Учебные курсы по химии
для студентов нехимических факультетов МГУ

Общая и неорганическая химия

Введение
Теоретические основы химии

Становление и развитие химии как науки. Основные понятия химии (атом, молекула, химический элемент). Развитие материалистических представлений в химии.
Стехиометрические законы, их роль в утверждении атомно-молекулярного учения. Современное состояние атомно-молекулярной теории. Нестехиометрические соединения. Дальтониды и бертоллиды. Материя и движение. Законы сохранения. Взаимосвязь массы и энергии.
Строение атома.
Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева
Состав атомов. Атомные спектры. Уравнение Планка. Постулаты Бора. Корпускулярно-волновой дуализм. Уравнение де Бройля. Квантовомеханические представления о строении атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Форма граничных поверхностей s-, p-, d-, f-орбиталей. Электронное строение атомов. Принцип Паули. Правило Хунда. Правила Клечковского. Периодический закон Д.И.Менделеева. Графические формы периодической системы. Периодические и непериодические свойства элементов.

Характеристики взаимодействующих атомов: орбитальный и эффективный радиусы, ионизационный потенциал, сродство к электрону. Электроотрицательность. Типы химической связи. Ковалентная (полярная и неполярная) связи. Дипольный момент связи. Основные характеристики химической связи (длина, энергия, кратность, валентный угол). Ионная связь. Свойства молекул с различным типом связи. Поляризация ионов. Метод валентных связей, - и -связи. Гибридизация орбиталей. Метод молекулярных орбиталей (МО ЛКАО). Энергетические диаграммы.
Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Комплексные соединения. Координационная теория Вернера. Типичные комплексообразователи и лиганды. Моно- и полидентатные лиганды.
Хелатные комплексы, кластеры. Классификация, номенклатура, изомерия комплексных соединений. Диссоциация комплексных соединений. Константа устойчивости. Двойные соли. Квантовомеханические теории координационной связи (метод ВС).
Водородная связь. Металлическая связь. Понятие о зонной теории твердого тела. Проводники, полупроводники, диэлектрики, ионные кристаллы.
Межмолекулярное взаимодействие (силы Ван дер Ваальса). Клатраты. Агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное. Кристаллическое состояние. Атомные, ионные, молекулярные, металлические решетки. Аморфное состояние вещества.

Внутренняя энергия и энтальпия. Экзо- и эндотермические реакции. Термохимические уравнения. Закон Гесса. Движущие силы химического процесса. Понятие об энтропии. Направление самопроизвольного протекания химической реакции. Энергия Гиббса химической реакции. Стандартное состояние вещества.

Классификация реакций в химической кинетике. Скорость химической реакции. Основной закон химической кинетики (закон действия масс). Константа скорости. Кинетическое уравнение, порядок и молекулярность реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Представление о теории активных столкновений. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Цепные и фотохимические реакции.
Каталитические реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ. Представление о механизме катализа. Автокатализ. Ферментативный катализ. Ингибиторы химического процесса.
Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие. Константа равновесия. Принцип Ле Шателье. Фазовые равновесия. Правило фаз Гиббса. Диаграммы состояния.

Дисперсные системы. Истинные и коллоидные растворы. Общие свойства растворов. Растворимость веществ. Растворимость как физико-химическийй процесс. Химическая (гидратная) теория растворов Д.И.Менделеева. Энтальпия растворения. Физическая теория растворов. Понятие об идеальном растворе. Законы Рауля. Криоскопия и эбулиоскопия. Явление осмоса. Осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа. Осмос в природе. Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. Электролитическая диссоциация в водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Равновесие в растворах сильных электролитов. Кажущаяся степень диссоциации. Активность и коэффициент активности иона. Ионная сила раствора. Термодинамическая константа равновесия. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН). Методы определения рН. Буферные растворы. Гидролиз солей. Ионные уравнения реакций гидролиза. Константа и степень гидролиза. Необратимый гидролиз. Труднорастворимые электролиты. Равновесие осадок-раствор. Произведение растворимости. Представление о современных теориях кислот и оснований. Протолитическая теория Бренстеда и Лоури. Понятие о кислотах и основаниях Льюиса. Окислительно-восстановительные реакции. Электрохимические процессы. Окслительно-восстановительные реакции. Степень окисления. Важнейшие окислители и восстановители. Редокс-потенциалы. Уравнение Нернста. Направление окислительно-восстановительных реакций. Равновесие на границе металл-раствор. Электродный потенциал. Ряд напряжений металлов. ЭДС гальванического элемента. Электролиз расплавов и водных растворов солей. Инертные и активные электроды. Потенциал разложения. Явление перенапряжения. Электрохимическая коррозия металлов. Химические источники электрического тока.

Водород. Нахождение в природе, физические и химические свойства, применение. Соединения с металлами и неметаллами. Гидриды. Вода, строение молекулы, аномалии физических свойств. Диаграмма состояния воды. Вода в природе. Пероксид водорода. Получение, строение молекулы, свойства.
Элементы главной подгруппы VП группы. Галогены, общая характеристика (строение атомов, нахождение в природе, степени окисления, методы получения, физические и химические свойства). Галогены как окислители. Соединения с водородом. Кислородные кислоты галогенов. Гидролиз хлора. Реакции диспропорционирования. Характер изменения свойств в ряду кислородных кислот хлора. Применение простых веществ и соединений галогенов.
Элементы главной подгруппы VI группы (халькогены). Общая характеристика, аллотропия халькогенов. Кислород, строение атома и молекулы, получение и свойства кислорода. Озон, получение и биологическая роль. Оксиды и гидроксиды, закономерности в изменении кислотно-основных свойств в периодах и группах периодической системы элементов. Сера. Взаимодействие с водородом. Сероводородная кислота, сульфиды, их растворимость в воде и минеральных кислотах. Получение и свойства оксидов серы. Кислородные кислоты серы, их получение в технике, кислотно-основная активность. Селен и теллур как аналоги серы. Практическое применение халькогенов и их соединений. Соединения серы как важнейшие загрязнители биосферы.
Элементы главной подгруппы V группы. Общая характеристика элементов подгруппы. Азот. Соединения с металлами и неметаллами. Нитриды. Проблема фиксации атмосферного азота. Промышленный синтез, свойства и применение аммиака. Равновесие в водном растворе аммиака, соли аммония. Оксиды азота, строение, получение и химические свойства. Азотистая кислота, ее окислительно-восстановительная активность. Нитриты. Азотная кислота, получение и свойства, взаимодействие с металлами и неметаллами. Нитраты. Азотные удобрения. Применение азота и его соединений. Фосфор. Кристаллические модификации фосфора. Соединения фосфора с металлами и неметаллами. Фосфиды, фосфин. Оксиды фосфора. Фосфорные кислоты, их соли. Растворимость и гидролиз фосфатов. Фосфорные удобрения. Элементы подгруппы мышьяка. Соединения с водородом, оксиды и гидроксиды. Кислородные соединения мышьяка и сурьмы. Токсичность соединений элементов подгруппы мышьяка. Ядохимикаты.
Элементы главной подгруппы IV группы. Углерод. Кремний. Круговорот углерода в природе. Неорганические соединения углерода. Карбиды металлов. Оксиды углерода. Угольная кислота и ее соли. Карбонаты и бикарбонаты, их растворимость и гидролиз. Карбонилы металлов. Соединения углерода с галогенами, серой, азотом. Фреоны. Цианистоводородная кислота, цианиды. Сероуглерод, карбамид. Кремний. Соединения с водородом и кислородом. Силаны. Галогениды кремния, их применение. Кремниевые кислоты, силикаты. Силикагель. Силикаты в природе. Понятие о неорганических полимерах.
Элементы главной подгруппы III группы. Бор, электронная структура атома. Соединения бора с кислородом, галогенами, водородом. Бораны. Борные кислоты и их соли. Бура. Бориды металлов. Соединения бора с азотом. Боразон. Алюминий. Соединения с галогенами, кислородом. Оксид и гидроксид алюминия, их свойства. Гидролиз солей. Природные алюмосиликаты. Глины, полевые шпаты.
Элементы главной подгруппы II группы. Бериллий. Оксид, гидроксид, их получение и свойства. Гидролиз солей. Бериллаты, фторобериллаты. Магний. Получение и свойства оксида и гидроксида. Магнезиальный цемент. Щелочноземельные элементы. Получение и свойства оксидов и гидроксидов кальция, стронция и бария. Вяжущие материалы. Гашеная известь. Гипс, алебастр. Жесткость воды, методы ее устранения. Биологическая роль соединений магния и кальция.
Элементы главной подгруппы I группы. Щелочные металлы. Оксиды, пероксиды, надпероксиды. Гидриды. Биологическая роль соединений натрия и калия. Получение и применение щелочных металлов и их соединений. Калийные удобрения.
Химия переходных (3d) элементов. Степени окисления, физические свойства простых веществ. Закономерности в изменении свойств простых веществ и соединений в периодах и группах. Переходные элементы как комплексообразователи. Обзор химии переходных элементов по группам. Микроэлементы.
Подгруппы титана и ванадия. Общая характеристика простых веществ и важнейших соединений элементов подгруппы. Характер изменения кислотно-основных свойств оксидов в зависимости от степени окисления. Соединения титана, циркония, ванадия. Титанаты и ванадаты. Применение простых веществ и соединений.
Подгруппа хрома. Общая характеристика элементов подгруппы. Соединения хрома (Ш). Окислительная активность соединений хрома (VI). Хроматы и дихроматы. Сравнительная химия молибдена и вольфрама. Применение простых веществ и соединений элементов подгруппы хрома.
Подгруппа марганца. Общая характеристика элементов подгруппы, важнейшие соединения. Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов марганца в зависимости от степени окисления элемента. Влияние кислотности среды на окислительную активность соединений марганца. Марганцовистая, марганцовая кислоты, их соли.
Элементы VIII группы. Общая характеристика. Железо, его сплавы. Чугун, сталь. Оксиды и гидроксиды железа. Ферриты. Комплексные соединения железа, никеля, кобальта.
Элементы подгрупп меди и цинка. Общая характеристика, свойства оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения меди, золота, серебра.