Химия

Тема 1. Введение. Химия в ряду естественных наук. Значение химии в фундаментальной подготовке инженеров для различных отраслей гехники. Роль химии в охране окружающей среды. Стехиометрические законы.

Стехиометрические уравнения и расчеты. Моль-единица количества вещества. Эквивалент. Закон эквивалентов. Способы выражения концентрации растворов.

Тема 2.Строение вещества. Строение атома и периодическая система Д.И. Менделеева. Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Принцип Паули. Правила и порядок заполнения атомных орбиталей.

Строение многоэлектронных атомов. Элементы: s-,p-,d-,f-cсемейства. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева и периодический закон. Периодичность изменения кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств химических элементов и их соединений.

Тема 3. Химическая связь. Основные типы химической связи. Ковалентная связь с позиций метода валентных связей. Понятие о методе молекулярных орбиталей. Образование ковалентной связи по обменному и донорно-акцепторному механизму. Особенности ковалентной связи. Полярные молекулы. Ионная связь - предельно-полярная ковалентная связь, ее особенности. Структура ионных соединений. Химическая связь в твердых телах. Металлическая связь и ее характерные особенности. Отличительные свойства металлов, полупроводников и диэлектриков.

Основные виды межмолекулярного взаимодействия. Водородная связь. Донорно-акцепторное взаимодействие молекул. Комплексные соединения. Природа химической связи. Строение комплексных соединений.

Тема 4. Простые вещества и химические соединения.Оксиды: основные, кислотные и амфотерные. Номенклатура оксидов. Зависимость кислотно-основною характера оксидов от положения в периодической системе и степени окисления элемента. Взаимодействие между оксидами с образованием солей. Гидроксиды основные и амфотерные, кислоты. Их номенклатура и получение. Кислотно-основное взаимодействие между оксидами, гидроксидами и кислотами. Соли: нормальные, кислые и основные. Номенклатура солей. Солей. Получение и свойства солей.

Тема 5. Энергетика химических процессов.

Энергетические эффекты химических процессов и фазовых переходов. Закон сохранения энергии. Внутренняя энергия, энтальпия и их изменение в различных процессах. Термохимические уравнения. Закон Гесса и следствия, вытекающие из него.Стандартные энтальпии веществ. Термохимические расчеты. Понятие об энтропии. Изменение энтропии при химических процессах и фазовых переходах. Стандартные энтропии. Расчет изменения энтропии. Понятие об энергии Гиббса и ее изменении как меры реакционной способности. Энтальпийный и энтропийный факторы. Стандартное изменение энергии Гиббса и его расчет. Условия Самопроизвольного протекания реакции и химического равновесия.

Тема 6. Химическая кинетика. Скорость химической реакции в гомо- и гетерогенных системах. Ее зависимость от концентрации реагирующих веществ. Константа скорости реакции. Кинетическое уравнение. Молекулярность и порядок реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса. Энергия активации. Понятие об активированном комплексе. Каталитические системы и катализаторы. Зависимость скорости реакции от катализатора. Теория промежуточных активированных комплексов. Гомогенный и гетерогенный катализ.Химическое равновесие в гомо- и гетерогенных системах.Константа равновесия и ее связь с изменением энергии Гиббса. Принцип Ле-Шателье. Смещение равновесия изменением концентрации, рации, температуры и давления.

Тема 7. Химические системы. Растворы. Электролитическая диссоциация.Растворимость. Изменение энтальпии и энтропии при растворении. Законы идеальных растворов. Электролиты и неэлектролиты. Водные растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Сильные и слабые электролиты. Химический потенциал. Активность и коэффициент активности. Константа диссоциации слабых электролитов. Ионные равновесия.

Тема 8. Гидролиз солей.Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН). Гидролиз солей. Различные случаи гидролиза. Степень гидролиза и ее зависимость от концентрации и

Тема 9. Комплексные соединения в водных растворах.Номенклатура, получение и свойства комплексных соединений. Типы комплексных соединений и их диссоциация в растворах. Константа нестойкости комплексного иона. Коллоидно- и грубодисперсные системы. Получение и свойства коллоидных растворов. Олигомеры и полимеры. Клеи, лакокраски. Латексы и пасты. Поверхностно-активные вещества.температуры. Константа гидролиза. Смещение равновесия гидролиза.

Тема 10. Окислительно-восстановительные реакции.Общие понятия и определения. Классификация окислительно-восстановительных реакций. Влияние природы и концентрации реагентов, среды и других условий на глубину и направление протекания окислительно-восстановительных процессов.Составление и уравнивание реакций окисления-восстановления.

Тема 11. Электрохимические системы. Химические источники и Галтока. Гальванические элементы.Гетерогенные окислительно-восстановительные реакции. Явление на границе металл - водный раствор электролита. Возникновение скачков потенциалов на границе раздела фаз. Двойной электрический слой. Медно-цинковый гальванический элемент. Электродвижущая сила. Сравнение электрохимических свойств металлов. Стандартный водородный электрод. Стандартные электродные и окислительно-воссташовительные потенциалы. Ряд напряжений металлов. Зависимость величины электродных потенциалов от концентрации растворов. Уравнение Нернста. Необратимые и обратимые гальванические элементы. Источники тока с электродами из различных металлов, концентрационные цепи, гальванические элементы с газовыми электродами, окислительно-восстановительные

Тема 12. Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Химические процессы при электролизе. Последовательность разрядки ионов на электродах. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами. Электролиз расплавов. Количественные законы электролиза (законы Фарадея). Выход погоку. Практическое значение электролиза.__

Тема 13. Химические свойства металлов. Взаимодействие, металлов с простыми окислителями. Бинарные соединения. Отношение металлов к воде, водным растворам кислот, щелочей и солей. Роль оксидной пленки и продуктов окисления. Взаимодействие металлов с азотной и концентрированной серной кислотами, смесями кислот._

Тема 14. Коррозия металлов. Методы защиты металлов от коррозии.Термодинамика и механизм протекания коррозионных процессов. Химическая коррозия металлов. Газовая коррозия. Обезуглероживание черных сплавов.Электрохимическая коррозия с кислородной и водородной деполяризацией. Влияние различных факторов на скорость электрохимической коррозии. Типы коррозионных разрушений. Коррозионная стойкость металлов и сплавов. Виды электрохимической коррозии: атмосферная, в морской и речной воде, в растворах электролитов, почвенная коррозия. Коррозия под действием блуждающих токов, аэрационная коррозия, биокоррозия.

Защитные покрытия: металлические (анодные, катодные) и неметаллические. Химические покрытия. Электрохимическая защита: протекторная, катодная и анодная._

Тема 15. Химическая идентификация.

Качественный и количественный анализ. Аналитический сигнал. Физико-химический анализ (титрование, электрохимические методы анализа, колориметрия, хроматография). Физический анализ (спектрометрия).

Тема 16. Конструкционные материалы на основе легких и тяжелых металлов, металлов - проводников. Физические и химические свойства алюминия, титана, железа, никеля, хрома, меди, магний, бериллий, кобальт. Нахождение в природе, получение и применение.

Тема 17. Конструкционные материалы

на основе полупроводников, диэлектриков, высокомолекулярных органических материалов. Керамика и композиты, их использование.

Контрольные вопросы

1. Основные определения химии: химический элемент, атом, молекула, вещество.

2. Основные законы стехиометрии. Химические эквиваленты. Закон эквивалентов. Расчет эквивалентов элементов н сложных веществ (оксидов, оснований, кислот и солей). Расчет абсолютных масс атомов и молекул. Расчет молей газа с использованием уравнения Клапейрона-Менделеева.

3. Строение тома. Модели строения атома: модель Томсона, ядерная модель, модель строения атома водорода Бора Достоинства и недостатки.

4. Квантовые числа. Энергетические уровни и подуровни. Форма орбиталей, их пространственная ориентация.

Квантово-механичсская модель атома. Квантовый характер излучения и поглощения энергии. Уравнение Планка. Корпускуляторно-волновые свойства микрочастиц. Уравнение Де-Ьройля. принципы неопределенностей Гей-Зснберга.

5. Принципы заполнения атомных орбиталей. Вырожденное энергетических подуровней.

6. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева и периодический закон.

7. Энергия ионизации. Электроотрицательность. Сродство к электрону. Изменяемость этих показателей по группам и периодам таблицы Д.И. Менделеева.

8. Характеристики химической связи. Природа химической связи.

9. Основные положения методов валентных связей и молекулярных орбиталей.

10. Ковалентная связь и ее особенности. Полярная связь.

11. Ионная связь и ее особенности.

12. Металлическая связь и ее характеристики. Зонная теория

13. Водородная связь. Её особенности.

14. Гибридизация атомных орбиталей. Типы гибридизации.

15. Оксиды: классификация, названия оксидов. Химические свойства оксидов.

16. Основания: классификация, химические свойства, названия основании.

17. Кислоты: классификация, химические свойства, названия кислот.

18. Соли: нормальные, кислые и основные. Номенклатура солей. Свойства солей.

19. Внутренняя энергия, теплота, энтальпия. Эндо- и экзотермические реакции Термохимические расчеты.

20. Закон Гесса и следствия из него.

21. Энтропия. Свободная энергия Гиббса. Условия самопроизвольного протекания химических процессов.