Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Главная страница


Учебно-методический комплекс дисциплины химия Специальность: 260901 «Технология швейных изделий» пгпу 2008




страница1/4
Дата30.01.2017
Размер0.7 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
  1   2   3   4
    Навигация по данной странице:
  • ПГПУ 2008


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский государственный педагогический университет»


Кафедра химии

Учебно-методический комплекс дисциплины


химия
Специальность: 260901 «Технология швейных изделий»

ПГПУ

2008

Автор-составитель: канд. биол. наук, старший преподаватель кафедры химии Н.А. Четанов


Учебно-методический комплекс соответствует требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности «Технология швейных изделий». Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин и является обязательной для изучения. Адресовано студентам, изучающим курс «Химия».

Согласовано:
Декан физического факультета Б.Г. Петров

Директор библиотеки _______________

Оглавление

I. Рабочая программа дисциплины 4

1. Цель и задачи изучения дисциплины 4

2. Требования к уровню освоения дисциплины 5

3. Объем дисциплины 6

4. Содержание курса 8

5. Темы лабораторных занятий 22

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 25

II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций 39
I. Рабочая программа дисциплины

Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом второго поколения и представлена для студентов физического факультета, обучающихся по специальности 260901 «Технология швейных изделий».

Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин и является обязательной для изучения.
Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования

Направление подготовки дипломированного специалиста

260901 «Технология швейных изделий»

ЕН.Ф.04.

химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы, полимеры и олигомеры; химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования, колебательные реакции; реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ, химическая связь, комплементарность; химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ; элементы органической химии и биохимия; химический практикум.


1. Цели и задачи изучения дисциплины
Цель изучения дисциплины:

формирование системы знаний и основных понятий по химии, позволяющих установить причинно-следственные связи между строением молекул и их реакционной способностью.


Задачи дисциплины:

  • сформировать знания об основных классах химических соединений, об основных способах синтеза их представителей; о пространственном и электронном строении и его связи с реакционной способностью; об основных типах химических реакций и их механизмах;

  • расширить представления о современных теоретических аспектах химической науки;

  • научить методам проведения эксперимента в химии;

  • обучить студента теоретическим основам и практическим приемом основных химических и инструментальных методов анализа.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины «Химия» студент должен:
знать:

  • основные понятия и законы химии;

  • классификацию химических соединений, способы получения соединений различных классов;

  • типы химических реакций;

  • строение простых и сложных веществ;

  • зависимость свойств веществ от типа химической связи в молекулах;

  • основные закономерности протекания химических процессов;

  • свойства растворов и способы выражения концентрации растворов;

  • окислительно-восстановительные процессы;

  • свойства химических элементов, а также свойства простых и сложных соединений, образующихся элементами, их токсичность;

  • правила техники безопасности при работе с химическими веществами и правила оказания первой медицинской помощи;

  • основные химические методы анализа, их сущность, теоретические основы и области применения;

  • основы современной теории строения органических соединений и ее проявление в свойствах конкретных веществ;


иметь представление:

  • об основных химических системах и процессах;

  • о взаимосвязи между свойствами химической системы, природой вещества и их реакционной способности;

  • о химической безопасности веществ и материалов;

  • об основных физико-химических методах анализа;


уметь:

  • прогнозировать свойства элементов, простых и сложных веществ, ими образуемых на основе положения элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева;

  • определять возможность и путь самопроизвольного протекания химических процессов, в основе которых лежат различные химические реакции;

  • проводить химические реакции, подбирать оптимальные условия для выполнения химического эксперимента;

  • рассчитывать количественные характеристики химических величин.


владеть:

  • основными приемами выполнения химического эксперимента и обработки результатов опытов;

  • основными химическими и физико-химическими методами анализа (гравиметрии, титриметрии, абсорбционной спектроскопии, хроматографии).


3. Объем дисциплины

3.1. Объем дисциплины и виды учебной работы
Форма обучения очная

Вид учебной работы

Количество часов

всего по уч. плану

в т.ч. по семестрам

1

2

3

Аудиторные занятия:

200

66

68

66

лекции

96

30

32

34

лабораторные работы (лабораторный практикум)

104

36

36

32

Самостоятельная работа

200

80

16

104

ВСЕГО ЧАСОВ НА ДИСЦИПЛИНУ

400

144

84

170

Текущий контроль (количество и вид текущего контроля)

Контр.раб. №1, 2, 3, 4, 5, химич. диктант

Контр.раб. №6, 7, 8, 9

Контр.раб. №10

Виды промежуточного контроля

(экзамен, зачет)



экзамен

зачет

экзамен


3.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы
Форма обучения очная

Названия разделов и тем

Всего часов по учебн. плану

Виды учебных занятий

аудиторные занятия, в том числе

самостоятель­ная работа



лекции

лабор. работы

Раздел 1. Общая химия

1. Химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы, полимеры и олигомеры

49

10

12

27

2. Химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования, колебательные реакции

49

10

12

27

3. Реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ, химическая связь, комплементарность

48

10

12

26

ИТОГО по I семестру:

146

30

36

80

Раздел 2. основы аналитической химии

4. Химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ

12

2



10

ИТОГО по II семестру:

84

32

36

16

Раздел 3. основы ОРГАНИЧЕСКОЙ химии

5. Элементы органической химии и биохимия; химический практикум

12

2



10

ИТОГО по III семестру:

170

34

32

104

ИТОГО:

400

96

104

200


4. Содержание курса
Раздел I. Общая химия

Тема 1. Химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы, полимеры и олигомеры

Состав и строение молекул воды. Полярность молекул. Изотопный состав воды. Термическая устойчивость воды. Физические свойства воды и их аномалии. Водородная связь. Ассоциация молекул воды. Вода как растворитель. Химические свойства воды. Вода в природе. Роль воды в биологических процессах. Промышленное значение воды. Способы очистки воды. Проблема чистой воды.

Краткая характеристика дисперсных систем и их классификация. Взвеси (суспензия, эмульсия), коллоидные растворы, истинные растворы. Механизм процесса растворения. Сольватация (гидратация) при растворении. Работы Д.И. Менделеева по теории растворов. Термодинамика процесса растворения. Связь теплоты растворения вещества с энергией кристаллической решетки и теплотой гидратации молекул вещества или продуктов его диссоциации.

Растворимость твердых веществ в воде. Коэффициент растворимости и его зависимость от температуры. Кривые растворимости. Насыщенный раствор как динамическая равновесная система. Пересыщенные растворы и условия их устойчивости. Кристаллизация твердых веществ из растворов. Кристаллогидраты.

Концентрация растворов. Способы выражения концентрации растворов. Массовая доля растворенного вещества. Характеристика концентрации растворов по их плотности. Молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента (нормальность) раствора, титр. Расчеты для приготовления растворов различной концентрации. Методика приготовления растворов. Меры предосторожности при работе с концентрированными растворами кислот и щелочей.

Электролиты и неэлектролиты. Основные положения теории электролитической диссоциации. Работы С. Аррениуса и И.А. Каблукова. Механизм диссоциации веществ с различным типом химической связи. Роль полярных молекул воды в процессах диссоциации веществ. Механизм гидратации катионов и анионов. Влияние на гидратацию размеров и зарядов ионов. Образование ионов гидроксония.

Степень электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Факторы, влияющие на степень диссоциации. Истинная и кажущаяся степень диссоциации. Понятие об активности и коэффициенте активности. Применение закона действия масс к процессу диссоциации электролитов.

Кислоты, основания, соли в свете ТЭД. Ступенчатая диссоциация. Основной и кислотный типы диссоциации гидроксидов. Амфотерные гидроксиды. Зависимость типа диссоциации и силы гидроксидов от относительной полярности химических связей в молекуле.

Современные представления о кислотно-основном взаимодействии. Протолитическая теория Бренстеда-Лоури. Понятие о сопряженных кислотах и основаниях. Протолитические реакции. Роль растворителя.

Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Влияние температуры на процесс диссоциации воды. Концентрация ионов водорода в растворах. Водородный показатель. Водородный показатель биологических жидкостей. Значение постоянства величин pН в химических и биологических процессах.

Равновесие в растворах малорастворимых электролитов. Произведение растворимости. Растворимость малорастворимых электролитов. Условия образования и растворения осадков. Реакции в растворах электролитов (ионные реакции).

Реакции гидролиза. Гидролиз солей. Различные случаи гидролиза. Реакция среды в водных растворах солей. Обратимый и необратимый гидролизы солей. Степень и константа гидролиза. Факторы, смещающие равновесие гидролиза. Объяснение механизма процесса гидролиза солей с позиций протолитической теории. Роль гидролиза в химических, биологических процессах и процессах выветривания минералов и горных пород.

Понятие о комплексных соединениях. Основные положения координационной теории А. Вернера. Внешняя и внутренняя сферы комплексных соединений. Комплексообразователь, координационнное число комплексообразователя. Лиганды, дентатность лигандов. Заряд комплексного иона. Основные классы комплексных соединений. Комплексные кислоты, основания, соли. Катионные, анионные, нейтральные комплексные соединения. Бикомплексы. Аммиакаты, аквакомплексы, гидрокомплексы, ацидокомплексы. Кристаллогидраты как частный случай аквакомплексов. Двойные соли как частный случай ацидокомплексов. Номенклатура комплексных соединений. Изомерия комплексных соединений. Гидратная, координационная, ионизационная и геометрическая цис- и транс- изомерия.

Природа химической связи в комплексных соединениях. Рассмотрение ее с позиций метода валентных связей.

Электролитическая диссоциация комплексных соединений. Диссоциация на ионы внешней и внутренней сферы. Диссоциация комплексного иона в водном растворе как реакция замещения лигандов молекулами воды. Устойчивость комплексных ионов в растворах. Константы устойчивости и нестойкости. Связь между ними. Образование и разрушение комплексных ионов в растворах. Кислотно-основные свойства комплексных соединений. Кислотная диссоциация аквакомплексов с образованием аквагидроксо- и гидроксокомплексов.
Тема 2. Химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования, колебательные реакции

Тепловые эффекты химических реакций. Теплоты образования химических соединений. Закон Гесса. Изменение внутренней энергии системы. Энтальпия. Понятие об энтропии. Изобарно-изотермический потенциал (энергия Гиббса). Роль энтальпийного и энтропийного факторов в направленности процессов при различных условиях. Использование табличных значений стандартных энтальпий и стандартных изобарных потенциалов образования исходных и получаемых веществ для оценки возможности протекания химических реакций.

Истинная и средняя скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Работы Н.Н. Бекетова. Закон действующих масс. Его применение для гомогенных и гетерогенных систем. Константа скорости реакции. Влияние фактора поверхности на скорость реакции в гетерогенной среде. Зависимость скорости реакции от температуры, температурный коэффициент. Понятие об активных молекулах и энергии активации процесса. Понятие об активированном комплексе. Методы стимуляции химических реакций. Катализ. Катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Действие катализаторов. Значение катализа в химической технологии и в биологических процессах.

Необратимые и обратимые химические реакции. Условия обратимости и необратимости химических процессов. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Связь между константой равновесия и стандартным изменением энергии Гиббса. Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ, температуры и давления. Принцип подвижного равновесия (Ле Шателье) и использование его для выбора оптимальных условий осуществления химических процессов.

Реакции, идущие с изменением и без изменения степени окисления атомов элементов. Окислительно-восстановительные реакции. Классификация окислительно-восстановительных реакций. Окислители и восстановители. Правила составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Методы электронного баланса и электронно-ионный (полуреакций). Роль среды в протекании окислительно-восстановительных процессов Эквиваленты окислителя и восстановителя, расчет молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя.

Взаимодействие металлов с кислотами и солями в водных растворах как окислительно-восстановительный процесс. Получение электрического тока при химических реакциях. Понятие о гальваническом элементе. Возникновение скачка потенциала на границе раздела металл – водный раствор его соли. Водородный электрод сравнения. Стандартные электродные потенциалы. Зависимость электродного потенциала металла от концентрации его ионов в растворе. Ряд стандартных электродных потенциалов (электрохимический ряд напряжений металлов). Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы. Направленность окислительно-восстановительных реакций в растворах. Значение реакций окисления-восстановления в живой и неживой природе. Окислительно-восстановительные процессы в производстве.

Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Электролиз расплавов. Электролиз водных растворов кислот, щелочей, солей и его практическое значение.
Тема 3. Реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ, химическая связь, комплементарность

Классификация и номенклатура неорганических соединений. Методы очистки веществ.

Химия как наука о веществах и их превращениях. Предмет неорганической химии и место неорганической химии в системе химических наук. Связь химии с биологией, экологией, физикой и другими науками о природе. Значение неорганической химии для химической технологии и охраны окружающей среды.

Простые вещества. Металлы и неметаллы. Классификация сложных веществ по составу. Двухэлементные соединения: гидриды, оксиды, пероксиды, надпероксиды, карбиды и т.д. Трехэлементые соединения. Гидроксиды, соли.

Классификация сложных веществ по функциональным признакам. Оксиды солеобразующие и несолеобразующие. Кислотные, основные и амфотерные оксиды. Номенклатура, способы получения и свойства оксидов. Основания. Одно- и многокислотные основания. Щелочи. Номенклатура, способы получения и свойства оснований. Кислоты бескислородные и кислородосодержащие. Одно- и многоосновные кислоты. Номенклатура, способы получения и свойства кислот. Соли: средние, кислые, основные. Смешанные и двойные соли. Номенклатура, способы получения и свойства солей. Генетическая связь между классами неорганических соединений. Методы очистки веществ: дистилляция, возгонка, фильтрация.

Химические элементы, изотопы, изобары, атомы, молекулы, простые и сложные вещества. Аллотропия, химические формулы, явления физические и химические, химическая реакция, типы химических реакций, стехиометрия, стехиометрические коэффициенты. Размеры и массы атомов и молекул. Атомная единица массы (а.е.м). Относительная атомная и молекулярная масса. Число Авогадро.

Количество вещества как характеристика дискретных свойств материи.

Моль – единица количества вещества. Молярная масса. Молярный объем газа.

Химический эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента. Эквивалентный объем. Определение молярной массы эквивалента.

Законы стехиометрии: закон сохранения массы и энергии, закон кратных отношений, закон постоянства состава, закон эквивалентов, закон простых объемных отношений, закон Авогадро и следствия к нему.

Газовые законы: закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака, объединенный закон Бойля-Мариотта-Гей-Люссака. Уравнение состояния газа. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Газовая постоянная. Понятие о парциальном давлении. Определение молярной массы газообразных веществ.

Атомно-молекулярное учение. Развитие представлений о строении вещества. Работы М.В. Ломоносова и атомистическая гипотеза Дальтона.

Экспериментальное представление об атоме как сложной системе Открытие электрона. Открытие радиоактивности. α-, β-, γ-излучение. Модель атома Томпсона. Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц. Планетарная модель атома. Ее достоинства и недостатки. Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Кванты. Уравнение Планка. Фотоэффект. Фотоны.

Теория строения атома водорода по Бору. Объяснение спектра атома водорода. Внутренние противоречия теории атома водорода по Бору. Корпускулярно-волновой дуализм частиц. Волны де Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга.

Теория строения атома водорода по Бору. Объяснение спектра атома водорода. Внутренние противоречия теории атома водорода по Бору. Квантование энергии электронов в атоме.

Квантовые числа как параметры определяющие состояние электрона в атоме. Главное (n), орбитальное (l), магнитное (mι) квантовые числа. Понятие об электронном облаке. Атомные орбитали. Основное и возбужденное состояние. Вид атомных s, p,. d и f орбиталей. Собственные угловой и магнитный моменты электрона (спин) и спиновое квантовое число (ms). Емкость электронных уровней и подуровней.

Многоэлектронные атомы. Закон Мозли. Ядро как динамическая система протонов и нейтронов. Заряды ядер атомов. Три принципа заполнения орбиталей в атомах: принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Гунда. Правило Клечковского. Электронные формулы. Символическая и графическая формы записи электронных формул.

Свойства изолированных атомов. Атомные радиусы. Энергия ионизации. Сродство к электрону. Относительная электроотрицательность. Условные атомные и ионные радиусы. Магнитные свойства атомов. Диамагнетизм, парамагнетизм.

Основные характеристики химической и: длина связи, энергия связи, валентный угол. Основные типы химической связи: ковалентная, ионная, металлическая.

Ковалентная связь. Метод валентных связей (МВС). Физическая идея метода: образование двухцентровых, двухэлектронных связей, принцип максимального перекрывания атомных орбиталей (АО).

Два механизма образования ковалентной связи: обменный и донорно-акцепторный механизм. Полярность связи. Дипольный момент связи. Свойства ковалентной связи: насыщаемость, направленность, поляризуемость.

Насыщаемость ковалентной связи. Ковалентности атомов I, II, III периодов. Их максимальная ковалентность.

Направленность ковалентной связи. Гибридизация АО. Условия устойчивости АО. Типы гибридизации и геометрия молекул. Полярность связей и полярность молекул в целом. σ- и π-связи. Кратность связи.

Поляризуемость ковалентной связи. Гетеро- и гомолитический разрыв связи. Поляризующее действие воды.

Типы кристаллических решеток, образуемых веществами с ковалентной связью в молекулах. Свойства этих веществ.

Ионная связь. Катионы и анионы в молекулах и твердых телах. Свойства ионной связи. Ионные кристаллические решетки. Поляризация и поляризующее действие ионов, их влияние на свойства веществ. Свойства веществ с ионным типом связи в молекулах.

Водородная связь. Молекулярные и внутримолекулярные водородные связи. Влияние водородной связи на свойства веществ. Роль водородной связи в биологических процессах.

Открытие Периодического закона Д.И. Менделеевым. Принцип построение естественной системы элементов. Экспериментальное подтверждение теоретических предсказаний Д.И. Менделеева.

Вопросы, поставленные Периодическим законом и Периодической системой, их разрешение с позиций представлений о строении атома. Современная формулировка периодического закона. Периодичность изменения свойств элементов как проявление периодичности изменения электронных конфигураций.

Периодическая система как выражение Периодического закона и как естественная система элементов. Длинная, полудлинная и короткая формы периодических таблиц. Структура Периодической системы. Периоды, группы, подгруппы. Связь положения элемента в Периодической системе с электронным строением его атома. Особенности электронных конфигураций атомов элементов главных и побочных подгрупп. Элементы s-, p-, d-, f-семейств. Связь свойств элементов с их положением в Периодической системе. Изменение величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону и электроотрицательности атомов элементов в группах и периодах. Периодичность изменения свойств элементов как проявление периодичности изменения электронных конфигураций атомов. Внутренняя и вторичная периодичность. Диагональное сходство. Связь положения элемента в периодической системе со свойствами со свойствами его атомов и образуемыми ими простыми и сложными веществами.

Вещества в конденсированном состоянии. Общенаучное и философское значение периодического закона Д.И. Менделеева.

Раздел II. Основы аналитической химии

Тема 4. Химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ

Предмет аналитической химии. Основные этапы развития аналитической химии и ее роль в развитии естествознания, техники, агропромышленного комплекса, защите окружающей среды. Задачи современной аналитической химии. Основные требования к аналитическим методам: высокая точность, низкий предел обнаружения, избирательность, экспрессивность. Виды анализа: элементный, функциональный, структурный, изотопный, молекулярный, фазовый. Методы анализа: химический, физико-химический и физический. Классификация химических методов анализа: макро-, микро-, ультрамикроанализ. Современное состояние аналитической химии и перспективы.

Количество вещества и способы выражения состава растворов. Выбор метода анализа. Точность анализа. Отбор и подготовка пробы. Систематические и случайные погрешности анализа.

Аналитический сигнал. Аналитическая реакция. Специфические и групповые реакции. Групповые реагенты. Дробный метод качественного анализа и систематический метод анализа. Классификация катионов и анионов на аналитические группы. Кислотно-щелочная схема качественного анализа. Качественные реакции на катионы и анионы. Анализ смеси катионов и анионов в растворе. Анализ сухой соли.

Химическое равновесие. Закон действующих масс в приложении к аналитической химии. Кинетический и термодинамический подход. Сильные и слабые электролиты. Основные положения теории сильных электролитов Дебая-Хюккеля.

Активность. Коэффициент активности. Ионная сила в растворе. Предельное и расширенное уравнение Дебая-Хюккеля. Определение коэффициентов активности. Расчет концентраций и активностей ионов. Общая и равновесная концентрация ионов. Термодинамические, концентрационные и условные константы равновесия и связь между ними. Зависимость константы от температуры. Скорость реакции в химическом анализе. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Примеры ускорения, замедления реакций и процессов, используемых в химическом анализе.

Основные типы химических реакций, используемых в аналитической химии. Кислотно-основное равновесие. Современные представления о кислотах и основаниях. Теория кислот и оснований. Протолитическая теория Бренстеда-Лоури. Равновесие в системах кислота – сопряженное основание. Константа кислотности и основности. Кислотные и основные свойства растворителей. Сила кислот и оснований. Кислотно-основные свойства в многокомпонентных системах. Буферные растворы, их свойства. Буферная емкость. Расчет рН растворов.

Комплексообразование. Основные понятия. Типы и свойства комплексных соединений, классификация комплексных соединений. Количественные характеристики комплексных соединений, константы устойчивости. Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексных соединений. Факторы, влияющие на устойчивость комплексов. Использование в анализе комплексных соединений и органических реагентов.

Окислительно-восстановительное равновесие. Уравнение окислительно-восстановительных реакций. Оценка окислительно-восстановительной способности. Уравнение Нернста. Стандартный и формальный потенциалы. Константы окислительно-восстановительных реакций. Влияние различных факторов на силу окислителя и восстановителя. Влияния ионной силы и температуры на протекание реакций окисления и восстановления.

Равновесие в системе осадок – раствор. Произведение растворимости. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость. Константы растворимости (концентрационная, термодинамическая). Осаждение. Механизм и кинетика образования осадков. Влияние природы, количества осадителя, рН и комплексующих ионов на полноту осаждения.

Дробное осаждение. Экстракция. Хроматография.

Предмет и методы количественного анализа. Значение количественного анализа в решении химических и экологических проблем. Основные разделы количественного анализа. Гравиметрический, титриметрический, газовый анализы. Современные физические и физико-химические методы анализа.

Гравиметрический анализ. Сущность гравиметрического метода анализа. Условия получения осадков. Загрязнение осадков. Типы загрязнений. Осаждаемая и гравиметрическая формы. Требования к ним. Погрешность в гравиметрии. Расчеты в методе гравиметрии.

Титриметрические методы. Классификация методов. Виды титриметрических определений. Способы выражения концентрации в титриметрии. Стандарты. Фиксаналы. Виды кривых титрования. Факторы, влияющие на их характер в различных методах. Способы определения конечной точки титрования в различных методах. Индикаторы.

Методы титрований: кислотно-основной, окислительно-восстановительный, комплексонометрический. Погрешности в титриметрических методах определения. Измерительная посуда и ее проверка.

Расчеты в методах окислительно-восстановительного, кислотно-основного и комплексометрического титрований.

Физико-химические методы количественного анализа. Фотометрия. Сущность метода. Основной закон светопоглощения. Отклонения от него. Поглощение комплексов d-элементов. Фотоэлектроколориметры, спектрофотометры. Методы фотоколориметрии. Примеры определений. Погрешности фотоколориметрии. Поляриметрия. Оптическая активность веществ. Плоскость поляризации и ее вращение. Поляриметр и работа на нем.

Рефрактометрия. Сущность метода. Область применения.

Хроматография. Теоретические основы метода. Ионобменные, молекулярные, осадочные, газожидкостные и распределительные хроматографии в количественном анализе.

Электрохимические методы электрогравиметрический анализ. Теоретические основы метода. Область применения. Кондуктометрия. Потенциометрия. Ионометрия. рН-метрия. Примеры практического применения ионометрии. Потенциометрическое титрование. Кулонометрический метод анализа.

Специальные физико-химические методы. Понятие о спектральном радиометрическом и люминисцентном методах анализа.
Раздел II. Основы органической химии

Тема 5. Элементы органической химии и биохимия; химический практикум

Гомологический ряд парафинов, гомологическая разность. Общая формула предельных углеводородов. Структурные формулы и изомерия. Первичный, вторичный, третичный и четвертичный углеродные атомы. Понятие о радикале. Номенклатуры: тривиальная, рациональная, международная (ИЮПАК). Природные источники алканов: нефть, уголь и природный газ. Синтетические методы получения парафинов: из солей карбоновых кислот, реакцией Вюрца, гидрогенизацией ненасыщенных углеводородов. Физические свойства и закономерности их изменения в гомологическом ряду. Химические свойства парафинов: галогенирование, нитрование, сульфирование, окисление. Радикальный механизм этих реакций. Отдельные представители предельных углеводородов и их использование в быту и на производстве.

Гомологический ряд, номенклатура, общая формула состава. Структурная и геометрическая изомерия алкенов. Способы получения этиленовых углеводородов: дегидрогалогенирование галогеналканов, дегидрогенизация парафинов, внутримолекулярная дегидратация спиртов. Химические свойства алкенов: реакции электрофильного присоединения по кратным связям: галогенирование, гидратация. Правило Марковникова; присоединение с нарушением правила Марковникова. Реакции окисления без разрыва двойной связи (реакция Е.Е. Вагнера). Окисление алкенов с разрывом двойной связи. Окисление алкенов с разрывом двойной связи. Реакции полимеризации. Полиэтилен и полипропилен; их строение и применение.

Номенклатура и классификация. Общая формула. Диеновые углеводороды с сопряженными двойными связями (бутадиен-1,3, изопрен, хлоропрен). Получение бутадиена из бутана и бутенов, а также из этанола (С.В. Лебедев). Реакции 1,2 и 1,4-присоединения к диенам. Полимеризация диеновых углеводородов. Работы С.В.Лебедева по промышленному способу получения синтетического бутадиенового каучука (СКБ). Синтетический изопреновый каучук. Натуральный каучук (НК) и его природные источники. Изопреновое звено в природных соединениях (НК, терпены, стероиды и др.).

Гомологический ряд алкинов, номенклатура и изомерия. Общая формула состава. Физические свойства. Способы получения алкинов: синтез ацетилена из карбида кальция и метана, дегидрогалогенирование дигалогеналканов. Химические свойства алкинов. Присоединения водорода, галогенов, галогеноводородов. Гидратация алкинов (реакция М.Г. Кучерова). Кислотные свойства ацетилена. Ацетилениды: специфическая реакция на тройную связь. Реакция полимеризации (димеризация и образование ароматических соединений). Ацетилен в органическом синтезе. Использование ацетилена в автогенной сварке и резке металлов.

Гомологический ряд бензола (Общая формула состава, номенклатура, изомерия. Электронное строение молекулы. Структурная формула Кекуле и ее недостатки. Современные представления о строении бензола. Тип гибридизации атомов углерода в цикле, схема расположения σ-связей, валентные углы, длина связи С–С. Ароматическое сопряжение и делокализация π-электронов, вид единой π-молекулярной орбитали. Условия ароматичности молекулы. Число р-электронов в ароматическом кольце (правило Э. Хюккеля).

Способы получения бензола и его гомологов: дегидрирование циклоалканов, дегидроциклизация алканов, реакция Вюрца-Фиттига, алкилирование бензола по Фриделю-Крафтсу-Густавсону. Химические свойства. Реакции замещения как наиболее характерные в ряду бензола. Реакции электрофильного замещения (механизм SE): галогенирование, нитрование, алкилирование, ацилирование. Условия протекания этих реакций. Ориентирующие действия заместителей 1-го и 2-го рода. Заместители 1-го и 2-го рода. Правила ориентации при реакциях электрофильного замещения в ароматическом ряду. Трудность осуществления реакций присоединения по бензольному ядру. Условия гидрирования и присоединения галогенов. Стойкость бензольного ядра к реакциям окисления.

Общая формула спиртов. Понятие о функциональной группе. Гомологический ряд. Первичные, вторичные и третичные спирты. Номенклатура. Способы получения: из галоидных алкилов, синтезами Гриньяра, из этиленовых углеводородов, альдегидов и кетонов. Физические свойства. Водородная связь. Влияние водородных связей на физические свойства спиртов. Химические свойства. Кислотные свойства: реакции со щелочными металлами. Основные свойства (реакции с галогеноводородными кислотами, хлоридами фосфора (III), (V), минеральными кислотами). Реакции дегидратации и окисления. Отдельные представители.

Метанол, его отравляющее действующее. Этанол, применение его в фармакологии, биологии. Физиологическое действие этанола (необратимое разрушение клеток различных тканей и органов, первую очередь клеток печени и мозга). Высшие спирты (цетиловый, мирициловый, фитол), распространение в природе. Воска: пчелиный воск, спермацет.

Двухатомные и трехатомные спирты. Сравнение кислотных свойств одноатомных и многоатомных спиртов. Химические свойства: образование простых и сложных, полных и неполных эфиров. Продукты окисления. Глицерин и его производные в обмене веществ. Использование глицерина в пищевой и фармацевтической промышленности.

Номенклатура. Виды структурной изомерии. Получение простых эфиров межмолекулярной дегидратацией спиртов и алкилированием алкоголятов (реакция Вильямсона). Химические свойства: расщепление простых эфиров действием некоторых кислот. Отдельные представители: диэтиловый эфир и его применение в качестве растворителя и в медицине.

Классификация фенолов. Одноатомные фенолы. Промышленные способы получения фенола из каменноугольной смолы, из изопропилбензола (метод Сергеева). Физические свойства. Химические свойства. Влияние оксигруппы на реакционную способность фенола в реакциях электрофильного замещения в ядре (нитрование, галогенирование), ориентация замещений. Кислотные свойства. Получение фенолятов. Алкилирование и Ацилирование гидроксильной группы фенола. Окисление фенола.

Двухатомные и трехатомные фенолы. Пирокатехин, резорцин и гидрохинон, пирогаллол, флюроглюцин, оксигидрохинон. Нахождение в природе.

Изомерия и номенклатура. Карбонильная группа. Способы получения альдегидов и кетонов: из дигалогеналканов, ацетиленовых углеводородов, спиртов. Пиролиз кальциевых солей карбоновых кислот. Физические свойства. Химические свойства. Полярность карбонильной группы. Реакции нуклеофильного присоединения: гидросульфита натрия, синильной кислоты, спирта, металлоорганических соединений, гидроксиламина, фенилгидразина. Замещение карбонильного кислорода на хлор, остатки аммиака (оксимы). Альдольная и кротоновая конденсация (щелочной катализ). Подвижность атомов водорода в α-положении. Сложноэфирная конденсация (В.И. Тищенко). Окисление и восстановление альдегидов. Качественные реакции на альдегидную группу. Сравнение реакционной способности альдегидов и кетонов.

Карбонильные соединения в природе: 3-фосфоглицериновый альдегид, фосфодиоксиацетон, цитраль, камфара, ретиналь – альдегид витамина А и др.

Бензойный альдегид, получение, свойства.

Ацетофенон, бензофенон, их применение.

Предельные одноосновные насыщенные карбоновые кислоты. Гомологический ряд, изомерия и номенклатура. Карбоксильная группа, ее электронное строение. Получение кислот окислением парафинов, спиртов, альдегидов; омылением производных кислот. Физические свойства. Межмолекулярные водородные связи и их влияние на физико-химические свойства. Химические свойства. Кислотные свойства и диссоциация; реакции солеобразования. Превращение кислот в их производные: галогенангидриды, ангидриды, сложные эфиры. Реакция этерификации и омыления; их равновесие и обратимость. Применение меченых атомов в изучении механизмов реакции этерификации. Амиды кислот. Гидролиз амидов. Влияние карбоксильной группы на подвижность водорода в α-положении. Галогенирование кислот. Отдельные представители. Муравьиная кислота, особенности ее химических свойств, применение. Уксусная кислота, промышленные способы ее получения, свойства и применение. Масляная и валериановая кислоты, их применение. Пальмитиновая и стеариновая кислоты. Этилформиат, этилацетат, амилацетаты, их применение. Ацетамид. Мочевина, получение, свойства и применение.

Одноосновные ненасыщенные карбоновые кислоты. Общая формула. Физические свойства. Химические свойства, общие с предельными кислотами и ненасыщенными углеводородами (диссоциация, солеобразование, образование производных кислот, присоединение водорода и галогенов). Отношение к окислению. Отдельные представители. Акриловая и метакриловая кислоты. Отдельные представители. Акриловая и метакриловая кислоты, их эфиры и нитрилы, органическое стекло, олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты. Полиеновые кислоты в составе биологических мембран и их роль в осуществлении нормального жирно-кислотного обмена и транспортных процессов в организме.

Двухосновные насыщенные кислоты. Общая формула. Физические и химические свойства. Реакции, характерные для двухосновных кислот: декарбоксилирование, образование циклических производных (пяти- и шестичленные циклы). Отдельные представители. Щавелевая кислота, получение и применение. Оксалаты. Малоновая кислота; малоновый эфир, подвижность атомов водорода в метиленовой группе малонового эфира. Янтарная кислота, ангидрид янтарной кислоты; сукцинимид. Адипиновая кислота, ее применение.

Двухосновные ненасыщенные карбоновые кислоты. Этилендикарбоновая кислота; цис-транс-изомерия; фумаровая и малеиновая кислоты, их взаимное превращение, различия в физических и химических свойствах.

Распространение жиров в природе; их классификация, строение, состав и номенклатура. Получение жиров и физические свойства. Масла. Химические свойства: омыление (щелочами, водой, ферментами), гидрогенизация. Маргарин. Высыхающие масла; олифа. Прогоркание жиров. Мыла, мыловарение; стеарин. Понятие о синтетических моющих средствах.

Классификация и номенклатура. Понятие об основности и атомности. Изомерия. Способы получения из многоатомных спиртов, из галогенозамещенных кислот, циангидриновым синтезом. Химические свойства. Особенности α-, β-, γ-оксикислот. Лактиды и лактоны. Оптическая активность оксикислот. Оптическая (зеркальная) изомерия; асимметрический атом углерода. Молочная кислота (три формы): рацемат и оптические антиподы, их свойства; проекционные формулы оптических изомеров. Применение молочной кислоты. Винная кислота и ее стереоизомерия (проекционные формулы оптических изомеров и плоскость симметрии). Отличие рацематов от мезоформы (виннокаменная, винная, виноградная и мезовинная кислоты). Химические свойства винной кислоты; тартраты, сегнетовы соли, фелинговая жидкость. Способы расщепления рацематов (химический, хроматографический, биохимический; работы Пастера). Лимонная кислота.

Одноосновные ароматические кислоты. Распространение в природе. Получение окислением гомологов бензола, ароматических спиртов и альдегидов. Бензойная кислота и ее свойства. Сравнение кислотных свойств уксусной и бензойной кислот. Соли и эфиры бензойной кислоты. Хлористый бензоил, бензойный ангидрид, бензамид. Реакции электрофильного замещения в ядре и их ориентация.

Двухосновные ароматические кислоты. Фталевые кислоты. Получение фталевой кислоты из нафталина; фталевый ангидрид и фталимид. Диметилфталат и другие алкилфталаты. Глифталевая смола. Терефталевая кислота и лавсан.

Фенолокислоты. Салициловая кислота. Салициловокислый натрий. Галловая кислота, понятие о таннине; дубильные вещества.

Углеводы как особая группа оксиальдегидов и оксикетонов. Значение углеводов в природе и в промышленности. Классификация углеводов. Формулы состава моноз, биоз и полиоз.

Простые углеводы (простые сахара). Моносахариды (монозы). Простейшие представители: глюкоза, галактоза, фруктоза. Оптическая изомерия моноз. Зависимость числа стереоизомерных форм от числа асимметрических атомов углерода в цепных и кольчатых структурах. Антиподы, диастеромеры. Таутомерия моноз. Формулы Фишера и Колли-Толленса. Кольчато-цепная, или цикло-оксотаутомерия. Формула Хеуорса. Мутаротация моноз; α- и β-формы; полуацетальный (гликозидный) гидроксил. Монозы, их нахождение в природе и применение, биологическое значение. Способы получения: гидролизом полиоз и биоз, конденсацией формальдегида (А.М. Бутлеров). Химические свойства моноз: окисление в нейтральной, кислой и щелочной средах; образование озазонов, гликозидов; эпимеры, их превращение под влиянием щелочей. Реакция Селиванова. Отдельные представители. Пентозы; образование фурфурола. D- и L-рибозы. D-дезоксирибоза. Гексозы: глюкоза, галактоза, фруктоза. Уроновые кислоты.

Сложные углеводы (сложные сахара), полисахариды, полиозы. Классификация полиоз. Биозы (дисахариды); строение биоз на примере молочного (лактоза), солодового (мальтоза) и свекловичного (сахароза) сахаров. Гликозидо-глюкозы (мальтоза, лактоза) и гликозидо-глюкозиды (сахароза). Таутомерия биоз с гликозидо-глюкозной связью. Инверсия сахарозы. Отличие химических свойств восстанавливающих и невосстанавливающих дисахаридов.

Высшие полисахариды. Распространение в природе. Строение крахмала и гликогена, свойства и биологическая активность. Целлюлоза, отличие ее от строения крахмала. Простые и сложные эфиры целлюлозы. Коллоксилин, пироксилин, коллодий; бездымный порох, нитролаки, ацетатный шелк; ксантогенаты клетчатки, вискоза.

Классификация, изомерия и номенклатура аминов. Способы получения аминов из галогенопроизводных и аммиака (по Гофману), восстановлением нитросоединений. Физические свойства. Химические свойства. Электронное строение аминогруппы. Основность; сравнение основных свойств аммиака, первичных, вторичных и третичных аминов с азотистой кислотой, алкилирование и ацилирование. Отдельные представители. Метиламин, триметиламин, соли четвертичных аммониевых оснований. Динамины: тетра-пента- и гексамителендиамины.

Классификация и номенклатура аминокислот. Изомерия (структурная и оптическая; оптическая активность α-аминокислот). Способы получения: гидролизом белковых веществ, из галогенокислот и аммиака, циангидриновым синтезом. Физические свойства, Водородные связи в аминокислотах. Химические свойства: амфотерность, биполярные ионы, внутрикомплексные медные соли. Реакции, отличающие α-, β- и γ-аминокислоты. Дикетопиперазины и лактамы. Пептидная связь и пептиды, понятие о полипептидах. Отдельные представители. Глицин, аланин; аспарагиновая и глутаминовая кислоты (аспарагин и глутамин); лизин, цистеин, серин.

Номенклатура и классификация аминов (первичные, вторичные, третичные). Получение восстановлением нитросоединений (Н.Н. Зинин). Физические и химические свойства. Влияние аминогруппы в ароматическом ядре на химические свойства. Основные свойства, реакции солеобразования. Алкилирование и ацилирование. Реакция электрофильного замещения в бензольном ядре, ориентация замещений. Окисление. Анилин. Сульфоанилины. Сульфаниловая кислота; сульфамидные препараты.

Строение солей диазония и диазотатов. Реакции с выделением азота (замещение диазогруппы на гидроксил, реакция Зандмейера); реакции без выделения азота (сочетание с аминами и фенолами, восстановление). Азокрасители. Метилоранж, причина изменения окраски в кислой среде.



Каталог: assets -> files
files -> Справочник по фондам личного происхождения архивов Республики Бурятия (на 1 января 2015 г.) г. Улан-Удэ 2015 г
files -> Н. М. Макарова Перевод с английского и редакция
files -> Рабочая учебная программа дисциплины в. Д
files -> Книга «Аборт или Рождение? Две чаши весов»
files -> Программа дисциплины «История зарубежной литературы 20 века»
files -> Стихи северных поэтов
files -> Диплом по специальности «юриспруденция». В 2006 году работал в Межрайонной инспекции фнс №8 по Республике Бурятия в должности инспектора отдела выездных налоговых проверок
files -> Биография барабанов Сергей Борисович
  1   2   3   4

  • ПГПУ 2008