Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «Неорганическая химия»
Скачать 0.89 Mb.
|
| Раздел 16. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ 16.1. ХИМИЯ НЕПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (продолжение) 16.1.5. Элементы 15 группы. Пнигтогены Элементы 15 группы: типические - азот N, фосфор P; группа мышьяка - мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi. Содержание элементов в земной коре, основные природные соединения. Положение элементов в периодической системе, электронная структура атомов, валентные электроны, характерные степени окисления. Изменение атомных радиусов, энергии ионизации, металлических свойств элементов при движении по группе. Азот . Простое вещество, молекула азота: строение (по МВС и ММО) и характеристика ковалентной связи. Физические свойства. Получение азота в промышленности и в лаборатории (разложение нитрита аммония). Степени окисления атома азота в соединениях. Максимальные ковалентность и степень окисления атома азота с точки зрения электронного строения и валентных возможностей (МВС). Химическая инертность азота. Взаимодействиу азота с простыми веществами-неметаллами и металлами, нитриды металлов. Понятие о комплексах молекулярного азота (комплексы диазота или нитрогенильные). Галогенидные соединения азота: получение, строение молекулы, степень окисления атома азота и галогена в соединении, химическая устойчивость. Причины низкой полярности молекул NHal3. Области применения азота. Водородные соединения азота. Аммиак: состав и строение молекулы аммиака. Физические и химические свойства аммиака. Реакция автопротолиза в жидком аммиаке. Реакции каталитического и некаталитического окисления аммиака кислородом (горение). Понятие об амидах и имидах металлов. Условия и уравнение реакции промышленного синтеза аммиака из простых веществ; лабораторный способ получения аммиака из солей аммония. Растворение и взаимодействие аммиака с водой: гидратная форма, образование гидроксида аммония, ион аммония, его строение. Взаимодействие аммиака с кислотами. Химические свойства гидроксида аммония. Соли катиона аммония. Гидролиз солей аммония. Термическая устойчивость солей аммония (уравнения разложения нитрата, нитрита, карбоната и хлорида аммония). Восстановительная способность аммиака и его солей по отношению к оксидам металлов различной активности (на примере оксидов железа и меди). Понятие о составе и физико-химических свойствах других водородных соединениях азота: гидразин, гидроксиламин, азидоводород; методы и реакции получения. Соли гидразина и гидроксиламина, азиды (псевдогалогениды). Оксиды азота: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5 . Химическое строение молекул в газообразной и конденсированной фазе. Общий обзор физических свойств и термодинамической устойчивости оксидов. Реакции получения в промышленности и лаборатории, физические и химические свойства, окислительно-восстановительная способность, биологическое воздействие оксидов азота. Безразличные оксиды азота N2O и NO. Существование катионов нитрозила NO+ и нитроила NO2+ и их соединений. Применение оксидов азота. Кислородные кислоты азота и их соли. Азотистая кислота HNO2, реакция получения, нитрит-ион. Физико-химические свойства азотистой кислоты; окислительно-восстановительная двойственность, на примере реакций с иодидом и перманганатом калия. Важнейшие соли азотистой кислоты (нитриты), реакции получения, свойства, применение. Азотная кислота HNO3, реакции промышленного и лабораторного методов получения, структура молекулы, степень окисления и ковалентность атома азота; электронная и геометрическая структура нитрат-иона. Физико-химические свойства азотной кислоты: термическая устойчивость; окислительная способность, на примере реакций растворов кислоты разной концентрации с металлами и неметаллами (с углеродом, фосфором, серой). “Царская водка”, реакция растворения золота и платины в царской водке, хлористый нитрозил. Соли азотной кислоты - нитраты; окислительная способность нитратов, реакции термического разложения нитратов аммония и металлов различной активности. Краткие сведения об областях применения азотной кислоты и ее солей. Значение азота и его соединений для жизнеобеспечения и существования экологических систем на Земле. Фосфор. Положение в ПСХЭ, электронное строение атома и особенности химического поведения фосфора в сравнении с азотом, устойчивые степени окисления, потенциалы ионизации. Обзор аллотропных модификаций фосфора: физические свойства, устойчивость и сравнительная химическая активность. Получение фосфора. Химические свойства фосфора. Молекулярное строение Р4, восстановительная способность фосфора: взаимодействие с неметаллами (кислородом, хлором, серой), азотной кислотой, возможность образования соединений Р(V) и Р(III). Окислительная способность фосфора, образование соединений со степенью окисления Р(-III) при взаимодействии фосфора с активными металлами – фосфиды металлов; водородные соединения фосфора – фосфины. Образование фосфина РН3 при взаимодействии фосфора с растворами щелочей, разложении фосфидов металлов и белковых веществ. Краткая физико химическая характеристика фосфина: строение молекулы, химическая устойчивость, реакция окисления кислородом (горение, медленное окисление-фосфоресценция), сравнительная характеристика основности фосфина и аммиака, понятие о катионе фосфония и его солях. Соединения фосфора с галогенами. Реакции получения три- и пентагалогенидов фосфора. Гидролиз галогенидов, оксогалогениды фосфора. Оксиды фосфора и кислородные кислоты. Р4О6 - гексаоксид тетрафосфора (устаревшее - оксид фосфора(III) Р2О3) и Р4О10 - декаоксид тетрафосфора (устаревшее - оксид фосфора(V) Р2О5): получение, физические свойства, строение молекулы, реакции с водой. Фосфоновая кислота Н2(РIIIHО3) (устар.- фосфористая Н3РО3), строение молекулы, основность, ее соли фосфонаты. Восстановительные свойства фосфоновой кислоты (на примере реакции окисления хлором). Метафосфорные (НРVО3)n и ортофосфорная Н3РVО4 кислоты, понятие о полифосфорных кислотах, дифосфорная кислота H4P2O7, как представитель полифосфорных кислот: реакции получения, строение молекул, физические и химические свойства. Средние и кислые соли ортофосфорной кислоты, важнейшие представители, применение кислых и средних ортофосфатов. Промышленные способы получения фосфорной кислоты из фосфатов и каталитической реакцией фосфора с водяным паром. Лабораторные методы получения ортофосфорной кислоты. Фосфиновая (устар. - диоксофосфорная или фосфорноватистая) кислота Н(РIН2О2), реакция получения. Строение молекулы, основность, фосфинат-ион, соли - фосфинаты. Значение фосфора и его соединений в живой природе, промышленности и сельском хозяйстве. Элементы группы мышьяка. Нарастание металлических свойств элементов по группе при переходе от мышьяка к висмуту. Характерные устойчивые степени окисления элементов, отличие в химическом поведении висмута от мышьяка и сурьмы. Реакции элементов с кислотами-окислителями. Кислородные соединения элементов. Оксиды Э(+III;+V), их получение и свойства. Кислородные кислоты Э(+III;+V): метамышьяковистая (HAsO2), ортомышьяковистая (H3AsO3), мышьковая (H3AsO4) и сурьмяная (H3SbO4) кислоты и их соли; реакции получения кислот и солей. Сравнительная характеристика силы кислот в ряду N-P-As-Sb, амфотерность соединений Sb(+III) на примере метагидроксида сурьмы SbO(OH). Гидроксид висмута(+III), получение, химические свойства. Соли сурьмы и висмута Э(+III), гидролиз солей, полимерные стуктуры в твёрдых оксосолях. Кислородные соединения Bi(+V) – оксид висмута(V), висмутаты: условия получения, окислительная способность. Сульфидные соединения элементов Э2S3 и Э2S5, их получение и физико химические свойства: окисление кислородом, реакции с сульфидами щелочных металлов и аммония, понятие о полисульфидных соединениях – тиосолях. Галогенидные соединения элементов, реакции получения ЭHal3 и ЭHal5, особенность химического поведения висмута. Водородные соединения элементов - арсин, стибин, висмутин; реакции получение, краткий обзор физико-химических свойств. Методы получения простых веществ (уравнения соответствующих реакций). Области использования мышьяка, сурьмы и висмута и их соединений. 16.1.6. Элементы 14 группы. Элементы 14 группы: типические - углерод (С), кремний (Si), группа германия - гермений (Ge), олово (Sn), свинец (Pb). Содержание в земной коре, основные природные соединения. Положение в периодической системе, электронная структура атомов, валентные электроны, основные степени окисления элементов. Общие закономерности изменения физических и химических свойств, степеней окисления и устойчивости соответствующих соединений по группе. Углерод - С. Основное и возбуждённое электронное состояние атома углерода. Возможные степени окисления атома, типы гибридизации атомных орбиталей, их пространственное расположение, способность атомов углерода к образованию углеродных цепей (катенация), кратность и энергетика углерод-углеродных связей. Аллотропные модификации углерода: алмаз, графит, карбин (поликумулен, полиин), фуллерен, аморфный углерод, их кристаллическая структура и физические свойства. Химические свойства углерода. Карбиды металлов и неметаллов, как соединения углерода с отрицательной степенью окисления, физико-химические характеристики: а) карбиды стехиометрического состава – на примере ковалентных карбидов кремния и бора; б) ионно-ковалентные – метаниды и ацетилиды, на примере карбидов алюминия и кальция. Металлоподобные карбиды переменного состава, примеры, краткий обзор свойств. Взаимодействие углерода с неметаллами: водородом, кислородом, галогенами, серой. Тетрагалогениды, сероуглерод: строение молекул, краткая физико-химическая характеристика. Оксид углерода(II) или угарный газ – СО: промышленные способы получения; генераторные газы - воздушный, паровоздушный, водяной; паровоздушная конверсия метана. Лабораторный способ получения СО из муравьиной или щавелевой кислоты. Физико-химические свойства оксида углерода (II): строение молекулы, энергетическая схема ММО; реакция с кислородом (каталитическая и некаталитическая) и хлором; получение карбонилов переходных металлов (на примере железа и никеля). Восстановительные свойства оксида углерода(II): восстановление оксидов металлов; реакции с аммиачным раствором гидроксида серебра и хлорида палладия(II). Использование оксида углерода (II) в составе газообразного топлива и в органическом синтезе. Оксид углерода(IV) или углекислый газ - СО2. Его получение в промышленности (окисление углерода или органических веществ, термическое разложение карбонатов) и в лаборатории (реакция карбонатов металлов с кислотами). Применение диоксида углерода. Физические и химические свойства диоксида углерода. Химическая и термодинамическая устойчивость оксида углерода(IV). Взаимодействие с металлическим магнием и фосфором, водой и щелочами. Угольная кислота и ее соли (карбонаты и гидрокарбонаты). Получение карбонатов обменными реакциями солей, аммиачно-хлоридный способ получения кальцинированной соды. Растворимость карбонатов и гидрокарбонатов в воде, реакции гидролиза. Применение карбонатов. Взаимодействие диоксида углерода с аммиаком с образованием мочевины (карбамида). Соединения углерода с азотом: цианамид, дициан, синильная кислота и ее соли, циановая кислота и ее соли. Краткая характеристика свойств и областей их применения. Понятие о дитиоугольной кислоте и дитиокарбонатах. Кремний - Si. Кремний в природе. Размеры и электронная структура атома, причины отличия его химического поведения от углерода; устойчивая форма гибридизации и степени окисления атома. Аллотропные модификации кремния. Физические свойства. Аллотропная форма кремния и химическая активность: реакции с кислородом, галогенами, азотом, водяным паром; взаимодействие с растворами смеси азотной и фтороводородной кислот, с газообразными галоидводородами и раствором фтороводородной кислоты; с растворами щелочей. Реакции кремния с металлами, силициды. Карбид кремния (карборунд) SiC - получение, свойства, применение. Галогениды кремния: состав, реакции получения, физические свойства, гидролиз галогенидов. Гексафторокремниевая кислота и ее соли – фторосиликаты, практическое применение некоторых гексафторосиликатов. Водородные соединения кремния. Возможность существования связей между атомами кремния с образованием цепей, сравнение с аналогичными соединениями углерода. Силаны: состав, методы получения, краткая физико-химическая характеристика. Диоксид кремния - SiO2, кристаллическая структурная единица, координационное число атома кремния. Реакции образования диоксида из простых веществ и разложением кремниевой кислоты. Химическое поведение диоксида кремния: реакции с углеродом, оксидами металлов, газообразным фтороводородом и фтороводородной кислотой. Кремниевые кислоты и их соли (силикаты). Ортокремниевая и метакремниевая кислоты, их состав и химическая формула, методы получения, полимеризация кремниевых кислот при обезвоживании. Силикагель – получение и применение. Структура оксосиликат-ионов в кислотах и солях, краткие сведения о строении природных силикатов (островные, цепочечные, ленточные и слоистые структуры). “Жидкое стекло” - силикаты калия и натрия, применение. Стекло: состав обычного стекла, химические реакции получения, структура и свойства. Краткие сведения о составе, физико-химических свойствах, областях применения керамических материалов, цементов, силоксановых и полисилоксановых соединений. Методы получения кремния и его соединений в промышленности, уравнения химических реакций процессов. Группа германия. Положение элементов в ПСХЭ, роль внешних s2p2-электронов в образовании химической связи и устойчивости соединений со степенями окисления II и IV, изменение окислительной способности соединений Э(IV) при переходе от германия к свинцу. Физические свойства элементов, аллотропные модификации олова. Реакции металлов с растворами кислот, особенности при взаимодействия с кислотами-окислителями, степени окисления элементов группы в образующихся соединениях. Реакции металлов с растворами щелочей, состав образующихся гидроксосоединений в растворе. Оксиды и гидроксиды металлов(II) и (IV), смешанные оксиды, реакции получения, химические свойства, амфотерность, изменение кислотного характера соединений в ряду Ge>Sn>Pb. Реакции получения α- и β-«оловянных кислот», причина их разной реакционной способности, явление оксоляции. Получения галогенидов Э(II,IV) из простых веществ и обменными реакциями. Физические свойства, сравнительный анализ окислительно-восстановительной способности галогенидов олова (II,IV) и свинца (II,IV), гидролиз галогенидов. Сульфиды и дисульфиды металлов, тиостаннаты и тиогерманаты - реакции получения. Обзор свойств гидридных соединений элементов группы германия. Методы получения металлов в промышленности; области применения металлов и их соединений, значение для современной техники и технологии. 16.1.7. Элементы первой группы – щелочные металлы. Элементы первой группы - щелочные металлы: литий - Li, натрий - Na, калий - K, рубидий - Rb, цезий - Cs, франций - Fr. Распространенность элементов в земной коре, основные природные соединения щелочных металлов. Положение металлов в ПСХЭ, электронное строение атомов, валентные электроны, изменение атомных радиусов, потенциалов ионизации и металлических свойств элементов по группе. Физические свойства щелочных металлов. Химические свойства щелочных металлов. Растворы щелочных металлов в жидком аммиаке, формы существующих частиц. Взаимодействие щелочных металлов с кислородом. Оксидные, пероксидные и надпероксидные соединения металлов, состав и свойства. Озониды щелочных металлов: получение, устойчивость, химические свойства. Взаимодействие металлов с галогенами, серой, фосфором, азотом, углеродом. Получение гидридных соединений металлов, их состав и химические свойства. Реакция металлов с водой, гидроксиды щелочных металлов, химические свойства гидроксидов. Примеры важнейших солей щелочных металлов: средние, кислые, двойные соли. Растворимость солей щелочных металлов в воде, малорастворимые соединения. Комплексообразующая способность щелочных металлов, устойчивость комплексных соединений. Строение и устойчивость комплексов щелочных металлов с полидентатными лигандами: комплексонами (на примере этилендиаминтетрауксусной кислоты), криптандами и краун-эфирами. Электрохимические и металлотермические методы получения щелочных металлов в промышленности. Применение щелочных металлов и их соединений в химической промышленности, атомной энергетике, металлургии. Понятие о твёрдых электролитах на основе кислородных соединений щелочных металлов. 16.1.8. Элементы 2 группы. Элементы 2 группы: бериллий - Be, магний - Mg, кальций - Ca, стронций - Sr, барий - Ba, радий - Ra – распространенность элементов в земной коре, основные природные соединения (кратий обзор). Положение элементов в периодической системе, электронное строение атомов, валентные электроны, атомные радиусы, энергия ионизации, степени окисления; особенности бериллия и магния, щелочноземельные элементы – кальций, стронций, барий (радий). Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Взаимодействие металлов с кислородом и галогенами. Краткая физико-химическая характеристика свойств соединений элементов группы с неметаллами (водородом, азотом, фосфором, углеродом). Реакция металлов с водой. Отношение к гидролизу галогенидов бериллия, магния и щелочноземельных металлов. Оксиды и гидроксиды металлов, получение и физико-химические свойства, амфотерность соединений бериллия. Получение, состав и свойства солей кислородных кислот: сульфаты, карбонаты, фосфаты. Способность металлов второй группы к комплексообразованию, хелатные комплексы. Металлоорганические соединения элементов второй группы и их роль в химии. Жесткость природных вод – временная и постоянная, единицы измерения, методы устранения. Получение металлов. Использование металлов и их соединений в промышленности и сельском хозяйстве. 16.1.9. Элементы 13 группы. Элементы 13 группы: бор - В, алюминий - Al, галлий - Ga, индий - In, таллий - Tl. Распространенность элементов в земной коре, основные природные соединения (кратий обзор). Положение элементов в ПСХЭ; электронная структура атомов, отличие электронной структуры атомов бора и алюминия от остальных элементов группы; влияние (d, f)-подуровней на sp валентные электроны; основные степени окисления; атомные радиусы, энергия ионизации, изменение металлических свойств по группе. Бор. Физические свойства бора. Аллотропные модификации. Особенности химического поведения бора. Металлические соединения бора. Взаимодействие бора с неметаллами (галогенами, кислородом, азотом, серой), концентрированными азотной и серной кислотами, оксидами, щелочами. Строение молекул соединений бора(+III) на примере галогенидов - BHal3, бороводорода – B2H6, ионов – [BH4]– и [BF4]– , понятие о многоцентровых гипервалентных связях. Соединения бора с азотом: нитрид бора или боразон β-BN, боразол или неорганический бензол B3N3H6 – получение и свойства. Кислородные кислоты бора, получение, характеристика силы кислот: B(OH)3 – тригидроксид бора (устаревшее название «ортоборная» или «борная » кислота ), H2B4O7 – тетраборная кислота. Особенности диссоциации тригидроксида бора (ортоборной кислоты) в водном растворе. Последовательная дегидратация тригидроксида бора. Краткий обзор важнейших представителей солей борных кислот. Получение и применение бора в лаборатории и промышленности. Алюминий. Физические свойства алюминия. Химические свойства алюминия. Взаимодействие с неметаллами: кислородом, галогенами, серой, фосфором, азотом, углеродом. Краткие сведения о физико-химических свойствах образующихся соединений, строение электронодефицитных молекул хлорида алюминия. Реакции алюминия с водой, растворами кислот (на примере соляной и кислот-окислителей - азотной и серной) и щелочей, амфотерность алюминия. Соединения и сплавы алюминия с металлами, их практическое значение. Соединений алюминия (+III). Получение оксида и гидроксида алюминия, их амфотерность – взаимодействие с кислотами и щелочами, представление об аква- и гидроксокомплексных ионах алюминия. Соли алюминия. Гидролиз солей алюминия в растворах, получение безводных солей. Галогениды алюминия, комплексные соединения галогенидов алюминия. Двойные соли алюминия на примере алюмокалиевых квасцов. Гидрид алюминия: его получение, строение, взаимодействие с водой, гидридами металлов, гидридоалюминаты. Получение алюминия в промышленности. Области применения алюминия и его важнейших соединений в технике и технологии. Искусственные цеолиты. Галлий (Ga), индий (In), таллий (Tl). Атомные радиусы металлов, d,f-сжатие электронных оболочек, устойчивая степень окисления элементов (+III), появление степени окисления (+1), валентные особенности таллия. Краткий обзор химических свойств металлов Э(III) и Э(I) и их соединений. Получение металлов, области применения металлов и их соединений. 16.2. ХИМИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 16.2.1. Элементы 3 группы. Редкоземельные элементы, актиний и актиниды. Элементы 3 группы: редкоземельные – скандий - Sc, иттрий - Y, лантан – La и лантанИДы, а также актиний – Ac и актинИДы. Редкоземельные: скандий - Sc, иттрий - Y, лантан – La и 14 лантанидов: церий - Ce, празеодим - Pr, неодим - Nd, прометий - Pm, самарий - Sm, европий - Eu, гадолиний - Gd, тербий - Tb, диспрозий - Dy, гольмий - Ho, эребий - Er, тулий - Tm, иттербий - Yb, лютеций - Lu. Распространённость и природные соединения РЗЭ. Положение элементов в периодической системе, электронное строение атомных оболочек. Заполнение (n-2)f электронных орбиталей и появление элементов-лантанидов. Лантанидное сжатие. Валентные электроны и устойчивая степень окисления РЗЭ (+III). Заполнение (n-2)f – подуровня электронами и возможность появления степеней окисления РЗЭ (II) и (IV). Краткий обзор физических и химических свойств элементов группы скандия: температуры плавления и кипения, плотность; реакции металлов с водой и кислотами, неметаллами (O2, H2, Cl2, N2, C, S, P и т.д.). Методы получения и разделения РЗЭ (дробная или фракционная кристаллизация, дробное или фракционное осаждение, экстракция, фракционная сублимация). Состав, физические и химические свойства оксидов и гидроксидов РЗЭ, амфотерность гидроксидов скандия и лютеция. Получение, состав и свойства гидридов РЗЭ, аккумуляторы водорода. Соли РЗЭ(III) кислородных кислот и галогениды. Комплексные соединения. Краткие сведения о химии РЗЭ (II) и (IV), устойчивость, окислительно восстановительная способность. Использование РЗЭ и их соединений: сплавы и интерметаллические соединения, оксиды, соли. Актиний и актиниды. Актиний – Ac и актиниды: торий - Th, протактиний - Pa, уран - U, нептуний - Np, плутоний - Pu, америций - Am, кюрий - Cm, берклий - Bk, калифорний - Cf, эйнштейний - Es, фермий - Fm, менделевий - Md, нобелий - No, лоуренсий - Lr. Нахождение в природе, изотопный состав. Положение в периодической системе. Строение электронной оболочки, актинидное сжатие, характерные степени окисления элементов при движении по группе от тория к лоуренсию. Химическая активность металлов. Представление о типичных соединениях актиния и актинидов. Искусственные изотопы актинидов. Получение и применение актинидов-металлов. 16.2.2. Элементы 4 группы. Элементы 4 группы: титан Ti, цирконий Zr, гафний Hf, резерфордий Rf. Распространенность элементов в земной коре, основные природные соединения. Положение в периодической системе, электронное строения атомов. Атомные радиусы элементов. Степени окисления элементов, изменение устойчивости степеней окисления в группе, влияние лантанидного сжатия, элементы-близнецы (цирконий-гафний). Простые вещества - физические свойства. Химические свойства. Химическая стабильность и коррозионная стойкости металлов, активность металлов в компактной и мелкодисперсной форме. Условия взаимодействия металлов с неметаллами (кислородом, галогенами, азотом, водородом, углеродом). Краткие сведения о составе оксидов, нитридов, карбидов и гидридов элементов, их свойствах и областях применения. Реакции металлов с растворами кислот (неокислителей и окислителей) и щелочей. Оксиды и гидроксиды элементов (IV): их получение, состав, свойства, амфотерность, изменение кислотно-основных свойств гидроксидов в ряду титан-цирконий-гафний. Сплавление оксидов Э(IV) со щелочами и карбонатами, образование и краткая характеристика состава и свойств оксосоединений (оксотитанатов, оксоцирконатов, оксогафнатов). Соли Э(IV): галогениды, нитраты, сульфаты, получение безводных солей; гидролиз солей Э(IV), образование форм с формальным катионом ЭО2+ (Э=Ti, Zr, Hf) титанила, цирконила или гафнила. Комплексные анионые (галогенидные) и катионные (гидроксо-, хелатные, циклопентадиенильные) соединения элементов. Получение пероксосоединений металлов, значение пероксосоединений титана в аналитической химии. Общие представления о соединениях металлов группы титана низших степеней окисления. Методы получения металлов в промышленности, соответствующие уравнения реакций. Области применение металлов и их соединений. 16.2.3. Элементы 5 группы. Элементы 5 группы: ванадий V, ниобий Nb, тантал Ta, дубний Db. Распространенность элементов в земной коре, основные природные соединения. Положение в ПСХЭ, электронная структура атомов, валентные электроны, степени окисления элементов в химических соединениях, устойчивость степеней окисления. Физические свойства элементов группы ванадия. Химические свойства металлов: реакции с неметаллами - галогенами, кислородом, серой, азотом; химическая поведение при взаимодействии с растворами кислот (со смесью азотной кислоты со фтороводородной (плавиковой) или хлороводородной (соляной) кислотами; концентрированной серной кислотой; фтороводородной кислотой); реакция окислительного сплавление со щелочами в присутствии кислорода. Галогенидные соединения металлов различной степени окисления, методы получения; понятие о комплексных галогенидах H[Э+VF6]. Состав, физические и химические свойства оксидов металлов (Э+V) и VIVО2; кислоты Э+V (HЭO3, H3ЭO4, H4Э2O7) и их соли: амфотерность, существование катионов диоксованадия (ванадина) VO2+ и ванадила VO2+, понятие об изополисоединениях ванадия. Соединения элементов в степенях окисления IV, III, II - краткий обзор. Комплексные и металлорганические соединения элементов 5-ой группы. Методы получения и области использования металлов группы ванадия и их соединений. 16.2.4. Элементы 6 группы. Элементы 6 группы: хром Cr, молибден Mo, вольфрам W. Содержание в земной коре, основные природные соединения. Положение металлов в ПСХЭ, электронное строение атомов – электроны наружного слоя, валентные электроны, высшая и возможные степени окисления элементов, рост устойчивости и уменьшение окислительной способности соединений элементов в высшей степени окисления от хрома к вольфраму. Физические свойства металлов. Химические свойства: изменение химической активности в группе, пассивирование металлов; взаимодействие металлов с растворами кислот или их смесей, особенности реакций хрома, образование соединений Cr(II) и Cr(III). Реакции металлов с кислородом, галогенами, серой. Карбонильные соединения металлов. Кластерные соединения d элеменов, на примере дихлоридов молибдена и вольфрама. Соединения хрома (III). Окислительно-восстановительные свойства, возможности восстановления до Cr(II) и окисления до Cr(VI). Оксид и гидроксид хрома(III): реакции получения, физические и химические свойства, амфотерный характер соединений (атом Cr(III) в составе катиона и аниона). Гидролиз солей Cr3+, гидроксоанионы. Комплексные соединения с центральным атомом Cr(III): акватирование иона Cr3+ в водных растворах, явление гидратной изомерии на примере гексагидрата трихлорида хрома(III); аммиакаты хрома(III). Соединения Э(VI). Триоксиды элементов ЭО3, получение (синтез из простых веществ и косвенным путём), физические свойства. Химические свойства: термическая устойчивость, кислотный характер, реакция с водой, сплавление со щелочами. Хромовая (H2CrO4) и дихромовая (H2Cr2O7) кислоты, сила кислот, взаимный переход хромата и дихромата ионов в зависимости от рН среды, строение анионов, возможность полимеризации с образованием изополианионов Cr(VI). Окислительная способность соединений Cr(VI) на примере реакций оксида хрома(VI), хроматов и дихроматов с органическими и неорганическими веществами-восстановителями. Молибденовая и вольфрамофая кислоты Н2ЭО4, превращения аниона ЭО42– в растворах в зависимости от рН среды, многообразие анионных форм, понятие о полимерных оксоанионах – изополисоединения молибдена и вольфрама. Соли - молибдаты и вольфраматы, изополимолибдаты и изополивольфраматы, общие представления о строении анионов этих солей. Гетерополисоединения молибдена и вольфрама, гетероатомы; краткая характеристика состава, строения гетерополикислот молибдена и вольфрама. Молибденовая жидкость, осаждение фосфоромолибдата аммония. Пероксидные соединения Cr(VI): получение, состав, строение и устойчивость. Соединения металлов в нулевой и отрицательной степени окисления, карбонильные соединенияя металлов и их производные, сандвичевый комплекс хрома с бензолом; сандвичевые циклопентадиенильные соединения элементов 6-ой группы. Промышленное получение хрома, молибдена и вольфрама. Применение металлов и их соединений в технике и технологии. 16.2.5. Элементы 7 группы. Элементы группы 7группы: марганец Mn, технеций Tc, рений Re, борий Bh. Распространенность элементов в земной коре, основные природные соединения, причины отсутствия технеция в природных минералах. Положение элементов в ПСХЭ, электронное строение атомов, валентные электроны, влияние лантанидного сжатия, возможные степени окисления, изменение устойчивости соединений высших и низких степеней окисления от марганца к рению. Физические свойства. Химические свойства элементов. Изменение химической активности в группе, на примере взаимодействия с растворами кислот; перевод рения в растворимую форму окислительным щелочным сплав лением. Оксиды элементов 7-ой группы. Оксиды металлов(VII): состав, получение, физические свойства, взаимодействие с водой, характеристика их кислотно-основных свойств. Устойчивость, кислотно-основные свойства, окислительно-восстановительная способность оксидов металлов (II-VII) в зависимости от степени окисления атома металла. Оксид марганца(IV): нахождение в природе, значение для химии соединений марганца, реакции взаимодействия с растворами хлороводородной и серной кислот, амфотерность. Гидроксиды марганца (II-IV), получение, кислотно-основные свойства, устойчивость. Гидроксидные соединения металлов Э(VI-VII) – кислоты: методы получения, кислотные свойства, химическая устойчивость, окислительная способность. Соли этих кислот: реакции получения, изменение окислительно-восстановительных свойств по группе. Реакции: восстановления перманганата в зависимости от рН среды, перехода перманганат-иона в манганат-ион в щелочной среде, окисление воды, диспропорционирования манганат-иона при гидролизе. Термическое разложение перманганата и манганата калия. Обзор галогенидных соединений металлов: состав, максимальное число атомов галогена в формульной единице галогенида в зависимости от металла и галогена, кластерные галогениды рения. Соединения марганца в степени окисления 0 и –I: карбонильные соединения марганца – [Mn(CO)5]2 и Na+[Mn(CO)5]–, причина димеризации [Mn(CO)5]2; бис-(циклопентадиенилмарганец) и его карбонильное производное. Получение и применение металлов, их сплавов и соединений. 16.2.6. Элементы 8, 9, 10 групп. Триады: Fe, Co, Ni; Ru, Rh , Pd; Os, Ir, Pt. Элементы 8 группы: железо - Fe, рутений - Ru, осмий - Os; элементы 9-ой группы: кобальт - Co, родий - Rh, иридий - Ir; элементы 10-ой группы: никель - Ni, палладий - Pd, платина – Pt. Распространенность элементов в земной коре, основные природные соединения. Искусственные элементы этих групп – хассий - Hs, мейтнерий - Mt, дармштадтий - Ds. Общий обзор. Причина распределения элементов по триадам и некоторого сходства химических свойств трёх семейств - однотипность состава и строения наружной электронной оболочки. Особенности свойств элементов триады железа; триады палладия и платины как семейство платиновых элементов. Степени окисления элементов, стабилизация высших степеней окисления сверху вниз по группе и уменьшение их устойчивости в триаде с ростом атомного номера элемента. Триада железа – Fe, Co, Ni . Электронная структура атомов, валентные электроны, возможные и наиболее устойчивые степени окисления атомов элементов в химических соединениях. Физические свойства элементов. Химические свойства железа, кобальта и никеля, изменение химической активности в ряду Fe, Co, Ni. Взаимодействие металлов с неметаллами (кислородом, галогенами, халькогенами, углеродом, кремнием и т.д.), с водой, растворами кислот, пассивирование металлов триады железа концентрированными кислотами-окислителями. Растворение мелкодисперсного железа в растворах щелочей. Реакции атмосферной коррозии железа. Оксиды и гидроксиды металлов (II-III): реакции получения, физические свойства, кислотно-основные свойства, амфотерность, получение ферритов. Соли металлов (II-III): галогениды, нитраты, сульфаты, сульфиды – реакции получения; гидратация ионов металлов в водном растворе, кристаллогидраты солей. Двойные соли кобальта и железа (на примере аммонийных и калиевых квасцов). Карбонильные соединения металлов. Электронное строение атомов триады Fe, Co, Ni и их способность к комплексообразованию. Катионные и анионные комплексы металлов группы железа: аква, аммиачные, галогенидные, тиоцианатные и цианидные соединения. Явление гидратной и координационной изомерии на примере комплексных соединений кобальта. Гексацианоферратные калийные комплексные соли железа (II и III), качественные реакции в растворах на ионы железа (2+, 3+), «берлинская лазурь» и «турунбулева синь» – современные представления о строении. Краткие сведения о соединениях железа (VI) – ферратах, получение и свойства. Ферроцен и его аналоги по триаде, получение и свойства. Получение металлов в свободном состоянии. Сплавы металлов, их значение для хозяйственной деятельности. Области применения металлов, сплавов и их соединений. Элементы платиновой группы. Триада – Ru, Rh , Pd; триада – Os, Ir, Pt. Физические свойства металлов. Устойчивые степени окисления. Общая характеристика химического поведения металлов платиновой группы: химическая инертность, зависимость реакционной способности от дисперсности металла (реакции с кислородом, галогенами и др. неметаллами); перевод металлов в растворимые формы – взаимодействие с растворами кислот, окислительное щелочное сплавление. Растворение водорода металлами платиновой группы (Pt,Pd), водородные соединения. Обзор химических соединений металлов платиновой группы в характеристических степенях окисления элементов. Комплексообразующая способность металлов платиновой группы, степени окисления металла и координационные числа; нейтральные, катионные и анионные комплексы (на примере аммиачных, галогенидных и цианидных соединений). Фторидные комплексы платины с кислородом и ксеноном. Методы получения и области применения металлов платиновой группы и их сплавов. 16.2.7. Элементы 11 группы. Элементы 11 группы: медь Сu, серебро Ag, золото Au. Распространенность металлов в земной коре, основные природные соединения металлов. Положение в периодической системе, электронное строение атомов, провал электрона, валентные электроны. Причины и особенности в изменении по группе атомных радиусов, значений энергии ионизации и наиболее устойчивых степеней окисления элементов. Физические свойства элементов. Химические свойства элементов и их соединений в основных степенях окисления - Cu(I,II), Ag(I), Au(III). Изменение химической активности в ряду Cu-Ag-Au. Взаимодействие металлов с галогенами, кислородом, серой. Термическая устойчивость оксидов. Растворение металлов в кислотах: реакции с кислотами окислителями - HNO3, H2SO4. Растворение золота в “царской водке”, тетрахлороаурат(III) водорода (устаревшее – «золотохлористоводородная кислота»). Важнейшие представители солей меди и серебра. Структура кристаллического пентагидрата сульфата меди(II) CuSO4*5H2O – «медного купороса». Комплексные катионые и анионые соединения элементов (гидратные, аммиачные, цианидные, хлоридные), характерные координационные числа центральных атомов и пространственная структура комплексной частицы. Гидроксиды металлов, получение и устойчивость, химические свойства. Амфотерность гидроксидов Cu(II) и Au(III). Краткие сведения о существовании соединений (оксиды, гидроксиды, соли) – Cu (I,III), Ag(II,III) и Au(I,II,V,VII). Способы промышленного получения металлов, уравнения реакций химических процессов. Применение меди, серебра, золота и их соединений. 16.2.8. Элементы 12 группы. Элементы 12 группы: цинк Zn, кадмий Cd, ртуть Hg – распространенность элементов в земной коре, основные природные соединения элементов. Положение элементов в периодической системе, особенности строения атомных электронных уровней в сравнении с остальными d-элементами, валентные электроны, причины существования (+II) как основной степени окисления цинка и кадмия и (+II, +I) ртути, атомные радиусы, потенциалы ионизации. Устойчивость электронной конфигурации (d10), электронодонорная способность ионов Э+2 и возможность образования комплексных соединений. Физические свойства металлов. Уникальность температуры плавления ртути. Химические свойства элементов. Изменение химической активности металлов по группе сверху вниз: взаимодействие с растворами кислот и щелочей. Возможность образования соединений ртути (I) с ионной группировкой Hg22+, примеры соединений. Реакции металлов с кислородом, серой, галогенами. Соединения Э(II): оксиды, гидроксиды, соли кислородных и бескислородных кислот – краткий обзор химических свойств и методов получения. Термическая устойчивость и амфотерность оксидов и гидроксидов, причины усиления амфотерности при переходе от кадмия к ртути, образование цинкатов, кадматов и гидраргиратов. Катионные (аква-, аммино-), анионные (галогено-, циано-, тиосульфато-, сульфато-) и нейтральные комплексные соединения элементов, металлоорганические соединения. Методы получения металлов в промышленности. Важнейшие сплавы на основе кадмия (сплав Б.Вуда, припои и др.) и цинка (латуни и др.), сплавы ртути – амальгамы. Другие области применения металлов и их соединений. 6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) Основная литература
б) Дополнительная литература
в) Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных технологий: www.chem.msu.su/rus/teaching/inorg.html www.inorg.chem.msu.ru www.xumuk.ru |
Похожие:
 | 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,... |  | Рабочая программа по дисциплине Е. Н. Ф. 04 Химия общая и неорганическая Цели и задачи учебной дисциплины «Общая и неорганическая химия», ее место в учебном процессе |
| Программа вступительных экзаменов по специальным дисциплинам, соответствующих... ... | | Программа вступительных экзаменов по специальным дисциплинам, соответствующих... «Неорганическая химия»; «Аналитическая химия»; «Органическая химия»; «Физическая химия» |
| 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... | | Примерная программа наименование дисциплины «Неорганическая и аналитическая химия» Дисциплина «Неорганическая и аналитическая химия» относится к обще-профессиональному ветеринарно-биологическому циклу |
| Рабочая программа по дисциплине б химия неорганическая и аналитическая Целью освоения дисциплины «Химия неорганическая и аналитическая» является формирование базовых, системных и информационных компетенций... | | Рабочая программа дисциплины «Общая и неорганическая химия» «Общая и неорганическая химия» по направлению 240800 – "Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии... |
| Учебно-методический комплекс учебной дисциплины прикладная химия... Целью курса является приобретение студентами знаний по общим принципам и теоретическим основам химической технологии и о ее влиянии... | | Учебно-методический комплекс дисциплины «химия» Специальность Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «Химия» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... | | Учебно-методический комплекс учебной дисциплины симметрия в химии... Программа учебной дисциплины обсуждена и утверждена на заседании кафедры химии протокол №9 от 23. 05. 2012 г |
| Аннотация рабочей программы дисциплины Химия неорганическая и аналитическая «Химия неорганическая и аналитическая» на основе модульной технологии обучения составлена для студентов очной формы обучения в соответствии... | | Учебно-методический комплекс одобрен на заседании кафедры общественных... При разработке учебно-методического комплекса учебной дисциплины в основу положены |
