Избранные главы неорганической химии

Учебная программа для специальности

1-31 05 01 Химия (по направлениям)

Направления специальности:

1-31 05 01-02 Химия (научно-педагогическая деятельность)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Неорганическая химия – одна из обширных областей химии.

Большое количество фактического материала, излагаемого на первом курсе в рамках программы «Неорганическая химия», не позволяет уделить много внимания его обобщению и систематизации. Кроме того, некоторые вопросы неорганической химии требуют привлечения знаний из областей химии, изучаемых на старших курсах. По этой причине актуальной является задача более детального рассмотрения и систематизации теоретического материала. Цель спецкурса «Избранные главы неорганической химии» состоит в систематизации ранее полученных знаний и выявлении общих закономерностей в строении и свойствах основных классов неорганических соединений.

В рамках данного спецкурса предполагается более широко использовать теорию поляризации для объяснения причин возникновения преимущественно ковалентных связей в соединениях, содержащих атомы в высокой положительной степени окисления. Такой подход позволяет на качественном уровне обосновать такие важные закономерности, как изменение кислотно-основных свойств гидроксидов, термической устойчивости солей, объяснить изменение устойчивости высших степеней окисления атомов химических элементов по периодам и группам периодической системы. Применение данного подхода позволяет выделить общие закономерности изменения свойств неорганических соединений и способствует лучшему пониманию обширного материала неорганической химии.

В программе представлены наиболее важные и трудные для понимания аспекты неорганической химии, детализирующие и уточняющие их вопросы, а также вопросы, предназначенные для самостоятельного повторения студентами (они отмечены в тексте звездочкой – *). Программа определяет последовательность изучения тем курса и содержание семинарских занятий, в ней также приведена рекомендуемая литература.

В обзорных лекциях преподаватель дает общую характеристику основных проблем спецкурса, рассматривает отдельные ключевые вопросы тем и их основную трактовку в литературе.

Значительную часть материала студенты прорабатывают самостоятельно, затем этот материал рассматривается на семинарских занятиях.

Для оценки степени усвоения материала студентами, по основным темам проводятся контрольные работы. Всего на спецкурс отведено часов, в том числе 30 аудиторных. Примерное распределение аудиторных часов учебного курса по видам занятий: лекции – 14, семинары – 8, КСР – 8.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

№п/п Наименование разделов, тем Количество часов* Аудиторные Самост.

работа Практич., Лаб.

Лекции КСР семинар. занят.

Введение. Химическая 1. 2 систематика и номенклатура.

Периодический закон и периодическая система 2. 2 2 2 химических элементов.

Типы химических связей и 3. 2 2 2 особенности их образования Строение и свойства 4. 2 неорганических соединений.

Гидроксиды. Основные, 5. 2 2 2 амфотерные, кислотные.

Соли. Кислые, средние, 6. 2 основные.

Комплексные соединения.

7. 2 2 2 Итого 14 8 8

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение. Химическая систематика и номенклатура.

Тривиальная номенклатура. Технические и минералогические названия неорганических соединений. Номенклатура комплексных соединений.

2. Периодический закон и периодическая система химических элементов.

Структура периодической системы: периоды, группы*. Общие закономерности в изменениях радиусов, энергий ионизации и сродства к электрону атомов в периодах и группах периодической системы.

Особенности свойств элементов II и V периодов. Понятие о кайносимметричных орбиталях*. Периодичность изменения свойств химических элементов и их соединений*.

Вторичная периодичность и диагональное сходство элементов. Различия в изменениях свойств химических элементов в А и В группах. Склонность комплексообразованию. Положение водорода в периодической системе.

Триады d-элементов.

3. Типы химических связей и особенности их образования.

Влияние положения элемента в периодической системе на типы (ковалентная, ионная, металлическая) химических связей в его соединениях.

Зависимость физических свойств веществ (температура плавления, электропроводность) от типа химической связи в соединениях.

Ковалентная связь с позиций теории валентных связей*. Два механизма образования ковалентной химической связи*. Типы химической связи (сигма, пи, дельта)*. Влияние длины и кратности ковалентной связи на ее прочность.

Валентность и степень окисления элемента в соединениях. Концепции электроотрицательности элементов. Валентные возможности элементов второго периода на примере соединений азота.

Теория взаимного отталкивания электронных пар (модель Гиллеспи).

Пространственное строение молекул с позиции модели Гиллеспи и гибридизации атомных орбиталей.

Полярность и поляризуемость химических связей. Концепция поляризации ионов. Представления о поляризующем действии и поляризуемости ионов. Влияние размеров и зарядов ионов. Теория жестких и мягких кислот и оснований Пирсона. Предсказательные и объяснительные способности этих концепций. Водородная связь и межмолекулярное взаимодействие.

4. Строение и свойства неорганических соединений.

Стехиометрические и нестехиометрические соединения. Причины нестехиометричности. Неорганические полимеры. Основные классы неорганических соединений. Простые вещества. Металлы и неметаллы.

Аллотропия и полиморфизм. Основные методы получения простых веществ.

Гидриды. Типы гидридов (ковалентные, ионные, внедрения, полимерные).

Оксиды. Типы оксидов (кислотные, основные, амфотерные, несолеобразующие). Пероксиды, надпероксиды, озониды. Причины повышения устойчивости озонидов от калия к цезию. Химические свойства гидридов, оксидов, получение, применение.

5. Гидроксиды. Основные, амфотерные, кислотные.

Использование концепции поляризации ионов для объяснения диссоциации гидроксидов по кислотному или основному типу. Изменение структуры и свойств гидроксидов по периодам и группам. Особенности гидроксидов элементов V периода. Особенности строения фосфорных кислот. Сила кислот и оснований. Щелочи и сильные кислоты. Корреляция между строением и силой кислот. Правила Полинга. Химические свойства гидроксидов, получение, применение.

6. Соли. Кислые, средние, основные.

Реакции образования солей. Устойчивость солей. Термическая диссоциация солей. Причины, обуславливающие большую устойчивость солей по сравнению с соответствующими кислотами. Растворимость солей и произведение растворимости. Объяснение закономерности изменения растворимости галогенидов серебра с использованием концепции жестких и мягких кислот Пирсона. Реакции гидролиза солей – процесс обратный реакции нейтрализации. Уравнения гидролиза в ионном и молекулярном виде. Факторы, влияющие на процесс гидролиза. Термическая устойчивость солей. Химические свойства солей, получение, применение.

7. Комплексные соединения.

Теория кристаллического поля*. Прочность связи, магнитные свойства и окраска комплексов. Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексных соединений. Понятия лабильности и инертности комплексных соединений.

8. Заключение.

Роль периодического закона в неорганической химии.

Вопросы, отмеченные (*) предназначены для самостоятельного повторения студентами.

ЛИТЕРАТУРА

Основная литература.

1. Неорганическая химия. В 3-х т. Под ред. Третьякова Ю.Д. М.:

Academa, 2004, Т.1. 240 с.

2. Неорганическая химия. В 3-х т. Под ред. Третьякова Ю.Д. М.:

Academa, 2004, Т.2. 368 с.

3. Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия. В 2-х т. М.: Мир, 2004, Т.1. 679 с.

4. Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия. В 2-х т. М.: Мир, 2004, Т.2. 486 с.

5. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 1997.

6. Лесникович А.И., Красицкий В.А. Избранные главы неорганической химии. Мн.: БГУ, 2006. 118 с.

Дополнительная литература.

7. Мартыненко Л.И., Спицын В.И. Методические аспекты курса неорганической химии. М.: МГУ, 1983. 185 с.

8. Мартыненко Л.И., Спицын В.И. Избранные главы неорганической химии. М.: МГУ. Вып.1. 1986. 287 с.

9. Мартыненко Л.И., Спицын В.И. Избранные главы неорганической химии. М.: МГУ. Вып.2. 1988. 256 с.

10.Лидин Р.А., Молочко В.А., Кудряшова З.А. Номенклатура неорганических веществ М.: Колосс, 2006. 95 с.

11.Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность. М.: Химия, 1987. 696 с.

12.Краснов К.С. Молекулы и химическая связь. М.: Высшая школа.

13.Общая и неорганическая химия. В 2-х т. Под ред. Воробьева А.Ф. М.:

Академкнига, 2004, Т.1. 371 с.

14. Общая и неорганическая химия. В 2-х т. Под ред. Воробьева А.Ф. М.:

Академкнига, 2007, Т.2. 544 с.

15. Химия. Основные понятия и термины. Под ред. Закгейма А.Ю. М.:

Химия, 2000. 544 с.