МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН государственный университет имени Шакарима города Семей | ||
Документ СМК 3 уровня | УМКД | УМКД 042-18-10.1.86 /01-2014 |
УМКД программа дисциплины «Теоретические аспекты неорганической и координационной химии» для преподавателя | Редакция № 1 от 01.01.2001 г. |
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«Теоретические аспекты неорганической и координационной химии»
для специальности 6М060600 – «Химия»
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ преподавателя
Семей
2014
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель ________ « 29 » 08 2014 г. , д. х.н., профессор кафедры «Химия»
2 ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры «Химия»
Протокол от « 29 » 08 2014 года, № 1
Заведующий кафедрой ________
2.2 На заседании учебно-методического бюро инженерно-технологического факультета
Протокол от « 05 » 09 2014 года, № 1
Председатель ________
3 УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического совета университета
Протокол от « 11 » 09 2014 года, № 1
Председатель УМС ________
4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
Содержание
1 | Область применения | 4 |
2 | Нормативные ссылки | 4 |
3 | Общие положения | 4 |
4 | Содержание учебной дисциплины (модуля) | 6 |
5 | Перечень тем для самостоятельной работы обучающихся | 10 |
6 | Карта обеспеченности учебно-методической литературой | 10 |
7 | Литература | 12 |
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебно-методического комплекса, по дисциплине «Теоретические аспекты неорганической и координационной химии», предназначена для обучающихся специальности «6М060600» – «Химия».
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливает порядок организации учебного процесса по дисциплине «Теоретические аспекты неорганической и координационной химии» в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов:
- Государственный общеобязательный стандарт послевузовского образования РК, постановление № 000 от 01.01.01 года;
- Каталог элективных дисциплин специальности «6М0606000» – «Химия» от 01.01.2001 г.;
- СТУ 042-ГУ-4-2014 Стандарт университета «Общие требования к разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;
- ДП 042-1.01-2014 Документированная процедура «Структура и содержание учебно-методических комплексов дисциплин».
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Краткое содержание дисциплины:
Дисциплина «Теоретические аспекты неорганической и координационной химии» является одним из основных курсов по выбору, входящих в цикл дисциплин и изучается во 2 семестре на 1 курсе обучения. Химия координационных соединений, развившаяся на базе неорганической химии и представляющая собой важнейшее направление химической науки, успешно использует важнейшие концепции строения и реакционной способности вещества. Теоретические аспекты химии координационных соединений и сами координационные соединения широко используются практически во всех отраслях химической науки: аналитической и органической химии, биохимии, катализе, электрохимии, фотохимии, теории растворов и т. д. Ее результаты и достижения оказывают существенное влияние на развитие и решение как фундаментальных, так и практических задач общества и используются во многих сферах жизнедеятельности человечества: в промышленном и сельскохозяйственном производствах, в решении экологических задач, в медицине, в пищевой промышленности. В связи с этим развитие теоретических и экспериментальных основ химии координационных соединений как междисциплинарной науки имеет общехимическое и, в целом, общенаучное значение.
Данный курс предусматривает изучение терминологии, номенклатуры и изомерии координационных соединений, теории строения координационных соединений; рассматривает устойчивость, реакционную способность, термодинамику координационных соединений, классы координационных соединений и синтез; излагает методические особенности исследования координационных соединений.
3.2 Цель изучения дисциплины:
- приобретение знаний о современных концепциях, теориях и практических направлениях неорганической и координационной химии; получение представлений о современных прикладных проблемах и тенденциях в развитии неорганической и координационной химии.
3.3 Основная задача изучения дисциплины:
- углубление теоретической и практической подготовки в области неорганической и координационной химии (рассмотрение основных понятий неорганической и координационной химии; изучение номенклатуры, строения и свойств координационных соединений; ознакомление с методиками их синтеза, очистки и идентификации; освоение и углубление знаний по термодинамическому и кинетическому описанию реакций комплексных частиц; формирование представлений об использовании координационных соединений в различных областях человеческой жизни, современной науки и техники).
3.4 Результаты обучения:
В результате изучения дисциплины обучающийся должен:
- знать основные концепции, теории и направления неорганической и координационной химии;
- владеть навыками синтеза и идентификации неорганических соединений с заранее заданными свойствами, навыками свободного ориентирования в проблемах координационной химии при решении практических задач;
- усвоить способы описания химической связи в неорганических и координационных соединениях, способы расчета устойчивости координационных соединений;
- уметь проводить описание и расчеты энергетических уровней простых и многоатомных молекул;
- понимать современное состояние химии координационных соединений, практическое применение координационных соединений и процессов комплексообразования;
- иметь представление о важнейших классах координационных соединений, их реакционной способности, их состоянии в растворе, их роли в науке и технике;
- приобрести систематизированное представление об образовании химической связи, методах синтеза, исследования состава, структуры и физико-химических свойств веществ координационной природы.
3.5 Пререквизиты курса:
- Неорганическая химия, Физическая химия, Органическая химия.
3.6 Постреквизиты курса:
- Медико-биологические полимеры, Механизм образования макромолекул, Методы получения и исследования полимеров, Физико-механические свойства полимеров.
3.7 Выписка из рабочего учебного плана:
Таблица 1
Курс | Семестр | Креди ты | ЛК час. | СПЗ час. | ЛБ час. | СРОП час. | СРО час. | Все го час. | Форма итогового контроля |
1 | 2 | 3 | 30 | 15 | - | 23 | 67 | 135 | экзамен |
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Таблица 2
Наименование тем и их содержание | Количество часов |
1 | 2 |
МИКРОМОДУЛЬ 1 «ОБЩИЕ ВОПРОСЫ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ И КООРДИНАЦИОННОЙ ХИМИИ» | |
1 | 2 |
Лекционные занятия | |
Введение. Понятие о неорганических и координационных соединениях. Терминология неорганической и координационной химии. Номенклатура неорганических и координационных соединений. Теории неорганической и координационной химии. Координационная теория Вернера. Методы неорганической и координационной химии. | 2 |
Классификация неорганических и комплексных соединений. Классификация комплексных соединений по типу центрального атома, по устойчивости комплексов, по типу координируемых лигандов, по специфике строения, по характеру связывания. | 1 |
Практические занятия | |
Понятия и теории неорганической и координационной химии | 2 |
МИКРОМОДУЛЬ 2 «МОДЕЛИ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ |
1 | 2 |
Лекционные занятия | |
Ионно-ковалентные и электростатические представления. Ионная связь. Ковалентная связь. Размер ионов. Ионные и кристаллические радиусы. Концепция эффективного атомного номера. Энергии кристаллической решетки. Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки. Алгоритм расчета по теории Гиллеспи. Ограничения модели Гиллеспи. Достоинства и недостатки электростатических теорий. Классическая теория химического строения. Постулаты классической теории. Критерий существования молекулы. Валентность. | 2 |
Квантово-механические модели. Метод валентных схем (валентных связей). Теория кристаллического поля. «Кристаллические» поля. Энергии стабилизации кристаллическим полем. Теория поля лигандов. | 2 |
Практические занятия | |
Химическая связь в неорганических и координационных соединениях | 1 |
МВС. Теория кристаллического поля | 1 |
ММО. Теория поля лигандов | 1 |
МИКРОМОДУЛЬ 3 «ОБЩИЕ СВОЙСТВА | |
Лекционные занятия | |
Геометрия неорганических и координационных соединений. Изомерия неорганических и координационных соединений. Типы изомерии координационных соединений: гидратная, ионизационная, координационная (в т. ч. координационная полимерия), структурная, изомерия связи, геометрическая, оптическая и конформационная. Влияние типа изомерии координационного соединения на его физико-химические свойства. | 3 |
Стереохимия комплексных соединений. Эффекты Яна - Теллера. Геометрия координационных полиэдров и их форма. Факторы, влияющие на строение координационных полиэдров. Стерические эффекты. Природа центрального атома и лигандов. Структура координационных соединений непереходных элементов. Щелочные и щелочно-земельные металлы как комплексообразователи. Типы образуемых комплексов и их устойчивость. Координационные соединения p-элементов. | 2 |
Устойчивость координационных соединений. Комплексные соединения в растворах. Прямая и обратная | 3 |
1 | 2 |
задачи теории химических равновесий в растворе. Константы устойчивости: математическое моделирование. Энтальпийный и энтропийный вклады в константы устойчивости. Закономерности в устойчивости координационных соединений. Особенности комплексообразования редкоземельных элементов (РЗЭ). Закономерности изменения устойчивости и строения координационных соединений в ряду РЗЭ, роль "лантаноидного" сжатия. Внешнесферные катионы и устойчивость твердых комплексных соединений. Модель «взаимного влияния». Термическая устойчивость комплексных соединений. | |
Реакционная способность координационных соединений. Описание реакционной способности. Общее теоретическое описание химического взаимодействия. Свойства потенциальных поверхностей. Симметрия и направление реакций. Теория взаимного влияния. | 2 |
Кислотно-основные превращения координационных соединений. Кислотно-основные свойства комплексных соединений. Концепция кислот и оснований Льюиса. Теория жестких и мягких кислот и оснований. Льюисовская кислотность в реакциях фторидов ксенона. | 2 |
Окислительно-восстановительные реакции координационных соединений. Классификация окислительно-восстановительных реакций. Внешнесферный механизм. Теория Маркуса - Хаша. Перекрестное соотношение Маркуса. Внутрисферный механизм. Специальные окислительно-восстановительные реакции. | 2 |
Влияние среды на скорость химических реакций. Классификация растворителей. Координационные свойства растворителей. Донорная сила растворителя. Образование комплексов в растворах. Описание редокс-реакций в растворителе. Взаимодействие ионов с растворителем. Перенос электрона. Реакции «перезарядки». Реакции с изменением координационной сферы комплекса. Гетерогенные реакции. Реакции окислительного фторирования. | 3 |
Практические занятия | |
Изомерия координационных соединений | 1 |
Классы комплексообразователей | 1 |
Лиганды координационных соединений | 1 |
1 | 2 |
Образование комплексов: термодинамический аспект | 1 |
Реакционная способность координационных соединений | 2 |
Комплексообразование в растворе | 1 |
МИКРОМОДУЛЬ 4 «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ | |
Лекционные занятия | |
Методические особенности исследования координационных соединений. Теоретическое и экспериментальное использование физических методов исследования. Методические особенности исследования химической индивидуальности твердых комплексов и растворных систем. Химические и физические методы состояний окисления центрального иона. | 2 |
Основы синтеза координационных соединений. Стратегия синтеза координационных соединений. Прямые и косвенные пути синтеза. Термодинамически и кинетически контролируемые реакции синтеза. Примеры синтеза координационных соединений с монодентатными, хелатными и макроциклическими лигандами. Особенности синтеза полиядерных соединений. Темплатный синтез комплексных частиц. Методы синтеза, связанные с замораживанием равновесий комплексообразования. Окисление или восстановление доминирующего комплекса в системе комплексных частиц. | 2 |
Прикладные аспекты координационной химии. Координационные соединения в живых организмах. Биометаллы, их краткая характеристика. Понятие о биокоординационной химии. Бикомплексы и биокластеры. Биокомплексы с анионами неорганических кислот. Биокомплексы с аминокислотами и белками. Биокомплексы с порфиринами. Токсичность металлов: роль комплексообразования. Основные аспекты применения координационных соединений. Комплексные соединения платины как противоопухолевые препараты. Проблемы разработки лекарственных форм на их основе. Применение летучих координационных соединений в технологии получения материалов из газовой фазы (MOCVD). Основные разновидности материалов, получаемых по технологии CVD. Перспективы применения гетероядерных соединений при синтезе многокомпонентных материалов. Особенности различных способов перевода комплексных соединений в пар, | 2 |
1 | 2 |
выбор оптимального способа в соответствии с природой комплекса. Комплексы в гальванотехнике, аналитической химии и др. областях. | |
Практические занятия | |
Методы исследования в координационной химии | 1 |
Основы синтеза координационных соединений | 1 |
Прикладное значение координационной химии | 1 |
5 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ
5.1 Решение расчетных задач по теме «Номенклатура и изомерия комплексов».
5.2 Решение расчетных задач по теме «Химическая связь в координационных соединениях».
5.3 Решение расчетных задач по теме «Устойчивость и реакционная способность комплексных соединений».
5.4 Решение экспериментальных задач по теме «Синтез координационных соединений, очистка, анализ, изучение состава и свойств синтезированных координационных соединений».
Координационная химия d - и f-элементов с полидентатными лигандами: синтез, строение и свойства: автореферат дис. ... доктора химических наук: 02.00.01. – 31 с. [Электрон. ресурс]. – 2014. – URL: https://dvs. rsl. ru
6 КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРОЙ
Таблица 3
Наименование учебников, учебно-методических пособий | Количест-во экземп-ляров | Количе-ство обуча-ющихся | Про- цент обеспе- ченно-сти |
1 | 2 | 3 | 4 |
Химия координационных соединений/ Учебник и задачник для бакалавриата и магистратуры | |||
, Химия координационных соединений/ Учебное пособие. - М.: Академия, 2007. - 352 с. | 1 | 1 | 100 |
1 | 2 | 3 | 4 |
, , Координационная химия. – М.: ИКЦ Академкнига.- 2007.- 488 с. | 1 | 1 | 100 |
, , Координационная химия. Часть 1. Электронное строение, устойчивость, механизмы реакций, неводные растворители/ Учебное пособие. - Изд-во НГУ, 2013. - 161 с. | 1 | 1 | 100 |
, Координационная химия. Часть II: Металлоорганические соединения, катализ с участием комплексов переходных металлов, кластерные соединения/ Учебное пособие. - Изд-во НГУ, 2011. - 194 с. | 1 | 1 | 100 |
, Неорганическая химия. Комплексные соединения: Учебное пособие. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово, 2004. – 112 с. | 1 | 1 | 100 |
Курс лекций по химии комплексных соединений. - Минск: БГТУ, 2011. - 130 с. | 1 | 1 | 100 |
, Координационные соединения. - М.: «Академия естествознания», 2005. – 76 с. | 1 | 1 | 100 |
оменклатура комплексных соединений. - Методическая разработка по курсу «Современные проблемы химии». – Ижевск: «УдГУ», 2011. – 26 с. | 1 | 1 | 100 |
, Реакции диссоциации комплексных соединений. - Институт химии растворов РАН. - М.: Наука, 2007. - 278 с. | 1 | 1 | 100 |
Координационная химия d - и f-элементов с полидентатными лигандами: синтез, строение и свойства: автореферат дис....доктора | |||
1 | 2 | 3 | 4 |
химических наук: 02.00.01. – 31 с. [Электрон. ресурс]. – 2014. – URL: https://dvs. rsl. ru | |||
, Неорганическая химия. В 3т. Т.2. Химия непереходных элементов. - 2011. – 368 c. | 1 | 1 | 100 |
, Неорганическая химия. В 3т. Т.3. Химия непереходных элементов. - 2008. - 400 c. | 1 | 1 | 100 |
ЛИТЕРАТУРА
7.1 Основная литература
7.1.1 Химия координационных соединений/ Учебник и задачник для бакалавриата и магистратуры
М.: Издательство Юрайт, 2014. - 657 с. [Электрон. ресурс]. – 2014. – URL: https:// biblio-online. ru
7.1.2 , Химия координационных соединений/ Учебное пособие. - М.: Академия, 2007. - 352 с.
7.1.3 , Координационная химия. – М.: ИКЦ Академкнига.- 2007.- 488 с.
7.1.4 , Координационная химия. Часть 1. Электронное строение, устойчивость, механизмы реакций, неводные растворители/ Учебное пособие. - Изд-во НГУ, 2013. - 161 с.
7.1.5 , Координационная химия. Часть II: Металлоорганические соединения, катализ с участием комплексов переходных металлов, кластерные соединения/ Учебное пособие. - Изд-во НГУ, 2011. - 194 с.
7.1.6 , Неорганическая химия. Комплексные соединения: Учебное пособие. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово, 2004. – 112 с.
7.2 Дополнительная литература
7.2.1 Курс лекций по химии комплексных соединений. - Минск: БГТУ, 2011. - 130 с.
7.2.2 , Координационные соединения. - М.: «Академия естествознания», 2005. – 76 с.
7.2.3 оменклатура комплексных соединений. - Методическая разработка по курсу «Современные проблемы химии». – Ижевск: «УдГУ», 2011. – 26 с.
7.2.4 , Реакции диссоциации комплексных соединений. - Институт химии растворов РАН. - М.: Наука, 2007. - 278 с.
7.2.5 Координационная химия d - и f-элементов с полидентатными лигандами: синтез, строение и свойства: автореферат дис. ... доктора химических наук: 02.00.01. – 31 с. [Электрон. ресурс]. – 2014. – URL: https://dvs. rsl. ru.
7.2.6 , Неорганическая химия. В 3т. Т.2. Химия непереходных элементов. - 2011. – 368 c.
7.2.7 , Неорганическая химия. В 3т. Т.3. Химия непереходных элементов. - 2008. - 400 c.
