Пятнадцатая группа Периодической системы Д.И. Менделеева

15.1. Общая характеристика азота.

15.2. Современные методы связывания атмосферного азота (синтез аммиака, оксида азота (II), цианамида кальция, нитрогенильных комплексов).

15.3. Аммиак. Строение, физические и химические свойства. Получение аммиака в лаборатории. Сжижение аммиака. Физико-химические условия промышленного синтеза аммиака. Катализаторы синтеза аммиака.

15.3.1. Равновесие взаимодействия аммиака с водой. Гидраты аммиака.

15.3.2. Проблема существования гидроксида аммония.

15.3.3. Соли аммония, их получение и свойства. Строение иона аммония. Термическая устойчивость солей аммония - производных важнейших минеральных кислот.

15.3.4. Гидролиз солей аммония.

15.4. Применение аммиака и солей аммония. Аммиакаты.

15.5. Нитриды с ионной, ковалентной связью, металлоподобные нитриды. Гидразин и гидроксиламин, состав и свойства. Сравнение основных и окис-лительно-восстановительных свойств аммиака, гидразина и гидроксиламина. Азотистоводородная кислота и ее соли (азиды). Галогениды азота, их свойства.

15.6.Кислородные соединения азота. Природа связи азот-кислород.

15.7. Состав, строение и закономерности в изменении свойств оксидов азота. Получение оксидов азота. Схема МО для NO, сопоставление свойств NO и NO⁺. Радикальные реакции NO, NO₂. Анионные (NO₂^-, NO₃^-) и катионные (NO⁺, NO₂⁺) формы оксидов азота (III), (V).

15.8. Диспропорционирование оксидов азота (III), (IV) в кислой и щелочной средах, полярных и неполярных растворителях. Синтез безводных нитратов.

15.8.1. Термическое разложение нитратов.

 

15.9. Получение, сопоставление строения и свойств азотистой HNO₂ и азотной HNO₃ кислот. Зависимость состава продуктов взаимодействия азотной кислоты с металлами от концентрации кислоты и природы металла. Нитриты и нитраты, получение, свойства, их роль в технике. Гипоазотистая кислота (HNO)₂.

15.10. Общая характеристика фосфора.

15.10.1. Водородные соединения фосфора. Способы получения фосфина. Соли фосфония, их термическая и гидролитическая устойчивость.

15.10.2. Фосфиды металлов, получение, свойства. Типы химической связи в фосфидах металлов и неметаллов. Инсектофунгициды и полупроводниковые материалы на основе фосфидов. Галогениды фосфора, оксогалогениды. Особенности строения PCl₅ и PCl₃, PBr₅ и PBr₃. Неорганические полимеры на основе галогенидов фосфора (фосфонитрилхлорид).

15.10.3. Кислородные соединения фосфора - оксиды, кислородсодержащие кислоты. Оксид фосфора (III), получение, строение молекулы, свойства. Фосфористая кислота, получение, строение, свойства. Фосфиты. Фосфор-новатистая кислота, получение, строение, свойства. Гипофосфиты. Фосфор-новатая кислота, ее соли.

15.10.4. Оксид фосфора (V), получение, строение молекулы, свойства. Получение и взаимные переходы орто-, ди(пиро)- и метафосфорной кислот. Строение и свойства фосфорных кислот и их солей. Сравнение кислотных, окислительно-восстановительных свойств и термической устойчивости кислородсодержащих кислот фосфора (I), (III), (V). Фосфорные удобрения и моющие средства на основе фосфатов. Роль производных фосфорной кислоты в биологических процессах. Протонные проводники на основе кислых фосфатов.

15.11. Общая характеристика элементов подгруппы мышьяка.

15.11.1. Валентные состояния мышьяка, сурьмы и висмута. Изменение устойчивости соединений, содержащих элементы подгруппы мышьяка в степени окисления (III) и (V).

15.11.2. Важнейшие соединения мышьяка (V) и (III): оксиды (V) и (III), мышьяковая и мышьяковистая кислоты, арсенаты и арсениты. Сульфиды и тиосоли мышьяка (V) и (III). Проявление амфотерных свойств соединения-ми мышьяка. Сравнение окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств однотипных соединений мышьяка (V) и (III).

15.12. Кислородные соединения сурьмы: оксиды (V) и (III), сурьмяная и сурьмянистая кислоты, антимонаты и антимониты. Сопоставление окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств соединений сурьмы (V) и (III). Состояние сурьмы (V) и (III) в водных растворах. Галогениды сурьмы (V) и (III), их гидролиз. Сульфиды и тиосоли сурьмы (V) и (III).

15.13. Важнейшие соединения висмута (III) - оксид и гидроксид, соли и оксосоли, сульфид висмута (III). Состояние висмута (III) в водных растворах. Соединения висмута (V) - висмутаты, их получение и свойства сильнейших окислителей.

15.14. Водородные соединения мышьяка, сурьмы и висмута, получение, строение, свойства. Арсениды, антимониды, висмутиды. Получение, свойства.

15.15. Применение соединений элементов подгруппы мышьяка в промышленности. Токсичность соединений мышьяка, сурьмы, висмута.

 

Семестр

 

16. Четырнадцатая группа Периодической системы Д.И. Менделеева

16.1. Общая характеристика углерода. Кристаллическая структура алмаза и графита. Искусственные алмазы и графит. Карбин. Фуллерены. Применение алмазов, графита, сажи. Активированный уголь как поглотитель газов, паров и растворенных веществ (Н.Д. Зелинский).

16.2. Химические свойства углерода. Соединения углерода с металлами и неметаллами. Важнейшие карбиды, их классификация по типу химической связи. Карбиды серы (сероуглерод), азота (дициан), кремния (карборунд), железа, вольфрама, гафния, тория и др. Применение карбидов в технике и химической промышленности в качестве тугоплавких, жаростойких, высо-котвердых материалов, составляющих конструкционных материалов, сталей и сплавов, применение в синтезе (карбид кальция и др.)

16.2.1. Синильная кислота, простые и комплексные цианиды. Цианамиды щелочных и щелочноземельных элементов. Роданистоводородная кислота и ее соли.

16.2.2. Галогениды углерода - четыреххлористый углерод, хлороформ, фтор-производные углерода и их практическое применение (фреоны, фторопласты).

16.2.3. Углеводороды с одинарной, двойной и тройной связью. Изменение прочности связи углерод-углерод в ряду углеводородов с одинарной, двойной и тройной связью. Катенация (образование гомоядерных цепей), ее ослабление в ряду С - Si - Ge.

16.2.4. Примеры металлоорганических соединений - веществ, содержащих связь металл-углерод (метиллитий, тетраэтилсвинец, диметилртуть).

16.3. Кислородные соединения углерода. Оксид углерода (II) (угарный газ). Строение молекулы (методы МО и ВС). Получение и свойства оксида углерода (II). Координационные соединения оксида углерода (II) - карбонилы переходных элементов. Фосген как хлорангидрид угольной кислоты. Применение оксида углерода (II) в химической промышленности и в качестве топлива.

16.4. Оксид углерода (IV) (углекислый газ), получение, строение молекулы, физические и химические свойства. Применение углекислого газа.

16.4.1. Угольная кислота, ее строение и свойства. Карбонаты, гидрокарбонаты, их термическая устойчивость.

16.4.2. Получение и применение карбамида (мочевины).

16.5. Общая характеристика кремния. Соединения кремния с металлами и неметаллами. Силициды, их классификация по типу химической связи, применение.

16.5.1. Соединения кремния с галогенами. Гексафторокремниевая кислота, ее соли.

16.5.2. Карбид кремния и материалы на его основе.

16.5.3. Соединения кремния с водородом. Строение силанов. Получение, свойства, применение. Различия в термической устойчивости углеводородов и силанов.

16.6. Кислородные соединения кремния. Оксид кремния (IV) - полиморфные модификации. Природные разновидности оксида кремния (IV).

16.6.1. Кремниевые кислоты. Силикагель, получение, применение. Золь и гель кремниевой кислоты. Силикаты, их гидролиз. Современные представления о строении силикатов.

16.6.2. Основные типы структур силикатов: островные, цепные, слоистые, трехмерные. Искусственные силикаты - стекла, ситаллы, цементы. Оксид кремния (II), получение и свойства.

16.6.3. Важнейшие кремнийорганические соединения - силоксан, силиконы, их применение в технике.

16.7. Сравнение свойств кислородных соединений и галогенидов углерода и кремния. Диагональное сходство свойств соединений бора и кремния.

16.8. Общая характеристика элементов подгруппы германия.

16.8.1. Изменение окислительно-восстановительной устойчивости соединений, содержащих элементы в степени окисления (IV) и (II), по ряду германий-свинец.

16.8.2. Важнейшие соединения германия (IV): оксид германия, германаты, тетрахлорид германия, гидриды и металлоорганические соединения германия (IV). Соединения германия (II).

16.8.3. Важнейшие соединения олова (IV) и (II): их получение, состав, строение, свойства. Оксид олова (IV), оловянные кислоты, станнаты. Оксид и гидроксид олова (II), станниты. Хлориды олова (IV) и (II). Сульфиды олова (IV) и (II), тиостаннаты. Окислительно-восстановительные свойства соединений олова (IV) и (II). Применение соединений олова.

16.9. Важнейшие соединения свинца (II) и (IV): оксиды свинца (II) и (IV), сурик, плюмбиты, плюмбаты. Растворимые и нерастворимые соли свинца (II) и (IV). Свинцовые белила.

16.9.1. Галогениды и сульфиды свинца.

16.9.2. Комплексные соединения свинца (II) и (IV). Сравнение окислительно-восстановительных, кислотно-основных и комплексообразующих свойств свинца (II) и (IV).

16.9.3. Применение соединений свинца. Свинцовые аккумуляторы. Токсичность свинца и его соединений.