Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Югорский государственный университет»

СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ

ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

для студентов специальности «Фундаментальная и прикладная химия»

Ханты-Мансийск

2012

ББК 24.1

УДК 546 (076.5)

К 73

Рецензент: зав. кафедрой неорганической химии Алтайского государственного университета, доктор химических наук, профессор

К 73 Семинарские занятия по неорганической химии / сост. . – Ханты-Мансийск: РИЦ ЮГУ, 2012.– 128 с.

Методическое пособие содержит рабочую программу курса, развернутые планы семинарских занятий, список рекомендованной литературы, справочные данные.

Пособие предназначено для студентов 1-го курса Института природопользования, обучающихся по специальности «Фундаментальная и прикладная химия».

ББК 24.1

УДК 546 (076.5)

Югорский государственный университет, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………. 4

Тематический план семинарских занятий…………………….. 5

Рабочая программа курса неорганической химии……………. 6

Список рекомендуемой литературы ………………………….. 31

Планы семинарских занятий……………………………………. 32

Семинар № 1. Энергетика химических процессов.

Первый закон термодинамики ………………………………… 32

Семинар № 2. Энергетика химических процессов.

Второй закон термодинамики …………………………………. 33

Семинар № 3. Скорость и механизм химической реакции …. 35

Семинар № 4. Влияние температуры на скорость реакции.

Теории химической кинетики ………………………………….. 37

Семинар № 5. Химическое равновесие ………………………. 38

Семинар № 6. Квантовомеханическое описание строения

атома ……………………………………………………………… 40

Семинар № 7. Многоэлектронные атомы …………………….. 41

Семинар № 8. Периодический закон и периодическая система

химических элементов…………………………………………… 42

Семинар № 9. Периодичность свойств атомов…………………43

Семинар № 10. Метод валентных связей ………………………45

Семинар № 11. Геометрия молекул ………………………….. 46

Семинар № 12. Метод молекулярных орбиталей ………… 48

Семинар № 13. Химическая связь в веществах ……………... 49

Семинар № 14. Комплексные соединения …………………… 51

Справочные данные……………………………………….…… 53

Библиографический список …………………………………..127

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее пособие предназначено для студентов классического университета, обучающихся по специальности «Фундаментальная и прикладная химия».

Пособие представляет собой подборку заданий и задач по разделам и темам курса со ссылкой на литературные источники. Представлены рабочая программа курса неорганической химии, список литературы, в справочных материалах приведены важнейшие данные по растворимости неорганических соединений, плотности, константам диссоциации, термодинамические константы веществ.

Как правило, в условиях задач присутствуют все необходимые данные для их решения. В отдельных случаях недостающие справочные данные можно почерпнуть из сравочных материалов, содержащихся в этом же пособии. Если нет специальных указаний, то в стандартные условия включена температура, равная 298 К. В основном в тексте использована Международная система единиц (СИ).

Использование в учебном процессе методического пособия «Семинарские занятия по неорганической химии» позволит студентам более глубоко и осмысленно проработать курс неорганической химии, а также значительно повысит эффективность их самостоятельной работы.

Материал пособия поможет студентам получить четкие представления об уровне требований к знаниям, а также о форме и объеме ответов не только на семинарах, но и на экзамене.

Тематический план семинарских занятий

I семестр

Энергетика и кинетика химических реакций

Контрольная работа «Термодинамика и кинетика

химических реакций»

Строение атома и периодическая система

Контрольная работа «Строение атома»

Химическая связь

Контрольная работа «Химическая связь»

II семестр

Строение и свойства комплексных соединений

Контрольная работа «Комплексные соединения»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Учебных часов: лекций 100

семинаров 50

лабораторных занятий 210

1. Введение

Химия как система знаний о веществах и их превращениях. Теория и эксперимент в химии. Различные уровни химической теории. Информационные системы. Система приоритетов в развитии химии. Основные проблемы современной неорганической химии.

2. Строение атома

Развитие представлений о строении атома Принципы описания квантовых систем. Волновая функция. Уравнение Шредингера. Понятие о квантовых числах. Радиальная и орбитальная составляющие волновой функции; s-, p-, d-, f-орбитали. Энергетические уровни. Порядок заполнения электронами атомных орбиталей. Принцип Паули. Правило Хунда. Водородоподобный атом. Энергетические диаграммы многоэлектронных атомов. Заряд ядра атома. Экранирование заряда ядра электронами. Энергия ионизации. Энергия сродства к электрону. Понятие об электроотрицательности.

3. Химическая связь

Развитие представлений о валентности и химической связи. Степень окисления. Ионная связь. Размеры катионов и анионов. Ненаправленность и ненасыщаемость ионных связей. Ковалентная связь. Основные положения метода валентных связей. Понятие о гибридизации орбиталей. Основные типы гибридизации (sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2, dsp2), пространственная конфигурация молекул и ионов. Направленность и насыщаемость ковалентных связей. Одинарные и кратные связи.

Основные положения метода молекулярных орбиталей. Связывающие, разрыхляющие, несвязывающие орбитали. s - и p-Связь. Двухцентровые двухэлектронные МО. Энергетические диаграммы МО двухатомных гомоядерных молекул, образованных элементами первого и второго периодов. Прочность связи, энергия ионизации, магнитные и оптические свойства молекул. Энергетические диаграммы простейших гетероядерных молекул (CO, NO). Полярность связи.

Понятие о трехцентровых двух - и четырехэлектронных МО. Электронодефицитные связи. Водородная связь. Сочетание ковалентного и электростатического взаимодействия атомов в реальных соединениях (полярная связь). Эффективный заряд на атомах в полярных соединениях. Различия в физических свойствах веществ с ионной и ковалентной связью (температура, плавления, величина растворимости в полярных и неполярных растворителях). Природа сил Ван-дер-Ваальса.

Понятие о поляризации ионов. Зависимость поляризуемости и поляризующего действия катионов и анионов от размеров, величины заряда и строения его электронной оболочки.

Химическая связь в кристаллах. Ковалентные, ионные, металические, молекулярные кристаллы. Факторы, определяющие их физические свойства.

4. Начала химической термодинамики

Основные понятия химической термодинамики: система, параметры состояния, работа, энергия, теплота. Внутренняя энергия и ее изменение при химических и фазовых превращениях. Первое начало термодинамики. Энтальпия образования химических соединений. Стандартное состояние. Изменение энтальпии при химических реакциях. Тепловые эффекты химических реакций. Термохимические расчеты, основанные на законе Гесса. Энергия химической связи.

Второй закон термодинамики. Энтропия. Зависимость энтропии от температуры. Стандартная энтропия. Изменение энтропии в фазовых и химических превращениях. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Критерий самопроизвольного протекания процессов. Условие химического равновесия. Константа химического равновесия как мера глубины протекания процесса. Использование значений стандартной энтальпии и энтропии для расчета констант равновесия химических реакций. Факторы, влияющие на величину константы равновесия. Сдвиг химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

5. Кинетика и механизмы химических реакций

Скорость химической реакции, ее зависимость от природы и концентрации реагентов, температуры. Порядок и молекулярность. Константа скорости, ее зависимость от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации (действительная и кажущаяся). Понятие о теории активных соударений, активированном комплексе в теории абсолютных скоростей реакции. Механизм и кинетика реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Гомогенный и гетерогенный катализ. Кинетический вывод закона действующих масс.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19