ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Основные учебные курсы
для студентов Химического факультета МГУ

Неорганическая химия

Программа

Неорганическая химия выстраивает логику изменения свойств элементов и их соединений в группах и периодах периодической системы Д.И. Менделеева. Современная трактовка периодического закона, основанная на достижениях квантово-механической теории, позволяет превратить изучение неорганической химии из запоминания фактов в познание основных периодических закономерностей. В первой физико-химической части программы рассмотрены основные положения термодинамики, теории растворов, строения атома, основ химической связи и теории комплексных соединений в том объеме, который необходим для изложения и понимания систематики свойств разнообразных классов соединений. Изложение химии элементов соответствует расположению групп в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Нумерация групп соответствует длинной форме Периодической таблицы, рекомендованной Международным союзом теоретической и прикладной химии (ЮПАК). Также рекомендации ЮПАК учтены применительно к номенклатуре элементов и их соединений. Программа учитывает многолетний опыт и традиции коллектива кафедры неорганической химии, развитый академиком В.И. Спицыным и его последователями. В отличие от предыдущих, настоящая программа более структурирована и учитывает современное состояние неорганической химии. Программу следует рассматривать как примерную и ее реализация зависит от того, какой рабочий план лекционных, семинарских и практических занятий будет принят коллективом. Авторы программы благодарны доцентам А.Н. Григорьеву, М.Е. Тамм, Ф.М. Спиридонову и Е.И. Ардашниковой за сделанные ими полезные советы и замечания.

Введение

Химия как система знаний о веществах - их составе, строении и химической связи. Предмет и задачи химии. Теория и эксперимент в химии. Информационные системы. Основные задачи современной неорганической химии.

Теоретические основы

1. Основы химической термодинамики

Задачи химической термодинамики. Понятия: система (системы открытые, закрытые и изолированные), параметры состояния, энергия, работа, теплота, равновесие. Термодинамические процессы (обратимые, необратимые, самопроизвольные и несамопроизвольные). Уравнение состояния.

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Теплота и работа различного рода. Энтальпия. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса и термохимические расчеты. Стандартное состояние и стандартные энтальпии химических реакций. Энтальпия образования. Теплоемкость (CVи CP) и ее температурная зависимость. Формула Кирхгоффа. Энергия химической связи. Использование химических превращений для генерирования, хранения и транспортировки энергии.

Второй закон термодинамики. Энтропия. Статистическое толкование энтропии. Зависимость энтропии от температуры. Стандартная энтропия. Изменение энтропии при фазовых переходах и химических реакциях. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Химический потенциал. Его различные определения и способы вычисления. Активность. Критерии самопроизвольного протекания процессов в различных системах.

Условия химического равновесия. Константа химического равновесия как мера глубины протекания процессов. Факторы, влияющие на величину константы равновесия. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.

Использование стандартных энтальпии и энтропии для расчета химических равновесий.

2. Растворы. Фазовые равновесия

Фазовые равновесия. Основные понятия:компонент, фаза, степень свободы. Правило фаз Гиббса. Фазовая диаграмма однокомпонентной системы: диаграмма воды. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем с неограниченной растворимостью в твердом и жидком состоянии. Азеотропы. Двухкомпонентная система с простой эвтектикой. Кристаллогидраты. Фазовая диаграмма двухкомпонентной системы, образующей химическое соединение. Выбор условий синтеза и очистки химических соединений с помощью фазовых диаграмм.

Представление об истинных и коллоидных растворах. Идеальные и неидеальные растворы. Процессы растворения. Способы выражения состава растворов. Факторы, влияющие на растворимость: энергия кристаллической решетки, энергия сольватации, температура. Гетерогенное равновесие "раствор-осадок": насыщенные, пересыщенные и ненасыщенные растворы. Осаждение малорастворимых солей. Произведение растворимости.

Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и электролитов: давление насыщенного пара, понижение температуры замерзания (криоскопия), повышение температуры кипения (эбулиоскопия), осмос и осмотическое давление в неорганических и биологических системах.

Сильные и слабые электролиты. Изотонический коэффициент, степень и константа диссоциации.

Кислотно-основное равновесие. Классическая теория Аррениуса и ее ограничения. Современные представления о кислотах и основаниях. Теория Льюса. Теория Бренстеда- Лоури. Гидролиз как частный случай протолитического равновесия. Константы кислотности и основности. Кислотные и основные свойства растворителей. Константа автопротолиза. Влияние природы растворителя на силу кислот и оснований.

Окислительно-восстановительные реакции. Основные понятия. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Уравнение Нернста. Связь константы равновесия со стандартными потенциалами. Факторы, влияющие на направление окислительно-восстановительных реакций. Формы представления стандартных электродных потенциалов: диаграммы Латимера, диаграммы Фроста (диаграммы окислительных состояний или диаграммы "вольт-эквивалент - степень окисления" (ВЭ-СО), диаграммы Пурбе (диаграммы еН-pH). Электролиз. Электрохимические источники энергии. Коррозия как электрохимический процесс.

3. Кинетика и механизм химических реакций

Скорость химической реакции, ее зависимость от природы и концентрации реагентов, температуры. Порядок и молекулярность реакции. Константа скорости и ее зависимость от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Понятия о механизме и кинетике реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Понятие о цепных и колебательных реакциях, гомогенном и гетерогенном катализе. Автокатализ.

4. Строение атома

Развитие представлений о строении атома. Атомное ядро. Радиоактивность. Волновая природа электрона. Волновая функция. Понятие о квантовых числах. Уравнение Шредингера. Радиальная и угловая составляющие волновой функции: s-, p-, d- и f-орбитали. Атомные орбитали, их энергии и граничные поверхности. Порядок заполнения электронами атомных орбиталей. Принцип Паули. Правила Хунда. Понятия: радиус и энергия ионизации атома, сродство к электрону. Энергетические диаграммы многоэлектронных атомов. Экранирование ядра электронами и эффективный заряд ядра атома. Релятивистский эффект и энергия связи 6s2 электронов с ядром.

5. Периодический закон Д.И. Менделеева. Периодическая система элементов

Химический элемент. Современная формулировка Периодического закона. Структура Периодической системы и ее связь с электронной структурой атомов, закон Мозли. Периодичность в изменении электронной конфигурации атомов. Периоды и группы. Коротко- и длиннопериодный варианты Периодической таблицы. Периодичность в изменении величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности атомов. Периодичность в изменении свойств простых веществ и основных химических соединений (оксиды, гидроксиды, галогениды). Вертикальные, горизонтальные и диагональные аналогии в Периодической системе.Переходные и непереходные элементы. Элементы-металлы и элементы-неметаллы. Распространенность элементов. Законы геохимии.

6. Химическая связь

Основные типы химической связи. Характеристики химической связи в молекулах: энергия, длина, валентный угол, порядок (кратность) и полярность.

Метод валентных связей (МВС), s-, p- и d-связывание. Представление о гибридизации атомных орбиталей. Геометрия многоатомных молекул: модель Гиллепси.

Метод молекулярных орбиталей (ММО). Основные понятия. Двухцентровые двухэлектронные молекулярные орбитали. Энергетические диаграммы двухатомных гомоядерных молекул, образованных элементами 1-го и 2-го периодов. Магнитные свойства. Корреляции между порядком связи и энергией ионизации. Энергетические диаграммы простейших гетероядерных молекул (СО, HF, LiH, H2O). Понятие об изоэлектронных аналогах. Понятие о трехцентровых электрондефицитных и электронизбыточных МО на примере H-Be-H и F-Xe-F.

Ионная связь, водороднаясвязь. Силы Ван-дер-Ваальса. Металлическая связь.

7. Комплексные соединения

Основные понятия химиикомплексных соединений: центральный атом и его координационное число; лиганды, дентатность, донорный атом, внутренняя и внешняя координационные сферы. Понятие о классификации комплексных соединений. Номенклатура и изомерия комплексных соединений.

Химическая связь в комплексных соединениях. Теории строения комплексных соединений. Метод валентных связей (МВС).

Теория кристаллического поля (ТКП). Симметрия d-орбиталей. Изменение энергии d-орбиталей в сферическом, октаэдрическом и тетраэдрическом поле лигандов. Энергия расщепления, энергия спаривания. Энергия стабилизации кристаллическим полем (ЭСКП). Влияние на величину энергии расщепления природы центрального атома (заряда, радиуса, электронной конфигурации), природы, числа и расположения лигандов. Спектрохимический ряд. Окраска и магнитные свойства комплексов. Эффект Яна-Теллера, тетрагональноеискажение октаэдрических комплексов. Плоскоквадратные комплексы.

Метод молекулярных орбиталей (ММО). Взаимодействие орбиталей центрального атома и лигандов. Энергетическая диаграмма молекулярных орбиталей октаэдрического комплекса без и с p-связыванием: p-донорные и p-акцепторные лиганды.

Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексных соединений. Константы устойчивости. Типы реакций комплексных соединений: лигандный обмен; перенос протона и электрона; влияние центрального атома на химическое поведение лигандов. Хелатный эффект. Эффект трансвлияния.

8. Конденсированное состояние вещества

Основные понятия кристаллохимии. Основные типы кристаллических структур простых веществ (меди, a-железа, магния, алмаза и графита). Простейшие структуры бинарных соединений (NaCl, CsCl, CaF2, ZnS). Модель плотнейших шаровых упаковок. Ионные радиусы. Энергия кристаллической решетки, константа Маделунга. Закономерностив изменении свойств твердых веществ с ионным типом связи.

Введение в электронное строение кристаллов (зонная модель). Понятия о зонах: валентной, проводимости и запрещенной. Электропроводность. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Молекулярные кристаллы. Кластеры. Ультрадисперсные системы, наночастицы. Стеклообразное состояние.

Химия элементов

Непереходные элементы

9. Водород-первый элемент Периодической системы

Особое положение водорода в Периодической системе. Нахождение водорода в природе. Получение, физические и химические свойства и применение водорода. Изотопы водорода. Строение и свойства иона гидрооксония H3O+. Ион H- и основные типы гидридов. Строение и свойства твердой, жидкой и газообразной воды. Биологическая роль водорода.

10. Элементы 1-й группы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций

Закономерности в изменении электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации атомов. Природные соединения, получение и применение щелочных металлов. Энергия кристаллической решетки, физические и химические свойства простых веществ. Взаимодействие щелочных металлов с водой. Закономерности в строении и свойствах (термодинамическая устойчивость, кислотно-основные свойства) основных типов соединений: оксидов, пероксидов, озонидов, гидроксидов, карбонатов, галогенидов. Малорастворимые и комплексные соединения щелочных элементов. Применение и биологическая роль соединений щелочных металлов.

11. Элементы 2-й группы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий

Закономерности в изменении электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации атомов. Природные соединения, основные методы вскрытия руд. Получение и применение простых веществ.

Гидроксиды бериллия и магния: строение, кислотно-основные свойства, реакции протолиза и конденсации ионов Be (II) и Mg (II). Карбонаты бериллия и магния. Оксоацетат бериллия.

Закономерности изменения строения и свойств основных соединений: оксидов, гидроксидов, карбонатов, галогенидов. Комплексные соединения элементов 2-ой группы. Диагональное сходство литий - магний. Применение бериллия, магния и биологическая роль щелочноземельных элементов и их соединений.

12. Элементы 13-й группы: бор, алюминий, галлий, индий, таллий

Закономерности в изменении электроннойконфигурации, размеров атомов, энергии ионизации, сродства к электрону, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Основные природные соединения, принципы получения из них бора, алюминия, галлия, индия, таллия. Применение простых веществ.

Характерные степени окисления, координационные числа, кристаллическая структура, физические и химические свойства бора.

Получение, строение, свойства диборана В2Н6: восстановительные свойства, взаимо-действие с водой, гидридом лития (LiH), оксидом углерода (H3BCO - карбонил борана). Гомологические ряды гидридов бора: клозо [ВnНn ]2-, нидо [ ВnНn+4] и архно [ВnНn+4] бораны. Закономерности в строении и свойствах, правило Уэйда.

Получение, особенности строения и свойства В2О3 и борных кислот. Зависимость состава продуктов полимеризации оксоборатов от рН среды и концентрации. Аналогия в строении и свойствах соединений: бензол - боразол, алмаз - боразон. Получение бора из природных соединений. Применение бора и его соединений.

Получение, физические и химические свойства алюминия, галлия, индия и таллия. Закономерности в строении, термической устойчивости, кислотно-основных и окислитель-но-восстановительных свойств соединений элементов в степени окисления +3: оксиды, гидроксиды, галогениды. Диагональное сходство бериллий - алюминий.

Комплексные соединения алюминия, галлия, индия и таллия. Гидрид алюминия и алюмогидриды щелочных элементов. Изменение устойчивости соединений элементов 13-й группы в низких степенях окисления, особенности химии таллия (I). Биологическая роль соединений элементов 13- ой группы.

13. Элементы 14-й группы: углерод, кремний, германий, олово, свинец

Закономерности в изменении электроннойконфигурации, размеров атомов, энергии ионизации, сродства к электрону, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Основные природные соединения, принципы получения и применение простых веществ.

Прочность связей. Э-Э, Э-Н, Э-Г (Г - галоген) и Э-O. Особенности катенации, характерные степени окисления и координационные числа в ряду C-Si-Ge-Sn-Pb. Фазовая диаграмма углерода. Алмаз, графит, карбин, фуллерены - полиморфные формы углерода. Соединения включения графита.

Физические и химические свойствапростых веществ: взаимодействие с разбавленными и концентрированными растворами НСl, HNO3, H2SO4, NaOH, металлами и неметаллами. Полупроводниковые свойства кремния и германия.

Водородные соединения кремния, германия, олово, свинца. Различие в реакционной способности углеводородов и силанов.

Кислородные соединения. Молекулы СО и СО2: получение, сопоставление строения (МО ЛКАО, МВС), физических (энергия диссоциации, дипольный момент, температура фазовых переходов) и химических свойств (взаимодействие с Н2О, металлами, восстановительные свойства СО, СО и СО2 как лиганды). Карбонилы металлов. Сопоставление строения и свойств НСООН и H2CO3. Термодинамическая устойчивость карбонатов. Строение и свойства SiO2. Сопоставление строения и свойств СО2 и SiO2, карбонатов и силикатов. Основные типы структур силикатов.

Галогениды: строение и свойства P Г3 , PГ5 и POГ3 (Г = галоген).

Азотсодержащие соединения: псевдогалогены (дициан (CN)2, диродан (SCN)2 ) и псевдогалогениды (цианид CN- , цианат OCN-, тиоционат (SCN-).

Закономерности в изменении строения и химических свойств оксидов, гидроксидов и сульфидов Ge, Sn и Pb в степенях окисления (II) и (IV) j(термодинамическая устойчивость,кислотно-основныеи окислительно-восстановительные свойства). Диаграммы ВЭ-СО.

Диагональное сходство бора и кремния на примере гидридов, галогенидов, оксидов и оксокислот.

Применение и биологическая роль основных химических соединений: оксидов, оксокислот и гидроксидов, гидридов, халькогенидов, карбидов, силицидов, карбонатов, силикатов.

14. Элементы 15-й группы: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут

Закономерности в изменении электроннойконфигурации, размеров атомов, энергииионизации, сродства к электрону, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Сопоставление прочности одинарных (Э-Э), двойных (Э=Э) и тройных (Э≡Э) связей. Основные природные соединения, принципы получения из них азота, фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута. Роль соединений азота и фосфора в экологии и в биологических процессах. Применение простых веществ.

Cтроение (ММО) и свойства N2, N2+. Строение белого, красного и черного фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута. Закономерности в изменении физических и химических свойств простых веществ. Методы связывания молекулярного азота.

Водородные соединения: строение (валентные углы Н-Э-Н, длина и энергия связи Э-Н, дипольныймомент), закономерности в изменении физических и химических свойств ЭН3: (температура фазовых переходов, термодинамическая устойчивость, кислотно-основные и восстановительные свойства). Получение и свойства аммиака: автоионизация, реакции замещения, взаимодействие с водой; образование аммиакатов, восстановительные свойства. Термодинамическая устойчивость солей аммония - фосфатов, хлоридов, сульфатов, нитратов, нитритов. Сопоставление строения и свойств аммиака NH3, гидразина N2Н4 и гидроксиламина NH2OH (кислотно-основных и окислительно-восстановительных). Строение и свойства азотистоводородной кислоты.

Оксиды азота. Получение, состав, строение и закономерности в изменении свойств: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 и N2O5 (дипольный момент, межмолекулярное взаимодействие, взаимодействие с водой, температура фазовых переходов, термодинамическая устойчивость, кислотно-основные свойства).

Схема МО и сопоставление свойств NO и NO+. Анионные (NO2-, NO3-) и катионные (NO+, NO2+) формы оксидов азота (III) и (V). Диспропорционирование оксидов азота (III), (IV). Синтез безводных нитратов металлов. Разложение нитратов металлов.

Азотистая HNO2 и азотная HNO3 кислоты: получение, сопоставление строения и свойств: термодинамическая устойчивость, кислотные и окислительно-восстановительные свойства водных растворов. Таутомерия HNO2. Зависимость состава продуктов взаимодействия азотной кислоты с металлами от концентрации HNO3 и природы металла. Гипоазотистая (HON)2 кислота.

Оксокислоты фосфора. Получение, сопоставление кислотно-основных, восстановительных свойств и термодинамической устойчивости Н3РО2, Н3РО3, Н3РО4. Взаимодействие фосфорного ангидрида с водой. Полифосфорные кислоты. Орто-, пиро-, линейные и циклические мета- и полифосфаты. Взаимодействие растворимых солей Н3РО2, Н3РО3, Н3РО4 с AgNO3.

Гидроксиды, оксо- , сульфокислоты кислоты и их соли для Э (III) и Э(V), где Э = As, Sb, Bi. Кислотно-основные, окислительно-восстановительные свойства и термодинамическая стабильность оксосоединений мышьяка, сурьмы и висмута.

Строение и свойства галогенидов (РГ3, РГ5) и оксохлорида (РОСl3) фосфора. Соединения фосфора с азотом.

Диаграммы ВЭ-СО соединенийазота, фосфора,мышьяка, сурьмы и висмута.

Общие тенденции в изменении строения и свойств оксидов и оксокислот элементов 15-ой группы Периодической системы.

15. Элементы 16-й группы: кислород, сера, селен, теллур, полоний

Халькогены. Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, характерных степеней окисления, электро- отрицательности и координационных чисел атомов. Отличительные свойства кислорода, кратность связи и особенности катенации (образования гомоядерных цепей) в рядах O-S-Se-Te. Озон. Озониды.

Основные природные соединения, принципы получения из них простых веществ.

Схема энергетических уровней МО, особенности свойств молекулы О2, ионов O2-, O22- и O2+. Изменение состава молекул, внутри- и межмолекулярного взаимодействия в ряду кислород-сера-селен-теллур. Закономерности в изменении физических свойств простых веществ (энергия кристаллической решетки, температура фазовых превращений), температурная зависимость вязкости серы. Фазовые диаграммы кислорода и серы. Химические свойства простых веществ: аналогия в процессах взаимодействия галогенов и халькогенов с водой, взаимодействие халькогенов с неметаллами и металлами. Халькогениды. Кислород, сера, селен, теллур в гео- и биосфере. Природные соединения и получение из них простых веществ. Применение и биологическая роль халькогенови ихсоединений.

Водородные соединения халькогенов. Параметры молекул Н2Э (длина и энергия связи, валентный угол), закономерности в изменении физических свойств (дипольный момент, энергия диссоциации, температура фазовых переходов). Автопротолиз соединенийН2Э. Кислотные, восстановительные свойства и термодинамическая устойчивость халькогеноводородов. Особенности H2О в ряду соединений Н2Э (Э = O, S, Se, Te). Строение, свойства и получение пероксида водорода. Пероксиды и гидропероксиды М-О-О-Н. Полисульфаны H-(S)n-H.

Оксиды халькогенов. Сопоставление строения и свойств оксидов ЭО2 и ЭО3. Условия окисления SO2 в SO3.

Оксокислоты H2SO4 и Н23, корреляция в строении анионов и химических свойствах. Таутомерия гидросульфит-иона. Строение, получение, окислительные и водо-отнимающие свойства H2SO4. Система H2O - H2SO4. Термодинамическая устойчивость сульфатов. Сопоставление строения и свойств оксокислот Н2ЭО3 и Н2ЭО4 ( Э = S, Se, Te) (кислотных свойств, термодинамической устойчивости и окислительной активности) Диаграммы ВЭ-СО в ряду халькогенов. Особенности строения и свойств ортотеллуровой кислоты H6TeO6.

Изоэлектронные замещения в Н24 атома кислорода на серу. Строение, получение и свойства тиосульфата натрия; политионатов [O3S-(S)n-SO3], где n = 1-22. пероксогруппу -O-O- (H2SO5); гидроксильной группы -ОН на мостиковый кислород в полисульфатах [SО4-(SO3)n]2-, где n = 1,2,3; на галоген в оксогалогенидах ЭО2Г2 и на пероксогруппу -O-O- в пероксосульфатах H-О-О-SO2-O-H. Строение и свойства галогенидов серы, селена, теллура.

16. Элементы 17-й группы: фтор, хлор, бром, иод, астат

Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, характерных степеней окисления атомов. Различие энергии 3s-3p, 4s-4p и 5s-5p атомных орбиталей. Особенности фтора. Строение молекул простых веществ (МО ЛКАО). Межмолекулярные взаимодействия и физические свойства. Природные соединения, принципы получения простых веществ из природных соединений. Применение и биологическая роль галогенов и их соединений.

Гомо- и гетеролитические пути разрыва связи в молекулах галогенов. Химические свойства простых веществ: взаимодействие с неметаллами и металлами, углеводородами.

Галогеноводороды. Строение молекул (МО ЛКАО) и физические свойства (энергия диссоциации, дипольный момент, температура плавления, кипения). Способы получения. Система НСl - Н2О. Закономерности в изменении кислотных, термодинамической устойчивости и восстановительных свойств. АвтопротолизHF.

Взаимодействие галогенов с водой: растворение, сольватация и клатратообразование, гетеролитическое разложение, термодинамические и кинетические факторы, определяющие состав продуктов взаимодействия галогенов с водой.

Кислородные соединения галогенов. Закономерности в строении и свойствах оксидов. Способы получения. Строение и свойства (термодинамическая устойчивость, окислительные, кислотно-основные свойства) оксокислот и их солей. Строение и свойства ортоиодной кислоты H5IO6.

Оксокислоты галогенов. Получение, строение, сопоставление термодинамической устойчивости и окислительных свойств с помощью диаграмм ВЭ-СО. Порядок взаимного вытеснения галогенов из галогеноводородных, кислород содержащих кислоти их солей.

Межгалогенные соединения (МГС). Строение молекул в приближении метода валентных связей (МВС). Катионные и анионные формы гомоатомных МГС. Энергия связи, строение (модель Гиллеспи) и термодинамическая устойчивость гетероатомных МГС. Аналогия в химических свойствах МГС и галогенов: взаимодействие с водой, окисление металлов, автоионизация. Катионные и анионные формы гетероатомных МГС. Применение МГС.

17. Элементы 18-й группы: благородные газы

Электронная конфигурация, величины радиусов и энергии ионизации атомов благородных газов. Получение, строение, свойства благородных газов: температура фазовых переходов, растворимость в воде, клатраты. Взаимодействие с фтором, синтез соединений благородных газов (Бартлетт). Строение, свойства фторидов ксенона XeF2, XeF4, XeF6(взаимодействие с водой, окислительно-восстановительные и кислотно-основные свойства). Кислородные соединения ксенона. Диаграммы Фроста. Трехцентровая, четырех оэлектронная связь во фторидах благородных газов. Применение благородных газов.

Переходные элементы

18. Элементы 3-й группы: скандий, иттрий, лантан и лантаниды, актиний и актиниды

Закономерности в изменении электронных конфигураций, радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Редкоземельные элементы (РЗЭ). Лантанидное сжатие. Цериевая и иттриевая подгруппы. Физические свойства простых веществ: энергия атомизации, температуры фазовых переходов, магнитные свойства.

Химические свойства РЗЭ. Закономерности строения и свойств оксидов, гидроксидов. Комплексные соединения РЗЭ: координационные числа, координационные полиэдры, устойчивость. Химия редкоземельных элементов с переменной степенью окисления. Разделение, применение и биологическая роль РЗЭ.

Актиний и актиниды. Закономерности в изменении электронной конфигурации, радиусов, величин энергии ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел актиния и актинидов. Подгруппы тория и берклия. Получение, физические и химические (взаимодействие с кислотами, щелочами, неметаллами) свойства простых веществ. Строение и свойства соединений актинил-ионов: МО2+ (М = U, Np, Pu). Особенности химии тория и урана. Использование актинидов в ядерной энергетике. Синтез трансурановых элементов.

19. Элементы 4-й группы: титан, цирконий, гафний

Закономерности в изменении электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел атомов. Природные соединения, получение и сопоставление физических и химических свойств простых веществ. Сопоставление строения и свойств однотипных соединений в ряду Э(IV) - Э(III) - Э(II) (оксиды, гидроксиды, галогениды, сульфаты, пероксиды). Комплексные соединения. Разделение смесей соединений циркония и гафния. Диаграмма ВЭ-СО для соединений титана. Пероксидные соединения титана. Применение и биологическая роль титана, циркония, гафния и их соединений.

20. Элементы 5-й группы: ванадий, ниобий, тантал

Закономерности в изменении электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации, степеней окисления, координационных чисел атомов Природные оединения, получение, применение, физические и химические свойства простых веществ. Строение и химические свойства катионных и анионных форм соединений ванадия (V). Изополисоединения: строение, зависимость состава от рН и концентрации. Диаграммы ВЭ-СО Получение и сопоставление окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств соединений V(II) - V (III) - V (IV) - V (V). Сульфосоли (сульфидные анионные комплексы) и пероксидные соединения ванадия (V). Соединения ниобия и тантала в низких степенях окисления. Кластеры. Биологическая роль соединений ванадия, циркония и гафния.

21. Элементы 6-й группы: хром, молибден, вольфрам

Закономерности в изменении электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел атомов. Природные соединения, получение, применение, физические и химические свойства простых веществ.

Сопоставление строения и свойств высших оксидов ЭО3 и кислот Н2ЭО4. Конденсация оксоанионов: изо- и гетерополи-соединения. Диаграммы ВЭ-СО для соединений хрома, молибдена и вольфрама. Кислотно-основные, окислительно-восстановительные свойства соединений хрома в ряду Cr (VI)-Cr (III)-Cr (II). Равновесие хромат - дихромат в водных растворах. Сопоставление процесса взаимодействия с водой солей Ti(III), V (III) и Cr(III). Галогениды и оксогалогениды Cr, Mo и W. Пероксидные соединения хрома. Сульфосоли (сульфидные анионные комплексы). Комплексные соединения, гидратная изомерия. Особенности соединений молибдена и вольфрама в низших степенях окисления: "синей", "бронз". Ацетат Cr (II). Кратные связи металл-металл в соединениях хрома, молибдена, вольфрама. Биологическая роль соединений хрома, молибдена, вольфрама.

22. Элементы 7-й группы: марганец, технеций, рений

Закономерности в изменении электронных конфигураций, радиусов, величин энергии ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Природные соединения, получение, физические, химические свойства и применение простых веществ. Использование соединений технеция в медицине. Диаграммы ВЭ-СО для соединений марганца, технеция и рения. Сопоставление свойств соединений марганца с различными степенями окисления. Сравнение строения и свойств (термодинамической устойчивости, кислотно-основных, окислительно-восстановительных) соединений Mn(VII) - Те(VII) - Re(VII). Карбонильные соединения. Кратные связи металл-металл в соединениях марганца, технеция и рения. Биологическая роль соединений марганца, технеция и рения.

23. Элементы 8-й, 9-й и 10-й групп

3d элементы - железо, кобальт, никель. Закономерности в изменении электронной конфигурации, радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Природные соединения, получение, применение и свойства простых веществ. Ферромагнетизм. Коррозия железа и пути ее предотвращения. Получение, строение и химические свойства соединений Fe, Cо, Ni со степенью окисления II и III. Строение и свойства комплексных соединений железа, кобальта, никеля. Термодинамическая и кинетическая устойчивость гексацианоферратов калия. Получение и сопоставление свойств соединений Fe (III) и Fe (VI). Карбонилы переходных элементов. Роль железа в биологических процессах.

4d- и 5d-элементы: рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина. Природные соединения, получение, применение, физические и химические свойства простых веществ. Сопоставление свойств соединений элементов 8-10 групп в различных степенях окисления. Особенности строения и свойств соединений элементов с высшей степенью окисления. Комплексные соединения 4d- и 5d-элементов: строение, изомерия, трансвлияние, свойства и их направленный синтез.

24. Элементы 11-й группы: медь, серебро, золото

Закономерности в изменении электронных конфигураций, радиусов, величин энергии ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов. Природные соединения, получение, применение, физические и химические свойства, простых веществ. Сопоставление строения и свойств однотипных соединений (оксиды, гидроксиды, галогениды) M(I) (М = Cu, Ag, Au ). Соединения меди (II). Комплексные соединения элементов: координационные числа, зависимость формы координационного полиэдра от электронной конфигурации центрального атома и природы лиганда. Строение и свойства соединений Cu, Ag, Au в высших степенях окисления. Высокотемпературные сверхпроводники на основе сложных оксидов меди. Биологическая роль соединениймеди, серебра и золота.

25. Элементы 12-й группы: цинк, кадмий, ртуть

Закономерности в изменении электронных конфигураций, радиусов, величин энергии ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел атомов. Природные соединения, получение, применение, физические и химические свойства цинка, кадмия, ртути. Строение и свойства оксидов, гидроксидов и галогенидов. Строение и диспропорционирование соединений Hg22+. Комплексные соединения ртути. Применение и биологическая роль соединенийсоединений цинка, кадмия, ртути.

26. Современные проблемы неорганической химии

Неорганическая химия и создание современных функциональных материалов. Сонохимия. Экстремальные воздействия в неорганическом синтезе.

Понятия химии твердого тела. Нестехиометрические соединения. Квазихимическое описание равновесий дефектов. Основные типы реакций с участием твердого тела. Зависимость дефектного состава кристаллов от условий синтеза. Влияние дефектов на свойства кристаллов и кинетику твердофазных превращений.

Современные неорганические материалы. Материалы для водородной энергетики Супрамолекулярная химия. Наноматериалы и нанотехнология.

Биологическая неорганическая химия. Организация биологической клетки. Неорганические вещества в биологической клетке. Понятие о процессах переноса неорганических частиц (кислород, калий, натрий, кальций, железо, цинк). Каталитические процессы (связывание азота в аммиак). Сенсоры.

27. Основные методы исследования неорганических веществ

Основные группы методов исследования неорганических веществ. Информация, получаемая из различных методов исследования.Рентгеновский, нейтронографический, электронографический дифракционные методы. Спектральные методы исследования: оптическая, рентгеновская и мессбауэровская спектроскопия; радиоспектроскопические методы. Методы исследования с использованием синхротронного излучения. Магнетохимия. Термические методы исследования. Понятие о физико-химическом анализе.

Рекомендуемая литература

Основная

  1. М.Е. Тамм, Ю.Д. Третьяков. Неорганическая химия. Т. 1. Физико-химические основы неорганической химии. М.: Академия, 2004.
  2. А.А. Дроздов, В.П. Зломанов, Г.Н. Мазо, Ф.М. Спиридонов. Неорганическая химия. Т. 2. Химия непереходных элементов. Под ред. академика РАН Ю.Д. Третьякова. М.: Академия, 2004.
  3. А.А. Дроздов, В.П. Зломанов, Г.Н. Мазо, Ф.М. Спиридонов. Неорганическая химия. Химия переходных элементов. Т.3, часть 1-ая. Под ред. акад.Ю.Д. Третьякова. М.: Академия, 2006.
  4. А.А.Дроздов, В.П.Зломанов, Г.Н.Мазо, Ф.М.Спиридонов. Неорганическая химия. Химия переходных элементов. Т. 3, часть 2-ая. Под ред. акад. Ю.Д. Третьякова. М.: Академия, 2006.
  5. Ю.Д. Третьяков, Л.И. Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю. Цивадзе. Неорганическая химия. Химия элементов. Кн. 1 и 2. М.: Химия. 2-ое издание 2007.
  6. Д. Шрайвер, П. Эткинс. Неорганическая химия. Т.1 и 2. Пер. под ред. В.П. Зломанова. М.: Мир, 2004.
  7. Н.С. Ахметов Общая и неорганическая химия: М.: Высш. шк., 2001.
  8. Практикум по неорганической химии. Под ред. акад. Ю.Д. Третьякова, М.: Академия, 2004.
  9. Е.И. Ардашникова., Г.Н. Мазо, М.Е. Тамм.Вопросы и задачи к курсу неорганической химии. Учеб.пособие. М.: Изд-во Моск.ун-та, 2000.
  10. Ю.М. Коренев, А.Н. Григорьев, Н.Н. Желиговская, К.М. Дунаева. Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями. М.: Мир. 2004.

Дополнительная

  1. О.М. Полторак, Л.М. Ковба. Термодинамические основы неорганической химии. М.: Изд-во Моск.ун-та, 1984.
  2. Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон. Современная неорганическая химия, ч.1-3. М.: Мир, 1969.
  3. Н.Я. Турова. Неорганическая химия в таблицах. М.: ВХК РАН, 1999.

Учебники, подготовленные преподавателями кафедры неорганической химии Химического факультета МГУ

М.Е.Тамм, Ю.Д.Третьяков Неорганическая химия: В 3-х т. Т. 1: Физико-химические основы неорганической химии: Учебник для студ. высш. учеб. заведений Издательский центр "Академия", 2004. - 240 с. ISBN 5-7695-1446-9 А. А. Дроздов, В. П. Зломанов, Г. Н. Мазо, Ф. М. Спиридонов Неорганическая химия: В 3-х т. Т. 2: Химия непереходных элементов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений М.: Издательский центр "Академия", 2004. - 368 с. ISBN 5-7695-1436-1 Алешин В. А., Дунаева К. М., Жиров А. И., Киселев Ю. М., Коренев Ю. М., Субботина Н. А., Тамм М. Е. Практикум по неорганической химии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений М.: Издательский центр "Академия", 2004. - 384 с. ISBN 5-7695-1568-6 Ю.М.Корнев, А.Н.Григорьев, Н.Н.Желиговская, К.М.Дунаева Задачи и вопросы по общей и неорганической химии (с ответами и рещениями) Москва: МИР, 2004. - 368 с. А.А.Дроздов, В.П.Зломанов, Г.Н.Мазо, Ф.М.Спиридонов Неорганическая химия в 3-х томах Ю.М.Киселев, Н.А.Добрынина Химия координационных соединений Е.И.Ардашникова, Г.Н.Мазо, М.Е.Тамм Сборник задач по неорганической химии Н. А. Субботина, В.А.Алешин, К.О. Знаменков Демонстрационные опыты по неорганической химии

Программу составили
проф. Зломанов В.П.
проф. Шевельков А.В.
под общей редакцией академика Третьякова Ю.Д.




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору