Общая и неорганическая химия. Основы физической химии.
1. Введение. Предмет и задачи химии. Химия как наука о веществах и их превращениях. Основные этапы развития химии. Связь химии с другими разделами естествознания. Роль химии в природных процессах, процессах жизнедеятельности. Теория и эксперимент в химии. Международная номенклатура неорганических соединений.
2. Атомно-молекулярное учение. Основные понятия химии: атом, молекулярная частица, молекула, химический элемент, простое и сложное вещество, относительные и абсолютные массы атомов и молекул, моль как мера количества вещества, молекулярное и немолекулярное строение вещества. Основные стехиометрические законы: законы сохранения массы и энергии, кратных отношений, постоянства состава, объемных отноше- ний, закон Авогадро, их современная трактовка.
3. Строение атома. Теория Бора. Ядро атома. Протоны, нейтроны. Понятие о кварках. Заряд ядра. Массовое число. Понятие о дефекте массы. Волновая теория строения атома. Двойственная природа электрона. Волновая функция. Принцип неопределенности Гейзенберга. Понятие об электронном облаке. Электронная плотность. Радиальное распределение электронной плотности в атоме водорода. Квантовые числа как характеристика состояния электрона в атоме, пределы их изменений. Физический смысл квантовых чисел. s-, p-, d-, f-Электроны. Пространственная ориентация р- и d-электронных облаков. Понятие об энергетическом уровне, подуровне, электронном слое, электронной оболочке, атомной орбитали (АО). Взаимное расположение уровней и подуровней по энергии (графическое изображение). Принцип Паули и емкость электронных оболочек. Правило Хунда. Порядок заполнения атомных орбиталей. Строение электронных оболочек атомов химических элементов. Электронная конфигурация и структура электронных оболочек. Стационарное и возбужденные состояния атома. Понятие об эффективном заряде ядра атома. Экранирование заряда ядра электронами. Константа экранирования. Правила Слэтера.
4. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Особенность заполнения электронами атомных орбиталей и формирование периодов. s-, p-, d-, f-элементы и их положение в Периодической системе. Периоды. Группы А и В. Положение лантанидов и актинидов. Значение и физический смысл периодического закона. Границы Периодической системы. Периодичность свойств атомов химических элементов. Радиусы атомов. Орбитальные и эффективные радиусы. Соотношение величин орбитальных и эффективных атомных и ионных радиусов. Изменение атомных и ионных радиусов по периодам и группам. Эффекты d- и f-сжатия. Энергия ионизации атомов. Энергия отрыва первого и последующих электронов. Факторы, определяющие величину энергии ионизации. Изменение величин энергии ионизации атомов по периодам и группам. Энергия сродства к электрону. Факторы, определяющие величину энергии сродства к электрону. Изменение величин энергии сродства к электрону по периодам и группам. Электооотрицательность элементов. Различные подходы для определения электооотрицательности. Понятие о внутренней и вторичной периодичности. Диагональные аналоги в Периодической системе элементов.
5. Химическая связь. Природа химической связи. Основные типы химических связей. Ковалентная (полярная и неполярная), ионная, металлическая связь. Контурные диаграммы электронной плотности. Образование ковалентной связи. Квантовомеханическая трактовка механизма образования связи в молекуле водорода. Кривая потенциальной энергии для молекулы водорода. Общие особенности механизма образования ковалентных и ионных связей. Образование ковалентной связи по обменному и донорно-акцепторному механизму. Количественные характеристики химических связей. Энергия связи. Длина связи. Степень ионности связи. Дипольный момент связи. Метод валентных связей (ВС). История развития представлений о валентности. Различные трактовки понятия валентности в современной химии. Валентность s-, p-, d-, f-элементов. Постоянная и переменная валентность. Валентность при высоких температурах. Координационное число и степень окисления элемента в его соединениях как характеристики, дополняющие валентность. Основные положения метода ВС. Двухэлектронный и двухцентровый характер ковалентной связи. Насыщаемость связи. Структуры Льюиса. Понятие о резонансных структурах. Делокализованные связи в ионах кислородсодержащих неорганических кислот, в графите, в молекуле бензола. Описание молекул О2, NO, NO2 методом ВС. Электронодефицитные и электроноизбыточные структуры. Одиночные и кратные связи. Сигма (σ)- и пи (π)-связи. Образование кратных связей элементами третьего-седьмого периодов (правило кратности связи). Направленность химических связей. Угол связи. Концепция гибридизации атомных орбиталей. Распределение электронной плотности в гибридных орбиталях. Различные типы гибридизации: sp-, sp2 -, sp3 -, sp3d-, sp3d2. Гибридизация атомных орбиталей, содержащих неподеленные пары электронов. Пространственная конфигурация молекул в рамках представления об отталкивании электронных пар (метод Гиллеспи). Пространственная конфигурация молекул и ионов типа АB2, АB3, АB2E, АB4, АB3E, АB2E2, АB5, АB4E, АB3E2, АB6, АB5E, АB4E2. Полярность и поляризуемость химических связей. Степень ионности связи как функция разности электроотрицательности атомов. Дипольный момент многоатомной молекулы и факторы, определяющие его величину. Трактовка полярных связей в рамках концепции поляризации ионов. Представления о поляризующем действии и поляризуемости ионов. Влияние размеров и зарядов ионов. Предсказательные способности концепции поляризации ионов. Метод молекулярных орбиталей (МО). Молекулярные орбитали как линейная комбинация атомных орбиталей (МО ЛКАО). Связывающие, несвязывающие, разрыхляющие, σ и π молекулярные орбитали. Энергетические диаграммы двухатомных гомоядерных и гетероядерных молекул элементов второго периода. Порядок заполнения (заселения) электронами молекулярных орбиталей. Диаграммы МО и электронные формулы молекул. Определение порядка (кратности) связей. Молекулярные ионы (O2 –, O2 2–, O2 +, N2 –, N2 +, NO–, NO+, CO+, CO–) и их устойчивость по сравнению с молекулами. Энергетические диаграммы молекулярных частиц HF, LiH, I3–. Предсказательные и объяснительные способности метода МО на примерах O2, CN, NO. Сопоставление методов МО и ВС. Сравнительные возможности методов в объяснении строения и свойств химических соединений.
6. Комплексные соединения. Состав комплексных соединений. Внешняя и внутренняя координационные сферы. Катионные, анионные и нейтральные комплексы. Номенклатура комплексных соединений. Комплексообразователи. Факторы, определяющие способность атомов и ионов выступать в роли комплексообразователей. Координационное число комплексообразователя. Изменение координационных чисел атомов элементов по группам Периодической системы. Положение типичных комплексообразователей в Периодической системе. Лиганды. Молекулы и ионы в качестве лигандов. Факторы, определяющие их способность выступать в роли лигандов. Моно- и полидентатные лиганды, мостиковые лиганды, σ-донорные и π-акцепторные лиганды, Химическая связь в координационных соединениях. Механизм образования координационных связей между комплексообразователем и лигандами. Сочетание электростатического и ковалентного взаимодействия центрального атома (иона) с лигандами. Основные положения теории кристаллического поля. Снятие вырождения d-орбиталей в октаэдрическом и тетраэдрическом поле лигандов. Фактор (параметр) расщепления. Понятие о высоко- и низкоспиновых комплексах. Спектрохимический ряд лигандов. Предсказательные и объяснительные способности теории кристаллического поля. Пространственная конфигурация комплексных ионов. Гибридизация атомных орбиталей комплексообразователя и пространственная конфигурация комплексного иона. Изомерия комплексных соединений. Внутрисферная и межсферная изомерия. Оптическая изомерия комплексных соединений. Роль комплексных соединений в природе (гемоглобин, хлорофилл, витамины, лекарства, яды). Использование комплексных соединений в технологии, сельском хозяйстве и медицине.
7. Межмолекулярное взаимодействие. Конденсированные системы. Силы Ван-дер-Ваальса. Ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействие. Факторы, определяющие энергию межмолекулярного взаимодействия: величина дипольного момента молекул, поляризуемость молекул, размеры молекул. Энергия межмолекулярного взаимодействия в сравнении с энергией химического взаимодействия. Водородная связь. Природа водородной связи. Направленность водородной связи. Энергия и длина водородной связи. Меж- и внутримолекулярная водородная связь. Водородная связь между молекулами фтороводорода, воды, аммиака. Классическая и неклассическая водородная связь. Симметричная и несимметричная водородная связь. Влияние водородной связи на физические свойства веществ. Водородная связь в биологических объектах. Агрегатное состояние вещества. Особенности различных агрегатных состояний вещества: твердого, жидкого, газообразного. Ближний и дальний порядок в конденсированных веществах. Температурные условия их существования. Понятие о стандартных условиях. Диаграмма состояния однокомпонентной системы (на примере воды). Параметры системы. Понятие о тройной точке. Структурно-химическое строение жидкостей. Особенности жидкого состояния. Понятие о жидких кристаллах. Аморфные твердые вещества. Общие физико-химические характеристики стекол. Кристаллы. Кристаллическая структура вещества и химическая связь. Деление кристаллов по типу связи: атомные (ковалентные), ионные, металлические и молекулярные. Кристаллическая решетка. Элементарная ячейка. Типы элементарных ячеек Браве. Геометрические модели плотнейшей упаковки. Наиболее распространенные типы кристаллических решеток: кубическая объемноцентрированная, кубическая гранецентрированная, гексагональная. Полиморфизм. Зонная теория кристаллов. Зона проводимости, валентная зона, запрещенная зона. Уровень Ферми. Понятие о металлах, диэлектриках и полупроводниках. Полупроводники n- и р-типа проводимости. Легирование кремния донорными и акцепторными примесями. Кристаллы идеальные и реальные. Нестехиометрические соединения и факторы, определяющие возможность их существования. Дефекты в кристаллах. Точечные дефекты: вакансии и атомы в междоузлиях. Точечные дефекты в ионных кристаллах. Понятие о дислокациях. Твердые растворы и соединения внедрения. Изоморфизм. Зависимость физических свойств кристаллических веществ от их строения. Анизотропия свойств.
8. Химические процессы. Основные задачи химической термодинамики и химической кинетики. Основные определения химической термодинамики. Химическая система. Системы открытые, закрытые и изолированные. Параметры и функции состояния системы. Интенсивные и экстенсивные параметры. Обратимые и необратимые процессы. Внутренняя энергия системы. Работа расширения и теплота. Первый закон термодинамики. Энтальпия. Соотношение энтальпии и внутренней энергии системы. Изменение энтальпии в ходе химического превращения. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса. Стандартная энтальпия образования вещества ΔfH0298. Стандартная энтальпия химической реакции. Изменение энтальпии при фазовых превращениях. Цикл Борна –Габера. Энтропия. Второй закон термодинамики. Изменение энтропии как критерий направленности и равновесия в изолированной системе. Постулаты Клаузиуса и Томпсона. Макро- и микросостояния системы. Термодинамическая вероятность. Формула Больцмана. Третий закон термодинамики. Стандартная энтропия вещества S0298. Зависимость энтропии от состава, агрегатного состояния. Энтропия аморфных и кристаллических веществ. Влияние температуры на величину энтропии. Изменение энтропии системы при химических реакциях и фазовых превращениях. Энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал). Соотношение между энергией Гиббса, энтальпией и энтропией системы. Стандартная энергия Гиббса образования вещества ΔfG0298. Влияние температуры на величину энергии Гиббса. Определение изменения энергии Гиббса в ходе химических реакций. Возможность осуществления химических реакций. Оценка направления и полноты протекания реакции по величине и знаку изменения энергии Гиббса. Роль энтальпийного, энтропийного факторов и температуры в оценке возможности протекания реакций при разных условиях. Термодинамически устойчивые и неустойчивые вещества. Получение термодинамически неустойчивых веществ. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие. Константа химического равновесия и факторы, определяющие ее величину. Соотношение величины изменения энергии Гиббса в стандартных условиях и константы равновесия химической реакции. Сдвиг химического равновесия. Принцип Ле-Шателье. Элементы химической кинетики. Скорость химической реакции. Механизм химических реакций. Многостадийные реакции. Закон действующих масс (основной постулат химической кинетики). Константа скорости химической реакции. Размерность константы скорости химической реакции. Молекулярность и порядок химической реакции. Факторы, определяющие скорость химической реакции: концентрация реагирующих веществ, давление, температура, наличие катализатора. Температурный коэффициент скорости. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Переходное состояние или активированный комплекс. Взаимная ориентация молекул в момент столкновения. Энергетическая диаграмма хода химической реакции. Реакции с нулевой энергией активации. Влияние катализаторов на константу скорости реакции и энергию активации реакции. Промежуточные стадии в гомогенных и гетерогенных каталитических реакциях. Ферменты. Каталитические яды. Ингибиторы. Термодинамическая возможность протекания реакции и возможность ее реального протекания. Факторы, затрудняющие реальное протекание реакции в заданном направлении: кинетическая заторможенность, предпочтительность другой реакции. Цепные реакции. Стадии цепных реакций. Активные частицы (радикалы). Разветвленные и неразветвленные цепные реакции. Фотохимические реакции. Понятие о химических периодических реакциях. Реакция Белоусова – Жаботинского. Кольца Лизеганга. Роль периодических процессов в биологических системах. Понятие о химических превращениях в необычных условиях: плазмохимия, звуко- и механохимия, криохимия, лазерная химия.
9. Растворы и реакции в водных растворах Дисперсные системы. Смеси. Суспензии. Эмульсии. Пены. Аэрозоли. Коллоидные растворы. Гели. Истинные растворы. Растворение как физико-химический процесс. Понятия «растворитель» и «растворенное вещество». Изменение энтальпии и энтропии при растворении веществ. Свойства жидкостей как растворителей. Сольватация. Особые свойства воды как растворителя: ионизирующее действие воды, самоионизация воды, реакции взаимодействия с растворенным веществом. Гидраты. Кристаллогидраты. Особенности химических взаимодействий в кристаллогидратах разных типов. Растворимость веществ. Влияние природы растворенного вещества и растворителя, температуры и давления на растворимость веществ. Растворы насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные. Способы выражения состава растворов: молярность, массовая доля, моляльность, мольная доля и мольный процент. Коллигативные свойства растворов. Закон Рауля. Понятие о эбуллиоскопии и криоскопии. Осмос и осмотическое давление. Электролитическая диссоциация. Электролиты и неэлектролиты. Факторы, определяющие склонность веществ к электролитической диссоциации: степень ионности связей, энергия связей, поляризуемость молекул растворенного вещества, полярность молекул растворителя, взаимодействие между молекулами растворителя и частицами растворенного вещества. Механизм диссоциации. Сольватация (гидратация) ионов в растворе. Сильные и слабые электролиты. Основания и кислоты с точки зрения теории электролитической диссоциации. Ион гидроксония. Амфотерные гидроксиды. Кислотно-основный характер диссоциации гидроксидов в зависимости от положения элемента в Периодической системе. Теории кислот и оснований Бренстеда–Лоури, Льюиса. Понятие о жестких и мягких кислотах и основаниях. Типы ионных равновесий в разбавленных водных растворах. Равновесие в растворах слабых электролитов. Константа и степень диссоциации кислот и оснований. Факторы, влияющие на их величины. Закон разбавления. Диссоциация комплексных соединений в растворе. Диссоциация комплексных ионов. Константа нестойкости (устойчивости). Факторы, определяющие устойчивость комплексных ионов в растворе. Особенности диссоциации двойных солей. Ионное произведение воды. Влияние температуры на диссоциацию воды. Водородный показатель. Понятие о буферных растворах. Труднорастворимые электролиты. Равновесие между осадком и насыщенным раствором. Произведение растворимости и растворимость веществ. Влияние одноименных ионов и рН на растворимость веществ. Перевод труднорастворимых осадков в растворимое состояние. Гидролиз солей. Гидролиз солей по катиону и по аниону. Константа гидролиза. Степень гидролиза. Механизм гидролиза. Ступенчатый гидролиз многозарядных ионов. Полимеризация и поликонденсация продуктов гидролиза многозарядных ионов. Условия протекания реакций гидролиза до конца. Гидролиз кислых солей. Гидролиз труднорастворимых солей. Совместный гидролиз солей. Влияние концентрации раствора, температуры, рН среды на степень гидролиза. Условия подавления гидролиза. Общие принципы получения легкогидролизующихся солей, их очистки и сушки. Неводные растворы. Жидкие аммиак, фтороводород и оксид серы (IV) как неводные растворители. Диссоциация веществ в неводных растворах.
10. Окислительно-восстановительные процессы. Окислители и восстановители. Основные типы окислительно-восстановительных реакций: межмолекулярного и внутримолекулярного окисления-восстановления, диспропорционирования, компропорционирования. Окислительно-восстановительные системы. Изображение окислительно-восстановительных систем методом полуреакций. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций и расстановка коэффициентов ионно-электронным методом. Окислительно-восстановительные (электродные) потенциалы как количественная характеристика окислительно-восстановительных систем. Природа скачка потенциала на границе раздела фаз. Водородный электрод как электрод сравнения. Стандартные электродные потенциалы и способы их определения. Зависимость между величинами окислительно-восстановительных потенциалов систем и изменением энергии Гиббса. Использование стандартных потенциалов для оценки возможности протекания окислительно-восстановительных реакций. Электродные потенциалы металлов. Стандартные электродные потенциалы и электрохимический ряд напряжений металлов. Положение металлов в ряду напряжений и возможность их взаимодействия с водой; водными растворами кислот и щелочей; солями других металлов. Активность металлов в зависимости от их положения в ряду напряжений и в Периодической системе. Подбор окислителей и восстановителей с учетом стандартных окислительно-восстановительных потенциалов. Диаграммы Латимера и Фроста. Зависимость величины электродного потенциала от концентрации ионов в растворе, рН, температуры, комплексообразования. Уравнение Нернста. Окислительно-восстановительные свойства воды. Устойчивость окислительно-восстановительных систем в водных растворах. Понятие о гальванических элементах. Современные виды гальванических элементов. Коррозия металлов и сплавов как электрохимический процесс. Методы защиты от коррозии. Окислительно-восстановительные процессы с участием электрического тока. Электрический ток как сильный окисляющий и восстанавливавший агент. Схемы процессов на электродах (инертных и активных) при электролизе расплавов солей и водных растворов солей, кислот и оснований. Выделение на катоде водорода, металлов. Окисление на аноде простых и сложных анионов. Окисление материала анода. Электрорафинирование металлов. Принципы электросинтеза неорганических веществ на примерах получения и очистки металлов, получения свободных галогенов, пероксида водорода, перманганатов, гидроксиламина.
11. Водород. Общая характеристика водорода. Положение водорода в Периодической системе. Строение атома водорода. Энергия ионизации и энергия сродства к электрону атома водорода. Валентность и степень окисления атомов. Типы химических связей в соединениях: ионные, ковалентные полярные и неполярные, трехцентровые, водородные связи. Металлический водород. Нахождение в природе. Физические свойства молекулярного водорода. Водород как восстановитель. Восстановительная способность атомарного и молекулярного водорода. Взаимодействие водорода с металлами и неметаллами. Гидриды. Типы гидридов: ионные, ковалентные, нестехиометрические (соединения внедрения). Природа химических связей в них. Методы получения молекулярного водорода. Водород как перспективное горючее. Понятие о водородной энергетике.
12. Элементы VIII-A группы. Общая характеристика элементов. Нахождение в природе. Строение атомов. Изменение атомных радиусов и энергии ионизации по группе. Причины химической инертности. Физические свойства. Характер межмолекулярного взаимодействия. Изменение температур плавления и кипения в ряду гелий–радон. Клатратные соединения. Фториды ксенона и криптона. Пространственная конфигурация молекул. Принципы их получения. Гидролиз фторидов. Кислородсодержащие соединения ксенона. Применение.
13. Элементы VII-A группы. Общая характеристика элементов. Строение атомов. Изменение атомных радиусов, энергий ионизации и сродства к электрону, электроотрицательности по группе. Валентность и степени окисления атомов. Изменение устойчивости соединений в высшей степени окисления по группе. Типы химических связей в соединениях. Склонность к образованию анионных форм. Формы нахождения в природе. Особенности химии фтора. Простые вещества. Физические свойства простых веществ. Агрегатное состояние. Изменение температур плавления и кипения в ряду фтор–астат. Химические свойства простых веществ. Изменение энергии связи в молекулах галогенов. Реакционная способность галогенов. Их окислительные свойства. Отношение к воде, щелочам, металлам и неметаллам. Общий принцип получения свободных галогенов. Применение. Галогеноводороды. Устойчивость молекул. Полярность молекул. Ассоциация молекул фтороводорода. Физические свойства галогеноводородов. Общие принципы получения галогеноводородов. Химические свойства. Факторы, определяющие силу галогеноводородных кислот: энергия и степень ионности связи в молекулах, поляризуемость молекул, ассоциация молекул фтороводорода. Химические свойства разбавленных и концентрированных кислот. Особенности фтороводородной (плавиковой) кислоты. Соляная кислота. Галогениды. Галогениды основные, амфотерные, кислотные. Галогенангидриды. Особенности гидролиза галогенидов разных типов. Полимерные галогениды. Галогенокомплексы. Соединения галогенов с кислородом. Фториды и оксиды. Строение молекул. Отношение к воде, щелочам. Окислительно-восстановительные свойства. Кислородсодержащие кислоты. Строение молекул и ионов кислот. Сравнительная устойчивость кислот хлора. Различные пути распада хлорноватистой кислоты. Сравнительная стабильность и окислительные свойства хлорной, бромной и иодной кислот, как иллюстрация вторичной периодичности. Общие принципы получения кислородсодержащих кислот галогенов. Принципы получения кислот из их солей. Соли кислот хлора, брома, иода. Сравнительная устойчивость солей и кислот. Окислительные свойства солей. Применение. Межгалогенные соединения. Строение молекул (метод Гиллеспи). Межгалогенные соединения в роли кислот и оснований Льюиса. Отношение к воде и щелочам. Катион- и анионгалогенаты. Полианионы галогенов.
14. Элементы VI-A группы. Общая характеристика элементов. Строение атомов. Изменение атомных радиусов, энергий ионизации и сродства к электрону, электроотрицательности по группе. Валентность и степени окисления атомов. Изменение устойчивости соединений в высшей степени окисления атомов по группе. Типы химических связей в соединениях. Склонность к образованию катионной и анионной форм и образованию гомоцепных полимерных соединений. Изменение металлического и неметаллического характера элементов по группе. Формы нахождения в природе. Простые вещества. Изменение неметаллических и металлических свойств. Аллотропные модификации кислорода. Химическая связь в молекуле кислорода и молекулярных ионах кислорода с позиций методов ВС и МО. Понятие о диоксигенильных соединениях. Синглетные и триплетное состояния кислорода. Полиморфные модификации серы: ромбическая, моноклинная и полимерная сера. Химические свойства простых веществ. Окислительно-восстановительные свойства. Отношение к металлам и неметаллам, воде, кислотам, щелочам. Сравнительная химическая активность молекулярного и атомарного кислорода, озона. Гидриды типа Н2Э. Строение молекул. Термическая устойчивость. Физические свойства. Общие принципы получения гидридов. Окислительно-восстановительные и кислотные свойства. Вода. Сероводород. Халькогениды. Средние и кислые халькогениды. Гидролиз халькогенидов. Общие принципы получения. Халькогениды как полупроводниковые материалы. Гидриды типа Н2Эn. Пероксид водорода. Строение молекулы. Получение. Устойчивость. Кислотные свойства. Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода в различных средах. Сульфаны. Строение молекул. Устойчивость. Кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Полисульфиды. Оксиды. Оксиды элементов (IV, VI). Особенности строения. Отношение к воде, кислотам, щелочам. Окислительно-восстановительные свойства. Принципы получения. Кислородсодержащие кислоты и их соли. Сернистая, селенистая и теллуристая кислоты. Строение молекул и анионов кислот. Кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Равновесия в растворе оксида серы (IV). Сульфиты средние и кислые. Гидролиз солей. Окислительно-восстановительные свойства. Серная, селеновая и теллуровая кислоты. Строение молекул и анионов кислот. Кислотные и окислительные свойства. Свойства разбавленной и концентрированной серной кислоты. Гидраты серной кислоты. Полисерные кислоты. Олеум. Соли кислот. Сульфаты. Гидросульфаты. Дисульфаты (пиросульфаты). Селенаты. Теллураты. Галогенсульфоновые кислоты. Тиокислоты и их соли. Тиосульфаты. Строение тиосульфат-иона. Восстановительные свойства тиосульфата натрия. Политионовые кислоты и их соли. Гидросернистая кислота. Строение их молекул. Сравнительная устойчивость и окислительно-восстановительные свойства кислот и их солей. Пероксокислоты серы и их соли. Пероксомоносерная и пероксодисерная кислоты. Строение их молекул. Пероксосульфаты. Электросинтез кислот и солей. Их окислительно-восстановительные свойства. Галогениды и оксогалогениды серы. Сравнительная устойчивость. Хлориды серы (II, IV). Фторид серы (VI). Строение, причины химической инертности фторида серы (VI). Оксодихлорид серы. Диоксодихло рид серы. Строение молекул. Гидролиз. Галогениды в роли кислот и оснований Льюиса.
15. Элементы V-A группы. Общая характеристика элементов. Строение атомов. Изменение по группе атомных радиусов, энергий ионизации и сродства к электрону, электроотрицательности. Валентность и степени окисления атомов. Изменение устойчивости соединений в высшей степени окисления атомов по группе. Типы химических связей в соединениях. Склонность к образованию катионной и анионной форм, комплексообразованию. Склонность к образованию соединений с гомоцепями –Э–Э–. Изменение металлического и неметаллического характера элементов по группе. Соединения азота, способные выступать в роли лигандов. Молекулярный азот в роли лиганда. Проблема химического связывания молекулярного азота. Формы нахождения элементов в природе. Простые вещества. Мономерное и полимерное состояние простых веществ. Химическая связь в молекуле азота с позиций теории ВС и МО. Аллотропные модификации фосфора и особенности их строения. Окислительно-восстановительные свойства простых веществ. Отношение простых веществ к неметаллам, металлам, воде, кислотам и щелочам. Получение простых веществ. Гидриды ЭН3. Строение молекул. Изменение температур плавления и кипения, термической устойчивости, реакционной способности, восстановительных свойств, склонности к реакциям присоединения в ряду аммиак – висмутин. Образование и устойчивость ионов аммония и фосфония. Принципы получения гидридов ЭН3. Аммиак. Термодинамическая характеристика реакции синтеза аммиака. Ассоциация молекул аммиака. Жидкий аммиак как растворитель. Диссоциация веществ в жидком аммиаке. Растворение щелочных металлов в аммиаке. Реакции присоединения аммиака. Амминкомплексы. Соли аммония. Реакции замещения водорода в аммиаке. Нитриды. Реакции окисления аммиака. Гидразин. Строение молекулы. Реакции присоединения, окислительно-восстановительные. Соли гидразиния. Гидроксиламин. Строение молекулы. Реакции присоединения и окислительно-восстановительные. Соли гидроксиламиния. Азотистоводородная кислота и ее соли. Строение молекулы азидоводорода и азид-иона. Азид-ионы как псевдогалогенид-ионы. Кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Азиды. Оксиды азота (I, II, III, IV, V). Строение молекул. Химическая связь в молекуле оксида азота (II) с позиций методов ВС и МО. Отношение оксидов к воде, щелочам. Окислительно-восстановительные свойства. Получение. Термодинамическая характеристика реакции синтеза оксида азота (II) из простых веществ. Кислородсодержащие кислоты и их соли. Азотистая кислота. Строение молекулы и нитрит-иона. Нитриты. Окислительно-восстановительные свойства кислоты и нитритов. Соли нитрозила. Азотная кислота. Строение молекулы, нитрат-иона. Лабораторные и промышленные методы получения азотной кислоты. Диссоциация и самоионизация азотной кислоты. Окислительные свойства концентрированной и разбавленной азотной кислоты. Продукты взаимодействия с металлами. Царская водка. Механизм ее действия. Применение азотной кислоты. Соли азотной кислоты. Нитраты и соли нитроила. Щелочные окислительные смеси. Оксиды фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута (III, V). Особенности строения. Отношение к воде, кислотам и щелочам. Окислительно-восстановительные свойства. Принципы получения. Кислородсодержащие кислоты фосфора и их соли. Фосфорноватистая кислота и гипофосфиты. Фосфористая кислота и фосфиты. Мета-, ди(пиро)-, полифосфорные кислоты и их соли. Ортофосфорная кислота. Фосфаты средние и кислые. Строение молекул кислот фосфора, основность, окислительно-восстановительные свойства. Получение ортофосфорной кислоты. Гидроксиды мышьяка, сурьмы, висмута и их соли. Гидроксиды элементов (III, V). Мета- и ортоформы. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Общие принципы получения. Соли. Соли сурьмы и висмута (III). Особенности гидролиза солей сурьмы и висмута. Арсенаты, стибаты (III, V). Оксосоединения сурьмы и висмута. Галогениды. Галогениды элементов (III, V). Их сравнительная устойчивость. Типы галогенидов. Особенности их гидролиза. Галогениды азота. Хлориды фосфора (III, V). Оксохлориды. Оксохлорид азота. Оксотрихлорид фосфора. Их гидролиз. Фосфонитрилхлорид. Его линейная и циклическая полимерные формы. Галогениды в роли кислот и оснований Льюиса. Сульфиды мышьяка, сурьмы и висмута. Сульфиды элементов (III, V). Растворимость. Общие принципы их получения. Тиосоли мышьяка и сурьмы. Соединения с металлами. Нитриды. Фосфиды. Арсениды. Стибиды. Типы нитридов: ионные, ковалентные, нестехиометрические. Особенности химических связей в них. Комплексные соединения мышьяка, сурьмы и висмута. Гидроксо- и галогенокомплексы. Получение, строение.
16. Элементы IV-A группы. Общая характеристика элементов. Строение атомов. Изменение атомных радиусов, энергии ионизации, электроотрицательности по группе. Валентность и степени окисления атомов. Изменение устойчивости соединений в высшей степени окисления атомов по группе. Типы химических связей в соединениях. Склонность к образованию катионной и анионной форм, комплексообразованию. Гомоцепные молекулы на основе углерода. Гетероцепи на основе Si–O–Si в химии кремния. Изменение металлического и неметаллического характера элементов по группе. Нахождение в природе. Простые вещества. Аллотропные модификации углерода: алмаз, графит, карбин. Фуллерены и фуллерит. Тубулены. Аморфный углерод. Аллотропные модификации олова. Белое и серое олово. Полупроводниковые свойства кремния и германия. Соединения включения графита. Графитиды. Окислительно-восстановительные свойства. Отношение к кислороду, металлам, воде, кислотам и щелочам. Получение и применение. Гидриды типа ЭН4. Строение молекул. Устойчивость. Изменение температур плавления и кипения в ряду метан – гидрид свинца в сравнении с изменением в рядах гидридов р-элементов V, VI и VII групп. Химические свойства. Причины инертности метана и высокой реакционной способности силана. Гидролиз гидридов. Получение гидридов. Гидриды типа ЭnНm. Сравнительная устойчивость соединений, содержащих структурные группировки типа Э–Э, Э=Э и ЭºЭ, образуемых углеродом и остальными элементами. Оксиды углерода. Оксид углерода (II). Химическая связь в молекуле с позиций теорий ВС и МО. Получение. Восстановительные свойства. Реакции присоединения. Карбонилы металлов. Правило Сиджвика. Строение молекул простейших карбонилов. Оксид углерода (IV). Строение молекулы. Отношение к воде, щелочам. Получение. Применение. Угольная кислота и ее соли. Равновесия в водном растворе оксида углерода (IV). Строение молекулы угольной кислоты и карбонат-аниона. Диссоциация в растворе. Соли: карбонаты, гидрокарбонаты, основные карбонаты. Гидролиз карбонатов. Особенности осаждения труднорастворимых карбонатов из водных растворов. Термическая устойчивость карбонатов. Оксиды кремния. Оксиды кремния (II, IV). Их устойчивость. Диоксид кремния. Его полимерное строение. Особенности связей в группировке Si–O–Si. Аморфная и кристаллическая формы. Кварц. Кварцевое стекло. Отношение диоксида кремния к воде, кислотам, щелочам. Перевод в растворимые соединения. Кремниевые кислоты и их соли. Ортокремниевая кислота и ее поликондесация. Поликремниевые кислоты. Особенности их строения. Получение. Золи и гели кремниевых кислот. Силикагель. Орто-, мета- и полисиликаты. Особенности строения. Гидросиликаты. Алюмосиликаты. Стекла. Факторы, определяющие устойчивость стеклообразного состояния силикатов. Состав и получение простого стекла. Кристаллизация стекол. Ситаллы. Стекловолокна и стеклоткани. Цеолиты. Цемент. Вяжущие вещества. «Жидкое стекло». Тугоплавкие керамики на основе кремния и других элементов. Оксиды германия, олова, свинца. Оксиды элементов (II, IV). Их сравнительная устойчивость. Особенности строения оксидов (IV). Сложные оксиды свинца. Сурик. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства оксидов. Их отношение к воде, кислотам, щелочам. Получение. Получение проводящих покрытий на основе диоксида олова. Гидроксиды германия, олова, свинца и их соли. Гидроксиды элементов (II, IV). Сравнительная устойчивость, кислотно-основные, окислительно-восстановительные свойства. Оловянные кислоты. Соли гидроксидов элементов (II, IV) в катионной и анионной формах. Их сравнительная устойчивость, гидролизуемость. Германаты, станнаты, плюмбаты (II, IV). Соединения с серой. Моно- и дисульфиды. Их строение. Сероуглерод. Тиосоединения (кислоты и соли). Тиоугольная кислота и тиокарбонаты. Тиосоединения кремния, германия, олова. Галогениды. Галогениды элементов (II, IV). Сравнительная устойчивость. Типы галогенидов. Их гидролиз. Галогенокомплексы. Гексафторокремниевая кислота. Свойства. Фторосиликаты. Гексахлорооловянная кислота и ее соли. Соединения углерода с азотом. Циано<