ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПРИ ПРИЕМЕ НА

ПОДГОТОВКУ НАУЧНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ КАДРОВ В АСПИРАНТУРЕ.

ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 02.00.01 – НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

1. Фундаментальные основы неорганической химии

1.1. Периодический закон Д.И.Менделеева и строение атома Основные представления о

строении атома. Волновая функция и уравнение Шредингера. Квантовые числа,

радиальное и угловое распределение электронной плотности. Атомные орбитали (s-, р-, dи f-АО), их энергии и граничные поверхности. Распределение электронов по АО. Принцип минимума энергии. Принцип Паули. Атомные термы, правило Хунда. Современная формулировка периодического закона, структура периодической системы. Коротко- и длиннопериодный варианты периодической таблицы. Периоды и группы. Закономерности изменения фундаментальных характеристик атомов: атомных и ионных радиусов, потенциала ионизации, энергии сродства к электрону и электроотрицательности.

Периодичности в изменении свойств простых веществ и основных химических соединений — оксидов, гидроксидов, гидридов, галогенидов, сульфидов, карбидов, нитридов и боридов.

1.2. Химическая связь и строение молекул Понятие о природе химической связи.

Основные характеристики химической связи: длина, энергия, направленность, полярность, кратность. Основные типы химической связи. Основные положения метода валентных связей (МВС). Гибридизация орбиталей. Направленность, насыщаемость и поляризуемость ковалентной связи. Влияние неподеленных электронных пар на строение молекул, модель Гиллеспи. Основные положения метода молекулярных орбиталей (ММО). Двухцентровые двухэлектронные молекулярные орбитали. Энергетические диаграммы МО гомоядерных и гетероядерных двухатомных молекул. Энергия ионизации, магнитные и оптические свойства молекул. Многоцентровые МО, гипервалентные и электронодефицитные молекулы. Принцип изолобального соответствия. Корреляционные диаграммы. Ионная связь. Ионная модель строения кристаллов, образование ионных кристаллов как результат ненаправленности и ненасыщаемости ион-ионных взаимодействий.

1.3. Комплексные (координационные) соединения Основные понятия координационной теории. Типы комплексных соединений по классификации лигандов, заряду координационной сферы, числу центральных атомов. Номенклатура комплексных соединений. Изомерия комплексных соединений. Устойчивость комплексов в растворах и основные факторы, ее определяющие. Константы устойчивости комплексов. Природа химической связи в комплексных соединениях. Механизмы реакций комплексных соединений. Реакции замещения, отщепления и присоединения лиганда, окислительновосстановительные реакции. Взаимное влияние лигандов в координационной сфере.

Применение комплексных соединений.

1.4. Общие закономерности протекания химических реакций Основные понятия и задачи химической термодинамики как науки о превращениях энергии при протекании химических реакций. Термодинамическая система, параметры и функции состояния системы. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и ее изменение при химических и фазовых превращениях. Энтальпия. Стандартное состояние и стандартные теплоты химических реакций. Теплота и энтальпия образования. Закон Гесса. Энергии химических связей. Теплоемкость, уравнение Кирхгофа. Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики. Энтропия и ее физический смысл, уравнение Больцмана. Стандартная энтропия. Зависимость энтропии от параметров состояния.

Энергия Гиббса. Направление химических процессов, критерии самопроизвольного протекания реакций в изолированных и открытых системах. Химический потенциал.

Условие химического равновесия, константа равновесия. Изотерма химической реакции.

Скорость химической реакции, ее зависимости от природы и концентрации реагентов, температуры. Порядок реакции. Константы скорости и ее зависимость от температуры.

Уравнение Аррениуса. Энергия активации и понятие об активированном комплексе.

Обратимые реакции. Закон действующих масс. Влияние катализатора на скорость реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ.

1.5. Растворы и электролиты Современные представления о природе растворов.

Особенности жидких растворов. Порядок в жидкостях, структура воды и водных растворов. Специфика реакций в водных и неводных растворах. Теория электролитической диссоциации. Ионное произведение воды и его зависимость от температуры. Водородный показатель рН, шкала рН. Кислоты и основания.

Протолитическая теория Бренстеда—Лоури. Сопряженные кислоты и основания.

Гидролиз. Современные взгляды на природу кислот и оснований. Сильные и слабые электролиты. Зависимость степени электролитической диссоциации от концентрации, температуры, природы растворителя, посторонних электролитов. Закон разбавления Оствальда. Основные понятия теории сильных электролитов Дебая и Хюккеля.

Произведение растворимости. Динамическое равновесие в насыщенных растворах малорастворимых сильных электролитов и факторы, его смещающие. Электрохимические свойства растворов. Сопряженные окислительно-восстановительные пары. Электродный потенциал. Окислительно-восстановительные реакции и их направление. Уравнение Нернста. Электролиз. Коллигативные свойства растворов электролитов и неэлектролитов.

Изотонический коэффициент. Закон Рауля. Криоскопия и эбулиоскопия, осмос.

2. Химия элементов 2.1. Химия s-элементов Положение s-элементов в Периодической системе, особенности электронной конфигурации. Характерные степени окисления. Водород. Особое положение водорода в Периодической системе. Изотопы водорода. Орто- и пара-водород. Методы получения водорода. Физико-химические свойства водорода. Гидриды и их классификация.

Окислительно-восстановительные свойства водорода. Пероксид водорода, его получение, строение и окислительно-восстановительные свойства. Элементы группы IA. Общая характеристика группы.*Основные классы химических соединений – получение и свойства. Нерастворимые соли. Особенности химии лития. Применение щелочных металлов и их соединений.

Элементы группы IIA. Общая характеристика группы.* Основные классы химических соединений – получение и свойства. Особенности комплексообразования s-металлов.

Особенности химии бериллия, магния и радия. Сходство химии бериллия и лития.

Применение бериллия, щелочно-земельных металлов и их соединений.

2.2. Химия р-элементов Положение р-элементов в Периодической системе. Особенности электронной конфигурации. Характерные степени окисления. Металлы, неметаллы, металлоиды среди р-элементов. Закономерности в изменении свойств во 2 и 3 периодах. Элементы группы IIIA. Общая характеристика группы.* Особенности химии бора. Бороводороды, комплексные гидробораты, кластерные соединения бора, боразол, нитрид бора:

особенности их строения и свойств. Оксид алюминия. Алюминаты и гидроксоалюминаты.

Галогениды алюминия. Комплексные соединения алюминия. Сплавы алюминия.

Алюмотермия. Амфотерность оксидов галлия, индия и таллия. Особенности химии Tl(I).

Применение бора, алюминия, галлия, индия и таллия и их соединений. Элементы группы IVA. Общая характеристика группы.* Особенности химии аллотропных модификаций углерода. Фуллерены и их производные. Нанотрубки. Карбиды металлов. Синильная кислота, цианиды, дициан. Роданостоводородная кислота и роданиды. Сероуглерод.

Фреоны и их применение. Оксиды углерода. Карбонилы. Карбонаты. Оксиды кремния, германия, олова и свинца. Кварц и его полиморфные модификации. Кремниевая кислота и силикаты. Галогениды. Кремнефтористоводородная кислота. Карбид кремния.

Комплексные соединения олова и свинца. Применение простых веществ и соединений элементов группы IVA. Понятие о полупроводниках. Свинцовый аккумулятор. Элементы группы VA. Общая характеристика группы.* Закономерности образования и прочность простых и кратных связей в группе. Особенности химии азота. Особенности аллотропных модификаций фосфора. Гидриды элементов группы VA: получение, строение молекул, свойства. Соли аммония. Гидразин, гидроксиламин, азотистоводородная кислота.

Галогениды элементов группы VA, получение и гидролиз. Кислородные соединения азота. Особенности химии NO и NO2. Азотная, азотистая кислоты и их соли: получение, свойства и окислительно-восстановительная способность. Кислородные соединения фосфора: оксиды, кислоты и их соли. Сравнение свойств кислот фосфора в разных степенях окисления. Конденсированные фосфорные кислоты и полифосфаты. Оксиды мышьяка, сурьмы и висмута, кислородсодержащие кислоты мышьяка и сурьмы и их соли.

Сравнение силы кислот в группе. Применение простых веществ и соединений элементов VA группы. Удобрения. Элементы группы VIA. Общая характеристика группы.* Особенности химии кислорода. Строение молекулы кислорода, объяснение ее парамагнетизма. Озон и озониды. Аллотропные модификации серы и их строение.

Классификация оксидов. Простые и сложные оксиды, нестехиометрия оксидов.

Гидроксиды и кислоты. Пероксиды, супероксиды. Сероводород и сульфиды. Оксиды серы, кислоты и их соли. Кислородные соединения селена и теллура. Сравнение силы, устойчивости и окислительно-восстановительных свойств кислородных кислот в группе.

Галогениды серы, селена и теллура. Применение простых веществ и соединений элементов VIА группы. Элементы группы VIIA. Общая характеристика группы.* Особенности химии фтора и астата. Окислительные свойства галогенов. Взаимодействие галогенов с водой. Галогеноводороды. Получение, свойства. Закономерность изменения свойств галогеноводородных кислот в группе. Классификация галогенидов.

Межгалогенные соединения: строение и свойства. Кислородные соединения галогенов.

Особенности оксидов хлора. Кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли.

Сопоставление силы, устойчивости и окислительно-восстановительных свойств кислородных кислот галогенов, диаграмма Фроста для галогенов. Применение галогенов и их соединений. Элементы группы VIIIA. Общая характеристика группы.* Соединения благородных газов и природа химической связи в них. Гидраты благородных газов.

Фториды и кислородные соединения благородных газов. Применение благородных газов.

2.3. Химия d-элементов Положение d-элементов в Периодической системе. Электронное строение и основные степени окисления. Способность d-элементов к комплексообразованию. Закономерности изменения свойств d-металлов в 4, 5 и 6 периодах. Природа d-сжатия и ее следствия.

Элементы группы IIIБ. Общая характеристика группы.* Оксиды, гидроксиды и фториды металлов IIIБ группы – получение и свойства. Комплексные соединения. Сопоставление химии элементов IIIА и IIIБ групп. Применение металлов и их соединений.

Элементы группы IVБ. Общая характеристика группы.* Оксиды и гидроксиды титана и циркония. Титанаты и цирконаты. Соли титанила и цирконила. Галогениды. Способность к комплексообразованию. Закономерности в стабильности различных степеней окисления.

Влияние лантаноидного сжатия на свойства гафния. Сопоставление металлов IVА и IVБ групп. Применение титана и циркония и их соединений. Элементы группы VБ. Общая характеристика группы.* Оксиды и галогениды. Ванадаты, ниобаты и танталаты.

Способность к комплексообразованию и образованию кластеров. Закономерности в стабильности различных степеней окисления. Диаграмма Фроста для соединений ванадия.

Сопоставление свойств соединений ванадия(V) и фосфора (V). Применение ванадия, ниобия и тантала и их соединений.

Элементы группы VIБ. Общая характеристика группы.* Оксиды, галогениды и сульфиды.

Сравнение свойств хромовой, молибденовой и вольфрамовой кислот и их солей.

Особенности комплексообразования. Кластеры. Бронзы. Поликислоты и их соли.

Пероксиды. Окислительно-восстановительные свойства соединений хрома, закономерности в стабильности различных степеней окисления. Сопоставление химии элементов VIА и VIБ групп. Применение хрома, молибдена и вольфрама и их соединений.

Элементы группы VIIБ. Общая характеристика группы.* Кислородные соединения марганца, их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства.

Стабильность соединений марганца в различных степенях окисления. Особенности химии технеция и рения. Сопоставление химии элементов VIIА и VIIБ групп. Применение марганца и рения.

Элементы группы VIIIБ. Общая характеристика группы.* Обоснование разделения элементов на семейства железа и платиновые металлы. Семейство железа: получение и физико-химические свойства железа, кобальта и никеля. Оксиды и гидроксиды, галогениды и сульфиды Соединения железа, кобальта и никеля в высших степенях окисления. Коррозия железа и борьба с ней. Применение железа, кобальта и никеля.

Платиновые металлы: основные классы комплексных соединений платиновых металлов.

Оксиды и галогениды платиновых соединений. Применение платиновых металлов.

Элементы группы IБ. Общая характеристика группы.* Оксиды, гидроксиды и галогениды.

Изменение в устойчивости степеней окисления элементов в группе. Комплексные соединения. Сопоставление элементов IА и IБ групп. Применение меди, серебра и золота.

Элементы группы IIБ. Общая характеристика группы.* Особенности подгруппы цинка в качестве промежуточной между переходными и непереходными металлами. Оксиды, гидроксиды, галогениды и сульфиды. Амальгамы. Особенности соединений ртути в степени окисления +1. Способность к комплексообразованию и основные типы комплексов цинка, кадмия и ртути. Сопоставление элементов IIА и IIБ групп. Применение цинка, кадмия и ртути.

2.4. Химия f-элементов Общая характеристика f-элементов.* Особенности строения электронных оболочек атомов. Лантанидное и актинидное сжатие. Сходство и различие лантаноидов и актиноидов. Внутренняя периодичность в семействах лантаноидов и актиноидов.

Семейство лантаноидов. Методы получения, разделения и физико-химические свойства металлов. Степени окисления элементов и закономерности их изменения в ряду.

Основные классы химических соединений – получение и свойства. Комплексные соединения лантаноидов. Особенности химии церия и европия. Сопоставление d- и fэлементов III группы. Применение лантаноидов. Семейство актиноидов. Обоснование актиноидной теории. Методы получения и физико-химические свойства актиноидов.

Особенности разделения актиноидов. Степени окисления актиноидов и закономерности их изменения в ряду. Основные классы химических соединений актиноидов – получение и свойства. Комплексные соединения актиноидов. Особенности химии тория и урана.

п/п Гринвуд Н. Химия элементов : в 2 т. : [учебник для вузов]/Н. Гринвуд, А. Эрншо. - М.

БИНОМ. Лаб. знаний, 2008. - (Лучший зарубежный учебник). - Т. 1. - 607 с; Т. 2. - Третьяков Ю.Д. Введение в химию твердофазных материалов: учебное пособие / Ю.Д.

Третьяков, В. И. Путляев. - М. : МГУ, 2006. - 399 с.

Иевлев В.М. Тонкие пленки неорганических материалов: Механизм роста и субструктура : учеб. пособие /В.М. Иевлев. - Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2008. - 496 с.

Елисеев А.А. Функциональные наноматериалы: учеб. Пособие / А.А. Елисеев, А.В.

Лукашин, под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: Физматлит, 2010. - 456 с.

Угай Я. А. Общая и неорганическая химия : учеб. для вузов / Я. А. Угай. – 5-е изд., стер. – М. : Высш. шк. 2007.- 527 с. ; ил.

Неорганическая химия. Химия элементов: учебник в 2 т. / Ю.Д. Третьяков, Л.И.

Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю. Цивадзе. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во МГУ; ИКЦ «Академкнига», 2007. – Т. 1. – 538 с.; Т. 2. – 670 с.

Третьяков Ю.Д. Основные направления фундаментальных и ориентированных исследований в области наноматериалов / Ю.Д. Третьяков, Е.А. Гудилин // Успехи химии. 2009 – Т. 78, № 9. – С. 867-888.

п/п Неорганическая химия : в 3 т. : учебник для студ. вузов, обуч. по направлению "Химия" и специальности 011000 "Химия" / под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.:

Шрайвер Д. Неорганическая химия : в 2 т. / Д. Шрайвер, П. Эткинс. - М. Мир, 2004.

- (Лучший зарубежный учебник). -Т. 1. - 679 с; Т. 2. - 486 с.

Угая Я.А. Общая и неорганическая химия : Учебник для студ.вузов, обуч. по напр. и спец."Химия". // Я.А. Угай. — 4-е изд., испр. — М. : Высш. шк., 2004. — 526 с.

Губин СП. Химия кластеров / С.П. Губин. - М. : Наука, 1987. - 263 с.

Рао Ч.Н.Р. Новые направления в химии твердого тела / Ч. Н. Р. Рао, Дж.

Гопалакришнан. - Новосибирск: Наука, 1990. - 520 с.

Третьяков Ю. Д. Развитие неорганической химии как фундаментальной основы создания новых поколений функциональных материалов /Ю. Д. Третьяков // Успехи Берсукер И.Б. Электронное строение и свойства координационных соединений/ И.Б.

Берсукер. Сп-б. : Химия, 1986.- 348 с.

Кукуев В. И. Физические методы исследования тонких пленок и поверхностных слоев : учеб. пособие /В.И. Кукуев, И.Я. Миттова, Э.П. Домашевская; под ред. Я.А. Угая. Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 2001. - 142 с.

Методы исследования атомной структуры и субструктуры материалов : учеб.

пособие /В.М. Иевлев [и др.]. - Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2003. - 485 с.

Современный курс общей химии : в 2 т. / К. Хаускрофт, Э. Констебл; пер. с англ.:

Р.В. Ничипорук, А.А. Молодыка; под ред. В.П. Зломанова. Т.1. — 2002. — 539, Т.2. — 17.

Шрайвер Д. Неорганическая химия : в 2 т. / Д. Шрайвер, П. Эткинс. – М. : Мир, 18.

2004. – (Лучший зарубежный учебник). – Т. 1. – 679 с.; Т. 2. – 486 с.

Гринвуд Н. Химия элементов : в 2 т. : [учебник для вузов] / Н. Гринвуд, А. Эрншо. – М. : БИНОМ. Лаб. знаний, 2008. – (Лучший зарубежный учебник). – Т. 1. – 607 с.; Т.

19.

Михайлов О.В. Систематика и номенклатура химических веществ : учеб. пособие / 20.

О.В. Михайлов. – М. : Издательство: Книжный дом Университет, 2008. – 308 с.

Неорганическая химия : в 3 т. : учебник для студ. вузов, обуч. по направлению 510500 "Химия" и специальности 011000 "Химия" / под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.

21.

: Academia, 2004. – Т. 2. – 365 с.; Т. 3. кн. 1 – 348 с.; Т. 3. кн. 2 – 399 с.

Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. – Изд. 2е., испр. – М. : Физматлит, 2007. – 414 с.

Иевлев В.М. Тонкие пленки неорганических материалов: Механизм роста и 23.

субструктура : учеб. пособие / В.М. Иевлев. – Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2008. – 496 с.

Елисеев А.А. Функциональные наноматериалы: учеб. пособие / А.А. Елисеев, А.В.

24.

Лукашин, под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: Физматлит, 2010. - 456 с.

Охлобыстин О.Ю. Жизнь и смерть химических идей / О.Ю. Охлобыстин. – М. :

25.

Наука, 1989. – 191 с.

Регель А.Р. Периодический закон и физические свойства электронных расплавов / А.Р. Регель, В.М. Глазов ; АН СССР. Физико-технический ин-т им. А.Ф. Иоффе. – 26.

Магнитные полупроводники - халькогенидные шпинели / К.П. Белов [и др.] – М. :

27.

Изд-во МГУ, 1981. – 278 с.

Третьяков Ю.Д. Керамика - материал будущего / Ю.Д. Третьяков, Ю.Г. Метлин. – 28.

Суздалев И.П. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров, наностуктур и 29.

наноматериалов / И.П. Суздалев. – М. : КомКнига, 2006. – 589 с.

Рыжонков Д.И. Наноматериалы : учеб. пособие / Д.И. Рыжонков, В.В. Левина, Э.Л.

30.

Дзидзигури. – М. : Бином. Лаборатория знаний, 2008. – 365 с.

Киселев Ю.М. Проблема стабилизации состояний окисления и некоторые закономерности Периодической системы элементов / Ю.М. Киселев, Ю. Д.

31.

Третьяков // Успехи химии. – 1999. – Т. 68, № 5. – С. 401-425.

Третьяков Ю.Д. Развитие неорганической химии как фундаментальной основы создания новых поколений функциональных материалов / Ю. Д. Третьяков // Успехи 32.

химии. – 2004. – Т. 73, № 9. –С. 899-916.

Третьяков Ю. Д. Процессы самоорганизации в химии материалов / Ю. Д. Третьяков 33.

// Успехи химии. – 2003. – Т. 72, № 8. – С.731-763.

Мелихов И.В. Физико-химическая эволюция твердого вещества / И.В. Мелихов –М. :

34.

БИНОМ. Лаб. знаний, 2006. – 309 с. (Нанотехнология).

Третьяков Ю.Д. Синтез функциональных нанокомпозитов на основе твердофазных нанореакторов / Ю.Д. Третьяков, А. В. Лукашин, А. А. Елисеев // Успехи химии.

35.

2004. – Т. 73, № 9. – С.974-998.

Вересов А. Г. Химия неорганических биоматериалов на основе фосфата кальция / А.

Г. Вересов, В. И. Путляев, Ю. Д. Третьяков // Рос. Хим. ж. (Ж.Рос. хим. об-ва им. Д.

36.

И. Менделеева). – 2004. – т. ХLVIII, № 4. – С. 52-64.

Научные основы нанотехнологий и новые приборы. Учебник-монография. Пер. С англ. : Научное издание/ Р. Келсалл, А. Хэмли, М. Геогеган ред.) - Долгопрудный:

37.

Издательский Дом « Интеллект», 2011. – 528 с.

в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

п/п 38. http://www.chem.msu.ru/rus/ 39. www.e-library.ru 40. http://www.chemport.ru http://www.nanometer.ru/ 41.

http://www.chemport.ru/pertable/ - Периодическая система химических элементов 42.

Д.И.Менделеева с характеристиками химических элементов http://www.chem.msu.ru/rus/ - Chemnet - официальное электронное издание 43.

Химического факультета МГУ в Internet http://www.chemport.ru/data/ - электронный справочник по химии 44.

http://www.scholar.ru/ - система поиска научных публикаций 45.

http://www.elibrary.ru –Научная электронная библиотека eLIBRARY.RU крупнейший российский информационный портал в области науки, технологии, медицины и образования, содержащий рефераты и полные тексты более 12 млн.

46.

научных статей и публикаций. На платформе eLIBRARY.RU доступны электронные версии более 1400 российских научно-технических журналов, в том числе более 500 журналов в открытом доступе.