Элементы химической термодинамики и химической кинетики

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОБЩАЯ ХИМИИ. БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

Для студентов 1 курса медико – профилактического факультета.

Строение атома.

1. Атом как электронейтральная микросистема. Линейные размеры атома и его ядра. Состав ядра атома:протоны, нейтроны.

2. Массовое число атома. Что определяет принадлежность атома к данному виду химических элекментов? Изотопия, причины этого явления.

3. Корпускулярно-волновые свойства микрообъектов. Формула Луи де Бройля.

4. Принцип неопределённости Гейзенберга. Электронное облако как способ описания состояния («движения») электрона в атоме.

5. Уравнение Шрёдингера. Волновая функция Ψ, произведение Ψ²∆V как вероятность нахождения электрона в элементарном объёме пространства. Понятие «орбиталь».

6. Математическое описание орбитали, квантовые числа: n, l и m.Спиновое квантовое число.

7. Принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Хунда как определяющие правила заполнения электронами уровней, подуровней и орбиталей.

8. Способы составления схем распределения электронов в атоме:                     а) электронные конфигурации; б) электронно-структурные формулы.

9. Электронные конфигурации и электронно-структурные формулы элементов I – IV периодов. «Провал» электронов, его причины.

10. Деление элементов на семейства в зависимости от того, какой энергетический подуровень заполняется электронами.

11. Электронные конфигурации основного и возбуждённого состояния атома.

Периодический закон и периодическая система Д. ИМ. Менделеева.

1. Современная формулировка периодического закона Д.И. Менделеева. Физический смысл порядкового номера элементов.

2. Структура периодической системы элементов. Понятия «период элементов», «группа элементов», «главная и побочная подгруппы» с точки зрения строения атома.

3. Периодическая повторяемость электронных конфигураций элементов как причина периодического повторения химических свойств элементов.

4. Понятия «атомный радиус», «орбитальный радиус», «ионный радиус», «ковалентный радиус» «металлический радиус».

5. Закономерности изменения радиусов атомов в периодах и в группах, причины этих изменений.

6. Потенциал ионизации, сродство к электрону. Единицы измерения этих величин. Характер изменения этих величин в периодах и в группах с ростом заряда ядра атома.

7. Электроотрицательность (χ) как условная величина, характеризующая способность атомов в молекула притягивать к себе электроны ковалентной связи.

Химическая связь.

1. Химическая связь – центральная проблема химии.

2. Образование химической связи как взаимодействие атомов, обусловленное перекрыванием электронных облаков и понижением полной энергии системы. Типы химической связи: ковалентная (неполярная и полярная), ионная и металлическая.

3. Параметры связи: энергия связи, длина связи, угол связи.

4. Метод валентных связей, основные положения метода. Описание   двухатомной молекулы по методу валентных связей. Механизмы образования ковалентной связи.

5. Полярная ковалентная связь. Электрический момент диполя (μ) – количественная характеристика полярности связи. Единицы измерения.

6. Ионная связь, её природа. Ненасыщаемость и ненаправленность ионной связи.

7. Металлическая связь, её природа.

8. Степень окисления атома в молекуле. Правила вычисления её в молекулах и ионах. Взаимосвязь высшей степени окисления атома и номера группы в периодической системе. Правило вычисления низшей степени окисления для неметаллов IV – VII групп элементов периодической системы. 

9. Насыщаемость и направленность ковалентной связи.

10. Гибридизация атомных орбиталей, геометрические формы молекул.

11. Кратность связи. Нецелочисленная кратность связи.

12. Состояние атома в молекуле и прогноз химических свойств вещества.

Межмолекулярные взаимодействия.

1. Понятие о межмолекулярном взаимодействии (работы Ван-дер- Ваальса).

2. Диполь-дипольное (ориентационное) взаимодействие.

3. Индуктивное взаимодействие (или взаимодействие диполь – индуцированный диполь).

4. Дисперсионное взаимодействие (эффект Лондона).

5. Водородная связь как специфическое межмолекулярное взаимодействие, природа водородной связи. Влияние водородной    связи на физические свойства веществ.

Элементы химической термодинамики и химической кинетики

1. Предмет и методы химической термодинамики. Взаимосвязь между процессами обмена веществ и энергии в организме. Химическая термодинамика как теоретическая основа биоэнергетики.

2. Основные понятия термодинамики. Интенсивные и экстенсивные параметры. Функция состояния. Внутренняя энергия. Работа и теплота - две формы передачи энергии.

3. Типы термодинамических систем (изолированные, закрытые, открытые).

4. Типы термодинамических процессов (изотермические, изобарные, изохорные).

5. Первое начало термодинамики.

6. Энтальпия. Стандартная энтальпия образования вещества, стандартная энтальпия сгорания вещества. Стандартная энтальпия реакции.

7. Закон Гесса.

8. Применение первого начала термодинамики к биосистемам.

9. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы. Энтропия.

10. Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в изолированной и закрытой системах; роль энтальпийного и энтропийного факторов. Термодинамические условия равновесия.

11. Стандартная энергия Гиббса образования вещества, стандартная энергия Гиббса биологического окисления вещества. Стандартная энергия Гиббса реакции.

12. Понятие экзергонических и эндергонических процессов, протекающих в организме. Принцип энергетического сопряжения.

13. Химическое равновесие.

14. Обратимые и необратимые по направлению реакции.

15. Термодинамические условия равновесия в изолированных и закрытых системах.

16. Константа химического равновесия.

17. Уравнения изотермы и изобары химической реакции.

18. Предмет химической кинетики.

19. Скорость реакции, средняя скорость реакции в интервале, истинная скорость.

20. Классификации реакций, применяющиеся в кинетике: реакции, гомогенные, гетерогенные и микрогетерогенные; реакции простые и сложные (параллельные, последовательные, сопряженные, цепные).

21. Молекулярность элементарного акта реакции.

22. Порядок реакции.

23. Период полупревращения.

24. Зависимость скорости реакции от концентрации. Закон действующих масс.

25. Константа скорости химической реакции.

26. Кинетические уравнения реакций нулевого, первого, второго порядков.

27. Экспериментальные методы определения скорости и константы скорости реакций.

28. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Температурный коэффициент скорости реакции и его особенности для биохимических процессов.

29. Уравнение Аррениуса. Энергетический профиль реакции; энергия активации.

30. Понятие о теории активных соударений.

31. Роль стерического фактора.

32. Понятие о теории переходного состояния.

33. Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ. Энергетический профиль каталитической реакции.

34. Особенности каталитической активности ферментов. Уравнение Михаэлиса - Ментен и его анализ.