По специальности 020101.65 Химия

1. Эквивалент элемента и сложного вещества. Эквивалентная масса и эквивалентный объем. Закон эквивалентов. Эквивалентная масса окислителя и восстановителя

2. Определение молекулярных масс веществ, находящихся в газообразном состоянии на основании законов идеальных газов.

3. Атомно-молекулярная теория. Основные законы химии: закон сохранения массы и энергии. Закон постоянства состава. Закон кратных отношений. Закон объемных отношений; границы применимости и значение.

4. Электронная оболочка атома химического элемента. Квантовые числа. Атомные орбитали. Порядок заполнения электронами орбиталей. Принцип Паули, правила Клечковского и Гунда.

5. Периодическая система Д.И. Менделеева как естественная классификация элементов по электронным структурам атомов.Периодичность свойств химических элементов: энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Атомные и ионные радиусы. Вторичная периодичность.

6. Метод валентных связей. Ковалентная связь: энергия связи, целочисленность, насыщаемость, направленность, поляризация ковалентной связи.

7. Теория гибридизации атомных орбиталей. Пространственная конфигураций молекул. Влияние на нее несвязывающей электронной пары центрального атома.

8. Кратность ковалентной связи. Делокализованная p-связь.

9. Теория молекулярных орбиталей. Двухатомные гомоядерные молекулы элементов II периода. Порядок связи.

10. Двухатомные гетероядерные молекулы. Трехатомные молекулы на примере молекул гибрида бериллия и оксида углерода 1У.

11. Теория кристаллического поля. Расщепление энергетических уровней d - орбиталей в октаэдрическом и тетраэдрическом полях.

12. Виды межмолекулярного взаимодействия. Водородная связь. Её роль в формировании биомолекул.

13. Комплексные соединения. Классификация комплексов и лигандов. Номенклатура комплексных соединений.Описание комплексных соединений с позиций валентных связей.Описание комплексных соединений с позиций теории кристаллического поля. Низко- и высокоспиновые комплексы.

14. Поведение комплексных соединений в растворе. Константа устойчивости комплексов как произведение частных констант отдельных стадий комплексообразования. Значение и применение комплексных соединений. Их роль в биологических системах

15. Комплексонометрическое титрование.Использование аминополикарбоновых кислот в комплексонометрии. Построение кривых титрования. Металлохромные индикаторы и требования, предъявляемые к ним. Селективность титрования и способы ее повышения. Примеры практического применения.

16. Жидкие растворы. Химическая теория растворов Д.И. Менделеева. Растворимость. Ионизация молекул жидкости. Сольватация. Гидратация ионов. Протолитические реакции. Константа аутопротолиза.

17. Физико-химические свойства растворов неэлектролитов: осмотическое давление.

Температура кипения и замерзания. Определение молярных масс растворенных веществ.

18. Водородный показатель растворов, его значение. Буферные растворы. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость.Свойства и применение. Вода как компонент живой материи.

19. Гидролиз солей как результат поляризационного взаимодействия ионов с их гидратной оболочкой.Степень гидролиза. Константа гидролиза. Влияние природы катиона и аниона, температуры и разбавления на степень гидролиза. Значение и применение гидролиза.

20. Равновесие в гетерогенных системах. Константа равновесия. Произведение растворимости (ПР). Условия образования и растворения осадков. Значение ПР.

21. Элементы VII группы Периодической системы. Общая характеристика элементов главной подгруппы, электронные конфигурации атомов, степени окисления, физические и химические свойства. Методы получения, применение биологическое значение.

22. р -Элементы VI группы периодической системы. Сера. Электронное строение. Степени окисления. Модификации. Строение. Физические и химические свойства. Нахождение в природе, применение, биологическое значение.

23. Соединения серы (VI): оксид серы (VI), серная кислота. Строение. Свойства. Промышленный способ получения серной кислоты.

24. Элементы V группы Периодической системы. Общая характеристика подгруппы. Электронные конфигурации атомов. Степени окисления. Азот. Строение молекулы. Физические и химические свойства. Получение. Нахождение в природе, применение, биологическое значение.

25. Соединения азота (III). Аммиак. Строение молекулы. Самоионизация жидкого аммиака. Свойства. Основы промышленного получения аммиака. Применение.

26. Соединения азота (V). Азотная кислота. Строение триоксонитрат (V) иона NO₃^- и молекулы HNO₃. Физические и химические свойства. Получение и применение.

27. Фосфор. Электронное строение атома. Степени окисления. Модификации фосфора. Физические и химические свойства, получение. Нахождение в природе, применение.

28. Соединения фосфора (V). Фосфорная кислота. Физические и химические свойства. Полифосфорные кислоты. Получение и применение фосфорной кислоты.

29. р -элементы IV группы Периодической системы. Общая характеристика подгруппы. Электронное строение атомов. Степени окисления углерода. Характер гибридизации орбиталей атома углерода. Типы простых веществ: алмаз, графит и карбин. Химические свойства, нахождение в природе.

30. Соединения углерода (IV): оксид, угольная кислота, галогениды. Тип гибридизации, строение, физические и химические свойства. Получение, применение, биологическое значение.

31. p - элементы III группы Периодической системы. Алюминий. Электронное строение, физические и химические свойства. Амфотерный характер соединений алюминия (III). Получение и применение. Нахождение в природе и биологическое значение.

32. d - элементы VI группы Периодической системы. Общая характеристика подгруппы. Свойства простых веществ. Карбонилы. Получение и применение металлов.

33. d - элементы VII группы Периодической системы. Окислительные свойства соединений марганца (VII) и восстановительные свойства соединений марганца (II). Биологическое значение.

34. d - элементы VIII группы Периодической системы. Общая характеристика подгруппы железа. Электронное строение. Степени окисления. Физические и химические свойства железа. Получение и применение. Нахождение в земной коре. Биологическое значение.

35.Сущность гравиметрического анализа, преимущества и недостатки метода. Требования к осаждаемой и гравиметрической формам. Кристаллические и аморфные осадки. Влияние условий осаждения на структуру осадка. 36.Кислотно-основное титрование. Построение кривых титрования. Влияние величины констант кислотности или основности, концентрации кислот или оснований на характер кривых титрования. Кислотно-основные индикаторы. Примеры практического применения. 37.Окислительно-восстановительное титрование.Построение кривых титрования. Факторы, влияющие на характер кривых титрования: концентрация ионов водорода, комплексообразование, ионная сила. Способы определения конечной точки титрования. 38.Осадительное титрование. Построение кривых титрования. Способы обнаружения конечной точки титрования; индикаторы. Погрешности титрования. 39. Ионометрия. Индикаторные электроды. Классификация ионселективных электродов. Электродная функция, коэффициент селективности, время отклика. Примеры практического применения ионометрии.

40.Спектрофотометрия. Принципиальная схема прибора. Классификация аппаратуры с точки зрения способа монохроматизации (фотоколориметры, спектрофотометры). Основные причины отклонений от основного закона светопоглощения (инструментальные и химические).

41.Современные методы неразрушающего контроля.

 

42.Современные физические методы анализа химического состава объектов.

43.Принципы создания мультисенсорных систем.

 

44.Использование метода РСФА для анализа металлических сплавов и горных пород. Особенности подготовки пробы.

 

45.Использование метода ВЭЖХ для определения примесей в лекарственных препаратах. Принципы выбора элюента, колонки и режима анализа.

 

46.Использование метода масс-спектрометрии для анализа состава воздуха.

 

47.Использование метода масс-спекрометрии для установления структуры органического вещества.

 

48.Использование метода атомно-абсорбционной спектроскопии для обнаружения следовых количеств катионов металлов в пробах воды. Правила отбора проб.

 

Органическая химия

ВВЕДЕНИЕ

Состав и строение органических соединений. Типы химических связей в молекулах органических соединений: ковалентные, ионные, донорно-акцепторные, водородные. Характеристики связей: длина, полярность, поляризуемость, валентный угол, дипольный момент, энергия. Гомолиз и гетеролиз связей в реакциях.

Электронные и пространственные эффекты в органических моле­кулах: взаимодействие между атомами и группами атомов через связи (эффекты индуктивный, сопряжения и сверхсопряжения) и через пространство. Количественная оценка влияния заместителей на равновесные процессы. Корреляционное уравнение Гаммета, σ-константы Гаммета. Множественность констант Гаммета.

Кислотность и основность органических соединений. Общие положения. Льюисовская и Бренстедовская кислотность и основность. Типы органических кислот и общие закономерности зависимости кислотности от строения. О–­Н-кислоты, S–­H-кислоты, N–­H-кислоты, С–­Н-кислоты. Типы органических оснований и общие закономерности зависимости основности от строения. Аммониевые, фосфониевые, оксониевые основания. π-Основания.

Пространственное строение органических соединений. Геомет­рические, конформационные, оптические изомеры. Хиральность. Энан-тиомерные и диастереомерные молекулы. R,S-Номенклатура для энантиомерных молекул.

Принципы современной номенклатуры ИЮПАК. Примеры традиционного использования тривиальных и рациональных названий.

 

I. АЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Углеводороды

 

Алканы. Лабораторные и промышленные методы получения алканов (каталитическое гидрирование ненасыщенных соединений, превращения галогеналканов, реакция Кольбе, алкилированне олефинов, процесс Фишера-Тропша.).

Относительная стабильность алкил-радикалов как один из факторов, определяющих селективность в реакциях галогенирования алканов.

Методы избирательного галогенирования алканов (фторирование, хлорирование, бромирование, иодирование). Сульфохлорирование, окисление, нитрование алканов, особенности их механизмов. Радикальный и ионный пути расщепления алканов при крекинге.

Алкены. Относительная стабильность структурных и геометрических изомеров.

Синтезы алкенов. Региоселективность в реакциях элиминирования производных алканов: правила Зайцева и Гофмана. Механизмы и стереохимические особенности реакций элиминирования.

Реакции присоединения к алкенам. Представления о механизмах электрофильного и радикального присоединения галогенов, галогеноводородов, воды, солей ртути (II), бороводородов (Браун), водорода. Правило Марковникова, перекисный эффект (Харраш) в реакциях алкенов с галогеноводородами. Окислительные превращения алкенов: гидроксилирование (Вагнер), эпоксидирование (Прилежаев), Вакер-процесс, озонирование, расщепление углеродного скелета с помощью раствора перманганата калия.

Радикальная и ионная полимеризация и теломеризация алкенов. Реакции с участием аллильного фрагмента алкенов.

Алкены — сырье в промышленной органической химии и важные объекты в тонком органическом синтезе (синтез акрилонитрила и хлористого винила).

Алкадиены: кумулены, сопряженные и изолированные диены, их относительная стабильность.

Свойства сопряженных диенов: реакции 1,2- и 1,4-приеоединения, кинетический и термодинамический контроль. Диеновый синтез, его использование.

Алкины. С–H-кислотность ацетиленов: ацетилениды и магний-органические производные ацетиленов.

Регио- и стереоселективность в реакциях присоединения по тройной связи алкинов: гидрирование, гидроборирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация, присоединение спиртов и тиолов. Алкины как диенофилы в реакции Дильса-Альдера. Стереонаправленные превращения ацетиленов в цис- и транс-дизамещенные этилены. Кон­денсация ацетиленов с альдегидами и кетонами (Фаворский). Ди-, три- и тетрамеризация ацетилена.

Использование ацетилена для синтеза алкилвиниловых эфиров, винилацетата, трихлорэтилена и др.