Бакалавриат
2019/2020
Химия элементов
Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»
Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Статус:
Курс обязательный (Химия)
Направление:
04.03.01. Химия
Кто читает:
Факультет химии
Где читается:
Факультет химии
Когда читается:
1-й курс, 1 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Преподаватели:
Котов Виталий Юрьевич
Язык:
русский
Кредиты:
4
Контактные часы:
70
Программа дисциплины
Аннотация
Целями освоения дисциплины Химия элементов являются формирование у обучающихся основ знаний по неорганической химии, овладение обучающимися навыками решения простейших химических задач, обуславливающих стратегию неорганического синтеза. В результате освоения дисциплины обучающийся демонстрирует знание периодического закона и периодической системы элементов Д.И.Менделеева, химии элементов, умеет составлять уравнения реакций, воспроизводит алгоритмы решения задач по неорганической химии, готов использовать полученные навыки при выборе методик синтеза неорганических соединений. Настоящая дисциплина относится к базовой части профессионального цикла дисциплин. Изучение данной дисциплины базируется на дисциплине школьной программы «Химия». Для освоения учебной дисциплины студенты должны владеть следующими знаниями и умениями: • Знать элементарные законы химии Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении дисциплин: • Основы физическая химия • Теоретическая неорганическая химия • Дисциплины специализации
Цель освоения дисциплины
- Формирование у обучающихся основ знаний по неорганической химии
- Oвладение обучающимися навыками решения простейших химических задач, обуславливающих стратегию неорганического синтеза.
Планируемые результаты обучения
- Демонстрирует знание химии неметаллов.
- Умеет составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионного баланса.
- Умеет решать задачи на осуществление цепи превращений.
- Демонстрирует знание химии металлов.
- Готов использовать диаграммы вольт-эквивалент-степень окисления и электрохимический потенциал – рН для описания условий устойчивости соединений в определенных степенях окисления
Содержание учебной дисциплины
- Периодический закон и Периодическая система элементовИзменение радиусов атомов, потенциалов ионизации, сродства к электрону в периодах и группах. Электроотрицательность элементов.
- Водород, строение атома, изотопный состав.Химические свойства простого вещества. Катион H3+. Гидриды, классификация, свойства. Вода, строение, свойства. Кристаллизационная вода, аквакомлексы и твердые гидраты. Катионы H3O+ и H5O2+. Водородная связь. Гидраты и клатраты.
- Элементы VII группы. Галогены.Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений: а) строение атомов, радиусы атомов, потенциалы ионизации, проявляемые степени окисления; б) простые вещества, строение молекул, фазовые диаграммы простых веществ, физические и химические свойства, способы получения; в) галогеноводороды, строение молекул, физические свойства, химические свойства, получение; г) кислородные соединения галогенов, диаграммы вольт-эквивалент — степень окисления. Межгалогенные соединения, строение (метод Гиллеспи), химические свойства: гидролиз, кислотно-основные свойства. Получение и свойства ICl3, ICl, KICl2 и KICl4.
- Элементы VI группы. Кислород. Халькогены.Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений: а) строение атомов, радиусы атомов, потенциалы ионизации, проявляемые степени окисления, фторид кислорода; б)простые вещества, строение молекул, аллотропные модификации кислорода и серы, физические и химические свойства, способы получения; в) водородные соединения, строение молекул (МВС), физические свойства, химические свойства, получение, пероксид водорода и его свойства; г) оксиды ЭО2 строение молекул (МВС), физические свойства, химические свойства, получение; д) кислородные соединения халькогенов, диаграммы вольт-эквивалент — степень окисления. Катенация. Соединения серы со связью S—S: S2O32–, S4O62–, S2O62–, S2O42–. Оксид серы(VI), серная кислота, сульфаты, пиросульфаты. Хлориды серы. Особенности химии селена и теллура.
- Элементы V группы.Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений: а) строение атомов, радиусы атомов, потенциалы ионизации, проявляемые степени окисления; б) простые вещества, строение молекул, физические и химические свойства, способы получения; в) водородные соединения, строение молекул (МВС), физические свойства, химические свойства, получение; г) кислородные соединения элементов, диаграммы вольт-эквивалент — степень окисления. Оксиды азота, строение молекул (МВС), физические свойства, химические свойства, получение. Галогениды элементов V группы. Азотная и азотистая кислоты. Фосфорные кислоты: Н3РО2, Н3РО3, Н3РО4, (НРО3)n, Н4Р2О7, строение молекул (МВС), физические свойства, химические свойства, получение. Сульфиды и тиосоли As, Sb. Кислородные и галогенидные соединения сурьмы и висмута.
- d-f-Элементы III группы (скандий, иттрий, лантан, актиний, лантаниды, актиниды)Распространенность и нахождение в природе. Атомная энергия. Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений. Характерные степени окисления. Комплексные соединения. Проблемы разделения лантанидов и актинидов. Сверхтяжелые элементы.
- Элементы IV группы.Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений: а) строение атомов, радиусы атомов, потенциалы ионизации, проявляемые степени окисления; б) простые вещества, аллотропные формы углерода, строение молекул, физические и химические свойства, способы получения; в) кислородные соединения элементов IV группы, диаграммы вольт-эквивалент — степень окисления. Оксид углерода (II), строение (МВС и ММО), свойства, получение. Соединения Si(IV), строение оксида и силикатов. Соединения элементов IV группы с водородом, галогенами и серой. Соединения углерода с азотом. Цианиды. Германий, олово и свинец. Сравнение устойчивости соединений в различных степенях окисления. Простые и комплексные галогениды свинца.
- Элементы III группы.Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений: строение атомов, радиусы атомов, потенциалы ионизации, проявляемые степени окисления. Бор. Простое вещество, строение и свойства. Строение и свойства боранов (клозо-, нидо- и арахно-) и их производных, карбораны. Борные кислоты и бораты, строение, получение и свойства. Нитрид бора. Сравнение свойств соединений бора и кремния
- Элементы VIII группыСравнение строения и свойств простых веществ и соединений: строение атомов, радиусы атомов, потенциалы ионизации, проявляемые степени окисления. История открытия соединений элементов VIII группы. Фториды ксенона, окислительно-восстановительные и кислотно-основные свойства. Кислородные соединения ксенона, диаграмма вольт-эквивалент — степень окисления. Обзор свойств неметаллов.
- Обзор физических и химических свойств металлов.Особенности свойств s-элементов. Щелочные и щелочноземельные металлы. Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений: а) строение атомов, радиусы атомов, потенциалы ионизации, стандартные электродные потенциалы, энергии гидратации ионов; б) простые вещества, физические и химические свойства, способы получения; в) оксиды и гидроксиды. Причины сходства свойств соединений Li и Mg. Растворы щелочных и щелочноземельных элементов в аммиаке и других растворителях. Комплексные соединения s-элементов. Металлоорганические соединения.
- Элементы III группы.Распространенность в природе. Получение алюминия. Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений. Оксиды и гидроксиды. Алюминаты. Гидриды алюминия. Соединения в низших степенях окисления. Причины сходства свойств соединений Be и Al.
- Особенности свойств d-элементов.d-Элементы IV группы (титан, цирконий, гафний). Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений. Соединения титана в низших степенях окисления, диаграмма вольт-эквивалент — степень окисления. Процессы полимеризации гидроксо-соединений (оляция и оксоляция). Галогениды и оксогалогениды титана и циркония. Комплексные соединения титана. Разделение циркония и гафния.
- d-Элементы V группы (ванадий, ниобий, тантал).Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений, диаграмма вольт-эквивалент — степень окисления. Изополисоединения ванадия, зависимость состава ванадат-ионов от рН среды. Катионные комплексы ниобия и тантала низших степеней окисления. Координационные числа металлов в соединениях. Устойчивость комплексонатов ванадия.
- d-Элементы VI группы (хром, молибден, вольфрам).Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений, диаграмма вольт-эквивалент — степень окисления. Комплексные соединения (изомерия комплексных соединений хрома; изо- и гетерополисоединения; многоядерные комплексы; тиосоли молибдена и вольфрама). Соединения низших степеней окисления: соединения хрома в нулевой и отрицательных степенях окисления, молибденовые сини и вольфрамовые бронзы.
- d-Элементы VII группы (марганец, технеций, рений).Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений, диаграмма вольт-эквивалент — степень окисления. Устойчивость соединений марганца к диспропорционированию и окислительно-восстановительным реакциям с растворителем (водой). Проблема стабилизации соединений в неустойчивых степенях окисления. Комплексные соединения.
- d-Элементы VIII группы (железо, кобальт, никель, рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина)Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений, диаграмма вольт-эквивалент — степень окисления. Триада железа и платиновые металлы. Соединения со степенью окисления +8. Комплексные соединения. Карбонилы и карбонилат-анионы. Металлорганические соединения. Ферроцен. Биохимия железа. Гемоглобин. Шпинели
- d-Элементы I группы (медь, серебро, золото).Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений, диаграмма вольт-эквивалент — степень окисления. Комплексные соединения. Эффект Яна-Теллера. Соединения элементов I группы с высокими степенями окисления. Оксиды меди. Купраты. Высокотемпературные сверхпроводники. Сопоставление свойств элементов главных и побочных подгрупп.
- d-Элементы II группы (цинк, кадмий, ртуть)Сравнение строения и свойств простых веществ и соединений (оксидов, гидроксидов, галогенидов). Комплексные соединения. Поликатионы ртути. Азотсодержащие соединения ртути.
Промежуточная аттестация
- Промежуточная аттестация (1 модуль)0.3 * Контрольная работа 1 + 0.3 * Контрольная работа 2 + 0.4 * Экзамен
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Никитина Н. Г., Гребенькова В. И. - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В 2 Ч. ЧАСТЬ 2. ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ 2-е изд., пер. и доп. Учебник и практикум для прикладного бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 322с. - ISBN: 978-5-534-04787-5 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/obschaya-i-neorganicheskaya-himiya-v-2-ch-chast-2-himiya-elementov-438699
- Никитина Н. Г., Гребенькова В. И. - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В 2 Ч. ЧАСТЬ 2. ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ 2-е изд., пер. и доп. Учебник и практикум для СПО - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 322с. - ISBN: 978-5-534-03677-0 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/obschaya-i-neorganicheskaya-himiya-v-2-ch-chast-2-himiya-elementov-438696
- Общая и неорганическая химия : учебник, Ахметов, Н. С., 2018
- Оганесян Э. Т., Попков В. А., Щербакова Л. И., Брель А. К. - ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ. Учебник для вузов - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 251с. - ISBN: 978-5-9916-9724-8 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/himiya-elementov-437835
- Химия элементов. Т.1: ., Гринвуд, Н., 2015
- Химия элементов. Т.2: ., Гринвуд, Н., 2015
Рекомендуемая дополнительная литература
- Ray, B. C., Das, S., & Mukherjee, J. (2018). General and Inorganic Chemistry. [N.p.]: New Central Book Agency. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=2239989
- Trimm, H. H. (2011). Inorganic Chemistry : Reactions, Structure and Mechanisms. Oakville, Ont: Apple Academic Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=481079
- Росин И. В., Томина Л. Д. - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В 3 Т. Т.2. ХИМИЯ S-, D- И F- ЭЛЕМЕНТОВ. Учебник для академического бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 492с. - ISBN: 978-5-534-02292-6 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/obschaya-i-neorganicheskaya-himiya-v-3-t-t-2-himiya-s-d-i-f-elementov-432985
- Росин И. В., Томина Л. Д. - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В 3 Т. Т.3. ХИМИЯ P-ЭЛЕМЕНТОВ. Учебник для академического бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 436с. - ISBN: 978-5-534-02294-0 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/obschaya-i-neorganicheskaya-himiya-v-3-t-t-3-himiya-p-elementov-432986
- Суворов А. В., Никольский А. Б. - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В 2 Т. ТОМ 1 6-е изд., испр. и доп. Учебник для СПО - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 343с. - ISBN: 978-5-534-08659-1 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/obschaya-i-neorganicheskaya-himiya-v-2-t-tom-1-430968
- Суворов А. В., Никольский А. Б. - ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В 2 Т. ТОМ 2 6-е изд., испр. и доп. Учебник для СПО - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 378с. - ISBN: 978-5-534-02182-0 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/obschaya-i-neorganicheskaya-himiya-v-2-t-tom-2-437404