Вопросы по химии, Семестр 1

1. Основные проблемы химии. Химия и материя. Частицы материи: элементарные частицы, атомы, молекулы, продукты их ассоциации и агрегации. Вещества, их классификация. Чистота веществ. Определения и методы химии. Общая характеристика химических элементов (атомная масса, размеры атомных частиц, окислительное число.)

2. Вопросы химической метрологии. Современная система атомных масс. Относительные атомные и молекулярные массы, определение атомных и молекулярных масс. Моль как единица измерения в химии. Законы сохранения и стехиометрии -сохранение массы и энергии, постоянства состава, эквивалентов, кратных соотношений, простых объемных отношений, Авогадро. Ограниченность законов стехиометрии.

3. Строение атома и периодическая система Д.И.Менделеева. Структура атома. Строение и свойства атомного ядра. Радиоактивность. Электронное строение атома. Теория Бора. Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа. Правила и порядок заполнения атомных орбиталей. Строение многоэлектронных атомов.

4. Структура периодической системы. Взаимосвязь периодического закона и электронного строения атомов. Энергетическая характеристика атомов: потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Атомные и ионные радиусы. Закономерности их изменения в периодах и группах, вторичная периодичность.

5. Строение молекул и химическая связь. Основные типы химической связи: ионная и ковалентная. Особенности ионной связи. Полярная и неполярная ковалентная связь. Степень полярности. Сигма -,пи- и дельта связи. Характеристика химической связи. Метод валентных связей. Понятие о методе молекулярных орбиталей. Примеры их применения на простейших молекулах. Донорно-акцепторное взаимодействие.

6. Межмолекулярное взаимодействие. Ван-Дер-Ваальсово взаимодействие. Водородная связь. Металлическая связь. Химическая связь в полупроводниках и диэлектриках. Агрегатное состояние вещества. Газы, уравнения состояния. Химическое строение твердого тела. Кристаллы. Кристаллические решетки. Полиморфизм и изоморфизм. Жидкое и аморфное состояние. Строение жидкостей. Жидкие кристаллы. Плазменное состояние.

7. Основные понятия термодинамики. Термодинамическая система (изолированная, неизолированная, гомогенная, гетерогенная). Термодинамические параметры. Значение химической термодинамики для расчета химической аппаратуры. Первый закон термодинамики. Понятие о теплоте и работе. Тепловой эффект химической реакции. Тепловой эффект при постоянных объёме и давлении. Закон Гесса. Следствия закона Гесса. Теплоты образования и теплоты сгорания. Использование этих величин для расчета тепловых эффектов реакций.

8. Понятие о теплоёмкости. Зависимость теплоёмкости от температуры. Эмпирические формулы. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Закон Кирхгоффа. Определение направления и предела протекания химических процессов. Самопроизвольно протекающие процессы. Термодинамически обратимые и необратимые процессы. Работа обратимого процесса. Физический смысл и истолкование второго закона термодинамики. Энтропия. Изменение энтропии в изолированной системе как критерий направления процесса. Статистическое истолкование энтропии процесса. Зависимость энтропии от температуры. Вычисление абсолютной энтропии. Изменение энтропии в химических процессах.

9. Характеристические функции и термодинамические потенциалы. Термодинамические потенциалы как критерии направления процессов. Энергия Гиббса. Её изменение в химических процессах. Стандартная энергия Гиббса. Закономерности изменения энергии Гиббса родственных процессов. Способы определения изменения энергии Гиббса в химических реакциях.

10. Химическое равновесие. Константа равновесия. Способы выражения константы равновесия для идеальных и реальных систем. Вычисление состава равновесной смеси, выхода продукта, степени превращения исходных веществ. Константы равновесия гомогенных систем. Уравнения изобары и изохоры химической реакции. Зависимость константы равновесия от температуры. Правило Ле-Шателье. Уравнения изотермы и изобары как количественные выражения принципа Ле-Шателье.

11. Основы химической кинетики. Значение кинетики для расчетов химической аппаратуры. Формальная кинетика. Понятие о скорости реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действующих масс. Константа скорости химической реакции. Способы измерения скорости реакции и расчета константы скорости химической реакции. Способы измерения скорости реакции и расчета константы скорости химической реакции. Порядок и молекулярность химической реакции. Реакции первого, второго, третьего, n-го порядков. Дробный и нулевой порядок реакции. Способы определения порядка реакции. Сложные реакции (параллельные, последовательные, фотохимические). Скорость частных реакций и суммарная скорость превращения.

12. Теория химической кинетики. Теория активных соударений. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Способы определения этих величин. Взаимосвязь между тепловым эффектом реакции и энергией активации.

13. Катализ. Понятия о катализаторах. Специфичность катализаторов. Влияние катализаторов на энергию активации. Гомогенный катализ. Теория гомогенного катализа. Каталитические реакции в газах. Каталитические реакции в растворах. Примеры реакций.

14. Типы растворов. Их классификация. Понятие о растворителях. Химическая, физическая и физико-химическая теории растворов. Сольватация (гидратация), ее механизм. Способы выражения состава растворов. Взаимные пересчеты концентраций. Смешение и разбавление растворов. Растворимость газов в жидкостях. Взаимная растворимость жидкостей. Растворимость твердых тел в жидкостях.

15. . Общие свойства растворов неэлектролитов. Осмос. Осмотическое давление. Давление насыщенных паров растворителя над растворами. Криоскопия и эбулиоскопия. Законы Вант-Гоффа и Рауля. Растворы электролитов. Отклонения свойств растворов электролитов от законов Вант-Гоффа и Рауля. Коэффициент Вант-Гоффа и его физический смысл.

16. Понятие об электропроводности растворов электролитов. Теория электролитической диссоциации. Растворы слабых электролитов. Степень диссоциации. Ступенчатая диссоциация. Закон разбавления Оствальда. Растворы сильных электролитов. Ассоциация в растворах сильных электролитов. Активность и коэффициент активности. Теория Дебая-Хюккеля.

17. Электролитическая диссоциация молекул воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели. Кислотно-основные индикаторы. Произведение растворимости труднорастворимых солей. Взаимосвязь его с растворимостью. Солевой эффект.

18. Химические реакции. Ионные реакции в растворах. Условия смещения ионных равновесий. Правило Бертолле. Гидролиз. Степень и константа гидролиза; ее зависимость от концентрации и температуры Различные случаи гидролиза. Необратимый гидролиз. от и оснований.

19. Окислительно-восстановительные процессы. Процессы окисления и восстановления. Электронная теория. Общая характеристика окислительно-восстановительных свойств простых веществ и соединений. Важнейшие окислители и восстановители. Принципы составления и уравнивания окислительно-восстановительных реакций. Окислительно-восстановительный эквивалент.