Программа дисциплины
"Общая и неорганическая химия"

ВВЕДЕНИЕ

Химия как система знаний о веществах и их превращениях. Предмет и задачи химии. Теория и эксперимент в химии. Различные уровни химической теории. Информационные системы. Основные задачи современной неорганической химии.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

1. Основы химической термодинамики

Задачи химической термодинамики. Понятия: система, параметры состояния, термодинамическое равновесие, обратимые и необратимые процессы. Важнейшие признаки химических превращений. Необычные химические превращения.
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и ее изменение при химических и фазовых превращениях. Теплота и работа различного рода. Энтальпия. Стандартное состояние и стандартные теплоты химических реакций. Теплота и энтальпия образования. Термохимические расчеты, основанные на законе Гесса. Теплоемкость. Температурная зависимость теплоемкости и энтальпии. Энергия химической связи. Использование химических и фазовых превращений в неорганических системах для генерирования, хранения и транспортировки энергий.
Второй закон термодинамики. Энтропия. Зависимость энтропии от температуры. Стандартная энтропия. Изменение энтропии при фазовых переходах и химических реакциях. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Уравнение состояния. Химический потенциал и активность. Критерии самопроизвольного протекания процессов в изолированных и открытых системах.
Обратимость химических реакций. Условия химического межфазового равновесия. Константа химического равновесия как мера глубины протекания процессов. Использование стандартных энтальпий и энтропий для расчета констант равновесия химических реакций. Факторы, влияющие на величину константы равновесия.

2. Растворы

Представление об истинных и коллоидных растворах. Процессы растворения. Способы выражения состава растворов. Энергия кристаллической решетки, энергия сольватации. Факторы, влияющие на растворимость. Насыщенные и ненасыщенные растворы. Осаждение труднорастворимых солей. Произведение растворимости.
Фазовые равновесия. Основные понятия: компонент, фаза, степень свободы. Правило фаз. Диаграмма состояния воды.
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. Изотонический коэффициент, степень и константа диссоциации. Мембранное равновесие.
Идеальные и неидеальные растворы. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с неограниченной растворимостью. Двухкомпонентная система с простой эвтектикой. Криогидраты. Диаграмма состояния с химическим соединением как предельный случай систем с отрицательными отклонениями свойств от свойств идеальных растворов. Кристаллогидраты.
Кислотно-основное равновесие. Понятия "кислота" и "основание". Классическая теория Аррениуса и ее ограничения. Основные положения протолитической теории Бренстеда - Лоури, сопряженные пары кислот и оснований. Автопротолиз воды. Константа протолитического равновесия как характеристика силы кислот и оснований. Взаимодействие сильных и слабых протолитов, гидролиз как частный случай кислотно-основного равновесия.
Электрохимические свойства растворов. Сопряженные окислительно-восстановительные пары. Двойной электрический слой, электроды, гальваническая ячейка. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Окислительно-восстановительные реакции и их направление. Ряд напряжений. Уравнение Нернста. Ряды Латимера. Понятие о диаграммах окислительных состояний (диаграммы "вольт-эквивалент - степень окисления"). 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. Механизм и кинетика реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Цепные и колебательные реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ. Аутокатализ.

4. Строение атома

Развитие представлений о строении атома. Волновая природа электрона. Волновая функция. Уравнение Шредингера. Понятие о квантовых числах. Радиальная и орбитальная составляющие волновой функции: s-, р-, d- и f-орбитали. Атомные орбитали, их энергии и граничные поверхности. Порядок заполнения электронами атомных орбиталей. Принцип Паули. Термы атомов. Правила Хунда. Понятия: орбитальный радиус и энергия ионизации атома, сродство к электрону и электроотрицательность. Энергетические диаграммы многоэлектронных атомов. Релятивистские эффекты.

5. Химическая связь

Понятие о природе химической связи. Характеристики химической связи: энергия, длина, порядок и полярность. Основные положения и недостатки метода валентной связи (ВС). Г-, А-, ґ-связывание. Типы гибридизации атомных орбиталей.
Основные понятия о методе молекулярных орбиталей (МО). Метод МО ЛКАО. Двухцентровые двухэлектронные молекулярные орбитали. Энергетические диаграммы двухатомных гомоядерных молекул, образованных элементами 1-го и 2-го периодов. Энергия ионизации, магнитные и оптические свойства. Энергетические диаграммы простейших гетероядерных молекул (CO, НF, LiH, Н₂0 и т.д.). Понятие о трехцентровых МО (BeH₂, XeF₂). Водородная связь. Слабые взаимодействия: ван-дер-Ваальсовы силы.
Химическая связь в комплексных соединениях. Основные понятия координационной химии: центральный атом и его координационное число; лиганды; внутренняя и внешняя координационные сферы. Номенклатура и изомерия комплексных соединений.
Теории строения комплексных соединений. Достоинства и недостатки метода 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 расщепления природы центрального атома (заряда, радиуса, электронной конфигурации), природы, числа и расположения лигандов. Спектрохимический ряд. Эффект Яна-Теллера, тетрагональное искажение октаэдрических комплексов, плоскоквадратные комплексы.
Метод молекулярных орбиталей (ММО). Построение групповых орбиталей лигандов и их взаимодействие с орбиталями центрального атома. Энергетическая диаграмма молекулярных орбиталей октаэдрического комплекса без и с А-связыванием. А-Донорные и А-акцепторные лиганды. Использование ТКП и ММО для объяснения оптических и магнитных свойств комплексных соединений.
Константа устойчивости. Типы реакций комплексных соединений: лигандный обмен, перенос протона и электрона; влияние центрального атома на химическое поведение лигандов. Хелатный эффект. Эффект трансвлияния

6. Конденсированное состояние вещества

Кристаллическое состояние вещества. Основные типы кристаллических структур (NaCl, CaF₂, ZnS, CaTiO₃ и т.д.). Образование ионных кристаллов как результат ненаправленности и ненасыщенности ион-ионного взаимодействия. Ионный радиус. Энергия кристаллической решетки. Закономерности в изменении свойств твердых веществ с ионным типом химической связи.
Введение в зонную теорию. Понятия о зонах: валентной, запрещенной и проводимости, их образование из молекулярных орбиталей. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Молекулярные кристаллы.

7. Основы химии твердого тела

Химическая связь и структура кристалла. Классификация дефектов: дефекты по Шоттки и Френкелю. Нестехиометрические соединения. Дефекты и свойства кристаллов. Квазихимическое описание равновесий дефектов. Зависимость дефектного состава кристаллов от условий синтеза. Влияние дефектов на кинетику твердофазных реакций.

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

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. Положение химического элемента в Периодической системе как его главная характеристика. Периодичность в изменении свойств простых веществ и основных химических соединений (оксиды, гидроксиды, галогениды). Вертикальные, горизонтальные и диагональные аналогии в Периодической системе.

9. Металлы и неметаллы

Положение элементов - металлов и неметаллов - в Периодической системе. Основные характеристики металлов и неметаллов, их различие по физическим и химическим свойствам и типам химической связи. Основные типы кристаллических структур простых веществ.
Основные типы фазовых диаграмм двухкомпонентных систем. Закономерности в строении и свойствах важнейших бинарных соединений: гидриды, оксиды, галогениды. Понятие об интерметаллидных соединениях. Современные композиционные материалы.
Принципы получения простых веществ – металлов и неметаллов – из природных соединений.

ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

10. Водород-первый элемент Периодической системы

Изотопы водорода. Строение и свойства иона оксония Н₃О⁺. Ион Н^– и основные типы гидридов элементов I-VIII групп. Строение и свойства твердой, жидкой и газообразной воды. Получение, свойства и применение водорода.

11. Элементы VII А группы: фтор, хлор, бром, иод

Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности, характерных степеней окисления атомов галогенов. Различие энергии 3s-3p, 4s-4p и 5s-5p орбиталей и свойства галогенов. Особенности фтора. Аналогия фтор – водород. Строение молекул галогенов (МО ЛКАО), межмолекулярные взаимодействия и физические свойства простых веществ. Принципы получения простых веществ из природных соединений. Применение галогенов.
Взаимодействие галогенов с металлами и неметаллами. Закономерности изменения типа химической связи и свойств галогенидов элементов I-VI групп Периодической системы. Гомо- и гетеролитические пути разрыва связи в молекулах галогенов (взаимодействие с водородом, углеводородами).
Строение молекул (МО ЛКАО) и физические свойства (энергия диссоциации, дипольный момент, температура плавления, кипения) галогеноводородов. Способы получения. Система НСl - Н₂O. Закономерности в изменении кислотных и восстановительных свойств галогеноводородных кислот.
Взаимодействие галогенов с водой: 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. Изменение строения и свойств (термическая устойчивость, окислительные, кислотно-основные свойства) кислородных кислот галогенов по ряду НГО - НГO₂ - НГО₃ - НГO₄. Сопоставление устойчивости и окислительных свойств кислородных кислот галогенов с помощью диаграмм ВЭ-СО. Порядок взаимного вытеснения галогенов из галогеноводородных, кислородосодержащих кислот и их солей.
Межгалогенные соединения (МГС). Cтроение молекул в приближении метода валентных связей (МВС). Катионные и анионные формы гомоатомных МГС. Энергия связи, строение (модель Гиллеспи) и термическая устойчивость гетероатомных МГС. Аналогия в химических свойствах МГС и простых веществ Г₂: взаимодействие с водой, окисление металлов, автоионизация. Катионные и анионные формы гетероатомных МГС. Применение МГС.

12. Элементы VI А группы: кислород, сера, селен, теллур

Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергия ионизации и сродства к электрону, характерных степеней окисления, электроотрицательности атомов. Отличительные свойства кислорода, рА - рА связывание, особенности катенации (образования гомоядерных цепей) в рядах O-S-Se-Te, Cl-S-P-Si. Озон. Озониды.
Схема энергетических уровней МО, особенности свойств молекулы O₂ и ионов O₂⁺ 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). Сравнение фазовых диаграмм воды 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. Получение простых веществ из природных соединений. Применение кислорода, халькогенов и их соединений.
Водородные соединения. Параметры молекул Н₂Э (длина и энергия связи, валентный угол), закономерности изменения физических свойств молекул (дипольный момент, энергия диссоциации, температура фазовых переходов). Автопротолиз соединений НГ и Н₂Э, их взаимодействие с водой. Закономерности в изменении кислотных и восстановительных свойств халькогеноводородов. Особое положение Н₂0 в ряду соединений Н₂Э. Пероксиды Н-О-О-Н, гидропероксиды М-O-O-Н. Полисульфаны Н- (S_n) -Н.
Оксиды халькогенов. Сравнение строения и свойств изоэлектронных аналогов: S₂O, SO₂, NO₂^–. Сопоставление строения и свойств оксидов ЭO₂ и ЭО₃. Условия окисления SO₂ в SO₃. Оксокислоты Н₂SO₃ и H₂SO₄: корреляция строения анионов и химических свойств. Таутомерия бисульфит-иона. Строение, получение, окислительные и водуотнимающие свойства H₂SO₄. Система H₂O – SO₃. Термическая устойчивость сульфатов. Сопоставление силы кислот, термической устойчивости и окислительной активности оксокислот Н₂ЭО₃ и Н₂ЭO₄. Диаграммы вольт-эквивалент – степень окисления в ряду халькогенов.
Строение, получение, свойства тиосульфата натрия. Гомоядерные цепи в политионатах [О₃S -(S_n)- SO₃] , где n = 1–22. Изоэлектронные замещения в H₂SO₄: атома кислорода на серу (тиосульфат-ион), пероксогруппу –O–O– (H₂SO₈); гидроксильной группы –ОН на мостиковый кислород в полисульфатах, [SO₄-(SO₃)_n]^2-, где n = 1,2,3; на галоген в оксогалогенидах ЭO₂Г₂ и на перекисную группу –O–O– в пероксосульфатах H-O-O-SO₂-OH. Строение и свойства галогенидов серы, селена, теллура.

13. Элементы V А группы: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут

Общая характеристика элементов: электронная конфигурация, размер атомов, энергия ионизации и сродство к электрону, электроотрицательность атомов. Закономерности в изменении координационного числа, прочности одинарных (Э-Э) и двойных (Э=Э) связей, стабильности соединений с характерными степенями окисления. Особые свойства азота.
МО 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.
Особенности строения (валентные углы Н-Э-Н, длина связи Э-Н, дипольный момент), закономерности в изменении физических и химических свойств водородных соединений ЭН₃ (температура фазовых переходов, термическая устойчивость, кислотно-основные и восстановительные свойства). Получение и свойства аммиака, автоионизация, реакции замещения, акцепторные (протолитическое взаимодействие с водой), донорные (образование аммиакатов) и восстановительные свойства аммиака. Термическая устойчивость солей аммония - фосфатов, хлоридов, сульфатов, нитратов, нитритов. Сопоставление строения и свойств гидроксиламина NH₂OH и гидразина N₂H₄ (кислотно-основных и окислительно-восстановительных).
Строение и свойства азотистоводородной кислоты. Состав, строение и закономерности в изменении свойств оксидов азота: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅ (дипольный момент, межмолекулярное взаимодействие, взаимодействие с водой, температура фазовых переходов, термическая устойчивость, кислотные свойства). Получение оксидов азота. Схема МО, сопоставление свойств NO и NO⁺. Анионные (NO₂^–, NO₃^–-) и катионные (NO⁺, NO₂⁺) формы оксидов азота (III), (V). Диспропорционирование оксидов азота (III), (IV) в кислой и щелочной средах, полярных и неполярных растворителях. Синтез безводных нитратов металлов. Термическое разложение нитратов металлов (Na, Ag, Pb).
Получение, сопоставление строения и свойств азотистой (HNO₂) и азотной (HNO₃) кислот: устойчивость, кислотные и окислительно-восстановительные свойства водных растворов. Окислительные свойства HNO₃. Зависимость состава продуктов взаимодействия HNO₃ + Mеталл от концентрации азотной кислоты и природы металла. Гипоазотистая кислота (HON)₂: строение, кислотные и восстановительные свойства.Особенности строения оксидов фосфора (III) и (V). Закономерности в изменении кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств и термической устойчивости кислот Н₃РO₂, Н₃РО₃, Н₃РO₄. Взаимодействие фосфорного ангидрида с водой. Конденсированные фосфаты. Орто-, пиро-, мета-, полиметафосфаты. Взаимодействие растворимых солей Н₃РO₄, Н₃РО₃, Н₃РO₂ с AgNO₃.
Строение и свойства хлоридов (РС1₃, РС1₅) и оксохлорида (РОС1₃) фосфора. Соединения фосфора с азотом.
Диаграммы ВЭ-СО соединений азота и фосфора.
Общие тенденции в изменении строения и свойств оксидов и оксокислот элементов V А группы Периодической системы (кислотных и окислительно-восстановительных). Основные природные соединения, принципы получения из них азота, фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута. Роль соединений азота и фосфора в экологии и в биологических процессах.

Элементы IV А группы:
углерод, кремний, германий, олово, свинец

Электронная конфигурация, размер атома, энергия ионизации и сродство к электрону, электроотрицательность. Закономерности в изменении прочности Э–Э, Э–Н, Э–Г (Г-галоген) и Э–O связей. Особенности катенации в ряду C-Si-Ge-Sn-Pb. Характерные степени окисления и координационные числа. Особенности углерода.
Типы структур и особенности химической связи в твердых простых веществах. Алмаз, графит, карбин, фуллерены (С₆₀, С₇₀ и т.д.) - полиморфные формы углерода. Закономерности изменения физических и химических свойств простых веществ: взаимодействие с разбавленными и концентрированными растворами НС1, HNO₃, H₂SO₄, NaOH, металлами, неметаллами. Соединения включения.
Различие в реакционной способности углеводородов и силанов, хлоридов углерода (CCl₄) и кремния (SiCl₄).
СО и СO₂: получение, сопоставление строения (МО ЛКАО, МВС), физических (энергия диссоциации, дипольный момент, температура фазовых переходов) и химических (взаимодействие с Н₂O, металлами, окислительно-восстановительные свойства, СО и СO₂ как лиганды) свойств. Свойства SiO₂. Сопоставление строения и свойств НСООН и Н₂СО₃. Термическая устойчивость карбонатов. Сопоставление строения и свойств СO₂ и Н₂СО₃, карбонатов и силикатов. Основные типы структур силикатов.
Строение и свойства циановодорода, родановодорода и их производных.
Физические и химические свойства кремния, германия, олова, свинца. Кремний и германий - полупроводники.
Закономерности в изменении строения и химических свойств оксидов и гидроксидов Ge-Sn-Pb (термическая устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства).
Природные соединения С, Si, Ge, Sn, Pb. Принципы получения простых веществ. Применение простых веществ и основных химических соединений: оксидов, оксокислот и гидроксидов, гидридов, халькогенидов, карбидов и силицидов, карбонатов, силикатов.

15. Элементы III А группы: бор, алюминий, галлий, индий, таллий

Электронная конфигурация. Радиус и энергия ионизации атома бора. Характерные степени окисления и координационные числа. Кристаллическая структура, физические и химические свойства бора.
Получение, строение, свойства диборана В₂Н₆: восстановительные свойства, взаимодействие с водой, гидридом лития (LiBH₄), оксидом углерода (Н₃ВСО - карбонил борана). Гомологические ряды гидридов бора: В_nН_n+4 и В_nН_n+6. Строение и закономерности в свойствах боранов.
Получение, особенности строения и свойства В₂O₃ и борных кислот. Зависимость состава продуктов полимеризации оксоборатов от рН среды и концентрации. Сопоставление процессов дегидратации ортофосфорной и ортоборной кислот. Диагональное сходство бора и кремния на примере гидридов, галогенидов, оксидов и оксокислот. Сопоставление строения и свойств боратов, карбонатов и нитратов металлов. Аналогия в строении и свойствах соединений: бензол - боразол, алмаз - боразон. Получение бора из природных соединений. Применение бора и его соединений.
Закономерности в изменении электронных конфигураций, радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления атомов алюминия, галлия, индия, таллия.
Получение, физические и химические свойства простых веществ. Закономерности в строении и свойствах (термическая устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные) соединений элементов в степени окисления +3: оксиды, гидроксиды, галогениды. Комплексные соединения алюминия. Гидрид алюминия и алюмогидриды щелочных металлов. Изменение устойчивости соединений элементов в низких степенях окисления в подгруппе, а также горизонтальном ряду: Tl-Pb-Bi. Сопоставление строения и свойств однотипных соединений Т1 (1) и Rb (I), Al (III), Sc (III), Ga (III) и Zn (II). Применение алюминия, галлия, индия, таллия и их соединений.

16. Элементы II А группы:
бериллий, магний, кальций, стронций, барий

Изменение электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации атомов. Особое положение бериллия. Получение простых веществ из природных соединений. Гидроксиды бериллия и магния: строение, кислотно-основные свойства, реакции протолиза и конденсации ионов Be (II) и Mg (II). Карбонаты бериллия и магния. Оксиацетат бериллия. Закономерности в строении и свойствах основных типов соединений щелочноземельных элементов: оксидов, гидроксидов, карбонатов, галогенидов. Комплексные соединения. Диагональное сходство бериллий - алюминий. Применение бериллия, магния и щелочноземельных элементов.

17. Элементы I A группы: щелочные металлы

Закономерности в изменении электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации атомов. Особое положение лития. Энергия кристаллической решетки, физические и химические свойства простых веществ. Особенности взаимодействия щелочных металлов с водой по ряду литий - цезий. Закономерности в строении и свойствах (термическая устойчивость, кислотно-основные свойства) основных типов соединений: оксидов, пероксидов, гидроксидов, карбонатов, галогенидов. Диагональное сходство литий - магний. Получение щелочных металлов из природных соединений. Применение щелочных металлов и их соединений.

18. Элементы VIII А группы: инертные газы

Электронная конфигурация, величины радиусов и энергии ионизации атомов инертных газов.
Получение, строение, свойства инертных газов: температура фазовых переходов, растворимость в воде, клатраты, взаимодействие со фтором.
Синтез соединений инертных газов (Бартлетт). Строение, свойства фторидов ксенона XeF₂, XeF₄, ХеF₆ (взаимодействие с водой, диспропорционирование, окислительно-восстановительные свойства). Кислородные соединения. Трехцентровая, четырехэлектронная связь во фторидах инертных газов. Диаграмма ВЭ-СО соединений ксенона. Применение инертных газов.

19. Общие закономерности химии соединений в ряду Li - F

Электронная структура атомов, орбитальные радиусы и энергии ионизации. Степени окисления и координационные числа центральных атомов Li - F и в их соединениях. Катионные и анионные формы в водных растворах. Простые вещества, энергии атомизации и реакционная способность. Окислительно-восстановительные свойства простых веществ. Закономерности в изменении свойств оксидов и гидридов. Принципиальные отличия Li - F от их аналогов в соответствующих главных подгруппах периодической системы.

20. Элементы IV Б группы: титан, цирконий, гафний

Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел атомов элементов IV А и IV Б групп. Получение, применение и сопоставление физических и химических свойств простых веществ. Сопоставление строения и свойств однотипных соединений в ряду Э(IV) - Э(III) - Э(II). Комплексные соединения. Разделение соединений циркония и гафния. Диаграмма ВЭ-СО для соединений титана. Аква- и гидроксокомплексы элементов I А, II A, III А и IV Б подгрупп. Перекисные соединения титана. Применение соединений титана, циркония и гафния.

21. Элементы V Б группы: ванадий, ниобий, тантал

Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации, степеней окисления, координационных чисел атомов элементов V А и V Б групп. Получение, применение, физические и химические свойства простых веществ. Сопоставление строения и химических свойств катионных и анионных форм соединений V(V) и Р(V). Изополисоединения: строение, зависимость состава от рН и концентрации. Диаграмма ВЭ-СО для соединений ванадия. Сопоставление окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств соединений ванадия в степенях окисления II-III-IV-V. Сульфосоли и перекисные соединения ванадия (V). Соединения ниобия и тантала с низкими степенями окисления. Кластеры.

22. Элементы VI Б группы: хром, молибден, вольфрам

Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел атомов элементов VI Б и VI А групп. Сравнение химических и физических свойств простых веществ. Их получение и применение.

Сопоставление строения и свойств высших оксидов ЭO₃ и кислот Н₂ЭO₄. Комплексные соединения элементов VI Б группы. Конденсация оксоанионов: изо- и гетерополисоединения (ГПС). Диаграмма ВЭ – СО для соединений хрома. Сопоставление кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств соединений хрома в ряду Cr (VI) - Cr (III) - Сг (II). Перекисные соединения. Сульфосоли. Соединения элементов с низкими степенями окисления: "сини", "бронзы". Ацетат Сг (II): кратные связи металл - металл.

23. Элементы VII Б группы: марганец, технеций, рений

Сравнительная характеристика электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов элементов VII A и VII Б групп. Физические и химические свойства, получение и применение простых веществ. Диаграмма ВЭ-СО для соединений марганца. Сопоставление свойств соединений марганца с различными степенями окисления. Зависимость электродного потенциала от рН среды, образования труднорастворимых и комплексных соединений. Сравнение строения и свойств (термической устойчивости, кислотно-основных, окислительно-восстановительных) соединений Мп (VII) – Tc (VII) – Re (VII). Соединения рения в низших степенях окисления.

24. Элементы VIII Б группы

Элементы триады железа: железо, кобальт, никель. Сравнение электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел элементов триады железа. Получение, свойства простых веществ. Ферромагнетизм. Коррозия железа и пути ее предотвращения. Сопоставление строения и химических свойств соединений Fe, CO, Ni со степенью окисления II и III. Сравнение строения и свойств комплексных (цианиды, аммикаты, галогениды) соединений железа, кобальта, никеля. Термодинамическая и кинетическая устойчивость гексацианоферратов железа. Получение и сопоставление свойств соединений Fe (III) и Fe (VI). Карбонилы переходных элементов. Роль железа в биологических процессах.

Элементы подгруппы платины: рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина. Сопоставление свойств соединений рутения, осмия, платины в различных степенях окисления. Закономерности в физических и химических свойствах простых веществ. Строение и свойства RuO₄, OsO₄. Комплексные соединения: типы, изомерия, влияние природы лиганда и электронной конфигурации центрального атома на строение комплексного иона, термодинамическая и кинетическая устойчивость, эффект трансвлияния (И.И.Черняев) и направленный синтез комплексных соединений.

25. Элементы 1 Б группы: медь, серебро, золото

Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления и координационных чисел атомов элементов I A и I Б групп. Физические, химические свойства, получение и применение простых веществ. Сопоставление строения и свойств однотипных соединений (оксиды, гидроксиды, галогениды) элементов I A и I Б групп со степенями окисления (I). Особенности соединений Cu (II). Комплексные соединения (аммиакаты, цианиды, галогениды): координационные числа, зависимость формы координационного полиэдра от электронной конфигурации центрального атома и природы лиганда. Строение и свойства соединений элементов Сu, Ag, Аu в высших степенях окисления. Высокотемпературные сверхпроводники на основе сложных оксидов меди.

26. Элементы II Б группы: цинк, кадмий, ртуть

Сопоставление электронных конфигураций, величин радиусов, энергий ионизации атомов элементов подгруппы цинка и подгруппы щелочноземельных элементов, характерные степени окисления, координационные числа. Получение, физические и химические свойства цинка, кадмия, ртути. Сравнение строения и свойств соединений в степени окисления (II) (оксиды, гидроксиды, галогениды). Строение и диспропорционирование соединений Hg₂²⁺. Комплексные соединения: аммиакаты, галогениды, цианиды, тиоцианаты. Применение цинка, кадмия, ртути и их соединений.

27. Общие закономерности химии соединений в ряду Ti - Zn

Электронная конфигурация, радиусы, энергии ионизации, характерные степени окисления, координационные числа. Химическая связь, энергия атомизации и физические свойства простых веществ, ионные формы элементов в различных степенях окисления. Сравнение свойств аквакомплексов элементов в одинаковых степенях окисления.

28. Элементы подгруппы скандия (элементы III Б группы). Лантаниды

Сравнение элементов подгруппы скандия и галлия: электронная конфигурация, радиусы, энергии ионизации, характерные степени окисления и координационные числа атомов. Лантанидное сжатие. Сравнение физических свойств простых веществ подгруппы скандия и галлия: энергий атомизации, температур плавления, оптических и магнитных свойств.

Химические свойства элементов подгруппы скандия и лантанидов Характерные степени окисления. Закономерности в строении и свойствах оксидов, гидроксидов. Сходство и различие химии элементов подгрупп скандия и щелочноземельных металлов (оксиды, гидроксиды, фториды). Комплексные соединения: координационные числа, координационные полиэдры, устойчивость. Использование комплексных соединений для разделения (экстракция, ионный обмен) редкоземельных элементов (РЗЭ). Применение РЗЭ.

29. Актиний и актиниды

Закономерности в изменении электронной конфигурации, величин радиусов, энергии ионизации, характерных степеней окисления, координационных чисел лантанидов и актинидов. Подгруппы тория и берклия. Получение, физические и химические (взаимодействие с кислотами, щелочами, неметаллами) свойства простых веществ. Строение и свойства соединений актинил-ионов: МO₂²⁺ (M = U, Np, Pu). Сопоставление соединений актиноидов со степенью окисления (VI) с однотипными соединениями хрома, молибдена, вольфрама. Получение соединений Th (IV) и U (IV) и сопоставление их свойств с однотипными соединениями элементов IVБ подгруппы. Использование актинидов в ядерной энергетике. Синтез трансурановых элементов.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: Учеб. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш.шк., 1998. 743 с.
Спицын В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия: Учеб. М.: Изд-во Моск.ун-та., 1991, 1994. т.1, 2.
Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. М.: Мир, 1969. т. 1, 2, 3.
Практикум по неорганической химии. Под ред. Зломанова В.П. 3-е изд., перераб. и доп.М.: Изд-во Моск.ун-та, 1994. 320 с.
Ардашникова Е.И., Мазо Г.Н., Тамм М.Е. Вопросы и задачи к курсу неорганической химии. Учеб.пособие. М.: Изд-во Моск.ун-та, 2000. 94с.
Дополнительная
Хьюи Дж. Неорганическая химия: строение вещества и реакционная способность. М.: Химия, 1987. 695 с.
Полторак О.М., Ковба Л.М. Термодинамические основы неорганической химии. М.: Мир, 1984.
Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия, 1973. т .1, 2, 3.
Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах. М., ВХК РАН, 1999. 140 с.
Гиллеспи Р., Харгиттаи И. Модель отталкивания электронных пар валентной оболочки и строение молекул. М.: Мир, 1992. 296 с.
Костромина Н.А., Кумок В.Н., Скорик Н.А. Химия координационных соединений. Учеб. М.: Высшая школа, 1990. 432 с.

Программу составили:
Мазо Г.Н. доц.; Шевельков А.В., доц.
при участии проф. Зломанова В.П.,
под ред. акад. РАН Третьякова Ю.Д.
(Московский государственный университет)