Системная классификация археологической науки

Просмотр понятия

Химия элементов

Химия элементов включает систематическое рассмотрение закономерностей свойств химических элементов на основе периодического закона Д.И.Менделеева; свойства простых и сложных веществ, образуемых ими. Особое внимание уделяется уникальным свойствам веществ, являющихся основой для их применения в качестве различных материалов. Рассматриваются свойства неметаллов (р-элементов), металлов (химия s-, d-, f-элементов). Разделы химии элементов:
Химия неметаллов (p-элементы)
Элементы V11A группы (F, Cl, Br, I, At).
Электронное строение атомов, изменение ковалентных радиусов, значения потен-ци-алов ионизации и энергии сродства к электрону. Химическая связь в простых веществах, из-ме-нение параметров связи (энергия длина, поляризуемость). Межмолекулярные взаимодействия простых веществ, физические свойства. Фазовые диаграммы простых веществ гало-ге-нов (Р -Т). Гомологические и гетеролитические пути разрыва связи в молекулах галоге-нов. протекание реакций с участием галогенов по радикальному механизму; инициирование гете-ролитического разрыва связи галоген-галоген; реакции диспропорционирования. Низшие степени окисления галогенов: галогеноводороды, галогениды металлов и не-ме-таллов. Особенности строения химической связи химической связи галоген - водород (дли-на, энергия, поляризуемость). Межмолекулярные взаимодействия галогеноводородов, физи-ческие свойства. Процессы автопротолиза HF, фазовые диаграммы НГ -H2O. Сила галоген-во-дородных кислот, окислительно-восстановительные свойства. Кислородные соединения галогенов: оксиды, катионные и анионные формы. Строение кислородных соединений в зависимости от состава, влияние неподеленных электронных пар. Окислительно-восста-но-ви-тель-ные свойства кислородных соединений: процессы диспро-порционирования в водной (щелочной) среде. Кислородные кислоты галогенов: кислотно-ос-новные и окислительно-восстановительные свойства; рН-зависимость окислительно-восста-новительных потенциалов. Диаграммы Фроста для галогенов в водных растворах (диаграм-мы nEo - степень окисления). Строение кислородных кислот галогенов, термодина-мическая и кинетическая устойчивость. Межгалогенные соединения: состав и строение. Процессы автоионизации, катионные и анионные формы. Гомо- и гетероатомные полигалогенид-ионы. Химические свойства меж-га-логенных соединений, окислительно-восстановительные свойства, процессы диспропор-цио-нирования, гидролиза. Изоэлектронные аналоги межгалогенных соединений. Галогениды металлов - материалы с уникальными электрофизическими, оптическими свойствами.
Элементы VIA группы (O, S, Se, Te, Po)
Электронное строение атомов, закономерности изменения ковалентных радиусов, зна-чения потен-ци-алов ионизации и энергии сродства к электрону по подгруппе. Химическая связь в простых веществах. Строение двухатомной молекулы кислорода: основное (триплетное) и возбужденные (синглетное и триплетное) состояние двухатомного кислорода; реакционная способность кис-лорода в зависимости от молекулярного строения. Реакции образования синглетного кис-лорода. Аллотропия кислорода. Трехатомная молекула (озон): строение химические свойст-ва. Фазовые диаграммы простых веществ. Окислительные свойства озона в водных раство-рах в зависимости от рН; озониды. Особенности строения простых веществ S и Se (циклы, цепи), полиморфизм. Фазо-вые диаграммы. Строение циклических молекул в зависимости от состава и заряда. Водородные соединения элементов VI-ой группы: строение молекул, межмолеку-ляр-ные взаимодействия, процессы автопротолиза, кислотно-основные свойства в водных раство-рах. Перекись водорода, полисульфаны: строение молекул, межмолекулярное взаимодей-ст-вие, кис-лотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Кислородные соединения состава ЭО2 и ЭО3; закономерности строения и химиче-ские свойства. Кислородные кислоты Н2ЭО3 и Н2ЭО4; строение анионов, таутомерия гидросуль-фит-иона, участие неподеленной электронной пары в химических процессах. Н6ТеО6: особен-ности строения и кислотно-основных свойств. Диаграммы Фроста элементов VI-ой группы. Важнейшие типы оксидных материалов..
Элементы VA группы (N, P, As, Sb, Bi)
Электронное строение атомов, закономерности изменения ковалентных радиусов, энер-гий ионизации и сродства к электрону. Закономерности изменения строения простых веществ. Фазовые диаграммы простых веществ. Зависимость физических свойств от строения простых веществ. Водородные соединения элементов V-ой группы. Строение молекул, межмолекулярное взаимодействие, автопротолиз, кислотно-основные свойства, термодинамическая стабиль-ность. Гидразин, гидроксиламин - азотные аналоги перекиси водорода: строение молекул, межмолекулярное взаимодействие, кислотно-основные и окислительно-восстанови-тельные свойства, способы получения. Кислородные соединения элементов V-ой группы. Особенности оксидов азота: низкие координационные числа, эффективное p-связывание N?O, стабильные радикалы: NO, NO2. Радикальные реакции: взаимодействие NO и O2; NO и NO2; димеризация NO2, Строение N2O - изоэлектронного аналога CO2. Строение оксида азота (V) в газовой и твердой фазе. Кислот-ные свойства оксидов азота (III), (IV) и (V). Анионные и катионные формы оксидов азота (III) и (V). Диспропорционирование оксида азота (IV) в кислой и щелочной среде. Различные нап-равления реакций на примере оксида азота (IV) в зависимости от условий: радикальные реак-ции в газовой фазе или неполярных растворителях, реакции с участием ионов в сольва-ти-рующих средах. Особенности взаимодействия азотной кислоты с металлами: участие кати-он-ных форм, радикальные реакции, процессы диспропорционирования и сопропорциониро-ва-ния. Зависимость состава продуктов реакции от концентрации азотной кислоты и свойств реа-гирующего металла. Строение оксидов фосфора: координационные числа, типы связей. Кислородные кис-лоты фосфора: строение, сила кислот, строение анионов. Реакции поликонденсации на при-ме-рах анионов фосфорных кислот. Строение меафосфат-анионов, комплексообразующие свой-ства циклометафосфатов. Общие тенденции изменения строения и свойств кислород-со-держащих анионов элементов V-ой группы. Диаграммы Фроста для элементов V-ой груп-пы. Пниктиды - материалы электронной техники (полупроводники).
Элементы IVА группы (C, Si, Ge, Sn, Pb).
Электронное строение атомов, закономерности изменения ковалентных радиусов, энер-гий ионизации и сродства к электрону. Особенности электронного строения атома уг-лерода: полузаполненность второго уровня, энергетическая близость s и p-подуровней способность к образованию различных видов связи ((и (). Строение простых веществ: алмаз, графит, фуллерены. Фазовые диаграммы простых веществ, изменение границ фазовых равновесий с увеличением радиусов элементов. Измене-ние электрофизических свойств простых веществ в зависимости от строения; представления о зонной теории строения. Строение однотипных (по составу) соединений: гидридов, галогенидов, оксидов; срав-нение реакционной способности. Строение и свойства карбонатов и силикатов, особенности строения соединений Sn(II) и Pb(II): эффект неподеленной электронной пары. Закономер-нос--ти в изменении координационных чисел в соединениях элементов IV-ой группы. Диа-грам-мы Фроста элементов IV-ой группы. Простые вещества IV-ой группы - материалы микроэлектроники. Силикатные матери-алы. Материалы для волоконной оптики.
Элементы IIIA группы (B)
Особенности электронного строения бора: сравнение значений ковалентного радиуса, энергий ионизаций и сродства к электрону с аналогичными значениями для элементов вто-ро-го периода и элементов третьей группы. Структура простого вещества, бинарных соединений с металлами, гидридных соеди-нений; химическая связь (трехцентровая двухэлектронная). Гидридоборатанионы. Строение и реакционная способность галогенидов бора. Кислородные соединения бо-ра, строение боратов; сравнение с карбонатами и силикатами: координационные числа, гео-метрия. Борные кислоты. Диаграмма Фроста. Бориды металлов - высокотемпературные материалы. Абразивные материалы на осно-ве нитрида бора.
Инертные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)
Особенности электронного строения инертных газов. Сравнение величин атомных ра-диусов, энергий ионизации с аналогичными параметрами для элементов однотипного пери-ода. Межмолекулярные взаимодействия и физические свойства. Фазовые диаграммы про-стых веществ. Синтез Бартлета, фториды ксенона: строение ВС (влияние неподеленных электронных пар, изоэлектронные аналоги - межгалогенные соединения, метод МО (трехцентровая четы-рехэлектронная связь - гипервалентная связь); катионные и анионные формы. Химические свой-ства фторидов ксенона: гидролиз, диспропорционирование. Кислородные соединения ксе-нона, окислительно-восстановительные свойства, диаграмма Фроста. Применение инертных газов в производстве особо чистых материалов, высокоэффек-тив-ных окислителей.
Химия металлов
Металлы: простые вещества и элементы; классификация на основе электронного стро-ения, положения в периодической таблице (s, p, d, f-металлы). Особенности металличес-кой свя-зи. Типы плотнейших упаковок атомов в металлах, основные структуры металлов. Маг-нит-ные и электрические свойства металлов, магнитные фазовые переходы. Модели металлической связи. Уровни Ферми. Работа выхода электронов. Энергетические зоны. Зонная мо-дель и ММО. Донорные и акцепторные уровни. Интерметаллические соедине-ния, основные типы двухкомпонентных систем металлов. Металлы - основа конструкционных материалов, сплавы.
Основы химии твердого тела
Химическая связь в твердых телах, структура кристаллов. Дефекты в кристалли-чес-ких веществах, причины возникновения, виды и равновесия дефектов. Равновесия дефектов в би-нарных соединениях, нестехиометрия. Виды дефектов при нестехиометрии, способы ре-гу--ли-рования отклонения от стехиометрии (равновесие <кристалл - пар>). Дефекты и физи-чес-кие свойства. Твердофазные реакции. Особенности кинетики и механизма. Топохимическая память. Реакционная способность твердых реагентов.
Щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) - IА группа
Электронное строение атомов, закономерности изменения радиусов и энергий иониза-ции. Сравнение с аналогичными параметрами соседних элементов в периоде и элементами побочной подгруппы (Cu, Ag, Au). Строение простых веществ, изменение свойств простых веществ(плотность, температуры плавления и кипения; энергия атомизации, электрохими-ческие потенциалы). Закономерности изменения ионных радиусов, сольватация ионов. Энергии кристал-лической решетки ионных соединений, растворимость. Комплексообразование ионов ще-лоч-ных металлов. Характерные аналитические реакции ионов щелочных металлов.
Металлы IIA-группы (Be, Mg, Ca,, Sr, Ba, Ra)
Электронное строение атомов, закономерности изменения радиусов и энергий иониза-ции; сравнение с аналогичными параметрами для щелочных металлов. Строение кристаллических решеток простых веществ, полиморфизм, фазовые диа-грам--мы простых веществ, сравнение физических свойств. Энергии сольватации двухзарядных ионов элементов IIA-группы; электродные по-тен-циалы. Основные типы кристаллических решеток ионных соединений, энергии ионных реше-ток, растворимость однотипных соединений: фторидов, гидроксидов, карбона-тов, суль-фатов. Аквакомплексы двухзарядных ионов, гидролиз, гидроксокомплексы бериллия. Клас-си--фика-ция двухзарядных ионов на основе теории ЖМКО (жестких и мягких кислот и оснований). Изменение устойчивости комплексных соединений ионов элементов 1A и IIA групп, анион-ные комплексы бериллия. Основные аналитические реакции определения ионов в растворе.
Металлы IIA-группы (Al, Ga, In, Tl)
Закономерности изменения радиусов и энергий ионизации элементов IIIA-группы, срав-нение с аналогичными параметрами для элементов IIIВ-группы. Строение и свойства про-стых веществ. Диаграмма Фроста. Соединения в степени окисления +3: изменения координационных чисел, катионные (аквакомплексы) и анионные комплексы. Соединения в низших степенях окисления, измене-ние устойчивости по подгруппе. Сравнение горизонтальных рядов :In, Sn, Sb; Ti, Pb, Bi (уве-личение устойчивости низших степеней окисления). Основные аналитические реакции определения ионов в растворах. Использование металлического алюминия для производства конструкционных мате-ри--алов. Материалы на основе оксида алюминия. Соединения индия и галлия - материалы микроэлектроники.
Строение комплексных соединений
Комплексные соединения: понятия о центральном атоме, лиганде, координационном числе и координационном полиэдре, дентатность лиганда. Теория кристаллического поля (ТКП) в приложении к координационным соединениям. Симметрия d-орбиталей, измене-ние энергии d-орбиталей в поле сферической симметрии, энергетическое расщепление орби-талей в поле октаэдрической и тетраэдрической симметрии. Энергия расщепления орбита-лей (10 Dq), энергия спаривания электронов, энергия стабилизации кристаллическим полем (ЭСКП). Влияние на величину расщепления природы центрального атома (3d-4d-5d, степени окис-ле-ния), числа и симметрии лигандов (спектрохимический ряд). Расщепление орбиталей лигандов центральным атомом (МО). Изомерия комплек-сных соединений: геометрическая, оптическая, гидратная, спиновая. Методы исследования ком-плек-сных соединений: электрохимические, спектральные, магнетохимические, рентгено-струк-турные. Ян-Теллеровское искажение, плоскоквадратные комплексы. Равновесия комплексооб-ра-зо-вания, константы устойчивости (нестойкости) комплексных соединений. Основные типы реакций комплексных соединений: лигандный обмен, перенос протонов и электронов, влия-ние центрального атома на химическое поведение лигандов.
Переходные металлы (3d-, 4d-, 5d-элементы)
Закономерности электронного строения d-элементов, изменение радиусов, энергий иони-зации, устойчивых степеней окисления. Сравнение свойств простых веществ, электрохи-мических потенциалов. Ионные формы различных степеней окисления в водных растворах. Сравнение свойств аквакомплексов элементов в одинаковых степенях окисления (+2, +3), про-цессы гидролиза. Кинетическая инертность комплексных соединений с d3 и d6 электрон-ной конфигурацией центрального атома. Основные аналитические реакции определения d-элементов в растворах.
Металлы IVB-группы (Ti, Zr, Hf)
Закономерности изменения радиусов и потенциалов по подгруппе (сравнение с анало-гичными параметрами IVA группы). Сравнение свойств простых веществ - металлов. Фазо-вые диаграммы простых веществ. Сравнение свойств однотипных соединений: оксидов, галогенидов Э(+4). Соединения в низших степенях окисления. Комплексные соединения, изменения координационных чисел. Диаграммы Фроста. Способы получения простых веществ, иодидное рафинирование. Принципы мето-дов разделения циркония и гафния. Использование титана, циркония и гафния в качестве конструкционных материалов, цирконий и гафний - материалы ядерной энергетики.
Металлы Vb группы (V, Nb, Ta)
Электронное строение атомов, особенности ниобия. Закономерности изменения ра-ди-у-сов и потенциалов ионизации по подгруппе (сравнение с аналогичными параметрами VA группы). Сравнение свойств простых веществ.. Диаграммы Фроста, сравнение устойчивос-ти различных степеней окисления элементов в водных растворах. Катионные и анионные фор-мы V(+5) в водных растворах (зависимость от концентрации и рН раствора). Изменение коор-динационного числа для кислородных соединений V(+5); аналогия ванадат- ионов (к.ч.=4) с фосфат ионами, изополисоединения. Комплексные соединения ванадия (+5, +4, +3, +2), строение, свойства. Низшие степени окисления Nb и Ta. Использование ванадия, ниобия и тантала при производстве конструкционных мате-риалов.
Металлы VIB (Cr, Mo, W)
Закономерности изменения радиусов и потенциалов, особенности электронного строе-ния молибдена, сравнение с аналогичными параметрами VIА группы. Сравнение свойств прос-тых веществ - металлов. Диаграммы Фроста. Устойчивость различных степеней окисле-ния элементов в водных растворах. Изменение координационного числа для соединений в высших степенях окисления. Сравнение строения и свойств оксидов и галогенидов. Конден-са-ция оксоанионов в водных растворах, изополи- и гетерополисоедине-ния Mo и W. Кратные связи металл-металл в соединениях низших степеней окисления. Хром, молибден и вольфрам - компоненты конструкционных материалов.
Металлы VIIB группы (Mn, Tc, Re)
Закономерности изменения радиусов и потенциалов. сравнение с элементами VIIA группы. Сравнение свойств простых веществ. фазовые диаграммы простых веществ. Диа--граммы Фроста, устойчивость соединений различных степеней окисления в водных растворах. Сравнение строения и свойств однотипных соединений в различных степенях окис-ле-ния (+7, +6, +5, +4, +3): оксоанионы, оксиды, галогениды.. Кратные связи металл-металл в соединениях низших степеней окисления Tc и Re, кластеры, карбонилы. Использование марганца и рения в конструкционных материалах.
Металлы VIIIB группы (Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt)
Электронное строение атомов, закономерности изменения радиусов, потенциалов иони--зации в подгруппах (рядах) элементов. Сравнение свойств простых веществ, Фазовые диа-грам-мы, ферромагнетизм. Диаграммы Фроста, устойчивость различных степеней окис-ления элементов в водных растворах, влияние процессов комплексообразования на окис-ли-тельно-восстановительные свойства. Координационные соединения: состав, строение, устой-чи-вость в зависимости от электронного строения центрального атома и природы лигандов. Кинетическая инертность низкоспиновых комплексов соединений Co(+3). Квадратные комп-лек-сы Ni(+2). Низкоспиновые комплексы платиновых металлов, кинетические особенности замещения лигандов в квадратных комплексах Pt(+2) - эффект транс-влияния. Принципы выде-ления и очистки платиновых металлов. Металлы VIII-группы - основа конструкционных материалов.
Металлы IB группы (Cu, Ag, Au)
Закономерности изменения радиусов и потенциалов ионизации, сравнение с аналогич-ными параметрами IA группы. Сравнение свойств простых веществ - металлов. Диаграммы Фроста, устойчивость различных степеней окисления в растворах, влияние процессов ком-плексообразования на значения электрохимических потенциалов. Сравнение свойств однотипных соединений Cu, Ag, Au - (+1, +2, +3). Комплексные сое-динения: координационные числа, координационные полиэдры в зависимости от элек-тронного строения центрального атома и природы лигандов. Ян-Теллеровское искажение координационных соединений Cu(+2). Медь, серебро и золото - материалы электроники и электротехники. Сверхпро-водя-щие купраты, Особенности структуры и свойства.
Металлы IIB группы (Zn, Cd, Hg)
Закономерности изменения радиусов и ионизационных потенциалов, сравнение с ана-логичными параметрами для элементов IIA группы, электронное строение атомов. Срав-не-ние свойств простых веществ - металлов. Диаграммы Фроста, устойчивость ионов в раст--во-рах, проявляемые степени окисления, стабилизация степени окисления +1 образо-ва-ни-ем связи ме-талл-металл. Сравнение свойств однотипных соединений: оксидов, галогени-дов. Комплек-сные соединения: координационные числа, координационные полиэдры; сравнение ус-тойчи-вости однотипных комплексных соединений на основе МЖКО. Цинк, кадмий, ртуть - материалы электротехники.
Металлы IIIB группы (Sc, Y, La, лантаниды и актиниды).
Закономерности изменения радиусов и ионизационных потенциалов, сравнение с эле-мен-тами IIIA группы. Иттриевая и цериевая подгруппы лантанидов, лантанидное сжатие. Элек-тронное строение атомов и закономерности проявляемых степеней окисления. Диаграммы Фроста. Закономерности изменения свойств простых веществ, фазовые диаграммы простых веществ. Комплексные соединения лантанидов: координационные числа, координационные полиэдры, закономерности изменения устойчивости комплексных соединений. Принципы разделения редкоземельных элементов. Особенности электронного строения актинидов, энергетическая близость 5f и 6d ор-би--талей. Диаграммы Фроста, устойчивость различных степеней окисления, подгруппы то-рия и берклия. Закономерности изменения радиусов. Закономерности изменения свойств простых веществ, фазовые диаграммы. Сравнение свойств однотипных соединений актинидов: оксидов, галогенидов. Аналогия свойств 5f и 4f элементов в низших степенях окисления. Катионные и анионные формы актинидов в высших степенях окисления. Комплексные соединения актинидов: координационные чис-ла, коорди-на-ционные полиэдры; зависимость устойчивости комплексных соединений от степени окис-ления центрального атома и природы лигандов. Синтез трансурановых элемен-тов, принципы разделения актинидов. Использование РЗЭ при производстве конструкционных, оптических и других матери-алов. Соединения урана и плутония - основные материалы ядерной энергетики.
Литература

Н.С.Ахметов, <Общая и неорганическая химия>, М., Высшая школа, 1988.
<Анорганикум>,(под.ред. Л.Кольдица), М., Мир, 1984.
В.И.Спицын, Л.И.Мартыненко, <Неорганическая химия>, М., МГУ, 1991.
Ф.Коттон, Дж.Уилкинсон, <Основы неорганической химии>, М., Мир, 1979.
Ф.Коттон, Дж.Уилкинсон, <Современная неорганическая химия>, М., Мир, 1969
Н.Б.Некррасов, <Основы общей химии>, М., Химия, т.1, 1973, т.2, 1974.
Дж.Кемпбел, <Современная общая химия>, М., Мир, 1975.
Дж.Хьюи, <Неорганическая химия>, М., Химия, 1987.
Д.Джонсон, <Термодинамические аспекты неорганической химии>, М., Мир, 1985.
Б.Айлент, Б.Смит, <Задачи и упражнения по неорганической химии>, М.,Мир, 1967.
О.И.Воробьева, Е.А.Лавут, Н.С.Тамм, <Вопросы, упражнения и задачи по неорганической химии>, М., МГУ, 1985.
Н.С.Ахметов, М.К.Азизова, Л.И.Бадыкина, <Лабораторные и семинарские работы по неорганической химии>, М.,, Высшая школа, 1988.
Р.А.Лидин, Л.Ю.Аликберова, Г.П.Логинова. <Неорганическая химия в вопросах>, М., Химия, 1991.
<Неорганическая химия в задачах и вопросах>, (под ред. Н.Н.Желиговской

[Предыдущее] [Просмотр] [Фрагмент] [В списке] [Следующее]