Программные вопросы по химии для студентов I курса
специальности НТС (факультеты НСТ и АТ)
Предмет и задачи химии. Структура химических дисциплин. Классификация неорганических соединений: простые и сложные вещества. Классы неорганических соединений: оксиды, гидроксиды, кислоты, соли. Их получение, номенклатура, свойства Основные сведения о строении атома. Корпускулярно-волновая природа электрона. Уравнение де-Бройля. Понятие о квантовой механике. Волновая функция. Атомная орбиталь. Уравнение Шредингера. Характеристика энергетического состояния электрона в атоме квантовыми числами. Главное квантовое число и характеристика энергетического уровня. Орбитальное квантовое число. Понятие о подуровне (s-,p-,d-,f-) и орбиталях. Магнитное квантовое число. Пространственная ориентация орбиталей. Спиновое квантовое число. Электронная структура атомов. Принцип Паули. Максимальное число электронов на энергетических уровнях, подуровнях и орбиталях. Принцип наименьшей энергии. Стационарное и возбужденное состояние атомов. Последовательность заполнения электронами уровней и подуровней в многоэлектронных атомах. Клечковского. Порядок заполнения электронами орбиталей данного подуровня (правило Хунда). Изображение электронных структур атомов с помощью электронных формул и схем распределения электронов по ячейкам. Периодическая система элементов как выражение периодического закона . Структура периодической системы и её связь со строением атома. Периоды, группы, подгруппы, электронные семейства элементов: s-,p-,d-,f - элементы и их размещение в периодической системе. Валентные электроны. Составление электронных формул. Периодичность свойств химических элементов. Атомные и ионные радиусы, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность и их изменение в периодах и группах. Окислительно-восстановительная способность элементов. Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов. Характеристика элементов и их соединений по положению в периодической системе. Энергетические эффекты химических процессов. Закон сохранения энергии. Внутренняя энергия, энтальпия и их изменение в различных процессах (изобарных и изохорных). Термохимические уравнения. Закон Гесса и следствия, вытекающие из него. Стандартные энтальпии. Расчеты по термохимическим уравнениям. Понятие об энтропии. Изменение энтропии при химических процессах и фазовых переходах. Стандартные энтропии. Расчет изменения энтропии при химических процессах. Энергия Гиббса и ее изменение как мера реакционной способности. Энтальпийный и энтропийный фактор. Стандартное изменение энергии Гиббса и его расчет. Оценка возможности протекания химической реакции. Скорость химической реакции в гомогенных и гетерогенных системах. Ее зависимость от концентрации реагирующих веществ. Константа скорости реакции. Кинетическое уравнение. Молекулярность и порядок реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Понятие об активированном комплексе. Зависимость скорости реакции от катализатора. Каталитические системы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Теория промежуточных активированных комплексов. Обратимые и необратимые процессы. Химическое равновесие. Константа равновесия в гомогенных и гетерогенных системах. Ее связь с термодинамическими функциями. Принцип Ле-Шателье. Смещение равновесия при изменении концентрации, температуры, давления. Растворы. Способы выражения концентрации растворов. Пересчет концентраций. Растворимость и факторы, на нее влияющие. Механизм процесса растворения и тепловой эффект растворения. Растворы неэлектролитов и их свойства. Давление насыщенного пара над раствором (закон Рауля). Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания растворов. Криоскопическая и эбуллиоскопическая константы. Осмотическое давление (закон Вант-Гоффа). Теория электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации слабых электролитов. Факторы, влияющие на степень диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Ступенчатая диссоциация слабых электролитов. Равновесие в водных растворах электролитов. Ионные уравнения. Дисперсные системы. Их классификация. Устойчивость дисперсных систем. Грубодисперсные системы: суспензии, эмульсии, пены. Коллоидные растворы как гетерогенные дисперсные системы. Их оптические и электрические свойства. Причины устойчивости дисперсных систем: двойной электрический слой и способы его образования. Строение мицеллы. Золи и гели. Способы получения коллоидных систем: дисперсионные и конденсационные. Коагуляция как способ разрушения коллоидных систем. Причины, вызывающие коагуляцию. Электролитическая коагуляция, ее закономерности. Старение гелей. Явление тиксотропии. Окислительно-восстановительные реакции. Понятие о степени окисления. Окислители и восстановители. Классификация окислительно-восстановительных реакций. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Электрохимические процессы, их классификация. Понятия об электрохимических системах и электродах. Возникновение скачков потенциалов на границе раздела фаз. Стандартные электродные потенциалы, способ их определения. Водородный электрод. Ряд напряжения металлов. Зависимость электродного потенциала металла от концентрации его ионов в растворе и температуры. Гальванические элементы. Медно-цинковый гальванический элемент. ЭДС гальванического элемента. Концентрационные гальванические элементы. Термодинамика гальванических элементов. Применение гальванических элементов. Электролиз. Химические процессы при электролизе. Электролиз расплавов и растворов электролитов. Последовательность разрядки ионов на электродах. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами. Законы Фарадея. Выход по току. Коррозия и защита металлов и сплавов. Основные виды коррозионных разрушений. Химическая коррозия. Газовая и жидкостная коррозия. Скорость коррозии. Факторы, влияющие на скорость коррозии. Электрохимическая коррозия. Анодный и катодный процессы. Схемы коррозионных гальванических элементов. Деполяризаторы. Коррозия металлов с водородной и кислородной деполяризацией. Влияние различных факторов на скорость электрохимической коррозии (состав электролита, рН среды, температура). Коррозионный потенциал. Виды электрохимической коррозии: атмосферная коррозия, почвенная коррозия, коррозия при неравномерной аэрации, коррозия под действием блуждающих токов. Способы защиты от коррозии: легирование, защитные покрытия, электрохимическая защита (протекторная и катодная), изменение свойств коррозионной среды. Ингибиторы коррозии. Электрохимические источники тока. Их классификация. Первичные источники тока: сухие и наливные. Их электрохимические схемы, катодные и анодные реакции, достоинства и недостатки, области применения. Кислотный (свинцовый) и щелочные аккумуляторы. Уравнения процессов заряда и разряда. Схемы гальванических пар. Достоинства и недостатки. Области применения. Щелочные аккумуляторы. Их типы. Уравнения процессов заряда и разряда. Схемы гальванических пар. Достоинства и недостатки. Области применения щелочных аккумуляторов. Топливные элементы. Принцип действия. Виды топлива, окислители, электролиты. Схемы и электродные процессы, происходящие при работе водородно-кислородного топливного элемента. Достоинства топливных элементов и области их применения. Общая характеристика металлов. Их физические свойства, строение кристаллической решетки, тип связи. Потенциал ионизации и электродные потенциалы как мера активности металлов. Взаимодействие металлов с неметаллами. Тип получаемых соединений, их использование в технике. Взаимодействие металлов с водой, растворами щелочей и солей, кислотами (концентрированными и разбавленными).
Ведущий преподаватель к. х.н., доцент .
