Введение. Основные химические понятия и законы

Химия как раздел естествознания, ее связь с другими науками. Роль химических знаний в инженерной практике, создании новых конструкционных и вспомогательных материалов, в решении экологических проблем. Основные понятия, постулаты, стехиометрические законы химии. Использование их в расчетах.

 

СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Строение атома. Квантово-механическая модель атома. Двойственная природа электрона. Уравнения Де Бройля, Шредингера. Квантовые числа, их физический смысл и пределы изменения. Атомные орбитали. Принцип Паули, правило Гунда. Последовательность заполнения атомных орбиталей. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева с позиций квантово-механической теории строения атома. Периодическое изменение свойств химических элементов и их соединений. Химическая связь. Метод валентных связей. Основные характеристики химической связи. Валентность по методу валентных связей. Типы химической связи и механизмы образования. Понятие о гибридизации электронных орбиталей. Строение простейших молекул. Метод молекулярных орбиталей и его основные положения. Типы взаимодействия молекул. Комплиментарность. Конденсированное состояние вещества (жидкое, мезаморфное, аморфное, кристаллическое), его особенности. Кристаллическое состояние вещества. Типы кристаллических решеток. Реальные кристаллы. Комплексные соединения, их состав, строение и свойства.

 

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Химическая термодинамика. Энергетические эффекты химических реакций. Внутренняя энергия и энтальпия. Закон Гесса. Энергия связи. Второе начало термодинамики. Энтропия. ее изменение в различных процессах. Энергия Гиббса, ее изменение как мера реакционной способности, направления протекания химических реакций. Термодинамический критерий химического равновесия

 

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ

Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость. Зависимость от природы компонентов, их фазового состояния, концентрации, температуры. Константа скорости реакции. Катализатор, ингибитор. Механизм каталитических реакций. Необратимые и обратимые процессы. Химическое равновесие в гомогенных системах. Константа равновесия. Принцип Ле-Шателье. Управление скоростью химического процесса и химическим равновесием. Колебательные реакции. Фазовые равновесия. Правило фаз.

 

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

Дисперсные системы, классификация и свойства. Поверхностные явления: адсорбция, адгезия, когезия. Поверхностно-активные вещества. Дисперсные системы, их классификация и краткая характеристика. Применение дисперсных систем в строительных технологиях. Растворы, общая характеристика. Способы выражения состава растворов. Водные растворы неэлектролитов и электролитов, их коллигативные свойства. Теория электролитической диссоциации. Степень диссоциации, ее зависимость от различных факторов.

Сильные и слабые электролиты. Закон разбавления Освальда. Электролитическая диссоциация, ее виды, водородный показатель и способы его оценки. Ионные реакции обмена и равновесия в растворах электролитов. Гидролиз солей, количественные характеристики гидролиза. Факторы гидролиза. Кислотно-основные свойства веществ

 

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Окислительно-восстановительные реакции, их сущность, типы и направление. Важнейшие окислители и восстановители. Понятие об электродных потенциалах металлов и их измерение. Ряд напряжений металлов и следствия из него. Уравнение Нернста. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Гальванические элементы, их устройство и работа. ЭДС и ее изменение. Электролиз. Сущность электродных процессов при электролизе и их последовательность. Электролиз с растворимыми и нерастворимыми электродами. Законы Фарадея. Выход по току. Практическое применение электролиза.

Коррозия металлов ее виды и факторы, защита от коррозии.

 

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ХИМИИ

СВОЙСТВА ВАЖНЕЙШИХ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВ, КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Обзор свойств металлов и их соединений. Свойства: s - и р-металлов. Методы получения и очистки металлов. Контроль качества металлов методами химического и физико-химического анализов. Комплексные соединения металлов: состав, строение, природа химической связи, устойчивость комплексов, реакционная способность. Применение реакций комплексообразования металлов для их разделения, извлечения, очистки и идентификации. Сплавы металлов. Понятие о компонентном, фазовом составе и структурных составляющих. Фазовые равновесия в простейших двухкомпонентных металлических системах. Основные типы диаграмм фазовых равновесий -/ДФР/, их связь с кривыми "состав-свойство" "температура-свойство". Термический анализ сплавов.

Химия неметаллических р-элементов. Применение карбидов, боридов, силидов, нитридов в технике.

Полимеры как конструкционные материалы в технике. Методы получения олигомеров и полимеров – полимеризация и поликонденсация.

 

СВОЙСТВА ВАЖНЕЙШИХ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВ, КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И РАБОЧИХ ТЕЛ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Обзор свойств металлов и их соединений. Металлические материалы, используемые в строительных технологиях.

Элементы группы углерода. Кремний. Полупроводниковые свойства кремния. Химические соединения кремния и их свойства. Стекло и стекломатериалы. Ситаллы. Фторосиликаты и их применение.

Вода. Её внутренняя структура. Изменения структуры воды при фазовых превращениях. Физико-химические, тепло-физические и химические свойства воды. Использование воды в качестве теплоносителя в системах ТГВ.

Природные воды и их состав. Жёсткость воды, виды жёсткости. Способы умягчения воды. Особенности химического состава сточных вод.

Топливо. Виды топлива, термохимия топлива. Продукты горения и защита воздушного бассейна от загрязнений. Сведения о физико-химических свойствах газовоздушных смесей в системах вентиляции

Неорганические вяжущие материалы, их классификация и свойства. Бетоны, строительные растворы. Коррозия бетона и методы борьбы с ней.

Полимеры как конструкционные материалы в строительстве. Методы получения олигомеров и полимеров – полимеризация и поликонденсация.

Органические вяжущие материалы и изделия на их основе. Экологический контроль использования полимерных материалов.

 

СВОЙСТВА ВАЖНЕЙШИХ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВ, КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И РАБОЧИХ ТЕЛ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРИБОРОСТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Металлы и сплавы: физико-химический анализ. Алюминий: свойства, соединения, применение в технике. Переходные металлы: их свойства, соединения, применение.

Химия полупроводниковых материалов. Химия материалов волоконной оптики. Методы получения материалов высокой чистоты.

Химические источники тока. Электрохимические генераторы. Электрохимические преобразователи (хемотроны).

Методы получения полимерных материалов. Зависимость свойств полимеров от состава и структуры. Полимерные конструкционные материалы. Полимерные диэлектрики. Органические полупроводники.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 1998.

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

3.Фролов В.В. Химия. М.: Высшая школа, 1979.

4. Курс химии, ч.2 (специальная для строительных вузов). Под ред. В. А. Киреева. – М., Высш. школа, 1974.

4. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – М.: Химия, 1990

5. Романцева Л.М. и др. Сборник задач и упражнений по общей химии. М.: Высш. школа, 1991.

6. Задачи и упражнения по общей химии. Под ред. Н. В. Коровина. – М.: Высш. школа, 2006.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Каждый студент выполняет вариант контрольной работы, обозначенной двумя последними цифрами номера студенческого билета (шифра). Например, номер студенческого билета 502011. Две последние цифры – 11, следовательно, вариант контрольной работы – 11.

Таблица вариантов контрольной работы приведена в конце пособия.