связей. Гибридные атомные орбитали. Взаимная ориентация гибридных орбиталей типа sp, sp2, sp3, d2sp3. Углы между р-орбиталями. Основные характеристики химической связи. Энергия, длина связи, валентный угол. История развития представлений о природе химической связи. Ионная связь по Косселю. Степень ионности связи. Степень окисления. Возможные степени окисления для элементов главных подгрупп и связь их с электронной конфигурацией атома. Ковалентная связь по Льюису. Недостатки ранних теорий химической связи. Качественная квантово-механическая трактовка химической связи. Метод Гиллеспи. Потенциальная кривая молекулы. Геометрия молекулы с точки зрения метода отталкивания электронных пар Гиллеспи. - и -связи. Соединения с кратными связями. Сопряженные кратные связи. Р--сопряжение. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Метод молекулярных орбиталей. Связывающие и разрыхляющие орбитали. Энергетическая последовательность молекулярных - и -орбиталей для гомоядерных двухатомных молекул элементов первого и второго периодов. Кратность или порядок связи. Многоцентровые орбитали. Электронодефицитные молекулы. Распределение электрического заряда в молекуле. Дипольный момент химической связи. Полярные молекулы. Зависимость дипольного момента молекулы от полярности связей и геометрии молекул. Поляризуемость химических связей и молекул. Физические методы исследования строения молекул. Частицы с неспаренными электронами. Расщепление энергетических уровней неспаренного электрона в магнитном поле. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Применение ЭПР для обнаружения и исследования свободных радикалов и атомов. Действие магнитного поля на электронные облака связей. Экранирование ядер от внешнего магнитного поля возникающим локальным полем. Проявление экранирования в спектрах ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Химические сдвиги в спектрах ЯМР с ядрами, имеющими спин 1/2. Колебания атомов в молекулах. Частоты колебаний. Возбужденные колебательные состояния. Инфракрасная (ИК) спектроскопия молекул. Конденсированное состояние вещества и типы межмолекулярных взаимодействий. Нековалентные взаимодействия - фактор, приводящий к переходу в конденсированное состояние. Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия - универсальный тип межмолекулярных взаимодействий. Инертные газы в жидком и твердом состояниях. Молекулярные твердые тела и жидкости. Конденсированное состояние галогенов. Ван-дер-Ваальсовы радиусы атомов. Пространственные модели молекул. Ковалентные кристаллы: алмаз, графит, нитрид бора. Конденсированное состояние с водородными связями: жидкая и твердая вода. Металлическая и ионная связь. Металлы и металлическая связь. Ионные кристаллы. Связи в ионных кристаллах. Экспериментальное исследование структуры кристаллов. Принципы рентгеноструктурного анализа. Основные понятия термодинамики. Первый закон термодинамики. Система (открытая, закрытая, изолированная). Микроскопическое состояние системы. Параметры состояния. Уравнения состояния. Процесс (обратимый и необратимый). Функция состояния. Стандартные условия. Внутренняя энергия, теплота, работа. Первое начало термодинамики. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. Энтальпия. Зависимость энтальпии от температуры. Теплоемкость. Второй закон термодинамики. Термодинамические потенциалы. Микроскопическое описание макроскопических систем. Термодинамическая вероятность. Энтропия. Зависимость энтропии от объема и концентрации. Второе начало термодинамики. Вычисление изменения энтропии в различных процесса (при фазовых переходах, при изменении температуры системы, в результате химической реакции). Термодинамические потенциалы (энергия Гиббса, энергия Гельмгольца). Условия равновесия системы для изобарно-изотермического и изохорно-изотермического процессов. Условия самопроизвольного протекания процессов. Общая теория химического равновесия. Стехиометрическое уравнение химического процесса. Уравнение изотермы химической реакции. Произведение реакции и константа равновесия. Связь константы равновесия со стандартным значением изменения энергии Гиббса. Равновесие в гетерогенных системах. Влияние концентрации, давления и температуры на состояние химического равновесия. Зависимость константы равновесия от температуры (уравнение Вант-Гоффа). Растворы. Основные понятия: фаза, компонент, гомогенная и гетерогенная система, раствор. История развития взглядов на природу растворов. Понятие о сольватации. Энергия сольватации. Количественная характеристика состава растворов. Концентрация и способы ее выражения. Парциальные мольные величины. Химический потенциал и его зависимость от концентрации. Понятие об идеальном растворе. Свойства разбавленных растворов. Растворы электролитов. Давление насыщенного пара растворителя над раствором. Закон Рауля. Осмос. Осмотическое давление растворов. Закон Вант-Гоффа для осмотического давления. Электролиты. Отклонения от законов Рауля и Вант-Гоффа растворов электролитов. Теория электролитической диссоциации. Стандартное состояние. Активность. Коэффициент активности. Ионная сила раствора. Уравнение Дебая-Хюккеля. Равновесие в растворах электролитов. Понятие кислоты и основания по Аррениусу и Бренстеду. Сила кислот и оснований. Константа ионизации. Ионизация воды. Ионное произведение воды. Показатель активности ионов водорода (рН). Многоступенчатые равновесия в растворах кислот и оснований. Кислотно-основные равновесия в растворах солей, гидролиз солей. Степень и константа гидролиза. Вычисление рН и содержание различных форм сопряженных кислот и оснований в водных растворах кислот, оснований, солей. Буферные растворы. Равновесие между труднорастворимой солью и её ионами в растворе. Произведение растворимости. Условия осаждения и растворения осадков. Окислительно-восстановительное равновесие. Основные понятия: окисление, восстановление, окислитель, восстановитель, сопряженные пары, окислитель-восстановитель. Важнейшие типы окислителей и восстановителей. Окислительно-восстановительные электроды. Гальванические элементы. Потенциал электрода и электродвижущая сила (ЭДС) элемента. Уравнение Нернста. Стандартный потенциал электрода и сила окислителя. Водородный, каломельный и хлорсеребряный электроды. Стеклянный электрод. Электрофизический метод определения рН растворов. Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции. Кинетическая кривая реакции. Порядок реакции. Константа скорости. Кинетическое уравнение. Вычисление скорости реакции из кинетических кривых. Уравнения кинетических кривых первого и второго порядков. Время полупревращения. Элементарные химические реакции. Молекулярность химической реакции. Поверхность потенциальной энергии. Энергетический барьер реакции. Активированный комплекс. Температурная зависимость константы скорости (уравнение Аррениуса). Энергия активации. Соотношение между константами скорости прямой и обратной реакции. Соотношение между энергиями активации прямой и обратной реакций. Сложные химические реакции. Механизм химической реакции. Кинетические уравнения сложных реакций. Скорость определяющая стадия. Сопряженные химические реакции. Химическая индукция. Каталитические реакции. Катализатор. Гомогенный и гетерогенный катализ. Цепные реакции. Зарождение, продолжение, обрыв цепи. Разветвленные цепные реакции. Некоторые кинетические особенности цепных реакций. Инициирование и ингибирование цепных реакций. II. Физическая химия: химическая термодинамика |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов очного... Рабочая программа для студентов очного обучения по направлению 020100. 62 «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия... | | Аналитическая химия учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... |
| Высокомолекулярные соединения учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... | | Химические основы биологических процессов учебно-методический комплекс «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,... |
| Основная образовательная программа высшего профессионального образования Основная образовательная программа высшего профессионального образования, реализуемая вузом по направлению подготовки 020100 Химия... | | Рабочая программа дисциплины Химия синтетических лекарственных веществ Дисциплина «Химия синтетических лекарственных веществ» входит в вариативную часть математического и естественнонаучного цикла (Б.... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Основная образовательная программа высшего профессионального образования, реализуемая вузом по направлению подготовки 020100 Химия... | | Рабочая программа Учебной дисциплины биология с основами экологии... Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования... |
 | Программа вступительных экзаменов по специальным дисциплинам, соответствующих... ... | | Учебно-методический комплекс дисциплины русский язык и культура речи... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы |
| Программа вступительных экзаменов по специальным дисциплинам, соответствующих... «Неорганическая химия»; «Аналитическая химия»; «Органическая химия»; «Физическая химия» | | Основная образовательная программа высшего профессионального образования Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 081100. 62 Государственное и муниципальное... |
| Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая в Кабардино... Ооп бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 072600. 62 Декоративно-прикладное искусство и народные промыслы и профилю... | | Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая в Кабардино... Ооп бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 072600. 62 Декоративно-прикладное искусство и народные промыслы и профилю... |
| Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом... Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом по направлению подготовки 49. 03. 01 Физическая культура и профилю... | | Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая... |
