Лекция 2. Основы строения вещества. Химическая связь

2.1. Строение атома. Понятие о квантовой механике. Характеристика состояния электронов системой квантовых чисел, их физический смысл. Атомные орбитали для s-, p-, d- состояний электронов. Принцип Паули. Максимальное число электронов в электронных слоях и оболочках. Правило Хунда. Последовательность энергетических уровней и подуровней электронов в многоэлектронных атомах.Энергия ионизации, сродство к электрону.

2.2. Периодический закон Д.И.Менделеева и строение атомов элементов. Современная формулировка периодического закона. Структура периодической системы. Заполнение электронных слоев и оболочек атомов. Периодическое изменение свойств элементов (вертикальная, горизонтальная и диагональная периодичности). Атомные и ионные радиусы, их зависимость от электронного строения и степени окисления. Периодический закон как основа неорганической химии, его философское значение.

2.3. Ковалентная связь. Метод валентных связей. Электроотрицательность. Свойства ковалентной связи; направленность и насыщаемость. Полярная ковалентная связь. Механизм образования ковалентной связи (обменный, донорно-акцепторный). Характеристика ковалентной связи: длина, прочность, валентные углы. Понятие о нахождении средней энергии связи в сложных молекулах. Эффективные заряды атомов в молекулах. Дипольные моменты и строение молекул. Основные положения метода валентных связей. Валентность элемента.

2.4. Ионная связь. Ионная связь как предельный случай ковалентной связи. Ненаправленность и ненасыщаемость ионной связи. Электростатическое взаимодействие ионов. Кривая потенциальной энергии для ионной молекулы. Понятие о расчете энергии ионной связи. Поляризация ионов. Зависимость поляризации ионов от типа электронной структуры, заряда и радиуса иона. Влияние поляризации ионов на свойства вещества, температуру плавления, термическую устойчивость.

2.5. Межмолекулярное взаимодействие. Природа межмолекулярных сил. Энергия межмолекулярного взаимодействия. Взаимодействие между полярными и неполярными молекулами: ориентационное индуктивное, дисперсионное (силы ван-дер-Ваальса).

2.6. Водородная связь. Межмолекулярная и внутримолекулярная, симметричная и асимметричная водородная связь. Энергия и длина связи. Влияние водородной связи на свойства вещества (температуру плавления, кипения, степень диссоциации в водном растворе и др.).

2.6. Строение вещества в конденсированном состоянии. Твердое, жидкое, газообразное, плазменное состояния; их особенности. Типы кристаллических решеток (атомная, молекулярная, ионная, металлическая). Природа связи между частицами в различных типах кристаллических решеток. Нестехиометрические соединения. Дальтониды и бертоллиды.

Лекция 3. Химическая термодинамика.

3.1. Элементы химической термодинамики. Функции состояния. Понятие о химической термодинамике. Внутренняя энергия и энтальпия, их физический смысл. Термохимия Экзо- и эндотермические реакции. Термохимические уравнения. Понятие о стандартном состоянии. Стандартные энтальпии образования веществ. Закон Гесса и его следствия. Применение закона Гесса для вычисления энтальпий химических реакций, энергий связей в молекулах, энтальпий атомизации, энтальпий сгорания, энтальпий растворения и др.

3.2 Понятие об энтропии. Абсолютная энтропия и строение вещества. Изменение энтропии в различных процессах. Использование справочных данных для расчета характеристик различных процессов.

3.3. Химическое равновесие. Истинное и кажущееся равновесия, их признаки. Константа химического равновесия (Кр, Кс, Ка). Энергия Гиббса, ее связь с энтропией и энтальпией. Изменение энергии Гиббса как характеристика равновесного состояния. Связь стандартного изменения энергии Гиббса с константой равновесия.

3.4. Равновесие в гомогенных и гетерогенных системах. Использование справочных данных для расчета стандартного изменения энергии Гиббса и константы химического равновесия. Связь изменения энергии Гиббса со стандартным изменением этой величины. Критерий самопроизвольности процессов. Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье-Брауна. Влияние температуры, давления и концентрации реагентов на химическое равновесие.

Лекция 4. Химическая кинетика.

1. Скорость химической реакции. Закон действующих масс.

 

2. Константа скорости химической реакции. Порядок и молекулярность химических реакций

 

3. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Зависимость химической реакции от температуры. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Гомогенный и гетерогенный катализ.

 

4. Гомогенные и гетерогенные равновесия.

 

5. Константа равновесия.

 

6. Правило Ле – Шателье. Фазовые равновесия. Правило фаз Гиббса.

 

7. Диаграммы состояния воды.