Модуль 1: строение вещества, Химия элементов и их соединений

План лекций

Лекция 1 Химия как раздел естествознания, значение химии для науки и технологии. Вещество и его строение. Понятие о квантово-механической модели атома водорода. Вероятностный характер процессов в микромире: принцип неопределенности Гейзенберга, волна де-Бройля, волновое уравнение Шредингера. Квантовые числа. Атомная орбиталь. Формы орбиталей. Строение многоэлектронных атомов. Принцип минимальной энергии. Принцип Паули. Правила Хунда и Клечковского. Электронные конфигурации атомов. Энергетические характеристики атомов: энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность.

Лекция 2. Химическая связь. Характеристики связи: энергия, длина, валентный угол. Типы связи. Полярность связи. Понятие о методе молекулярных орбиталей. Энергетические диаграммы молекулярных орбиталей для бинарных гомоядерных молекул, σ – и π - молекулярные орбитали. Диа- и парамагнитные молекулы. Понятие о методе валентных связей. Гибридизация атомных орбиталей. σ - и π - связи. Геометрическая конфигурация молекул. Электрический момент диполя молекулы.

Лекция 3. Ионная связь и ее особенности. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь. Химическая связь в комплексных соединениях. Строение вещества в конденсированном состоянии. Аморфное и кристаллическое состояние вещества. Типы химической связи в кристаллах. Общие представления о строении кристаллов: элементы симметрии, кристаллографические системы, элементарная ячейка кристаллов кубической системы и ее характеристики.

Лекция 4. Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система элементов. Периодические свойства элементов и их соединений. s -, p -, d -, f – элементы. Расположение металлов в периодической системе элементов. Особенности электронного строения атомов металлов. Общие физические и химические свойства металлов, нахождение в природе. Методы получения.

Физико-химические свойства s – элементов, взаимодействие с простыми и сложными веществами. Щелочные и щелочноземельные металлы. Химические свойства соединений s – элементов с водородом, кислородом, азотом, серой, галогенами.

Лекции 5-6. Химия воды. Жесткость воды. Основные виды жесткости. Методы определения жесткости, способы устранения.

Физико - химические свойства d – элементов. Закономерности изменения свойств по группам и периодам. Особенности химического поведения. Химические свойства соединений различных степеней окисления d – элементов. Комплексные соединения. Химические свойства некоторых металлов - хрома, марганца, элементов семейства железа, меди, цинка. Токсикологические свойства d – элементов и их соединений.

Лекция 7. Физико - химические свойства p – элементов III, IV и V групп периодической системы, относящихся к металлам. Закономерности изменения химических свойств в группах, взаимодействие с простыми и сложными веществами. Химические свойства некоторых соединений: гидридов, оксидов, галогенидов. Полупроводники. Получение и применение кремния и германия.