Общая и неорганическая химия

Бакалавриат 2022/2023

Статус: Курс обязательный (Клеточная и молекулярная биотехнология)

Направление: 06.03.01. Биология

Кто читает: Базовая кафедра Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Где читается: Факультет биологии и биотехнологии

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Жарикова Эмилия Владимировна, Зуев Ярослав Игоревич, Истомин Сергей Яковлевич, Милакина Мария Андреевна, Попова Анастасия Александровна, Яндулов Дмитрий Владимирович

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 158

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

раздел химии, связанный с изучением строения, реакционной способности и свойств всех химических элементов и их неорганических соединений. Эта область охватывает все химические соединения, за исключением органических веществ (класса соединений, в которые входит углерод, за исключением нескольких простейших соединений, обычно относящихся к неорганическим). Различия между органическими и неорганическими соединениями, содержащими углерод, являются по некоторым представлениям произвольными. Неорганическая химия изучает химические элементы и образуемые ими простые и сложные вещества (кроме органических соединений). Обеспечивает создание материалов новейшей техники. Важнейшая задача неорганической химии состоит в разработке и научном обосновании способов создания новых материалов с нужными для современной техники свойствами. Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает требования к образовательным результатам и результатам обучения студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Общая и неорганическая химия», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 06.03.01 Биология, обучающихся по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Программа учебной дисциплины разработана в соответствии с: Образовательным стандартом НИУ ВШЭ по направлению 06.03.01 Биология; Образовательной программой «Клеточная и молекулярная биотехнология» и объединенным учебным планом по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Данная учебная дисциплина включена в раздел «Базовая часть» Учебного плана 06.03.01 Биология и относится к базовой профильной части. Осваивается на 1 курсе в 1-2 модуле. Изучение данной дисциплины базируется на курсе Химия школьной программы. Основные положения дисциплины «Общая и неорганическая химия» будут использоваться при освоении дисциплин «Органическая химия для медицины и биологии», «Биохимия» и при прохождении практик.

Цель освоения дисциплины

дать учащемуся основные теоретические знания в области общей и неорганической химии и привить навыки практической работы с химическими веществами и базовой химической посудой и оборудованием.

Планируемые результаты обучения

Владение информацией о химии галогенов: сравнительная характеристика элементов, простые вещества, галогеноводороды, межгалоидные соединения, кислородные соединения галогенов.
Владение информации о химии халькогенов: сравнительная характеристика элементов, простые вещества, соединения в степенях окисления -2, +4, +6, кислородные соединения серы.
Знание Второго закон термодинамики. Умение решать задачи по расчету энтропии различных процессов, решать расчетные задачи по нахождению энергии Гиббса химической реакции и определению направления ее протекания.
Знание закономерностей в изменении ковалентных радиусов, потенциалов ионизации, температур кипения и плавления простых веществ, прочностей одинарных, кратных связей элемент-элемент вдоль по периоду для элементов, относящихся ко второму периоду периодической системы.
Знание основных понятий химической термодинамики. Умение решать расчётные задачи по нахождению тепловых эффектов химических реакций и энтальпий, а также энергии химической связи.
Знание понятий химическая работа и химический потенциал. Освоение зависимости химического потенциала от давления и концентрации.
Знание процессов растворения. Энтальпия и энтропия растворения. Закон Рауля.
Знание свойства азота, соединения азота с водородом и кислородом, кислородные кислоты и их соли, галогениды азота. Фосфор: простое вещество, соединения с водородом, галогенами и кислородом, кислородные кислоты фосфора. Основные соединения мышьяка, сурьмы, висмута, сравнение свойств.
Знание характеристики элементов 13 группы, простые вещества, соединения с водородом, кислородом, галогенами, халькогенами и азотом. Сравнительная характеристика элементов 14 группы, простые вещества, соединения с водородом, кислородом, галогенами; сравнение строения и свойств соединений в степенях окисления +2 и +4.
Знание элементов группы титана, получение и свойства простых веществ, соединения с кислородом и галогенами, элементов группы ванадия.
Знание элементов группы хрома, простые элементов группы марганца, проявляемые степени окисления.
Ознакомление с комплексными соединениями: основные понятия, номенклатура, изомерия, химическая связь.
Ознакомление с сильными и слабыми кислотами и основаниями. Знание факторов, влияющих на силу кислот. Гидролиз солей.
Ознакомление с электронным строением атома. Волновая функция и ее физический смысл. Ознакомление с Уравнением Шредингера и его решение для водородоподобного атома.
Ознакомление с элементами группы меди, с элементами группы цинка.
Ознакомление с: Металлы, полупроводники, диэлектрики. Химия водорода, соединения водорода с кислородом. щелочных металлов, простые вещества, методы получения. Соединения щелочных металлов: оксиды, гидроксиды, соли.
Ознакомление со сравнительной характеристикой элементов триады железа, соединения в различных степенях окисления, комплексы. Общая характеристика платиновых металлов.
Освоение простых и сложных реакций. Основной закон химической кинетики.
Умение составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций в растворах.
Усвоение закономерности в изменении свойств d-элементов.
Усвоение типов химической связи. Характеристики химической связи.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Основные понятия и законы химии. Введение в термодинамику. Первый Закон Термодинамики.
Тема 2. Второй закон термодинамики, энтропия, энергия Гиббса.
Тема 3. Химический потенциал, химическое равновесие, принцип Ле-Шателье.
Тема 4. Основные понятия химической кинетики.
Тема 5. Растворы, расчет концентраций, коллигативные свойства растворов.
Тема 6. Кислотно-основные равновесия в растворах, протолитическая теория
Тема 7. Окислительно-восстановительные процессы. Стандартный электродный потенциал, диаграмма Латимера и уравнение Нернста.
Тема 8. Строение атома и Периодический закон.
Тема 9. Химическая связь. Типы химической связи. Характеристики химической связи. Представление о гибридизации атомных орбиталей. Геометрия многоатомных молекул (модель Гиллепси). Основы метода молекулярных орбиталей. Строение кристаллических веществ. Межмолекулярные взаимодействия и водородные связи.
Тема 10. Химия s-элементов (водород, элементы 1-ой и 2-ой групп Периодической системы).
Тема 11. Химия элементов 13 и 14 групп Периодической системы.
Тема 12. Химия элементов 15 группы Периодической системы.
Тема 13. Химия элементов 16 группы Периодической системы.
Тема 14. Химия элементов 17 группы Периодической системы
Тема 15. Общий обзор химии p-элементов. Биологическая активность s- и p-элементов.
Тема 16. Координационные соединения.
Тема 17. Химия элементов 4 и 5 групп Периодической системы.
Тема 18. Химия элементов 6 и 7 групп Периодической системы.
Тема 19. Химия элементов 8-10 групп Периодической системы.
Тема 20. Химия элементов 11 и 12 групп Периодической системы.
Тема 21. Общий обзор d-элементов. Биологическая активность d-элементов

Элементы контроля

Практикумы
Проверочные работы по теоретической подготовке студентов по темам практикума. Всего – 3 темы. Темы оцениваются следующим образом: 1) Очистка веществ, химическое равновесие, растворы, кинетика –3 балла; 2) Химия s- и p- элементов – 5 баллов; 3) Химия d- элементов – 5 баллов
Контрольные работы
В семестре выполняются 4 курсовые (по 25 баллов максимально каждая) контрольные работы. Студенты, пропустившие курсовую контрольную работу по уважительной причине, пишут ее в дополнительное время.
Экзамен
экзамен – 100 баллов

Промежуточная аттестация

2022/2023 учебный год 2 модуль
Максимально за семестр студент может набрать : За лабораторные – 13 баллов; За контрольные – 100 баллов; Экзамен – 100 баллов всего – 213 баллов.

Программа дисциплины