Методичк Рязановой

9

1

2

3

4

5

4 Строение атома

4.1Основные принципы квантовой теории строения вещества: представления о корпускулярно-волновом дуализме явлений микромира, принципе неопределенности, уравнении Шредингера, волновой функции, атомной орбитали.

4.2Квантовые числа. Вид волновых функций и распределение электронной плотности на различных атомных орбиталях. Принципы заполнения электронных орбиталей, подуровней и уровней атома. Электронные форму-

лы элементов. Орбитали валентных уровней атома в нормальном и возбужденном состоянии.

2

10

5 Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева

5.1Периодический закон Д.И. Менделеева, его содержание и физический смысл. Структура периодической системы на основе строения атомов. Варианты периодической системы. Основные закономерности периодического изменения свойств атомов элементов (радиусы атомов, потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность). Химические свойства элементов и периодический характер их изменения. Значение периодического закона.

5.2Основные закономерности периодического изменения свойств сложных соединений. Закономерности зависимости свойств неорганических соединений от свойств образующих их элементов. Проявление периодиче-

ского закона в кислотно-основных свойствах неорганических соединений.

6

4

6

6 Химическая связь

6.1Понятие о современных теориях химической связи. Механизмы образования связей. Типы химических связей: ковалентная, ионная, металлическая, водородная. Характеристики химической связи: электрические дипольные моменты, эффективные заряды атомов, степень ионности, направленность и насыщенность, энергия и длина связи.

6.2Метод валентных связей (МВС) и особенности используемой в нем волновой функции. δ- и π-связи. Типы гидридизации атомных орбиталей и геометрия молекул.

Метод молекулярных орбиталей (ММО) и особенности используемой в нем волновой функции. Связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали, их заполнение электронами, порядок и энергия связей.

Проявление свойств химических связей в твердом состоянии вещества. Особенности ионной связи и строение ионных кристаллов. Применение теории химической связи в химии и биологии. Энергия ковалентных связей и энергетика химических реакций. Геометрия молекул. Гибридность биомолекул, взаимо-

действие биомолекул с водой как следствие образования водородных связей и взаимодействие диполей во-
ды с атомами, имеющими значительные заряды. Значение водородных связей для биологических процессов.	1	6
9

	1	2	3	4	5
	7	Растворы
	7.1	Понятие о грубодисперсных системах, коллоидных системах и истинных растворах. Истинные растворы
		как смеси ионно- и молекулярно-дисперсного уровня. Природа межмолекулярных сил в растворах: силы Ван-
		дер-Ваальса (ориентированные, индукционные, дисперсионные); ион-дипольное взаимодействие, водородная
		связь.
		Значение растворов в химии и биологии. Свойства воды, ее биологическая роль. Способы выражения со-
		става растворов. Явление осмоса, его значение для растений. Теория электролитической диссоциации. Силь-
		ные и слабые электролиты. Типы сильных электролитов. Гидратация ионов. Энергия гидратации. Кристалло-
		гидраты. Зависимость растворимости сильных электролитов от энергии кристаллической решетки и энергии
		гидратации ионов.
		Активность, коэффициенты активности. Произведение растворимости. Значение растворов сильных элек-
		тролитов в химии, биологии и геохимии.
		Типы слабых электролитов. Ионное произведение воды. Свойства слабых электролитов. Константы и сте-
		пени диссоциации слабых электролитов. Водородный и гидроксильный показатели растворов. Способы изме-
10		рения водородного показателя.
	7.2	Электролитическая диссоциация кислот, оснований, солей. Процессы диссоциации веществ в почвенных
		растворах, значение их для растений. Реакции в растворах электролитов. Гидролиз солей. Типы гидролиза.
		Константы и степени гидролиза солей. Буферные растворы. Значение буферных систем для почвы, расте-
		ний.	1	4	12

8.Окислительно-восстановительные реакции

8.1Современная теория окислительно-восстановительных процессов. Понятие о восстановлении, окислении, восстановителе, окислителе. Степень окисления и правила ее вычисления. Важнейшие окислители и восстановители. Периодичность окислительно-восстановительных свойств элементов. Электронные уравнения. Характеристика окислительно-восстановительных свойств сложных соединений.

8.2Методы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций (метод электронного баланса, электронно-ионный метод). Окислительно-восстановительные превращения некоторых биогенных

элементов (азот, сера, железо, марганец). Окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение Нерн-
ста. Направление окислительно-восстановительных реакций. Окислительно-восстановительный потенциал	2	6
почвы, его значение. Роль окислительно-восстановительных реакций в природе и промышленности.

10

11

1	2	3	4	5
9	Комплексные соединения
	Координационная теория Вернера. Современные представления о комплексных соединениях. Особенности
	комплексных соединений со сложным строением координационных сфер.
	Диссоциация комплексных соединений. Устойчивость комплексных соединений в растворах. Константы
	нестойкости и константы устойчивости. Факторы, влияющие на устойчивость комплексных соединений.
	Теория координационной химической связи: метод валентных связей, теория кристаллического поля.
	Значение комплексных соединений в биохимии клетки. Применение комплексных соединений в сельском
	хозяйстве. Комплексные соединения и проблемы экологии. Новое направление в химии – бионеорганическая			6
	химия.
10	Химия биогенных элементов
10.1	Химия элементов и их важнейших соединений
	Водород
	Своеобразие строения атома водорода, его физических и химических свойств. Значение водорода для жи-
	вых организмов. Значение водородной связи. Вода, геометрия и свойства ее молекулы. Химические свойства
	воды. Вода, растворитель и лиганд. Значение воды для живых организмов. Вода в сельском хозяйстве. Эколо-
	гические аспекты водопользования.
	Элементы I А-подгруппы
	Химические свойства щелочных металлов и их соединений. Свойства катионов щелочных металлов как
	важнейшей формы существования их в природе. Комплексы катионов натрия и калия с биомолекулами. Роль
	катионов натрия и калия в живой клетке. Натрий и калий как компоненты почвы и почвенных растворов. Ка-
	лийные удобрения. Калий как элемент питания растений.			2
	Элементы II А-подгруппы
	Общая сравнительная характеристика элементов II А-подгруппы и их соединений. Физические и химиче-
	ские свойства магния и кальция. Катионы магния и кальция как важнейшие формы существования этих эле-
	ментов в природе. Катионы магния и кальция в ионном обмене.
	Роль магния в хлорофилле. Магний и кальций как питательные компоненты почв, их ионообменное пове-
	дение в почвах.
	Значение соединений кальция для химической мелиорации кислых и щелочных почв. Соединения кальция
	и магния как строительные и конструкционные материалы.			2

11

12

1	2	3	4	5
10.2	Химия р-элементов и их важнейших соединений
	Элементы III A-подгруппы. Общая характеристика
	Отличие электронного строения атомов бора и алюминия от строения атомов других элементов подгруп-
	пы. Преобладание ковалентного характера связей бора и двойственный ионно-ковалентный характер связей
	алюминия.
	Физические и химические свойства элементного бора. Водородные соединения бора, их применение. Ки-
	слородные соединения бора: оксид, борная кислота, поликислоты бора, их соли. Бор в биосистемах. Примене-
	ние соединений бора в сельском хозяйстве.
	Свойства алюминия и его соединений. Амфотерность оксида и гидроксида алюминия. Комплексные со-
	единения алюминия. Гидролиз солей алюминия. Токсичность избытка катионов алюминия в почве для расте-
	ний.			2
	Элементы IV А-подгруппы. Общая характеристика
	Химия неорганических соединений углерода. Особенности связей С−Н, С−С, С=О как основа биоэнер-
	гетики. Значение соединений углерода в сельском хозяйстве. Экологические аспекты химии углерода.
	Химия соединений кремния. Кремнезем, силикаты и алюмосиликаты как почвообразующие минералы.
	Особенности химии германия, олова, свинца. Применение элементов их соединений. Экологическая опасность
	соединений свинца.			2
	Элементы V А-подгруппы. Общая характеристика
	Химия молекулярного азота и его важнейших соединений – аммиака и его производных, оксидов азота,
	азотной кислоты и ее солей. Проблема связывания атмосферного азота. Азот как биогенный элемент. Важ-
	нейшие азотсодержащие биомолекулы, их значение в деятельности растительных и животных клеток. Пре-
	вращения соединений азота в почве и растительных организмах. Азот как элемент питания. Круговорот азота
	в природе. Азотные удобрения. Экологические аспекты их применения.
	Химия фосфора и его важнейших соединений. Химия ортофосфорной кислоты и ее солей. Конденсирован-
	ные фосфорные кислоты и их соли. Фосфор как биогенный элемент. Биомолекулы, содержащие фосфор. Зна-
	чение фосфора как элемента питания. Круговорот фосфора в природе. Фосфорные удобрения, условия эконо-		4	6
	мической эффективности их применения. Экологические аспекты применения фосфорных удобрений.

12

13

1	2	3	4	5
	Элементы VI А-подгруппы
	Кислород. Свойства молекулярного кислорода. Молекулярный кислород в биоэнергетике. Экологическая
	роль кислорода и озона атмосферы.
	Сложные соединения кислорода как важнейшие классы неорганических соединений. Роль функцио-
	нальных кислородсодержащих групп в биомолекулах. Экологическая роль кислорода и озона в атмосфере.
	Сера как биогенный элемент. Свойства серы и ее важнейших соединений. Соединения серы с водородом и
	кислородом. Сероводород и полисульфаты. Сернистый газ, сернистая кислота, сульфиты. Серная кислота,			2
	сульфаты. Экологическая опасность сернистого газа. Применение серы и ее соединений в сельском хозяйстве.
	Элементы VII А-подгруппы
	Общая сравнительная характеристика галогенов. Свойства галогенов и их важнейших соединений. Био-
	генное значение галогенов. Засоленность почв и методы борьбы с ней. Особенности фтора и его соединений.
	Фтороводород, фтороводородная (плавиковая) кислота. Фтор как биологически активный элемент и как эле-
	мент − загрязнитель окружающей среды.
	Особенности хлора и его соединений. Хлороводород, хлороводородная (соляная) кислота. Кислородные
	соединения хлора. Особенности хлора как биогенного элемента. Роль хлора в клетке, его круговорот в приро-
	де, применение его соединений в сельском хозяйстве.			2

10.3Химия d-элементов и их соединений

Общая характеристика d-элементов. Биологически активные металлы, их функции в обмене веществ рас-

тительных организмов. Общие химические особенности d-металлов. Разнообразие степеней окисления. Со-
единения с высшими и низшими степенями окисления.
Особенности химии важнейших биогенных d-металлов: ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, нике-
ля, меди, цинка, молибдена и их соединений. Химические свойства важнейших биогенных соединений d-
металлов.
Микроудобрения и условия их эффективного применения. Экономическая эффективность использования
микроэлементов в сельском хозяйстве. Экологические проблемы, связанные с получением металлов в про-
мышленности, и пути их решения. Основные химические особенности лантаноидов и актиноидов. Значение	6
лантаноидов как микроэлементов для растений.

13

1	2	3	4	5
	4.2. Аналитическая химия
	Введение
	Предмет и задачи аналитической химии в сельскохозяйственном производстве. Роль аналитической химии в
	охранеокружающей среды. Понятиеоб экологическом мониторинге и предельно допустимых концентрациях.
	Классификация методов анализа. Качественный и количественный анализ. Химические и инструменталь-
	ные методы анализа. Инструментализация как главный путь развития аналитической химии. Выбор методов			2
	анализа.

1 Теоретические основы

1.1Аналитические сигналы и аналитические реакции

Понятие об аналитическом сигнале и аналитической реакции. Особенности аналитических сигналов в гра-

виметрическом, потенциометрическом и фотометрическом методах анализа. Требования, предъявляемые к
аналитическим реакциям. Количественные характеристики полноты протекания реакций – константы равно-	1
весия. Общая (аналитическая) и равновесная концентрации.

1.2Метрология в аналитической химии и статистическая обработка результатов анализа

Основные требования метрологии в аналитической химии. Оценка правильности результатов. Критерий

		воспроизводимости результатов. Виды погрешностей анализа. Систематические погрешности. Статистическая
		погрешность и доверительный интервал. Обработка результатов анализа на ЭВМ. Сопоставление результатов,	2
		полученных с помощью различных методов анализа.
14	1.3	Кислотно-основное равновесие
		Протолитическая теория кислот и оснований. Ионное произведение воды. Величина pH как условие про-
		ведения аналитических реакций. Буферные растворы в аналитической химии. Значение гидролиза для анали-	1
		тических реакций.

1.4Гетерогенное равновесие

Произведение растворимости. Факторы, влияющие на полноту осаждения (влияние одноименных ионов,

рН, комплексообразование, окислительно-восстановительные реакции, температура). Свойства осадков кри-	1
сталлических и аморфных. Причины загрязнения осадков и условия получения чистых осадков.

1.5Комплексные соединения и органические реагенты

Комплексные соединения в аналитической химии. Использование комплексообразования для определения

ионов, маскировки ионов, для растворения осадка и т.д.	1
Органические реактивы в химическом анализе. Комплексоны. Комплексон-III.
14

15

1

2

3

4

5

1.6Окислительно-восстановительные реакции в аналитической химии

Важнейшие окислители и восстановители, используемые в анализе. Количественная характеристика пол-

ноты протекания окислительно-восстановительных реакций. Перманганатометрическое титрование. Дихрома-
тометрическое титрование. Йодометрическое титрование. Использование реакций окисления-восстановления,	1
значение условий их проведения.

1.7Разделение, выделение и концентрирование веществ

Разделение, выделение и концентрирование элементов с помощью осаждения их труднорастворимых со-

	единений. Групповые и селективные неорганические и органические реагенты.
	Основные положения ионного обмена. Катиониты и аниониты, их типы. Ионообменная хроматография как	1
	способ разделения и концентрирования ионов.
2.	Химические методы анализа
2.1	Гравиметрический анализ
	Сущность метода. Требования, предъявляемые к осаждаемой и весовой формам. Условия количественного
	осаждения труднорастворимых веществ. Последовательность операций. Приемы обработки осадков, промы-
	вание осадков, выбор промывной жидкости, декантация, фильтрование, варианты и техника этих операций.
	Высушивание и взвешивание осадков.
	Точность гравиметрических методов. Факторы, влияющие на точность. Аналитические весы и разновесы.	8
	Техника взвешивания.

2.2Титриметрический анализ

Сущность метода. Прямое и обратное титрование. Методы титриметрического анализа. Измерительная по-

суда. Способы выражения состава растворов и вычисления. Титрование.
Точка эквивалентности и конечная точка титрования. Стандартные и стандартизированные растворы.	2
Фиксаналы. Точность титриметрического анализа. Источники погрешности.

2.2.1Кислотно-основное титрование

Сущность метода. Стандартизация растворов кислот и щелочей. Точка нейтральности, точка эквивалент-

ности и конечная точка титрования. Кривые титрования.
Индикаторы кислотно-основного титрования. Теория индикаторов. Выбор индикатора. Ошибки титрова-	4	8
ния. Определение содержания кислоты в растворе. Определение карбонатной жесткости воды.

2.2.2Окислительно-восстановительное титрование

Методы окислительно-восстановительного титрования: перманганатометрия, йодометрия, дихроматомет-

рия. Индикаторы окислительно-восстановительного титрования.

15

16

1

2

3

4

5

Перманганатометрия. Общая характеристика метода. Стандартизация раствора перманганата калия. Определение содержания железа (II).

Йодометрия. Общая характеристика метода. Стандартизация раствора тиосульфата. Крахмал как индикатор. Определение содержания свободного хлора в воде.

Дихроматометрия. Общая характеристика метода. Определение содержания железа (II).

2.2.3Комплексонометрическое титрование

Сущность метода. Реакции комплексонообразования. Хелатометрия. Использование аминополикарбоно-

	вых кислот в титриметрическом анализе. Способы хелатометрического титрования: прямое, обратное, вытес-
	нительное, косвенное. Металлохромные индикаторы. Комплексон (III) (ЭДТА) как хелатометрический реа-
	гент. Определение общей жесткости воды.	12
3	Инструментальные методы анализа
3.1	Абсорбционная молекулярная фотометрия
	Законы поглощения света (закон Бувера − Ламберта − Бера). Оптическая плотность, молярный коэффици-
	ент поглощения.
	Спектрофотометрия и колориметрия. Принципиальные схемы устройства спектрофотометра. Способы мо-
	нохроматизации света. Основы спектрофотометрического анализа растворов. Чувствительность метода. Гра-
	фические и расчетные способы определения концентрации вещества. Области применения спектрофотомет-	8
	рии и колориметрии. Определение меди (II), железа (III) с помощью фотоэлектроколориметра.

3.2Потенциометрия

Связь между электродвижущей силой и активностью потенциалопределяющих ионов раствора. Индика-

	торные электроды и электроды сравнения. Стеклянный, платиновый, ионоселективный электроды, области их
	устойчивых показаний.
	Прямая потенциометрия (ионометрия). Назначение, область применения. Потенциометрическое определе-
	ние нитрат-иона с помощью ионоселективного электрода.			8
3.3	Хроматометрический анализ			4
	Сущность метода. Классификация методов.
	Итого:	14	16	160

16

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1.Глинка, Н. А. Общая химия / Н. А. Глинка. – М. : Интегралл-пресс, 2000.

2.Князев, Д. А. Неорганическая химия / Д. А. Князев, С. Н. Смарыгин. – М. : Высшая шко-

ла, 1990.

3.Рязанова, Г. Е. Общая и неорганическая химия. Таблицы и схемы : учеб. пособие / Г. Е. Рязанова. – Саратов: Сарат. гос. агр. ун-т, 2004.

4.Хомченко, Г. П. Неорганическая химия / Г. П. Хомченко, И. К. Цитович. – М. : Высшая школа, 1987.

5.Цитович, И. К. Курс аналитической химии : учебник для с.-х. вузов. – М. : Высшая шко-

ла, 1994.

6.Практикум по аналитической химии : учеб. пособие для студентов агрономических специальностей / Г. Е. Рязанова, Н. Н. Гусакова, Ю. В. Самохина, О. Г. Хтеранович ; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2003.

Дополнительная

1.Дорохова, Е. Н. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа : учебник для агрономич. спец. ун-тов / Е. Н. Дорохова, Г. В. Прохорова. – М. : Высшая школа, 1991.

2.Зайцев, О. С. Химия. Современный краткий курс / О. С. Зайцев. − М. : Агар, 1997.

3.Степин, В. Д. Неорганическая химия / В. Д. Степин, А. А. Цветков. – М. : Высшая школа,

1994.

4.Основы аналитической химии: учебник для вузов : в 2 книгах / Ю. А. Золотов [и др.] ; под ред. Ю. А. Золотова. – М. : Высшая школа, 1996.

Журналы

1.Химизация сельского хозяйства.

2.Агрохимия.

17

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ И АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Раздел первый. Неорганическая химия

1.Предмет химии. Особенности химического движения.

2.Роль химизации в развитии сельскохозяйственного производства. Экологические проблемы в сельском хозяйстве.

3.Основные понятия химии (атом; молекула; моль; относительная атомная масса; молярная масса; эквивалент; молярная масса эквивалента).

4.Язык химии (химическая формула, индексы, коэффициенты, схемы и уравнения химических реакций).

5.Основные законы химии (закон сохранения массы, закон постоянства состава, закон эквивалентов, закон Авогадро).

6.Химическая кинетика. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Закон действия масс.

7.Химическое равновесие. Константа равновесия. Принцип Ле-Шателье.

8.Химическая термодинамика. Энтальпия, энтропия, энергия Гиббса. Законы термодинамики. Оценка возможности самопроизвольного протекания химической реакции.

9.Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева.

10.Современные представления о строении атома. Алгоритм общей характеристики элемента и его соединений.

11.Проявление периодического закона в кислотно-основных свойствах неорганических соединений.

12.Химическая связь. Механизмы образования химической связи. Типы химической связи. Разновидности химической связи. Гибридизация атомных орбиталей.

13.Окислительно-восстановительные реакции. Алгоритм составления уравнения окислительно-восстановительной реакции. Значение окислительно-восстановительных реакций для растений.

14.Растворы. Концентрация растворов. Электролитическая диссоциация кислот, оснований и солей. Гидролиз солей. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Реакции в растворах электролитов. Значение процессов, идущих в растворах, для почвы, для растений.

15.Комплексные соединения. Координационная теория Вернера. Диссоциация комплексных соединений. Значение комплексных соединений.

16.Химия биологически активных элементов и их соединений. Макро- и микроэлементы, макро- и микроудобрения, условиях их эффективного применения.

Раздел второй. Аналитическая химия

17.Предмет аналитической химии. Значение аналитической химии для агрохимического анализа.

18.Аналитический сигнал. Методы аналитической химии.

18