авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

1

Сборник

примерных программ базовых дисциплин учебных циклов C.1-C.3 ФГОС

подготовки выпускников по специальности 020201 «Фундаментальная и

прикладная химия»

Основное содержание сборника составляют программы базовых

дисциплин «Профессионального цикла»

Неорганическая химия

Аналитическая химия

Органическая химия

Физическая химия

Химические основы биологических процессов

Высокомолекулярные соединения Химическая технология Кристаллохимия Коллоидная химия Физические методы исследования Квантовая химия Современная химия и химическая безопасность В сборник включены также программы базовых дисциплин «Математического и естественнонаучного цикла»

Математика Вычислительные методы в химии Строение вещества Физика Информатика Биология с основами экологии и программы «Гуманитарного, социального и экономического цикла».

История и методология химии Иностранный язык (программа преподавания английского языка, адаптированная для подготовки химиков) В соответствии с пунктом 7.1 текста ФГОС подготовки специалистов по специальности 020201-химия основная образовательная программа вуза, включающая программы учебных дисциплин, разрабатывается вузами самостоятельно. Поэтому предлагаемые в сборнике программы учебных дисциплин носят рекомендательный характер.

Программы подготовлены преподавателями химического факультета МГУ, а также механико-математического, физического и биологического факультетов МГУ. Все программы представлены в авторской редакции, одобрены на заседании Президиума УМС по химии 19 июля 2011 года и утверждены решением Пленума УМС по химии 21 ноября 2011 года.

Председатель УМС по химии, декан химического факультета МГУ академик РАН, профессор В.В.Лунин НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Программа для подготовки специалистов Введение Химия как система знаний о веществах – их составе, строении и химической связи.

Предмет и задачи химии. Теория и эксперимент в химии. Информационные системы.

Основные задачи современной неорганической химии.

1. Основы химической термодинамики Задачи химической термодинамики. Понятия: система (системы открытые, закрытые и изолированные), параметры состояния, энергия, работа, теплота, равновесие.

Термодинамические процессы (обратимые, необратимые, самопроизвольные и несамопроизвольные). Химические превращения и их важнейшие признаки.

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Теплота и работа различного рода.

Энтальпия. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса и термохимические расчеты. Стандартное состояние и стандартные теплоты химических реакций. Энтальпия образования Теплоемкость и ее температурная зависимость. Энергия химической связи.

Использование химических превращений для генерирования, хранения и транспортировки энергии.

Второй закон термодинамики. Энтропия. Зависимость энтропии от температуры.

Стандартная энтропия. Изменение энтропии при фазовых переходах и химических реакциях. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Уравнение состояния. Химический потенциал и активность. Критерии самопроизвольного протекания процессов в изолированных, закрытых и открытых системах.

Условия химического равновесия. Константа химического равновесия как мера глубины протекания процессов. Факторы, влияющие на величину константы равновесия.

Смещение химического равновесия.

Использование стандартных энтальпии и энтропии для расчета химических равновесий.

2. Растворы. Фазовые равновесия.

Представление об истинных и коллоидных растворах. Процессы растворения. Способы выражения состава растворов. Факторы, влияющие на растворимость: энергия кристаллической решетки, энергия сольватации, температура. Насыщенные, пересыщенные и ненасыщенные растворы. Осаждение малорастворимых солей.

Произведение растворимости.

Фазовые равновесия. Основные понятия: компонент, фаза, степень свободы. Правило фаз.

Фазовая диаграмма воды. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем с неограниченной растворимостью. Азеотропы. Двухкомпонентная система с простой эвтектикой. Криогидраты. Фазовая диаграмма двухкомпонентной системы, образующей химическое соединение. Идеальные и неидеальные растворы.

Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и электролитов: давление насыщенного пара, понижение температуры замерзания (криоскопия), повышение тем пературы кипения (эбулиоскопия), осмос и осмотическое давление в неорганических и биологических системах.

Сильные и слабые электролиты. Изотонический коэффициент, степень и константа диссоциации. Кислотно-основное равновесие. Понятия "кислота" и "основание".

Классическая теория Аррениуса и ее ограничения. Основные положения протолитической теории Бренстеда - Лоури. Автопротолиз воды. Характеристика силы кислот и оснований.

Гидролиз как частный случай кислотно-основного равновесия. Основы теории Льюиса.

Окислительно-восстановительные реакции. Основные понятия. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Уравнение Нернста. Связь константы равновесия со стандартными потенциалами. Факторы, влияющие на направление окислительно- восстановительных реакций. Формы представления стандартных электродных потенциалов: диаграммы Латимера, диаграммы окислительных состояний (диаграммы «вольт-эквивалент — степень окисления», ВЭ-СО, или диаграммы Фроста), диаграммы eH- pH (диаграммы Пурбе) Электролиз. Электрохимические источники энергии. Коррозия как электрохимический процесс.

3. Кинетика и механизм химических реакций Скорость химической реакции, ее зависимость от природы и концентрации реагентов, температуры. Порядок и молекулярность реакции. Константа скорости и ее зависимость от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Понятия о механизме и кинетике реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Понятие о цепных и колебательных реакциях, гомогенном и гетерогенном катализе. Автокатализ.

4. Строение атома Развитие представлений о строении атома. Понятие о квантовой механике. Волновая природа электрона. Физический смысл уравнения Шредингера. Волновая функция.

Понятие о квантовых числах. Радиальная и орбитальная составляющие волновой функции: s-, р-, d- и f-орбитали. Атомные орбитали, их энергии и граничные поверхности.

Эффективный заряд ядра и константа экранирования. Порядок заполнения электронами атомных орбиталей. Принцип Паули. Правила Хунда. Электронная конфигурация атомов.

Понятия: орбитальный радиус и энергия ионизации атома, сродство к электрону и электроотрицательность. Релятивистские эффекты. Радиоактивность. Строение ядра и превращения атомов.

5. Периодический закон Д.И. Менделеева. Периодическая система элементов Химический элемент. Современная формулировка Периодического закона. Структура периодической системы и ее связь с электронной структурой атомов, закон Мозли.

Периодичность в изменении электронной конфигурации атомов. Периоды и группы.

Коротко- и длиннопериодный варианты Периодической таблицы. Периодичность в изменении величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности атомов. Периодичность в изменении свойств простых веществ и основных химических соединений (оксиды, гидроксиды, галогениды). Вертикальные, горизонтальные и диагональные аналогии в Периодической системе. Переходные и непереходные элементы. Металлы и неметаллы. Распространенность элементов. Законы геохимии.

6. Химическая связь Понятие о природе химической связи. Характеристики химической связи: энергия, длина, валентный угол, порядок (кратность) и полярность. Понятие о распределении электронной плотности. Ионная связь и её характеристики: ненаправленность, константа Маделунга, энергия). Водородная связь. Слабые взаимодействия: ван-дер-Ваальсовы силы.

Методы описания ковалентной связи. Основные положения метода валентной связи (ВС). Концепция Льюиса. Направленность и поляризуемость ковалентной связи.

Понятие о гибридизации атомных орбиталей. Донорно-акцепторное взаимодействие.

Недостатки метода ВС. Геометрия многоатомных молекул. Модель Гиллеспи: основные положения, применение и ограничения. Металлическая связь как особый случай ковалентной связи. Основные положения метода молекулярных орбиталей (МО). Метод МО ЛКАО. Связывающие и разрыхляющие орбитали. Двухцентровые двухэлектронные МО. Особенности - и -связывания. Энергетические диаграммы двухатомных гомоядерных молекул и ионов, образованных элементами 1-го и 2-го периодов. Энергия ионизации, магнитные и оптические свойства. Энергетические диаграммы простейших гетероядерных молекул (CO, НF, LiH). Понятие об изоэлектронности. Понятие о трехцентровых МО (BeH2, XeF2).

7. Комплексные соединения Основные понятия химии комплексных соединений: центральный атом и его координационное число;

лиганды, дентатность, донорный атом, внутренняя и внешняя координационные сферы. Понятие о классификации комплексных соединений.

Номенклатура и изомерия комплексных соединений.

Химическая связь в комплексных соединениях. Теории строения комплексных соединений. Достоинства и недостатки метода валентных связей (МВС).

Теория кристаллического поля (ТКП). Симметрия d-орбиталей. Изменение энергии d орбиталей в сферическом, октаэдрическом и тетраэдрическом поле лигандов. Сильное и слабое поле лигандов, энергия расщепления, энергия спаривания. Энергия стабилизации кристаллическим полем (ЭСКП). Влияние на величину расщепления природы центрального атома (заряда, радиуса, электронной конфигурации), природы, числа и расположения лигандов. Спектрохимический ряд. Эффект Яна-Теллера, тетрагональное искажение октаэдрических комплексов, плоскоквадратные комплексы.

Метод молекулярных орбиталей (ММО). Энергетическая диаграмма молекулярных орбиталей октаэдрического комплекса без и с -связыванием:

-донорные и акцепторные лиганды.

Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексных соединений.

Константы устойчивости. Типы реакций комплексных соединений: лигандный обмен;

перенос протона и электрона;

влияние центрального атома на химическое поведение лигандов. Хелатный эффект. Эффект трансвлияния.

8. Конденсированное состояние вещества Основные понятия кристаллохимии. Основные типы кристаллических структур простых веществ (меди, -железа, магния, алмаза и графита). Простейшие структуры соединений AX (NaCl, CsCl, CaF2, ZnS). Модель плотнейших шаровых упаковок. Ионные радиусы.

Энергия кристаллической решетки, константа Маделунга. Закономерности в изменении свойств твердых веществ с ионным типом связи.

Введение в электронное строение кристаллов (зонная модель). Понятия о зонах:

валентной, проводимости и запрещенной. Электропроводность. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Интерметаллиды. Молекулярные кристаллы. Кластеры.

Ультрадисперсные системы, наночастицы. Стеклообразное состояние.

9. Водород—первый элемент Периодической системы Нахождение в природе. Получение, свойства и применение водорода;

физические и химические свойства. Особое положение водорода в Периодической системе. Изотопы водорода;

Строение и свойства иона гидрооксония H3O+. Ион H– и основные типы гидридов. Строение и свойства твердой, жидкой и газообразной воды.

10. Элементы 18-ой группы: благородные газы Электронная конфигурация, величины радиусов и энергии ионизации атомов благородных газов. Получение, строение, свойства благородных газов: температура фазовых переходов, растворимость в воде, клатраты, Синтез соединений благородных газов взаимодействие с фтором. (Бартлетт). Строение, свойства фторидов ксенона XeF2, XeF4, XeF6 (взаимодействие с водой, окислительно-восстановительные и кислотно основные свойства). Кислородные соединения. Диаграммы Фроста. Трехцентровая, четырех-электронная связь во фторидах благородных газов. Применение благородных газов.

11. Элементы 17-ой группы: фтор, хлор, бром, иод, астат.

Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности, характерных степеней окисления атомов. Различие энергии 3s – 3p, 4s – 4p и 5s – 5p атомных орбиталей Особенности фтора. Строение молекул галогенов (МО ЛКАО). Свойства галогенов, межмолекулярные взаимодействия и физические свойства простых веществ. Природные соединения, принципы получения простых веществ из природных соединений.

Применение галогенов.

Химические свойства простых веществ. Гомо- и гетеролитические пути разрыва связи в молекулах галогенов (взаимодействие с водой, водородом, углеводородами). Строение молекул (МО ЛКАО) и физические свойства (энергия диссоциации, дипольный момент, температура плавления, кипения) галогеноводородов. Способы получения. Система НСl – Н2О. Закономерности в изменении кислотных и восстановительных свойств галогеноводородных кислот (HГ). Автопротолиз HF.

Межгалогенные соединения (МГС). Строение молекул в приближении метода валентных связей (МВС). Катионные и анионные формы гомоатомных МГС. Энергия связи, строение (модель Гиллеспи) и термическая устойчивость гетероатомных МГС.

Аналогия в химических свойствах МГС и галогенов: взаимодействие с водой, окисление металлов, автоионизация. Катионные и анионные формы гетероатомных МГС.

Применение МГС.

Взаимодействие галогенов с водой: растворение, сольватация и клатратообразование, гетеролитическое разложение, термодинамические и кинетические факторы, определяющие состав продуктов взаимодействия галогенов с водой. Кислородные соединения галогенов. Закономерности в строении и свойствах оксидов. Способы получения. Изменение строения и свойств в ряду НГО–НГO2–НГО3–НГO4: термическая устойчивость, окислительные, кислотно-основные свойства. Строение и свойства ортоиодной кислоты H5IO6.

Сопоставление устойчивости и окислительных свойств кислородных кислот галогенов с помощью диаграмм ВЭ-СО. Порядок взаимного вытеснения галогенов из га логеноводородных, кислородосодержащих кислот и их солей.

12. Элементы 16-ой группы: кислород, сера, селен, теллур, полоний.

Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, характерных степеней окисления, электро отрицательности и координационных чисел атомов. Отличительные свойства кислорода, кратность связи и особенности катенации (образования гомоядерных цепей) в рядах O – S – Se – Te. Озон. Озониды.

Строение (МО ЛКАО) и свойства молекулы O2 и ионов O2+ O2– и O22–. Изменение состава молекул, внутри- и межмолекулярного взаимодействия в ряду O-S-Se-Te.

Закономерности в изменении физических свойств простых веществ: энергия кристаллической решетки, температура фазовых превращений. Температурная зависимость вязкости серы. Фазовые диаграммы воды и серы. Получение простых веществ из природных соединений. Применение кислорода, халькогенов и их соединений.

Водородные соединения. Параметры молекул Н2Э (длина и энергия связи, валентный угол), закономерности изменения физических свойств (дипольный момент, энергия диссоциации, температура фазовых переходов). Автопротолиз соединений Н2Э.

Закономерности в изменении кислотных и восстановительных свойств халькогеноводородов. Особенности H2О в ряду соединений Н2Э. Строение, свойства и получение пероксида водорода. Гидропероксиды М–О–О–Н. Полисульфаны H–( S )n–H.

Соединения халькогенов с кислородом. Сравнение строения и свойств изоэлектронных аналогов: S2O, SO2, NO2–. Сопоставление строения и свойств оксидов ЭO и ЭО3. Условия окисления SO2 в SO3. Оксокислоты Н2SO3 и H2SO4: строение анионов и химические свойства. Таутомерия бисульфит-иона. Система H2O–Н2SO4. Получение, строение и окислительные свойства H2SO4. Термическая устойчивость сульфатов.

Сопоставление силы кислот, термической устойчивости и окислительной активности оксокислот Н2SО3 и Н2SO4. Диаграммы ВЭ-СО в ряду халькогенов. Особенности строения и свойств ортотеллуровой кислоты H6TeO6.

Строение, получение и свойства тиосульфата натрия. Гомоядерные цепи в политионатах [О3S–(Sn)–SO3], где n = 1–22. Изоэлектронные замещения в H2SO4: атома кислорода на серу (тиосульфат-ион), пероксогруппу –O–O– (H2SO8);

гидроксильной группы –ОН на мостиковый кислород в полисульфатах, [SO4-(SO3)n]2-, где n = 1,2,3;

на галоген в оксогалогенидах ЭO2Г2 и на перекисную группу –O–O– в пероксосульфатах H O–O-–SO2–OH.

13. Элементы 15-ой группы: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации атомов, сродства к электрону и электроотрицательности. Характерные степени окисления и координационные числа. Закономерности в изменении координационного числа, прочности одинарных (Э-Э), двойных (Э=Э) и тройных (ЭЭ) связей. Основные природные соединения, принципы получения из них азота, фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута. Роль соединений азота и фосфора в экологии и в биологических процессах.

Применение простых веществ.

МО и свойства N2, N2+. Строение белого, красного и черного фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута. Закономерности в изменении физических и химических свойств простых веществ. Методы связывания молекулярного азота.

Строение (валентные углы Н–Э–Н, длина и энергия связи Э–Н, дипольный момент) и закономерности в изменении физических и химических свойств водородных соединений ЭН3: (температура фазовых переходов, термодинамическая устойчивость, кислотно основные и восстановительные свойства). Получение и свойства аммиака: автоионизация, реакции замещения, акцепторные (протолитическое взаимодействие с водой), донорные (образование аммиакатов) и восстановительные свойства. Термическая устойчивость солей аммония - фосфатов, хлоридов, сульфатов, нитратов, нитритов. Сопоставление строения и свойств аммиака NH3, гидроксиламина NH2OH и гидразина N2Н4 (кислотно основных и окислительно-восстановительных). Строение и свойства азотистоводородной кислоты.

Получение, состав, строение и закономерности в изменении свойств оксидов азота:

N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 и N2O5: (дипольный момент, межмолекулярное взаимодействие, взаимодействие с водой, температура фазовых переходов, термодинамическая устойчивость, кислотно-основные свойства). Схема МО и сопоставление свойств NO и NO+. Анионные (NO2–, NO3–) и катионные (NO+, NO2+) формы оксидов азота (III) и (V). Диспропорционирование оксидов азота (III), (IV). Синтез безводных нитратов металлов. Термическое разложение нитратов металлов.

Получение, сопоставление строения и свойств азотистой HNO2. и азотной HNO кислот: термодинамическая устойчивость, кислотные и окислительно-восстановительные свойства водных растворов. Таутомерия HNO2. Зависимость состава продуктов взаимодействия азотной кислоты с металлами от концентрации HNO3 и природы металла.

Гипоазотистая (HON)2 и нитроксиловая H2 N2 O4 кислоты.

Получение, сопоставление кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств и термической устойчивости кислот Н3РО2, Н3РО3, Н3РО4. Взаимодействие фосфорного ангидрида с водой. Полифосфорные кислоты. Орто-, пиро-,линейные и циклические мета-, полифосфаты. Взаимодействие растворимых солей Н3РО2, Н3РО3, Н3РО4 с AgNO3. Особенности кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств оксосоединений мышьяка, сурьмы и висмута. Диаграммы ВЭ-СО соединений азота, фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута. Общие тенденции в изменении строения и свойств оксидов и оксокислот элементов 15–ой группы Периодической системы (кислотно-основных и окислительно-восстановительных).

Строение и свойства галогенидов (РГ3, РГ5) и оксохлорида (РОСl3) фосфора.

Соединения фосфора с азотом.

14. Элементы 14-ой группы:углерод, кремний, германий, олово, свинец Закономерности в изменении электронной конфигурации, размеров атомов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Основные природные соединения, принципы получения из них углерода, кремния, германия, олово, свинца. Применение простых веществ. Физические и химические свойства простых веществ: взаимодействие с разбавленными и концентрированными растворами НСl, HNO3, H2SO4, NaOH, металлами, неметаллами.. Полупроводниковые свойства кремния и германия.

Прочность Э–Э, Э–Н, Э–Г (Г – галоген) и Э–O связей. Фазовые диаграммы простых веществ. Особенности катенации, характерные степени окисления и координационные числа в ряду C–Si–Ge–Sn–Pb. Алмаз, графит, карбин, фуллерены — полиморфные формы углерода. Соединения включения графита.

Водородные соединения элементов 14- ой группы. Различие в реакционной способности углеводородов и силанов.

Кислородные соединения элементов 14-ой группы. Молекулы СО и СО2: получение, сопоставление строения (МО ЛКАО, МВС), физических (энергия диссоциации, дипольный момент, температура фазовых переходов) и химических (взаимодействие с Н2О, металлами, окислительно-восстановительные свойства, СО и СО2 как лиганды) свойств. Карбонилы металлов. Сопоставление строения и свойств НСООН и H2CO3.

Термодинамическая устойчивость карбонатов. Строение и свойства SiO2. Сопоставление строения и свойств СО2 и SiO2, карбонатов и силикатов. Основные типы структур силикатов.

Галогениды углерода и карбонил-галогенид. Тетрагалогениды кремния, гексафторокремниевая кислота. Строение и свойства дигалогенидов и тетрагалогенидов германия, олова и свинца. Строение и свойства циановодорода, родановодорода и их производных. Азотсодержащие соединения элементов 14-ой группы: псевдогалогены (дициан (CN)2, диродан (SCN)2 и псевдогалогениды (цианид CN-, цианат OCN-, тиоционат (SCN-). Сульфиды герания, олова и свинца.

Закономерности в изменении строения и химических свойств оксидов и гидроксидов Ge, Sn и Pb (термодинамическая устойчивость, кислотно-основные и окислительно восстановительные свойства).Диаграммы Фроста.

15. Элементы 13-ой группы: бор, алюминий, галлий, индий, таллий Закономерности в изменении электронной конфигурации, размеров атомов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Основные природные соединения, принципы получения из них бора, алюминия, галлия, индия, таллия. Применение простых веществ.

Характерные степени окисления и координационные числа бора. Кристаллическая структура, физические и химические свойства бора.

Получение, строение, свойства диборана В2Н6: восстановительные свойства, взаимо действие с водой, гидридом лития (LiH), оксидом углерода (H3BCO – карбонил борана).

Гомологические ряды гидридов бора: клозо- [ВnНn ]2-, нидо-[ВnНn+4] и архно-[ВnНn+4] бораны. Строение и закономерности в свойствах, правило Уэйда.

Получение, особенности строения и свойства В2О3 и борных кислот. Зависимость состава продуктов полимеризации оксоборатов от рН среды и концентрации.

Диагональное сходство бора и кремния на примере гидридов, галогенидов, оксидов и оксокислот. Сопоставление строения и свойств боратов, карбонатов и нитратов металлов.

Аналогия в строении и свойствах соединений: бензол — боразол, алмаз — боразон.

Получение бора из природных соединений. Применение бора и его соединений.

Получение, физические и химические свойства алюминия, галлия, индия и таллия.

Закономерности в строении, термической устойчивости, кислотно-основных и окислитель-но-восстановительных свойств соединений элементов в степени окисления +3:

оксиды, гидроксиды, галогениды. Комплексные соединения алюминия, галлия, индия и таллия. Гидрид алюминия и алюмогидриды щелочных элементов. Особенности химии Tl(I). Изменение устойчивости соединений элементов в низких степенях окисления в 13 ой и 14-ой группах. Природные соединения, получение и применение алюминия, галлия, индия, таллия и их соединений.

16. Элементы 1-ой группы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций.

Закономерности в изменении электронных конфигураций, величин радиусов, энергий ионизации атомов. Особенности лития. Энергия кристаллической решетки, физические и химические свойства простых веществ. Особенности взаимодействия щелочных металлов с водой по ряду литий — цезий. Закономерности в строении и свойствах (термическая устойчивость, кислотно-основные свойства) основных типов соединений: оксидов, пероксидов, гидроксидов, карбонатов, галогенидов. Особенности комплексных соединений щелочных элементов. Получение щелочных металлов из природных соединений. Применение щелочных металлов и их соединений.

17. Элементы 2-ой группы:бериллий, магний, кальций, стронций, барий Изменение электронных конфигураций, величин радиусов, энергий ионизации атомов.

Особенности бериллия. Получение простых веществ из природных соединений.

Гидроксиды бериллия и магния: строение, кислотно-основные свойства, реакции протолиза и конденсации ионов Be (II) и Mg (II). Карбонаты бериллия и магния.

Оксоацетат бериллия.

Закономерности в строении и свойствах основных типов соединений щелочноземельных элементов: оксидов, гидроксидов, карбонатов, галогенидов.

Комплексные соединения элементов 2-ой группы. Диагональное сходство литий — магний;

диагональное сходство бериллий — алюминий. Применение бериллия, магния и щелочноземельных элементов.

18. Элементы 3-ой группы: скандий, иттрий, лантан и лантаниды, актиний и актиниды Закономерности в изменении электронных конфигураций, радиусов, энергий ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов.

Редкоземельные элементы (РЗЭ). Лантанидное сжатие. Сравнение физических свойств простых веществ: энергий атомизации, температур фазовых переходов, оптических и магнитных свойств.

Химические свойства РЗЭ. Закономерности в строении и свойствах оксидов, гидроксидов. Сходство и различие химии РЗЭ и элементов 2-ой группы. Комплексные соединения РЗЭ: координационные числа, координационные полиэдры, устойчивость.

Редкоземельные элементы с переменной степенью окисления, особенности Ce(IV) и Eu(II). Разделение и применение РЗЭ.

Актиний и актиниды. Закономерности в изменении электронной конфигурации, радиусов, энергий ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел актиния и актинидов. Подгруппы тория и берклия. Получение, физические и химические (взаимодействие с кислотами, щелочами, неметаллами) свойства простых веществ.

Строение и свойства соединений актинил-ионов: (МО2)2+ (М = U, Np, Pu). Особенности химии тория и урана. Сходство элементов подгруппы тория с d-элементами.

Использование актинидов в ядерной энергетике. Синтез трансурановых элементов.

19. Элементы 4-ой группы: титан, цирконий, гафний Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергий ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел атомов элементов 4-ой и 14-ой групп. Природные соединения, получение и сопоставление физических и химических свойств простых веществ элементов 4-ой группы. Сопоставление строения и свойств однотипных соединений в ряду Э(IV) — Э(III) — Э(II). Комплексные соединения.

Разделение соединений циркония и гафния. Диаграмма ВЭ-СО для соединений титана.

Пероксидные соединения титана. Применение титана, циркония, гафния и их соединений.

20. Элементы 5-ой группы: ванадий, ниобий, тантал Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергий ионизации, степеней окисления, координационных чисел атомов элементов 5-ой и 15-ой групп.

Природные соединения, получение, применение, физические и химические свойства простых веществ элементов 5-ой группы. Сопоставление строения и химических свойств катионных и анионных форм соединений ванадия (V) и фосфора (V). Изополисоединения:

строение, зависимость состава от рН и концентрации. Диаграммы ВЭ-СО для соединений элементов 5-ой группы. Сопоставление окислительно-восстановительных и кислотно основных свойств соединений ванадия в степенях окисления II–III–IV–V. Сульфосоли (сульфидные анионные комплексы) и пероксидные соединения ванадия (V). Соединения ниобия и тантала в низких степенях окисления. Кластеры.

21. Элементы 6-ой группы: хром, молибден, вольфрам Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергий ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел атомов элементов 6-ой и 16-ой групп. Сравнение химических и физических свойств простых веществ элементов 6-ой группы. Их получение из природных соединений и применение.

Сопоставление строения и свойств высших оксидов ЭО3 и кислот Н2ЭО4. Комплексные соединения элементов 6-ой группы. Конденсация оксоанионов: изо- и гетерополи соединения. Диаграммы ВЭ-СО для соединений хрома, молибдена и вольфрама.

Сопоставление кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств соединений хрома в ряду Cr (VI)—Cr (III)—Cr (II). Пероксидные соединения. Сульфосоли (сульфидные анионные комплексы). Особенности соединений молибдена и вольфрама:

«синей», «бронз». Ацетат Cr (II);

кратные связи металл–металл в соединениях хрома, молибдена, вольфрама.

22. Элементы 7-ой группы: марганец, технеций, рений Сравнительная характеристика электронных конфигураций, величин радиусов, энергий ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов элементов 7-ой и 17-ой групп. Природные соединения, получение, физические, химические свойства и применение простых веществ элементов 7-ой группы. Диаграммы ВЭ-СО для соединений марганца, технеция и рения. Сопоставление свойств соединений марганца с различными степенями окисления. Сравнение строения и свойств (термической устойчивости, кислотно-основных, окислительно-восстановительных) соединений Mn (VII)–Те (VII)–Re (VII). Соединения рения в низких степенях окисления.

23. Элементы 8-ой, 9-ой и 10-ой групп 3d элементы – железо, кобальт, никель. Сравнение электронной конфигурации, радиусов, энергий ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов этих элементов. Природные соединения, получение, применение и свойства простых веществ. Ферромагнетизм. Коррозия железа и пути ее предотвращения.

Сопоставление строения и химических свойств соединений Fe, Cо, Ni со степенью окисления II и III. Сравнение строения и свойств комплексных (цианиды, аммиакаты, галогениды) соединений железа, кобальта, никеля. Термодинамическая и кинетическая устойчивость гексацианометаллатных комплексов. Получение и сопоставление свойств соединений Fe (III) и Fe (VI). Карбонилы переходных элементов. Роль железа в биологических процессах.

4d- и 5d-элементы: рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина. Природные соединения, получение, применение, физические и химические свойства простых веществ.

Сопоставление свойств соединений 4d- и 5d- элементов в различных степенях окисления.

Строение и свойства RuO4, OsO4. Комплексные соединения 4d- и 5d-элементов: строение, свойства и их направленный синтез. Особенности комплексных соединений палладия и платины в степени окисления +2 и +4;

эффект трансвлияния.

24. Элементы 11-ой группы: медь, серебро, золото Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергий ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов элементов 1-ой и 11 ой групп. Природные соединения, получение, применение, физические и химические свойства, простых веществ. Сопоставление строения и свойств однотипных соединений (оксиды, гидроксиды, галогениды) элементов 1-ой и 11-ой групп. Особенности соединений Cu (II) и Au (III). Комплексные соединения элементов 11-ой группы (аммиакаты, цианиды, галогениды): координационные числа, зависимость формы координационного полиэдра от электронной конфигурации центрального атома и природы лиганда. Строение и свойства соединений элементов Cu, Ag, Au в высших степенях окисления. Высокотемпературные сверхпроводники на основе сложных оксидов меди.

25. Элементы 12-ой группы: цинк, кадмий, ртуть Сопоставление электронных конфигураций, радиусов, энергий ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел атомов элементов 2-ой и 12-ой групп Природные соединения, получение, применение, физические и химические свойства цинка, кадмия, ртути. Сравнение строения и свойств оксидов, гидроксидов и галогенидов.

Строение и диспропорционирование соединений Hg22+. Комплексные соединения:

аммиакаты, галогениды, цианиды, тиоцианаты. Применение соединений цинка, кадмия, ртути.

26. Современные проблемы неорганической химии Современные неорганические материалы. Понятия химии твердого тела.

Классификация дефектов: ноль-, одно-, двух- и трехмерные дефекты.

Нестехиометрические соединения. Квазихимическое описание равновесий дефектов.

Основные типы реакций с участием твердого тела. Зависимость дефектного состава кристаллов от условий синтеза. Влияние дефектов на свойства кристаллов и кинетику твердофазных превращений.

Наноматериалы и нанотехнология. Влияние размерных эффектов на функциональные свойства. Изменение свойств веществ при переходе к нанодисперсному состоянию, роль поверхности. Особенности термодинамики наносистем. Наноструктуры и нанокомпозиты.

Биологическая неорганическая химия. Организация биологической клетки. Неоргани ческие вещества в биологической клетке. Понятие о процессах переноса неорганических частиц (кислород, калий, натрий, кальций, железо, цинк). Каталитические процессы (связывание азота в аммиак). Сенсоры на O2, NO, CO, металлы. Особенности биологической роли некоторых металлов (железо, медь, молибден).

27. Основные методы исследования неорганических веществ Рентгеновский, нейтронографический, электронографический дифракционные методы.

Спектральные методы исследования: оптическая, рентгеновская и мессбауэровская спектроскопия;

радиоспектроскопические методы. Методы исследования с использованием синхротронного излучения. Понятие о физико-химическом анализе.

ЛИТЕРАТУРА Основная 1. Н.С.Ахметов Общая и неорганическая химия:. М.: Высш.шк.. 2001.

2. М.Е.Тамм, Ю.Д.Третьяков. Неорганическая химия. Т. 1. Физико- химическме основы неорганической химии. М.: Академия. 2004.

3. А.А.Дроздов, В.П.Зломанов, Г.Н.Мазо, Ф.М.Спиридонов. Неорганическая химия.

Т. 2. Химия непереходных элементов. Под ред. академика РАН Ю.Д.Третьякова.

М.: Академия. 2004.

4. А.А.Дроздов, В.П.Зломанов, Г.Н.Мазо, Ф.М.Спиридонов. Неорганическая химия.

Химия переходных элементов. Т. 3, часть 1-ая Под ред. академика РАН Ю.Д.Третьякова. М.: Академия. 2006.

5. А.А.Дроздов, В.П.Зломанов, Г.Н.Мазо, Ф.М.Спиридонов. Неорганическая химия.

Химия переходных элементов. Т. 3, часть 2-ая Под ред. академика РАН Ю.Д.Третьякова. М.: Академия. 2006.

6. Д.Шрайвер, П.Эткинс Неорганическая химия. Т.1 и 2. Пер. под ред.

В.П.Зломанова. М.: Мир. 2004.

7. Практикум по неорганической химии. Под ред. академика РАН Ю.Д.Третьякова.

М.: Академия. 2004.

8. Ю.М.Коренев, А.Н.Григорьев, Н.Н.Желиговская, К.М.Дунаева. Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями. М.: Мир. 2004.

9. Е.И.Ардашникова., Г.Н.Мазо, М.Е.Тамм. Вопросы и задачи к курсу неорганической химии. Учеб.пособие. М.: Изд-во Моск.ун-та. 2000.

Дополнительная 1. О.М.Полторак, Л.М.Ковба. Термодинамические основы неорганической химии. М.:

Изд-во Моск.ун-та. 1984.

2. Ю.Д.Третьяков, Л.И.Мартыненко, А.Н.Григорьев, А.Ю.Цивадзе. Неорганическая химия. Химия элементов. Кн. 1 и 2. М.: Химия. 2001.

3. Н.Я.Турова. Неорганическая химия в таблицах. М.: ВХК РАН. 1999.

4. Г.Грей. Электроны и химическая связь. - М.: Мир. 1967.- 234с.

5. Ф.Коттон, Дж.Уилкинсон. Современная неорганическая химия. Ч.1-3. М.: Мир.

1969.

6. Дж. Хьюи. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность.

– М.: Химия. 1987. - 696с.

7. В.В. Скопенко, А.Ю. Цивадзе, Л.И. Савронский, А.Д. Гарновский.

Координационная химия. – М.: ИКЦ «Академкнига». 2007. -487с.

Программу составили:

проф. В.П.Зломанов, проф. А.В.Шевельков, доцент А.И.Жиров и доцент А.Н.Григорьев. Под ред. акад. РАН Ю.Д.Третьякова (Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова).

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Рекомендуется для специальности «Фундаментальная и прикладная химия» как общая для всех специализаций подготовки базовая дисциплина профессионального цикла. Квалификация (степень) - специалист Введение Предмет аналитической химии, ее структура;

место в системе наук, связь с практикой. Значение аналитической химии в науке, экономике и других сферах. Основные аналитические проблемы: повышение чувствительности, точности и избирательности;

обеспечение экспрессности;

анализ без разрушения;

локальный анализ;

дистанционный анализ. Качественный и количественный анализ. Виды анализа: изотопный, элементный, структурно-групповой (функциональный), молекулярный, вещественный, фазовый.

Химические, физические и биологические методы анализа. Макро-, микро- и ультрамикроанализ.

Основные этапы развития аналитической химии. Современное состояние и тенденции развития аналитической химии: инструментализация, автоматизация, математизация, миниатюризация, увеличение доли физических методов, переход к многокомпонентному анализу, создание сенсоров и тест-методов. Научная химико аналитическая литература.

Метрологические основы химического анализа Основные стадии химического анализа. Выбор метода анализа и составление схем анализа. Абсолютные (безэталонные) и относительные методы анализа. Основные метрологические понятия и представления: измерение, методы и средства измерений, погрешности, неопределенность. Аналитический сигнал и помехи. Способы определения содержания по данным аналитических измерений.

Основные метрологические характеристики метода и методики анализа:

правильность и прецизионность (повторяемость или сходимость, воспроизводимость), коэффициент чувствительности, предел обнаружения, нижняя и верхняя границы определяемых содержаний.

Классификация погрешностей анализа. Систематические и случайные погрешности. Погрешности отдельных стадий химического анализа. Способы оценки правильности: использование стандартных образцов, метод добавок, метод варьирования навесок, сопоставление с другими методами. Стандартные образцы, их изготовление, аттестация и использование. Статистическая обработка результатов измерений. Закон нормального распределения случайных погрешностей, t- и F-распределения. Среднее, дисперсия, стандартное отклонение. Проверка гипотезы однородности результатов измерений. Сравнение дисперсии и средних двух методов анализа. Регрессионный анализ.

Требования к метрологическим характеристикам методов и методик в зависимости от объекта и цели анализа. Способы повышения воспроизводимости и правильности анализа. Организация и методология метрологического обеспечения деятельности аналитической службы. Поверка аппаратуры, аттестация средств измерений и методик анализа. Аккредитация лабораторий.

Типы химических реакций и процессов в аналитической химии Основные типы химических реакций в аналитической химии: кислотно-основные, комплексообразования, окисления-восстановления. Используемые процессы: осаждение растворение, экстракция, сорбция. Константы равновесия реакций и процессов. Состояние веществ в идеальных и реальных системах. Сольватация, ионизация, диссоциация.

Поведение электролитов и неэлектролитов в растворах. Теория Дебая-Хюккеля.

Коэффициенты активности. Концентрационные константы. Общая и равновесная концентрации.

Скорость реакций в химическом анализе. Быстрые и медленные реакции. Факторы, влияющие на скорость. Катализаторы, ингибиторы. Автокаталитические реакции.

Индуцированные и сопряженные реакции. Понятие об индукторе, акторе, акцепторе.

Индукционный фактор. Примеры ускорения и замедления реакций и процессов, используемых в химическом анализе.

Кислотно-основные реакции. Современные представления о кислотах и основаниях. Теория Бренстеда-Лоури. Константы кислотности и основности. Кислотные и основные свойства растворителей. Константа автопротолиза. Влияние природы растворителя на силу кислоты и основания;

нивелирующий и дифференцирующий эффекты растворителя.

Буферные растворы и их свойства. Буферная емкость. Вычисления рН растворов кислот и оснований, многоосновных кислот и оснований.

Реакции комплексообразования. Типы координационных соединений, используемых в аналитической химии. Классификация координационных соединений по характеру взаимодействия центральный ион (комплексообразователь) лиганд, по однородности лиганда (однороднолигандные и смешанолигандные) и центрального иона (полиядерные, гомополиядерные и гетерополиядерные);

внутрисферные комплексы и ионные ассоциаты (внешнесферные комплексы и ионные пары). Свойства комплексных соединений, имеющие аналитическое значение: устойчивость, растворимость, окраска, летучесть.

Ступенчатое комплексообразование. Количественные характеристики комплексных соединений: константы устойчивости (ступенчатые и общие), функция образования (среднее лигандное число), функция закомплексованности, степень образования комплекса. Факторы, влияющие на комплексообразование: строение центрального атома и лиганда, концентрация компонентов, рН, ионная сила раствора, температура. Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексов.

Влияние комплексообразования на растворимость соединений, кислотно-основные, окислительно-восстановительные свойства соединений, стабилизацию различных степеней окисления элементов. Способы повышения чувствительности и селективности анализа с использованием комплексных соединений.

Окислительно-восстановительные реакции. Электродный потенциал. Уравнение Нернста. Стандартный и формальный потенциалы. Связь константы равновесия с окислительно-восстановительными потенциалами. Направление окислительно восстановительных реакций. Факторы, влияющие на направление окислительно восстановительных реакций. Понятие о смешанных потенциалах.

Основные неорганические и органические окислители и восстановители, применяемые в анализе. Методы предварительного окисления и восстановления определяемого компонента.

Процессы осаждения и соосаждения. Равновесие в системе раствор - осадок.

Осадки и их свойства. Схема образования осадка. Кристаллические и аморфные осадки.

Зависимость структуры осадка от его индивидуальных свойств (растворимости, полярности молекул) и условий осаждения (концентрации осаждаемого иона и осадителя, солевого состава раствора, рН, температуры). Зависимость формы осадка от скорости образования первичных частиц и их роста. Факторы, влияющие на растворимость осадков: температура, ионная сила, действие одноименного иона, реакции протонизации, комплексообразования, окисления-восстановления, природа осаждаемого соединения.

Условия получения кристаллических и аморфных осадков Гомогенное осаждение.

Старение осадка. Причины загрязнения осадка (совместное осаждение, соосаждение, последующее осаждение). Классификация различных видов соосаждения (адсорбция, окклюзия, изоморфизм). Положительное и отрицательное значение явления соосаждения в анализе.

Органические реагенты в химическом анализе Функционально-аналитические группы (ФАГ). Влияние природы, расположения ФАГ, стереохимии молекул реагента на его взаимодействие с неорганическими ионами.

Влияние общей структуры органических реагентов на их свойства. Использование теорий аналогий и «мягких» и «жестких» кислот и оснований для объяснений действия органических реагентов. Основные типы соединений, образуемых с участием органических реагентов. Хелаты, внутрикомплексные соединения. Факторы, определяющие устойчивость хелатов: характер связи металл-лиганд, размер цикла, число циклов. Важнейшие органические реагенты, применяемые для обнаружения, определения, маскирования и разделения ионов металлов. Органические реагенты в органическом анализе. Возможности использования органических реагентов в различных методах анализа.

Методы обнаружения и идентификации Задачи и выбор метода обнаружения и идентификации химических соединений.

Идентификация атомов, ионов и химических соединений. Дробный и систематический анализ. Физические методы обнаружения и идентификации неорганических и органических веществ. Микрокристаллоскопический анализ, пирохимический анализ (окрашивание пламени, возгонка). Капельный анализ. Анализ растиранием порошков.

Экспрессный качественный анализ в заводских и полевых условиях. Тест-методы и тест средства. Примеры практического применения методов обнаружения.

Методы выделения, разделения и концентрирования Основные методы разделения и концентрирования, их роль в химическом анализе, выбор и оценка. Сочетание методов разделения и концентрирования с методами определения;

гибридные методы. Одноступенчатые и многоступенчатые процессы разделения. Константы распределения. Коэффициент распределения. Степень извлечения.

Фактор разделения. Коэффициент концентрирования.

Методы экстракции. Теоретические основы методов. Закон распределения.

Классификация экстракционных процессов. Типы экстракционных систем. Условия экстракции неорганических и органических соединений. Реэкстракция. Природа и характеристика экстрагентов. Разделение и концентрирование элементов методом экстракции. Основные органические реагенты, используемые для разделения элементов методом экстракции. Селективное разделение элементов подбором органических растворителей, изменением рН водной фазы, маскированием. Экстракция органических соединений.

Сорбционные методы. Механизмы сорбции. Параметры сорбции: коэффициент распределения, емкость сорбента, изотермы сорбции. Способы осуществления сорбции.

Общие требования к сорбентам. Основные сорбенты для концентрирования микроэлементов и органических соединений: активные угли и другие углеродсодержащие сорбенты, химически модифицированные кремнеземы, полимерные сорбенты, комплексообразующие полимерные сорбенты.

Методы осаждения и соосаждения. Применение неорганических и органических реагентов для осаждения. Способы разделения осаждением либо растворением при различных значениях рН, за счет образования комплексных соединений и применения окислительно-восстановительных реакций. Групповые реагенты и предъявляемые к ним требования. Характеристики малорастворимых соединений, наиболее часто используемых в анализе. Концентрирование микроэлементов соосаждением на неорганических и органических носителях (коллекторах).

Другие методы. Сверхкритическая флюидная экстракция. Электрохимические методы. Отгонка (дистилляция, возгонка). Газовая экстракция.

Хроматографические методы анализа Определение хроматографии. Понятие о подвижной и неподвижной фазах.

Классификация методов по целям, агрегатному состоянию подвижной и неподвижной фаз, по механизму разделения, по технике выполнения. Способы получения хроматограмм (фронтальный, вытеснительный, элюентный). Основные параметры хроматограммы.

Основное уравнение хроматографии. Селективность и эффективность хроматографического разделения. Теория теоретических тарелок. Кинетическая теория.

Факторы оптимизации хроматографического процесса. Качественный и количественный хроматографический анализ.

Газовая хроматография. Газо-адсорбционная (газо-твердофазная) и газо-жидкостная хроматография. Сорбенты и носители, требования к ним. Механизм разделения. Схема газового хроматографа. Капиллярные и насадочные колонки (преимущества и недостатки). Детекторы, их чувствительность и селективность. Области применения газовой хроматографии.

Жидкостная хроматография. Виды жидкостной хроматографии. Достоинства высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Схема жидкостного хроматографа. Насосы, колонки. Градиентный и изократический варианты элюирования.

Основные типы детекторов, их чувствительность и селективность. Прямой и косвенный варианты детектирования. Примеры практического использования.

Адсорбционная и распределительная жидкостная хроматография. Нормально фазовый и обращенно-фазовый варианты. Полярные и неполярные неподвижные фазы и принципы их выбора. Модифицированные силикагели как сорбенты. Подвижные фазы и принципы их выбора. Области применения адсорбционной жидкостной хроматографии.

Ионообменная хроматография. Строение и физико-химические свойства ионообменников. Ионообменное равновесие. Селективность ионного обмена и факторы его определяющие. Области применения ионообменной хроматографии. Ионная хроматография как вариант высокоэффективной ионообменной хроматографии.

Особенности строения и свойства сорбентов для ионной хроматографии. Одноколоночная и двухколоночная ионная хроматография, их преимущества и недостатки. "Безреагентная" ионная хроматография. Ионохроматографическое определение катионов и анионов. Ион парная и лигандообменная хроматография. Общие принципы. Подвижные и неподвижные фазы. Области применения.

Эксклюзионная хроматография. Общие принципы метода. Подвижные и неподвижные фазы. Особенности механизма разделения. Определяемые вещества и области применения метода.

Плоскостная хроматография. Общие принципы разделения. Способы получения плоскостных хроматограмм (восходящий, нисходящий, круговой, двумерный). Реагенты для проявления хроматограмм. Бумажная хроматография. Механизмы разделения.

Подвижные фазы. Достоинства и недостатки. Тонкослойная хроматография. Механизмы разделения. Сорбенты и подвижные фазы. Области применения.


Электромиграционные методы анализа Капиллярный электрофорез. Принципы разделения веществ. Электрофоретическая подвижность и электроосмотический поток. Фоновые электролиты и принципы их выбора. Модифицированные капилляры для определения анионов.

Спектрофотометрическое детектирование в капилляре. Достоинства и недостатки метода.

Области применения.

Понятие о мицеллярной и микроэмульсионной электрокинетической хроматографии. Достоинства и недостатки методов. Примеры использования.

Титриметрические методы анализа Принцип титрования. Методы титриметрического анализа. Классификация.

Требования, предъявляемые к реакции в титриметрическом анализе. Виды титриметрических определений: прямое, обратное, косвенное титрование. Способы выражения концентраций растворов в титриметрии. Эквивалент. Молярная масса эквивалента. Первичные стандартные растворы, требования к ним. Фиксаналы.

Вторичные стандартные растворы. Виды кривых титрования. Скачок титрования. Точка эквивалентности. Способы определения конечной точки титрования. Индикаторы.

Автоматические титраторы.

Кислотно-основное титрование. Построение кривых титрования. Влияние величины констант кислотности или основности, концентрации кислот или оснований, температуры, ионной силы на величину скачка на кривой титрования. Кислотно-основное титрование в неводных средах. Кислотно-основные индикаторы. Погрешности титрования.

Примеры практического применения. Первичные стандартные растворы для установления концентрации растворов кислот и оснований. Приготовление и стандартизация растворов соляной кислоты и гидроксида натрия. Титрование кислот, оснований, смесей кислот и смесей оснований. Анализ смесей карбоната и гидрокарбоната натрия, карбоната и гидроксида натрия. Определение азота по методу Кьельдаля и солей аммония прямым и косвенным методами. Определение нитратов и нитритов.

Окислительно-восстановительное титрование. Построение кривых титрования.

Факторы, влияющие на величину скачка на кривой титрования: концентрация ионов водорода, образование комплексов и малорастворимых соединений, ионная сила, температура. Способы определения конечной точки титрования;

индикаторы.

Погрешности титрования.

Методы окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия.

Первичные стандартные растворы. Определение железа(II), оксалатов, пероксида водорода, нитритов, окисляемости.

Иодометрия и иодиметрия. Система иод-иодид как окислитель или восстановитель.

Первичные стандартные растворы. Определение арсенитов, арсенатов, железа(III), меди(II), галогенид-ионов, пероксидов, кислот. Определение воды и функциональных групп органических соединений.

Дихроматометрия. Определение железа(II), урана(IV).

Броматометрия, цериметрия.. Первичные и вторичные стандартные растворы..

Индикаторы. Определение неорганических и органических соединений.

Осадительное титрование. Построение кривых титрования. Способы обнаружения конечной точки титрования;

индикаторы. Погрешности титрования.

Примеры практического применения.

Комплексометрическое титрование. Неорганические и органические титранты в комплексометрии. Использование аминополикарбоновых кислот в комплексонометрии.

Построение кривых титрования. Металлохромные индикаторы и требования, предъявляемые к ним. Способы комплексонометрического титрования: прямое, обратное, косвенное. Селективность титрования и способы ее повышения. Погрешности титрования.

Примеры практического применения. Определение кальция, магния, железа, алюминия, меди, цинка в растворах чистых солей и при совместном присутствии.

Гравиметрический метод анализа Сущность гравиметрического анализа, Достоинства и недостатки метода. Прямые и косвенные методы определения. Важнейшие органические и неорганические осадители.

Общая схема определений. Требования к осаждаемой и гравиметрической формам.

Погрешности в гравиметрическом анализе. Термогравиметрический анализ.

Аналитические весы. Чувствительность весов. Факторы, влияющие на точность взвешивания. Техника взвешивания.

Примеры практического применения гравиметрического метода анализа.

Определение элементов в виде оксидов. Определение кальция и магния. Определение серы, галогенов в неорганических и органических соединениях. Определение фосфора и кремния.

Применение органических реагентов для определения никеля, кобальта, цинка и магния.

Кинетические методы анализа Сущность кинетических методов. Каталитический и некаталитический варианты кинетических методов;

их чувствительность и селективность. Типы используемых каталитических и некаталитических реакций: окисления-восстановления, обмена лигандов в комплексах, превращения органических соединений, фотохимические и ферментативные реакции. Способы определения концентрации по данным кинетических измерений. Примеры практического применения.

Электрохимические методы анализа Общая характеристика электрохимических методов. Классификация.

Электрохимические ячейки. Индикаторный электрод и электрод сравнения. Равновесные и неравновесные электрохимические системы. Явления, возникающие при протекании тока (омическое падение напряжения, концентрационная и кинетическая поляризация).

Поляризационные кривые и их использование в различных электрохимических методах.

Потенциометрия Прямая потенциометрия. Измерение потенциала. Обратимые и необратимые окислительно-восстановительные системы. Индикаторные электроды. Классификация ионселективных электродов: электроды с гомогенными и гетерогенными кристаллическими мембранами, стеклянные электроды, электроды с подвижными носителями, ферментные и газочувствительные электроды. Уравнение Никольского Эйнзенмана;

основные характеристики ионселективных электродов: нернстовский интервал электродной функции, коэффициент селективности, время отклика. Ионометрия.

Примеры практического применения ионометрии. Определение рН, ионов щелочных металлов, галогенид-ионов.

Потенциометрическое титрование. Способы обнаружения конечной точки титрования. Использование реакций кислотно-основных, осаждения, комплексообразования, окисления-восстановления. Индикаторные электроды.

Примеры практического применения. Титрование фосфорной, смесей соляной и борной, соляной и уксусной кислот в водно-органических средах. Определение иодида и хлорида при совместном присутствии.

Кулонометрия Теоретические основы метода. Способы определения количества электричества.

Прямая кулонометрия и косвенная (кулонометрическое титрование). Кулонометрия при постоянном токе и постоянном потенциале электролиза. Внешняя и внутренняя генерация кулонометрического титранта. Определение конечной точки титрования. Достоинства и ограничения метода кулонометрического титрования по сравнению с другими титриметрическими методами.

Примеры практического применения. Определение малых количеств кислот и оснований, тиосульфата, органических соединений.

Вольтамперометрия Основные разновидности вольтамперометрии: классическая полярография, вольтамперометрия импульсная (нормальная и дифференциальная), переменнотоковая, циклическая. Индикаторные электроды: ртутный (капающий, статический, пленочный), платиновый, графитовый, химически модифицированные. Требования к индикаторному электроду. Вольтамперограмма (классическая полярограмма) и ее характеристики.

Применение вольтамперометрии для качественного и количественного анализа, оценки обратимости и стехиометрии электродного процесса, величин константы устойчивости комплексов. Инверсионная вольтамперометрия (анодная, катодная, адсорбционная).

Индикаторные электроды, способы регистрации вольтамперограмм. Сравнение метрологических характеристик различных видов вольтамперометрии.

Амперометрическое титрование. Сущность метода. Индикаторные электроды.

Выбор потенциала индикаторного электрода. Виды кривых титрования.

Примеры практического применения вольтамперометрии и амперометрического титрования.

Кондуктометрия.

Электропроводность растворов и принципы кондуктометрии.

Кондуктометрическое титрование. Примеры практического применения.

Другие электрохимические методы анализа Общая характеристика электрогравиметрических методов. Хронопотенциометрия вольтамперометрия при постоянном токе. Практическое применение методов.

Сравнительная характеристика чувствительности и избирательности, областей применения электрохимических методов.

Спектроскопические методы анализа Место и роль спектроскопических методов в аналитической химии и химическом анализе. Электромагнитное излучение и его характеристики. Спектр электромагнитного излучения. Основные типы взаимодействия вещества с излучением: поглощение, эмиссия (тепловая, люминесценция), рассеяние, светопреломление. Классификация спектроскопических методов на основе спектра электромагнитного излучения:

рентгеновская, спектрофотометрия в УФ и видимой областях, инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния, радиоспектроскопия.

Атомная и молекулярная спектроскопия. Абсорбционная, эмиссионная и флуоресцентная спектроскопия.

Энергетические переходы. Правила отбора. Законы испускания и поглощения, уравнения Эйнштейна. Вероятности переходов и времена жизни возбужденных состояний. Основные виды светорассеяния (Релея–Ми и Тиндаля), комбинационное рассеяние. Основные законы поглощения (Бугера-Ламберта) и излучения электромагнитного излучения (Больцмана, Мозли). Связь аналитических сигналов с концентрацией определяемого соединения.

Спектры атомов. Основные и возбужденные состояния атомов, характеристики состояний. Характеристики атомных спектральных линий: положение в спектре, интенсивность, ширина. Факторы, влияющие на ширину атомных линий.

Спектры молекул;

их особенности. Схемы электронных уровней молекулы.


Представление о полной энергии молекул как суммы электронной, колебательной и вращательной. Связь химической структуры соединения с молекулярными спектрами.

Функциональный анализ по колебательным и электронным спектрам.

Аппаратура. Источники излучения. Способы монохроматизации электромагнитного излучения. Классификация спектральных приборов, их характеристики. Приемники излучения. Инструментальные помехи. Шумы и отношение сигнал-шум;

оценка минимального аналитического сигнала. Основные представления о дистанционном и микроскопическом спектральном анализе.

Методы атомной оптической спектроскопии Атомно-эмиссионный метод. Термодинамика процессов в атомно-эмиссионной спектроскопии (испарение, атомизация, возбуждение, ионизация). Источники атомизации и возбуждения: пламена, плазмотроны, индуктивно-связанная плазма, электрические разряды (искровые, тлеющий разряд, дуговые), лазеры;

их основные характеристики.

Физические и химические процессы в источниках атомизации и возбуждения.

Качественный и количественный анализ методом атомно-эмиссионной спектроскопии.

Уравнение Ломакина-Шайбе и причины отклонения от закона Больцмана. Спектральные, химические и физико-химические помехи, способы их устранения.

Методы атомно-эмиссионной спектроскопии. Эмиссионная фотометрия пламени, атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой, искровая атомно эмиссионная спектроскопия и их сравнение. Метрологические характеристики и аналитические возможности.

Атомно-абсорбционный метод. Атомизаторы (пламенные и непламенные), основные достоинства. Основной закон светопоглощения в атомно-абсорбционной спектроскопии, его особенности. Источники излучения (газоразрядные лампы, источники сплошного спектра, лазеры), их характеристики. Спектральные и физико-химические помехи, способы их устранения. Основные узлы атомно-абсорбционного спектрометра.

Метрологические характеристики, возможности, достоинства и недостатки метода, его сравнение с атомно-эмиссионным методом. Области использования.

Атомно-флуоресцентный метод. Принцип метода;

особенности и применение.

Лазерно-атомно-флуоресцентный анализ.

Примеры практического применения атомно-эмиссионного и атомно абсорбционного методов.

Методы рентгеновской и электронной спектроскопии Рентгеновское излучение, его особенности, характеристические спектры.

Рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализ. Способы генерации, монохроматизации и регистрации рентгеновского излучения. Принципы и методы рентгеноэмиссионной спектроскопии;

рентгенофлуоресцентная спектроскопия;

рентгеноспектральный микроанализ (электроннозондовый микроанализ);

рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. Оже-спектроскопия. Особенности и значение метода (быстрый неразрушающий многоэлементный анализ);

примеры использования.

Методы молекулярной оптической спектроскопии Молекулярная абсорбционная спектроскопия (спектрофотометрия). Основной закон светопоглощения в спектрофотометрии (Бугера-Ламберта-Бера). Основные причины отклонения от закона (инструментальные, физико-химические и химические). Понятие об истинном и кажущемся молярном коэффициенте поглощения.

Фотометрическая реакция. Фотометрические аналитические реагенты;

требования к ним. Способы определения концентрации веществ. Роль пробоподготовки в спектрофотометрии. Измерение высоких, низких оптических плотностей (дифференциальный метод). Анализ многокомпонентных систем. Производная спектрофотометрия. Применение метода для исследования реакций в растворах (комплексообразования, протолитических, процессов агрегации), сопровождающихся изменением спектров поглощения. Основные типы и характеристики приборов.

Метрологические характеристики и аналитические возможности. Примеры практического применения метода.

Колебательная спектроскопия. Сравнительная характеристика ИК-спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР-спектроскопии). Возможности ИК спектроскопии в качественном, количественном и структурном анализе. Основные приборы (спектрофотометры, интерферометры), преимущества ИК-спектрскопии с преобразованием Фурье. Основной закон светопоглощения в ИК-спектроскопии, чувствительность метода. Ограничения ИК-спектроскопии. Использование КР спектроскопии в неорганическом и органическом анализе, при неразрушающем анализе биологических объектов. Дистанционный ИК-анализ.

Молекулярная люминесцентная спектроскопия. Особенности люминесценции как явления. Классификация видов люминесценции по источникам возбуждения (хемилюминесценция, биолюминесценция, электролюминесценция, фотолюминесценция и др.), механизму и длительности свечения. Флуоресценция и фосфоресценция.

Диаграмма Теренина-Льюиса (Яблонского). Законы и правила люминесценции: Стокса Ломмеля, Каши, Вавилова, Левшина (зеркальной симметрии). Количественный анализ люминесцентным методом, основное уравнение метода, требования к реакциям. Факторы, влияющие на интенсивность люминесценции. Тушение люминесценции. Основные приборы в люминесценции, требования к источникам излучения. Спектральные и физико химические помехи. Метрологические характеристики и аналитические возможности метода. Сравнение возможностей молекулярной абсорбционной и люминесцентной спектроскопии при определении неорганических соединений. Преимущества люминесцентной спектроскопии при идентификации и определении органических, в частности полиароматических, соединений. Дистанционный люминесцентный анализ.

Спектроскопия светорассеяния. Основные типы светорассеяния и их использование в аналитической химии. Нефелометрия и турбидиметрия, их сравнительная характеристика и сопоставление с люминесцентной спектроскопией и спектрофотометрией. Основные уравнения методов, требования к объектам исследования и реакциям. Основные приборы, чувствительность и селективность методов. Примеры практического применения. Представления о современных методах спектроскопии рассеяния.

Другие методы молекулярной спектроскопии. Спектроскопия диффузного отражения в оптической и ИК-областях. Рефрактометрия. Оптические сенсоры.

Сравнительная характеристика возможностей и областей применения спектроскопических методов.

Масс-спектрометрия.

Принципы методов. Идентификация и определение органических веществ;

элементный и изотопный анализ. Основные узлы масс-спектрометра и их назначение.

Основные типы ионизации и источники ионов (электронный удар, химическая ионизация, ионизация электрораспылением, индуктивно-связанная плазма, бомбардировка атомами, лазерная десорбция). Характеристика масс-анализаторов, их основные типы (магнитный секторный анализатор, квадрупольный фильтр масс, квадрупольная ионная ловушка, времяпролетный масс-анализатор циклотронно-резонансный анализатор). Основные типы детекторов. Масс-спектр и его интерпретация и обработка. Примеры использования масс спектрометрии. Хромато-масс-спектрометрия и ее использование в вариантах жидкостной и газовой хроматографии.

Автоматизация анализа Использование компьютеров в аналитической химии: сбор и первичная обработка результатов анализа;

обработка многокомпонентных спектров и хроматограмм.

Управление аналитическими приборами, создание гибридных устройств анализатор компьютер. Планирование и оптимизация эксперимента. Симплекс-оптимизация. Расчеты равновесий.

Математические методы в практике работы аналитических лабораторий.

Автоматизация и механизация химического анализа. Автоматизация периодического, дискретного анализа и непрерывного анализа в потоке. Проточно инжекционный анализ. Автоматизированные приборы, системы и комплексы, автоматы анализаторы для лабораторного и производственного анализа. Примеры современных высокоэффективных аналитических приборов-автоматов (газоанализаторы, хромато-масс спектрометры, автоматические приборы и системы для проточно-инжекционного анализа, для отбора и анализа проб космического вещества, лабораторные роботы).

Пробоотбор и пробоподготовка Представительность пробы;

проба и объект анализа;

проба и метод анализа.

Факторы, обусловливающие размер и способ отбора представительной пробы. Способы получения представительной пробы твердых, жидких и газообразных веществ. Отбор проб гомогенного и гетерогенного состава. Устройства и приемы, используемые при отборе проб;

первичная обработка и хранение проб.

Основные способы перевода пробы в форму, необходимую для данного вида анализа: растворение в различных средах;

спекание, сплавление, разложение под действием высоких температур, давления, высокочастотного разряда;

комбинирование различных приемов;

особенности разложения органических соединений. Способы устранения и учета загрязнений и потерь компонентов при пробоподготовке.

Основные объекты анализа Объекты окружающей среды: воздух, природные и сточные воды, почвы, донные отложения. Характерные особенности и задачи их анализа.

Биологические и медицинские объекты. Аналитические задачи в этой области.

Санитарно-гигиенический контроль.

Геологические объекты. Анализ силикатов, карбонатов, железных, никель кобальтовых руд, полиметаллических руд.

Металлы, сплавы и другие продукты металлургической промышленности.

Определение черных, цветных, редких, благородных металлов и анализ их сплавов.

Анализ неметаллических включений и определение газообразующих примесей в металлах. Контроль металлургических производств.

Материалы атомной промышленности. Определение тория, урана, плутония, трансплутониевых элементов и некоторых продуктов деления.

Неорганические соединения. Вещества особой чистоты (в том числе полупроводниковые материалы, материалы высокотемпературной сверхпроводимости);

определение в них основных компонентов, примесных и легирующих микроэлементов.

Послойный и локальный анализ кристаллов и пленочных материалов.

Природные и синтетические органические вещества и элементоорганические соединения, полимеры, нефто- и нефтепродукты. Виды анализа таких объектов и соответствующие методы. Примеры решения задач контроля органических производств.

Специальные объекты анализа: токсичные и радиоактивные вещества, токсины в пищевых продуктах, наркотики, взрывчатые и легковоспламеняющиеся вещества, газы, космические объекты.

Литература Основная 1. Основы аналитической химии (под ред. Ю.А. Золотова). В 2-х кн. Общие вопросы.

Методы разделения. Методы химического анализа. М.: Высшая школа. 2004. 361, 503 с.

Серия «Классический университетский учебник».

2. Основы аналитической химии. Практическое руководство. Учебное пособие для вузов.

Под ред. Ю.А. Золотова. М.: Высшая школа. 2001. 463 с.

3. Основы аналитической химии. Задачи и вопросы. Учебное пособие для вузов. Под ред.

Ю.А. Золотова. М.: Высшая школа. 2002. 412 с.

4. Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2-х ч. М.: Дрофа.2002. 320, 384 с.

5. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа. М.: Мир, 1989, 608 с.

6. Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа. М.: Мир, 1997, 424 с.

7. Кристиан Г. Аналитическая химия. М.: Изд-во Бином. Лаборатория знаний. 2009. В 2-х томах. 623 с. 504 с.

Дополнительная 1. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. В 2-х т. М.: Мир, 1979, Т.1-2.

2. Дёрффель К. Статистика в аналитической химии. М.: Мир, 1994, 268 с.

3. Золотов Ю.А. Аналитическая химия: проблемы и достижения. М.: Наука, 1992, 288 с.

4. Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Задачи и вопросы по аналитической химии. М.: Изд-во Мир. 2001. 215 с.

5. Отто М. Современные методы аналитической химии (в 2-х томах). / Пер. с нем. и под ред. А.В. Гармаша. Т.1. М.: Техносфера, 2003. 412 с. Т.2. М.: Техносфера, 2004. 281 с.

6. Аналитическая химия. Проблемы и подходы. В 2-х томах. /Пер. с англ. Под ред. Р.

Кельнера и др. М.: Мир. 2004.

11. Марченко З., Бальцежак М. Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе (пер. с польск.). М.: Изд-во БИНОМ. Лаборатория знаний. 2007.

711 С.

12. Электроаналитические методы. (под ред. Ф. Шольца). (Пер. с англ. под ред Майстренко В.Н.) М.: Изд-во БИНОМ. Лаборатория знаний. 2006. 326 С.

Программу составила:

проф. Шеховцова Т.Н.

Отв. редактор академик Золотов Ю.А.

(Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова) ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Программа для подготовки специалистов Введение Способы изображения молекул органических соединений, молекулярные, структурные и электронные формулы. Типы углеродного скелета, ациклические, циклические и гетероциклические соединения. Изомерия. Гомология. Основные функциональные группы и классы органических соединений.

Основы номенклатуры органических соединений Заместительная номенклатура, ЮПАК. Основные принципы построения названий органических соединений, родоначальная структура, характеристические группы.

Названия нефункциональных заместителей, функциональных групп, предельных и непредельных радикалов. Старшинство функциональных групп.

Основные правила составления заместительных названий органических соединений, выбор и нумерация главной цепи, правило наименьших локантов.

Названия основных классов органических соединений, сложных поли- и гетерофункциональных соединений.

Типы связей, промежуточные частицы в органических реакциях. Электронные эффекты.

Кислоты и основания.

Углерод, электронная конфигурация;

гибридизация углерода в органических соединениях.

Типы химических связей в органических соединениях (s,p-связь). Физические характеристики связей: энергия, длина, полярность, поляризуемость. Гомолитический, гетероциклический разрыв связей. Понятие о промежуточных частицах, строение промежуточных частиц (радикалы, карбокатионы, карбанионы). Электронные эффекты заместителей (индуктивный, мезомерный), их влияние на устойчивость радикалов, карбокатионов и карбанионов. Способы изображения индуктивного и мезомерного эффектов. Резонансные структуры. Примеры групп с +I, -I, +М, -М эффектами. Кислоты и основания (Бренстед, Льюис). Сопряженные кислоты и основания. Кислотно-основные равновесия ( на примере спиртов, альдегидов, кетонов, кислот и аминов ). Константа кислотности (рКа). Влияние заместителей на кислотность и основность органических соединений.

Стереохимия Способы изображения пространственного строения молекул с sp3-гибридизованными углеродом: клиновидные проекции, "лесопильные козлы", проекции Ньюмена.

Конформации, конформеры. Заслоненная, заторможенная, скошенная конформации.

Асимметрический атом углерода. Оптическая изомерия, оптическая активность.

Энантиомеры. Рацематы. Хиральность, условия, необходимые для возникновения хиральности. Конфигурация, отличие от конформации.

Принцип R,S-номенклатуры энантиомеров. Определение порядка старшинства заместителей у асимметрического атома углерода.

Проекции Фишера. Их построение, правила пользования ими (для соединений с одним асимметрическим атомом углерода).

Соединения с двумя асимметрическими атомами углерода. Построение проекций Фишера.

Диастереомеры. Мезо-формы.

Изображение молекулы данного соединения с помощью различных проекционных формул. Переход от одной проекционной формулы молекулы к другой.

Пространственная изомерия алкенов. Цис-, транс- и Z,E-номенклатура.

1. Алканы Природа С-С и С-Н связей в алканах. Понятие о конформациях и конформерах алканов.

Проекционные формулы Ньюмена. Конформации этана, пропана, бутана и высших алканов. Энергетическая диаграмма конформационного состояния молекулы алкана.

Природные источники алканов. Методы синтеза: гидрирование непредельных углеводородов, синтез через литий-диалкилкупраты, электролиз солей карбоновых кислот, восстановление карбонильных соединений.

Химические свойства: галогенирование (хлорирование, бромирование, иодирование, фторирование). Сульфохлорирование. Селективность радикальных реакций и относительная стабильность алкильных радикалов. Термический и каталитический крекинг.

2.Алкены Природа двойной связи. Геометрическая изомерия (цис-, транс- и Z-, Е-номенклатура).

Методы синтеза: элиминирование галогеноводорода из алкилгалогенидов, воды из спиртов. Реакции Гофмана, Виттига, стереоселективное восстановление алкинов. Ряд стабильности алкенов, выведенный на основе теплот гидрирования. Гетерогенное и гомогенное гидрирование алкенов.

Электрофильное присоединение (АdE). Общее представление о механизме реакций, p - и s комплексы, ониевые ионы. Стерео- и региоселективность. Правило Марковникова.

Галогенирование: механизм, стереохимия. Процессы, сопутствующие АdE -реакциям:

сопряженное присоединение, гидридные и алкильные миграции. Гидрогалогенирование.

Гидратация. Промышленный метод синтеза этанола и пропанола-2.

Гидрокси- и алкоксимеркурирование.

Регио- и стереоселективное присоединение гидридов бора. Региоспецифические гидроборирующие реагенты. Превращение борорганических соединений в алканы, спирты. Окисление алкенов до оксиранов (по Прилежаеву) и до диолов по Вагнеру (KMnO4) и Кирге (OsO4). Стереохимия гидроксилирования алкенов. Озонолиз алкенов, окислительное и восстановительное расщепление озонидов. Исчерпывающее окисление алкенов с помощью KMnO4 или Na2Cr2О7 в условиях межфазного катализа.

Радикальные реакции: присоединение бромистого водорода по Харашу (механизм) и аллильное галогенирование по Циглеру.

Карбены - частицы с двухкоординированным атомом углерода. Методы генерирования карбенов и дигалокарбенов. Присоединение синглетных и триплетных карбенов к алкенам. Понятие о карбеноидах. Взаимодействие карбеноидов с алкенами.

3.Алкины Природа тройной связи. Методы синтеза алкинов. Электрофильное присоединение к алкинам. Сравнение реакционной способности алкинов и алкенов. Галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация (Кучеров).

Восстановление алкинов до цис- и транс-алкенов. Гидроборирование алкинов, синтез алкенов и альдегидов.

С-Н-кислотность ацетилена, понятие о карбанионах. Ацетилениды натрия и меди, магнийорганические производные алкинов: их получение и использование в органическом синтезе. Конденсация алкинов-1 с кетонами и альдегидами ( Фаворский, Реппе).

Ацетилен-алленовая изомеризация. Смещение тройной связи в терминальное положение.

4. Алкадиены Типы диенов. Аллены, сопряженные диены. Методы синтеза 1,3-диенов: дегидрирование алканов, дегидратация 1,4-диолов.

Бутадиен-1,3, особенности строения. Молекулярные орбитали 1,3-диенов.

Галогенирование и гидрогалогенирование 1,3-диенов. Аллил-катион. 1,2- и 1,4 присоединение, энергетический профиль реакции, термодинамический и кинетический контроль.

Реакция Дильса-Альдера с алкенами и алкинами, стереохимия реакции и ее применение в органическом синтезе.

5. Нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода Реакции нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода в алкилгалогенидах, как метод создания связи углерод-углерод, углерод-азот, углерод-кислород, углерод-сера, углерод-фосфор (получение алкилгалогенидов, спиртов, тиолов, простых эфиров, нитросоединений, аминов, нитрилов, сложных эфиров и др.). Классификация механизмов реакций нуклеофильного замещения. Основные характеристики SN1, SN2 реакций.

Энергетический профиль реакций.

Реакции SN2-типа. Кинетика, стереохимия, вальденовское обращение. Понятие о нуклеофильности. Влияние природы радикала и уходящей группы субстрата, природы нуклеофильного агента и растворителя на скорость SN2 реакций.

Метод межфазного переноса и его использование в органическом синтезе.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.