Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

Агрономический факультет

Кафедра химии и биохимии

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

“Химия неорганическая и аналитическая”

Ульяновск – 2008 г.

Курс ………………………... 1

Зачёт ……………………….. 1 семестр Семестр ……………………………. 1 Самостоятельная работа ….. 70 часов Лекции ……………………… 36 часов Всего по дисциплине ……… 142 часа Лабораторно-практические занятия …… 36 часов Всего аудиторных занятий………... 72 часа 2. Цели и задачи дисциплины Целью освоения дисциплины является: привить студентам знания по теоретическим основам химии и свойствам важнейших биогенных и токсичных химических элементов и образуемых ими простых и сложных неорганических веществ; научить студентов предсказывать возможность и направление протекания химических реакций, устанавливать взаимосвязи между строением вещества и его химическими свойствами, пользоваться современной химической терминологией, вырабатывать умения пользоваться простейшим лабораторным оборудованием, химической посудой и измерительными приборами; привить навыки расчетов с использованием основных понятий и законов.:

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- основные химические понятия и законы, химические элементы и их соединения;

- сведения о свойствах неорганических соединений;

Уметь:

- использовать свойства химических веществ в лабораторной и производственной практике;

Владеть:

- способностью работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;

- способностью к обобщению и статистической обработке результатов опытов, формулированию выводов Задачи дисциплины:

Освещение теоретических основ неорганической химии, принципов химических и физико-химических методов анализа Формирование практических навыков постановки и выполнения экспериментальной работы, решение проблемных и ситуационных задач Ознакомление студентов с особенностями химических свойств важнейших биогенных макро- и микроэлементов, а также элементов, соединения которых представляют собою опасность для окружающей среды Выработка навыков работы с учебной и научной литературой 3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен :

знать: основные понятия и законы стехиометрии; основы учения о скорости химической реакции, химическом равновесии и энергетике химических реакций; причины образования и состав растворов; растворы сильных и слабых электролитов; строение атома; периодический закон Д.И. Менделеева; теорию химической связи; окислительно-восстановительные реакции; комплексные соединения; химию элементов и их соединений; предмет аналитической химии, роль аналитической химии в жизни общества, классификацию методов анализа, теоретические основы гравиметрического и титриметрического методов анализа, основные представления о точности методов и результатов анализа;

уметь: применять общие законы химии, предсказывать возможность и направление протекания реакций, производить вычисления с использованием основных понятий и законов стехиометрии, понятий водородный и гидроксильный показатель и ионное произведение воды, составлять уравнения реакций гидролиза, окисления-восстановления, образования и диссоциации комплексных соединений, вычислять электродвижущую силу реакции, измерять плотность и рН растворов; выбирать оптимальный метод анализа; осуществлять операции гравиметрического анализа, готовить стандартные и рабочие растворы, проводить стандартизацию рабочих растворов, определять концентрацию анализируемого раствора и массу определяемого вещества методами кислотно-основного, комплексонометрического, окислительновосстановительного и осадительного титрования, производить математическую обработку результатов анализа;

владеть: современной химической терминологией в области неорганической химии, основными навыками обращения с лабораторным оборудованием и посудой.

4. Тематический план дисциплины № Разделы дисциплины Очное обучение Всего чап/п сов Лекции ЛПЗ СР Введение. Теоретические основы. Строение атома.

1. 3 3 4 Периодический закон Д.И. Менделеева 2. 3 3 6 Химическая связь 3. 3 3 6 Химическая кинетика и химическое равновесие 4. 3 3 6 Энергетика химических реакций 5. 3 3 6 Растворы 6. 3 3 6 Водородный показатель. Гидролиз солей 7. 3 3 6 Окислительно-восстановительные реакции 8. 3 3 6 Химия элементов и их соединений 9. 3 3 6 Теоретические основы аналитической химии 10. 3 3 6 Титриметрический анализ 11. 3 3 6 Гравиметрический анализ 12. 3 3 6 Всего аудиторных занятий 36 36 70 5. Содержание учебного процесса и его структурирование (очное обучение) 5.1. План лекций Наименование тем Кол- ТСО, обору Форма кон- Рекомендуемая № сона, Резерфорда, Бора. Основы квантовой механики. Квантовые числа и строение электронных оболочек атома. Принципы заполнения атомных орбиталей. Электронное строение атомов и ионов.

История открытия периодического закона. Периодический закон. Струк- плакаты, [2].стр.139- тура периодической системы. Зависимость свойств элементов от поло- графики жения в периодической системе.

связи. Гибридизация атомных орбиталей. Методы описания химической связи: метод валентных связей и молекулярных орбиталей. Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь.

химического равновесия. Факторы влияющие на смещение хим. равновесия. Роль химической кинетики в биологических системах.

Энергетика химических реакций. Энтальпия как функция состояния ве- плакаты, [2].стр. 109- вещества. Энтропия. Второй закон термодинамики как критерий направления химической реакции.

Дисперсные системы. Строение вещества в конденсированном состоя- таблицы [2].стр. 109- растворы. Растворимость веществ. Влияние различных факторов на растворимость. Способы выражения состава растворов. Замерзание и кипение растворов. Растворы электролитов и неэлектролитов. Теория электролитической диссоциации.

Ионное произведение воды. Протолитическое равновесие. Водородный плакаты, [2].стр. 223- «Окислительно-восстановительные реакции». Процессы окисления и 3 Плакаты, Устный опрос 1].стр. 185- восстановления. Классификация ОВР. Способы уравнивания ОВР. Экви- таблицы [2].стр. 200- Электронное строение атомов элементов седьмой, шестой, пятой, первой плакаты, [2].стр. 282- и второй группы. Свойства элементов. Периодичность их изменений. графики [3].стр. 230- Теоретические основы аналитической химии: предмет аналитической 3 Плакаты, Устный опрос [1].стр. 300- 10.

химии; роль аналитической химии в жизни общества; классификацию таблицы [2].стр. 367- ской химии: кислотно-основные, окисления-восстановления, комплексо- [4].стр. 259- образования; процессы осаждения-растворения; метрологические основы химического анализа: аналитический сигнал и помехи, классификация погрешностей анализа, точность методов и результатов анализа.

Титриметрический анализ: сущность метода, приготовление рабочих и 3 Плакаты, Устный опрос [1].стр. 374- 11.

стандартных растворов, расчеты в титриметрическом анализе; кислотно- таблицы [3].стр. 253- применение метода кислотно-основного титрования: определение карбонатной жесткости воды, комплексонометрическое титрование: комплексоны, комплексонаты, практическое применение метода комплексонометрии: определение общей жесткости воды, перманганатометрия, иодометрия.

Гравиметрический анализ: сущность метода, форма осаждения и грави- 3 Таблицы, Устный опрос 1].стр. 351- 12.

метрическая форма, полнота осаждения, причины загрязнения осадков, плакаты, [2].стр. 326- метода гравиметрического анализа.

Техника безопасности. Правила работы в лаборатории. Ведение лаборатор- Хим. посуда, реак- Методические указания ного журнала. Общие сведения о методах аналитической химии и аналити- тивы Приготовление раствора с заданной массовой долей хлорида натрия Хим. посуда, реак- Методические указания Приготовление раствора с заданной молярной концентрацией хлорида на- Хим. посуда, реак- Методические указания Экспериментальное определение водородного показателя Хим. посуда, реак- Методические указания Приготовление буферных растворов и изучение их свойств Хим. посуда, реак- Методические указания Изучение влияния природы соли, температуры и концентрации раствора на Хим. посуда, реак- Методические указания Принципы гравиметрического анализа. Техника взвешивания. Расчеты в Хим. посуда, реак- Методические указания гравиметрическом анализе. Определение кристаллизационной воды в кри- тивы Кислотно-основное титрование. Приготовление рабочего раствора соляной Хим. посуда, реак- Методические указания кислоты. Стандартизация раствора соляной кислоты. Определение времен- тивы Комплексонометрическое титрование. Стандартизация раствора трилона Б. 10.

Определение общей жесткости воды.

Комплексонометрическое титрование. Стандартизация раствора трилона Б. Хим. посуда, реак- Методические указания 11.

Окислительно-восстановительное титрование. Перманганатометрия. При- Хим. посуда, реак- Методические указания 12.

готовление и стандартизация раствора перманганата калия. Определение тивы раздела Основные законы химии. Атомно-молекулярное учение. Методы определения молекулярных и атомных масс. Радиоактивность.

История открытия периодической системы. Биография Д.И. Менделеева Характеристика связей: электрические дипольные моменты, эффективные заряды атомов, степень ионности, направленность и насыщенность, энергия и длина связи. Межмолекулярные взаимодействия.

Катализ и ферменты. Значение химической кинетики в химии, биологии и сельском хозяйстве.

Применение и значение энергетики химических реакций Константы и степени диссоциации слабых электролитов. Значение растворов в химии и биологии Способы изменения водородного показателя. Значение pH растворов для биологических организмов Степень окисления и правила ее нахождения. Окислители и восстановители. Роль окислительновосстановительных реакций в природе и сельском хозяйстве Химия элементов и их соединений Основные принципы качественного химического анализа.

Титриметрический анализ Гравиметрический анализ 6. Реализация требований ГОС по специальности 110305.65 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной веществ Предмет и задачи химии. Связь химии с отраслями промышленно производства и сельским хозяйством. Химия и экология.

Классификация неорганических соединений.

Фундаментальные законы химии. Атомно-молекулярное учение и химическая теория строения вещества А.М.Бутлерова.

Закон Авогадро. Постоянная Авогадро. Газовая постоянная. Закон простых объемных отношений.

Количественная характеристика вещества: моль, молярная масса, эквивалент. Закон эквивалентов. Молярная масса эквивалента в реакции обмена и окисления-восстановления.

Теории строения атома.

Современная теория строения атома. Элементарные частицы атома. Понятие атомная орбиталь и возбужденное состояние атома.

Состояние электронов в атоме, квантовые числа. Понятие энергетический уровень, подуровень, форма и ориентация атомных орбиталей. Запрет Паули.

Распределение электронов в атоме: правило Клечковского, Хунда. Понятие о s-, p-, d-, f-элементах, валентные электроны.

История открытия Периодической системы элементов Д.И. Менделеева 10.

Структура периодической системы элементов 11.

Периодический закон. Его значение 12.

Периодичность изменения свойств атома: радиуса, энергии ионизации и сродства к электрону, относительной электроотрицательности.

Химическая связь. Свойства химической связи: энергия, длина связи, направленность, насыщенность, полярность, кратность. Понятие сигма- и пи-связи.

Ковалентная связь. Направленность и насыщенность связи. Сигма и пи-связи. Механизмы образования.

15.

Гибридизация атомных орбиталей 16.

Природа и причина образования химической связи. Ионная связь.

17.

18. Водородная связь. Металлическая связь 19. Химическая кинетика. Общие представления о скорости химических реакций.

20. Зависимость скорости химических реакций от внешних факторов среды. Правило Вант-Гоффа.

21. Необратимы и обратимые химические реакции. Химическое равновесие как результат самопроизвольного протекания обратимой реакции. Признаки необратимости химической реакции.

22. Химическое равновесие, константа равновесия. Смещение химического равновесия при изменении концентрации, температуры и давления. Принцип Ле-Шателье.

23. Химическое равновесие в растворах слабых электролитов. Константа и степень диссоциации. Закон разведения Оствальда.

24. Катализаторы и катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ.

25. Растворы. Классификация растворов. Растворимость веществ в воде.

26. Способы выражения концентрации растворов. Молярная доля эквивалента (нормальная), молярная, массовая доля.

27. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Степень электролитической диссоциации 28. Замерзание и кипение растворов. Кристаллогидраты.

29. Сильные и слабые электролиты. Константы диссоциации. Теория сильных электролитов. Произведение растворимости.

30. Кислоты, соли и основания с точки зрения теории электролитической диссоциации. Ступенчатая диссоциация. Ионные уравнения химических реакций.

31. Протолитическая теория. Ионное произведение воды.

32. pH и рОН среды. Водородный показатель в растворах сильных и слабых электролитов 33. Буферные растворы. Механизм их действия.

34. Гидролитические процессы. Типы гидролиза солей. Константа и степень гидролиза.

35. Комплексные соединения. Координационная теория строения комплексных соединений А.Вернера.

36. Химическая связь в комплексных соединениях, их диссоциация. Константа устойчивости и нестойкости комплексных соединений.

37. Окислительно-восстановительные реакции. Типы окислительно-восстановительных реакций. Роль окислительно-восстановительных реакций в живом организме.

38. Электродные потенциалы 39. Азотная кислота, характерные физико-химические свойства. Нитраты, их поведение в растворе. Использование в сельском хозяйстве.

40. Общая характеристика галогенов. Особые свойства фтора. Плавиковая кислота. Биологическая роль фтора.

41. Химия азота. Водородные соединения азота. Строение и свойства аммиака. Соли аммония и их свойства.

42. Характеристика щелочно-земельных металлов. Кальций как биогенный элемент. Электронно-графическое строение. Физикохимические свойства. Важнейшие соединения кальция.

43. Химия хлора. Соляная кислота, хлориды. Кислотные соединения хлора. Биологическая роль хлора, использование хлоридов в сельском хозяйстве.

44. Водород как органогенный элемент: особенности положения в периодической системе Д.И. Менделеева. Соединения водорода. Физико-химические, гидролитические свойства воды, ее жесткость.

45. Химия фосфора, его оксиды, характер гидроксидов. Фосфор как органогенный элемент. Использование фосфатов в сельском хозяйстве.

46. Сера как органогенный элемент, физико-химические свойства. Сероводород, сульфиды и их поведение в растворе. Использование серы в сельском хозяйстве.

47. Характеристика щелочных металлов, их оксиды, гидроксиды, соли. Натрия, калий как биогенные элементы. Использование их соединений в сельском хозяйстве.

48. Характеристика железа как биогенного элемента, комплексообразование. Окислительно-восстановительные свойства железа +2 и +3, Использование соединений железа в сельском хозяйстве.

Общая характеристика металлов. Характерные особенности переходных металлов. Металлическая связь. Физико-химические свойства. Активность.

Коррозия металлов и способы борьбы с коррозией.

42.

Химия брома и иода. Бромиды и иодиды, их использование в сельском хозяйстве. Иод как микроэлемент.

43.

Соединения серы +6, оксид, серная кислота и ее свойства и соли. Использование сульфатов в сельском хозяйстве.

44.

Общая характеристика элементов 1-Б подгруппы, электронно-графическое строение меди, физико-химические свойства, комплексообразование. Медь как микроэлемент.

Углерод как органогенный элемент. Электронно-графическое строение, физико-химические свойства, оксиды, гидрокарбонаты, карбонаты.

Оксиды азота. Азотистая кислота, ее соли, свойства. Окислительно-восстановительная двойственность нитритов.

47.

Кислород как органогенный элемент. Электронно-графическое строение, физико-химические свойства. Двойственность окислительно-восстановительных свойств перекиси водорода.

Строение серы +4, оксид, сернистая кислота, сульфиты и их поведение в растворе. Окислительно-восстановительная двойственность 49.

серы (IV).

Важнейшие соединения углерода: циановодородная кислота, простые и сложные цианиды. Карбонаты металлов, сероуглерод. Карбамид (мочевина).

Предмет и задачи аналитической химии. Задачи количественного анализа.

51.

Аналитические реакции. Основные характеристики аналитических реакций.

52.

Количественный анализ. Классификация методов количественного анализа.

53.

Возможности количественного анализа.

54.

Химические методы анализа, их классификация.

55.

Сущность гравиметрического анализа. Методы гравиметрического анализа.

56.

Растворение анализируемого вещества. Озоление.

57.

Требования, предъявляемые к осаждаемой форме.

58.

Требования, предъявляемые к весовой форме.

59.

Осаждение кристаллических и аморфных осадков.

60.

Количество осадителя. Влияние избытка осадителя на полноту осаждения.

61.

Фильтрование, промывание, высушивание и прокаливание осадков.

62.

Расчеты в гравиметрическом анализе.

63.

Сущность объемного анализа. Классификация методов объемного анализа.

64.

Общая теория растворов и растворителей.

65.

Концентрация растворов. Способы выражения концентрации растворов.

66.

Стандартные и стандартизированные растворы. Требования, предъявляемые к веществам, которые применяются для приготовления 67.

стандартных растворов. Фиксаналы.

Точка эквивалентности. Способы фиксирования точки эквивалентности.

68.

Расчеты в объемном анализе.

69.

Метод пипетирования и метод отдельных навесок.

70.

Кислотно-основное титрование.

71.

Индикаторы метода нейтрализации.

72.

Кривые титрования. Принципы построения кривых титрования.

73.

Гидролиз в методе нейтрализации.

74.

Буферное действие.

75.

Комплексонометрия. Общая характеристика метода.

76.

Комплексоны. Принципы образования координационных соединений.

77.

Хелатные соединения, их строение и устойчивость.

78.

Индикаторы комплексонометрии. Их общая характеристика.

79.

Жесткость воды: временная и постоянная. Способы устранения жесткости воды.

80.

Редоксометрия. Общая характеристика метода.

81.

Теоретические основы метода окислительно-восстановительного титрования.

82.

Перманганатометрия. Общая характеристика метода.

83.

Расчеты массы окислителя и восстановителя в редоксметрии.

84.

Колориметрический анализ. Общая характеристика метода.

85.

1. Хомченко Г.П. Неорганическая химия / Г.П. Хомченко. - 2-е изд., перераб. - СПб. : ООО "ИТК Гранит", 2009.

2. Практикум по общей и неорганической химии: Учебное пособие / Гузей Л.С. и др. - М.: МГУ, 2000. - 88 с.

3. Цитович И.К. Курс аналитической химии. М.: Лань, 2007. – 396с 4. Любина Е.Н. Методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу «Аналитическая химия», Ульяновск. ГСХА, 2007.

1. Князев Д.А., Смарыгин С.Н. Неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1990.-429с 2. Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия – М.: Высшая школа, 3. Хомченко Г.Л., Цитович И.К. Неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 1987.-464с 4. Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1985, 804 с.

5. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1981.

6. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. М.: Химия, 1990, Т. 1, 7. Пискарева С.К., Барашков К.М., Ольшанова К.М. Аналитическая химия. М.; Высшая школа, 1994.

8. Пономарёв В.Д. Аналитическая химия. М.: Высшая школа. 1992, Т.

10.МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Лабораторное оборудование: вытяжные шкафы, штативы, тигельные щипцы, шпатели, предметные стекла, электроплитки, спиртовки, дистиллятор.

2. Лабораторная посуда: пробирки, мерные цилиндры вместимостью 50 и 100мл, мерные колбы вместимостью 50,100, 250 и 1000 мл, конические коблы для титрования, хим. стаканы, фарфоровые чашки и тигли, эксикаторы, стеклянные палочки, бюретки вместимостью 25 мл, капельные пипетки, пипетки.

3. Измерительные приборы : технические, электронные весы,,рН метры, ареометры.

4. Химические реактивы: KCNS, FeCl3, NaCl, NaOH, H2SO4, HCL, CH3COONa, (NH4)2SO4, KMnO4, Na2SO3, KOH, дистиллированная вода, K [Fe(CN)6], фенолфталеин, метилоранж, метиловый красный.

5. Оборудование специализированных химических лабораторий: периодические таблицы химических элементов Д.И. Менделеева, таблица растворимости солей, кислот и оснований; таблицы электрохимического ряда напряжения металлов, классные доски