Embed Size (px)
Citation preview
1
2
Вступ
1. Предмет хімії. Її місце серед інших природничих наук. Питання, які вивчає
хімія. Основні етапи розвитку хімії. Роль фізико-хімічних методів дослідження й
теоретичних дисциплін у розвитку хімії. Значення хімії для народного господарства й
оборони країни. Екологічні проблеми екстенсивного зростання хімічної промисловості.
2. Основні закони хімічної взаємодії: закон Авогадро, закон сталості складу, закон
кратних відношень, закон еквівалентів. Атомна одиниця маси. Число Авогадро.
Визначення атомних та молярних мас (за законом Авогадро, формулою Менделєєва-
Клапейрона, за відносною густиною газів, за еквівалентами, через правило Дюлонга-Пті).
Блок 1. Загальна та неорганічна хімія
Тема 1
Основи хімічної кінетики й термодинаміки
1. Способи вираження концентрацій реагуючих речовин при проходженні
гомогенних процесів, спосіб вираження швидкості таких реакцій. Поняття про гомогенні
та гетерогенні процеси. Вплив концентрації на швидкість гомогенних процесів. Закон
діючих мас. Фізичний зміст константи швидкості реакції. Вираз для закону діючих мас у
випадку гетерогенних реакцій. Поняття про порядок та молекулярність реакції.
2. Вплив температури на швидкість гомогенних реакцій. Поняття про ефективні та
неефективні зіткнення. Розподіл часток за енергіями Максвела-Больцмана. Енергія
активації хімічної реакції. Рівняння температурної залежності константи швидкості
реакції Арреніуса. Методи визначення енергії активації процесу та передекспоненційного
члена рівняння Арреніуса з експериментальних даних.
3. Поняття про каталізатори. Теорія проміжних сполук. Вплив каталізатора на
швидкість прямого та зворотного процесів. Поняття про теорію активного комплексу на
прикладі взаємодії водню з йодом.
4. Оборотні та необоротні хімічні процеси. Зміна швидкостей прямої та зворотної
гомогенних реакцій в часі на прикладі взаємодії водню з киснем. Визначення стану
хімічної рівноваги. Вивід виразу для константи рівноваги процесу.
5. Зсув хімічної рівноваги. Вплив зміни концентрації та тиску в системі на стан
рівноваги. Принцип Ле-Шательє. Вивидення виразу для температурної залежності
константи рівноваги процесу.
6. Поняття про термодинаміку. Визначення системи, ізольованої системи. Поняття
про внутрішню енергію. Перший закон термодинаміки. Зв'язок між теплотою, роботою та
зміною внутрішньої енергії при процесі. Вивід виразу для ентальпії (тепловмісту)
системи.
7. Ентальпія як функція стану. Закон Гесса, його ілюстрація. Поняття про
стандартний стан і стандартні ентальпії утворення. Стандартна ентальпія хімічного
процесу. Застосування закону Гесса для обчислення стандартних ентальпій хімічних
процесів.
8. Поняття про другий закон термодинаміки. Поняття про ентропію як міру
ймовірності стану системи, математичний зв'язок між цими величинами (Больцман).
Залежність ентропії від температури, її зміна при фазових переходах. Стандартна
ентропія. Зміна ентропії при хімічних процесах.
9. Напрямок хімічного процесу. Обмеженість принципу Бертло-Томсена. Дві
рушійні сили хімічного процесу. Поняття про вільну та зв'язану енергію. Вивід виразів для
вільної енергії Гіббса та вільної енергії Гельмгольца. Критерій можливості проходження
хімічної реакції при різних за величиною і знаком стандартних ентальпіях й ентропіях
реакції. Математичний зв'язок константи рівноваги процесу з величиною зміни вільної
енергії. Термодинамічні та кінетичні умови проходження процесу.
3
Тема 2
Будова атома
1. Розвиток уявлень про будову атома (Демокрит, Праут, Менделєєв). Відкриття
фізики останньої чверті XIX ст.: катодні промені (Крукс), радіоактивність (Беккерель),
видима частина спектру водню (Бальмер). Теорії будови атома Томсона, Резерфорда.
Постулати Бора. Пояснення ним походження ліній у спектрі водню. Енергетична діаграма
для електронів в атомі водню. Головне квантове число.
2. Хвильові властивості електронів (де-Бройль) та принцип невизначеності
(Гейзенберг) як основні положення квантово-хвильової механіки. Поняття про квантові
числа. Принцип Паулі. Ємність електронних оболонок.
3. Рівняння Шредінгера. Фізичний зміст ψ-функції та її квадрату. Математичний
вираз ψ-функції для 1s- та 2s-електронів, зміна електронної густини залежно від віддалі до
ядра. Електронні орбіталі. Їх форма для s-, р- та d-електронів.
4. Рентгенівські спектри. Походження ліній спектру. Відмінність оптичного та
рентгенівського спектрів. Закон Мозлі. Рентгенівські спектри як джерело інформації про
будову атома (заряд ядра, число заповнених рівнів, заселеність рівнів).
5. Атомне ядро. Відкриття Резерфордом ядерних реакцій. Відкриття нейтронів.
Методи дослідження ядер. Ізотопи та ізобари. Плеяди ізотопів, залежність чисельності
плеяд від положення елемента в періодичній системі. Поняття про методи розділення
ізотопів: електромагнітна сепарація, газова дифузія, термодифузія, центрифугування,
фракційна перегонка, електроліз.
Тема 3
Періодичний закон Д.І. Менделєєва
1. Історія відкриття Періодичного закону. Конструкція періодичної системи.
Порядок заповнення електронних орбіталей. Правило Гунда. Правило Клечковського.
Чергові та валентні електрони в атомів різних елементів.
2. Метали і неметали в періодичній системі. Інертні елементи. Перехідні елементи.
Ефективні радіуси атомів і іонів. Орбітальні радіуси. Закономірності їх зміни в періоді,
підгрупі. Енергія іонізації (іонізаційний потенціал), спорідненість до електрона,
електронегативність.
3. Електронна аналогія: повні та неповні електронні аналоги. Періодичні та
неперіодичні властивості елементів у періодичній системі. Коротка та довгі форми
періодичної системи. Границі періодичної системи. Значення, зміст і перспективи
розвитку періодичного закону.
Тема 4
Теорія хімічного зв'язку
1. Розвиток уявлень про валентність та хімічний зв'язок (Ломоносов, Бертоле,
Берцеліус, Франкленд). Іони та іонний зв'язок. Енергетика утворення іонів, іонних
"молекул" та іонних кристалів. Основні характеристики та критерій утворення іонного
зв'язку. Залежність типу кристалічної структури від розмірів іонів (тип хлориду натрію та
хлориду цезію).
2. Ковалентний зв'язок. Поділені та неподілені електронні пари. Поняття про
квантову хімію. Метод валентних зв'язків (метод локалізованих електронних пар) і
модель Гейтлера-Лондона для молекули водню. Енергетична діаграма для молекули
водню. Симетрична та антисиметрична хвильові функції. Електронна густина в
між'ядерному просторі. Основні положення МВЗ.
3. Основні характеристики зв'язку. Ентальпія зв'язку (в молекулах водню, метану,
хлориду водню), способи її обчислення. Зв'язок між ентальпією зв'язку та між'ядерною
відстанню (молекули галогеноводнів, прості та кратні зв'язки в молекулах вуглеводнів).
Полярність зв'язку. Дипольний момент. Ефективний (частковий) заряд на атомах у
4
полярних сполуках. Співвідношення між неполярним, полярним та іонним зв'язками.
Критерій полярного ковалентного зв'язку.
4. Насиченість ковалентного зв'язку. Можливість утворення ковалентних зв'язків
атомами різних груп і періодів. Аномальні валентності деяких елементів вставних декад.
Гібридизація орбіталей: діагональна, тригональна, тетраедрична.
5. Спрямованість ковалентного зв'язку і геометрія молекул в наближеннях: моделі
взаємодії частково поляризованих атомів; моделі взаємодії поділених і неподілених
гібридних орбіталей; моделі неповної гібридизації.
6. Кратність хімічних зв'язків. Сигма-, пі- та дельта-зв'язки. Ілюстрація на прикладі
молекули азоту. Координаційний (донорно-акцепторний зв'язок). Особливості дативного
зв'язку. Делокалізовані багатоцентрові зв'язки на прикладі двоелектронного
трицентрового зв'язку в молекулі диборану. Основні характеристики ковалентного зв'язку.
7. Метод молекулярних орбіталей (ММО), його основна ідея. Поняття про
математичний апарат ММО – принцип розрахунку молекулярних ψ-функцій електронів.
Зв'язуючі та розслаблюючі МО. Їх форми для сигма-s-s, сигма-р-р та пі-р-р – взаємодії.
Енергетичні діаграми МО гомо- та гетероядерних молекул елементів 1-го та 2-го періоду.
Переваги ММО перед МВС у поясненні властивостей молекул та молекулярних іонів
кисню, азоту, фтору. Електронні формули молекул. Незв'язуючі орбіталі на прикладі
молекули гідроген фториду.
8. Поляризація атомів та іонів. Залежність поляризуючої дії іонів від їх радіусів,
зарядів та електронної будови. Вплив цих факторів на здатність аніонів поляризуватись,
Іон-іонна, іон-дипольна та диполь-дипольна взаємодії. Дисперсійна взаємодія між
неполярними молекулами і сили Ван-дер-Ваальса. Водневий зв'язок, його ентальпія,
сполуки, в яких він виявляється.
9. Кристалічний та аморфний стан речовин. Типи кристалічних ґраток.
Температури топлення, кипіння та твердість іонних, молекулярних та атомних кристалів.
Забарвлення речовин як результат їх взаємодії з випромінюванням. Вплив електронної
структури та поляризаційних явищ на забарвлення речовин. Розчинність кристалів
залежно від природи речовини і розчинника.
Тема 5
Розчини
1. Поняття про систему, компонент, фазу. Дисперсні системи: дисперсійне
середовище, дисперсна фаза. Класифікація дисперсних систем за ступенем дисперсності
(грубодисперсні, гранично-високодисперсні, іонно-молекулярні) та за агрегатним станом
дисперсної фази та дисперсійного середовища. Колоїдні системи. Розчини рідкі, тверді та
газоподібні. Способи вираження концентрації: масова частка (процентна), молярна,
моляльна, нормальна. Розчини ідеальні та реальні, критерії їх класифікації.
2. Діаграма стану води. Правило фаз Гіббса. Поняття про число ступенів свободи.
Тиск пари над бінарним розчином і закон Рауля. Обмеження в його застосуванні.
3. Кріоскопія та ебуліоскопія. Відповідні закони Рауля. Кріоскопічна
(ебуліоскопічна) константа. її фізичний зміст. Явище осмосу. Осмотичний тиск.
Виведення закону Вант-Гоффа. Практичне застосування законів фізичної теорії розчинів,
причини позитивних та негативних відхилень від них.
4. Електролітична дисоціація. Механізм дисоціації іонних кристалів та полярних
молекул у зв'язку з явищем гідратації (сольватації). Ступінь дисоціації, його залежність
від концентрації розчину, полярності зв'язку між'ядерної віддалі в молекулі, а також від
полярності молекул розчинника (діелектрична стала). Сильні та слабкі електроліти,
критерій їх класифікації.
5. Ізотонічний коефіцієнт. Способи його визначення. Виведення залежності між
ізотонічним коефіцієнтом і ступенем дисоціації. Уявний ступінь дисоціації сильних
електролітів. Поняття про активність і коефіцієнт активності. Константа дисоціації
5
слабких електролітів. Виведення закону розведення (Оствальд). Область його
застосування.
6. Характер дисоціації гідроксидів залежно від полярності зв'язків у них. Аналіз
кислотно-основних властивостей гідроксидів у моделі іонного зв'язку між компонентами.
Правила, які визначають зміни кислотно-основних властивостей гідроксидів залежно від
радіуса та заряду центрального іона. Дисоціація води. Іонний добуток води. Водневий
показник. Способи його визначення. Добуток розчинності.
7. Процеси гідратації (сольватації). Вплив на них заряду та радіуса іона.
Кристалогідрати, вплив розмірів іонів на можливість їх утворення.
Тема 6
Електрохімічні властивості розчинів
1. Окисно-відновні реакції (ОВР). Методи знаходження коефіцієнтів рівнянь ОВР
(електронний баланс). Основи теорії електродних потенціалів. Електродний потенціал
металу, залежність від активності металу та концентрації розчину. Поняття про водневий
електрод. Стандартні електродні потенціали. Електрохімічний ряд напруг (ряд
стандартних електродних потенціалів). Формула Нернста.
2. Гальванічний елемент. Аналіз його роботи на прикладі мідно-цинкового
елемента Якобі-Даніеля. Електрорушійна сила гальванічного елемента, фактори, які на неї
впливають. Поняття про стандартні редокс-потенціали. Термодинамічне обгрунтування
можливості проходження ОВР на підставі зв'язку між зміною вільної енергії Гіббса і
електрорушійною силою гальванічного елемента. Процес електролізу. Катодний і анодний
процеси при електролізі розчинів і розплавів солей з нерозчинними і розчинними
анодами.
Тема 7
Комплексні сполуки
1. Атомні та молекулярні сполуки. Дисоціація подвійних та комплексних солей,
умовність такого поділу. Основні положення координаційної теорії Вернера:
комплексоутворювач, ліганди, координаційне число. Досягнення та недоліки теорії
Вернера. Природа хімічного зв'язку в іонних комплексах (електростатичний підхід).
Недоліки цього підходу.
2. Ковалентні комплекси. Їх будова та природа хімічного зв'язку з погляду МВЗ.
Низько- та високоспінові комплекси (внутрішньо- та зовнішньо-орбітальна гібридизація).
Гібридизація орбіталей при утворенні октаедричних, тетраедричних та квадратних
комплексів. Магнітні властивості комплексів, їх будова та стійкість залежно від
електронної будови комплексоутворювача. Пі-дативна взаємодія d-електронів
центрального іона з вільними орбіталями лігандів.
3. Уявлення про теорію кристалічного поля. Основні положення теорії.
Енергетична діаграма розщеплення d-орбіталей комплексоутворювача в кристалічному
полі октаедричного комплексу. Параметр розщеплення і його співвідношення з енергією
спаровування електронів на орбіталях центрального іона, електрохімічний ряд лігандів,
його роль при визначенні тину гібридизації. Зв'язок енергії розщеплення з забарвленням
комплексів. Фактори, від яких залежить параметр розщеплення. Поняття про теорію поля
лігандів.
4. Метод МО в застосуванні до будови комплексів. Енергетичні діаграми для
тетрафтороборат(III)-іона і гексааквотитан(III)-іона. Комплексні сполуки з неорганічними
та органічними лігандами, Поняття про дентатність.
5. Хелатні, кластерні та багатоядерні комплекси. Константа нестійкості
фундаментальна характеристика комплексної сполуки. Залежність константи нестійкості
від величини заряду та радіуса центрального іона, його електронні конфігурації на
прикладі аміакатів кобальту (II) і (III). Поведінка комплексних сполук в розчинах. Інертні
6
та лабільні комплекси. Ізомерія комплексних сполук: іонізаційна, координаційна;
площинна та просторова цис-, трансізомерія. Ефект транс-впливу (Черняєв).
Номенклатура комплексних сполук. Їх значення для науки, хімічної технології, сільського
господарства, медицини (ферменти, хлорофіл, гемоглобін, вітаміни).
Тема 8
Елементи радіохімії
1. Відкриття радіоактивності (А. Беккерель), роботи Е. Резерфорда, М.
Складовської-Кюрі, П. Кюрі. Уявлення про методи вивчення явищ радіоактивності
(люмінесценція речовин, іонізація газів, дія на фотоплатівку). Принцип роботи лічильника
Гейгера. Основні види радіоактивності: альфа, бета, гамма, К-захоплення, протонний
розпад, нейтронний розпад. Правило зсуву. Основний закон радіоактивних перетворень.
Період напіврозпаду й радіоактивна стала. Виведення виразу для зв'язку між ними.
2. Радіоактивна рівновага. Уявлення про методи виділення радіоактивних
елементів з природної сировини: методи співосадження, хроматографії та екстракції.
Штучна радіоактивність (Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі). Уявлення про способи синтезу
штучних радіоізотопів. Одержання технецію, нептунію, плутонію, транс-плутонієвих
елементів, урану-233 (Г. Сіборг, Г. Флеров). "Ділення" важких ядер (атомна бомба,
урановий реактор). Екологічні проблеми атомної енергетики.
Тема 9
Класифікація та номенклатура неорганічних сполук
1. Класифікація неорганічних сполук за їх складом, хімічними та функціональними
ознаками. Гомосполуки (прості речовини), бінарні й складні гетеросполуки. Взаємозв'язок
між найважливішими класами неорганічних сполук. Прості речовини. Метали і неметали
в періодичній системі. Зміна металічного і неметалічного характеру елементів, фізичних
властивостей і хімічної активності у групах і періодах. Типи структур простих речовин.
Форми знаходження металів і неметалів у природі. Принципи добування.
2. Бінарні сполуки, їх склад і будова. Сполуки з киснем: субоксиди, оксиди,
пероксиди, озоніди. Особливості будови. Типи оксидів: солетворні й несолетворні,
основні, кислотні, амфотерні. Зміна хімічного характеру оксидів у межах періодів і груп.
Галогеніди. Халькогеніди. Нітриди, фосфіди. Карбіди, силіциди, германіди. Бориди.
Металіди. Складні гетеросполуки. Гідроксиди. Типи гідроксидів. Основи, луги.
Кислотність основ. Кислоти: безкисневі, оксокислоти, ізополікислоти, гетерополікислоти.
Основність кислот. Солі. Солі кисневмісних та безкисневих кислот. Типи солей: середні,
кислі, основні (гідроксо- і оксосолі), подвійні, змішані та комплексні. Правила
номенклатури неорганічних сполук.
Тема 10
Гідроген
1. Місце Гідрогену в періодичній системі. Будова атома. Валентність і ступінь
окислення. Ізотопи. Атомарний і молекулярний водень. Характер хімічних зв'язків у
сполуках. Фізичні та хімічні властивості водню. Форми знаходження в природі. Способи
добування. Застосування водню. Гідриди. Типи гідридів: іонні, ковалентні, полімерні,
металічні.
2. Вода. Аномалія фізичних властивостей води. Важка вода. Типи зв'язаної води:
конституційна, лігандна, кристалізаційна, адсорбційна, Пероксид водню.
Тема 11
Елементи сьомої групи
1. Загальна характеристика. Будова атомів. Валентність ї ступені окислення.
Підгрупа галогенів. Характеристика елементів. Зміна в підгрупі атомних та іонних
7
радіусів, іонізаційний потенціалів, спорідненості з електроном і електронегативності.
Особливості Флуору. Фізичні та хімічні властивості простих речовин. Відношення до
води, лугів, металів і неметалів. Токсичність галогенів. Форми знаходження галогенів у
природі. Способи добування. Застосування галогенів.
2. Галогеноводні. Характер хімічних зв'язків у молекулах. Стійкість молекул.
Асоціація молекул фтороводню. Фізичні і хімічні властивості. Зміна міцності, відновних
властивостей і кислотного характеру. Галогеноводневі кислоти. Особливості
фтороводневої кислоти. Хлоридна кислота. Добування галогеноводнів. Оксиди.
Оксигенвмісні кислоти. Будова молекул. Стійкість, окисні і кислотні властивості. Загальні
принципи добування. Солі оксигенвмісних кислот галогенів. Порівняльна стійкість і
окисна здатність. Інтергалогеніди.
3. Підгрупа Мангану. Зміна в підгрупі атомних та іонних радіусів, іонізаційних
потенціалів і електронегативності. Зміна хімічних властивостей. Фізичні та хімічні
властивості простих речовин. Добування і застосування. Оксиди і гідроксиди. Стійкість,
кислотно-основні та окисно-відновні властивості. Принципи добування. Солі мангану.
Манганіти.
4. Манганати. Окисно-відновні властивості. Принципи добування. Перманганати.
Окисні властивості перманганатів у кислому, лужному і нейтральному середовищах.
Принципи добування. Застосування. Сполуки з неметалами. Солі оксигенвмісних кислот і
комплексні сполуки. Порівняння властивостей елементів підгрупи Мангану з
властивостями галогенів.
Тема 12
Елементи шостої групи
1. Загальна характеристика. Будова атомів. Валентність і ступені окислення.
Підгрупа халькогенів. Зміна в підгрупі атомних та іонних радіусів, іонізаційних
потенціалів, спорідненості до електрона і електронегативності. Зміна металічного та
неметалічного характеру та окисно-відновної активності елементів у підгрупі.
Особливості Оксигену. Прості речовини. Фізичні властивості. Алотропні модифікації.
Хімічний зв'язок у молекулах кисню і озону. Поліморфні модифікації сірки. Зміна
неметалічних і металічних властивостей простих речовин. Хімічні властивості. Окисно-
відновні властивості. Відношення до води, кислот і лугів, металів і неметалів.
Знаходження в природі. Добування і застосування.
2. Халькогеноводні. Будова молекул. Термічна стійкість. Фізичні і хімічні
властивості. Зміна відновної активності і кислотного характеру. Сірководень і сульфідна
кислота. Добування і застосування халькогенідів. Халькогеніди; середні й кислі.
Поліхалькогеніди. Халькогеніди як напівпровідники. Оксиди неметалів і металів.
Кисневмісні сполуки халькогенів. Оксиди та їх похідні, особливості будови оксидів.
Відношення до води, кислот і лугів. Окисно-відновні властивості. Добування.
Застосування сіркового газу і його вплив на навколишнє середовище.
3. Сульфітна, селенітна і телуритна кислоти. Будова молекул і аніонів кислот.
Кислотні та окисно-відновні властивості. Добування. Сульфатна, селенатна і телуратна
кислоти. Будова молекул і аніонів кислот. Властивості кислот Залежність окисних
властивостей сульфатної кислоти від її концентрації.
4. Полісульфатні кислоти. Олеум. Промислові методи добування сульфатної
кислоти та її застосування. Сульфати. Гідросульфати. Дисульфати. Селенати і телурати.
Тіокислоти та їх солі. Тіосульфати. Відновні властивості тіосульфату натрію та його
застосування. Політіонатні кислоти та їх солі. Будова їх молекул. Пероксокислоти
Сульфуру та їх солі. Пероксосульфат. Галогеніди і оксогалогеніди Сульфуру, Селену і
Телуру.
5. Підгрупа Хрому. Характеристика елементів. Зміна в підгрупі атомних та іонних
радіусів, іонізаційних потенціалів і електронегативності. Фізичні та хімічні властивості
8
простих речовин. Відношення до кисню, галогенів, води, кислот і лугів. Добування і
застосування. Оксиди хрому, молібдену і вольфраму. їх стійкість, кислотно-основні та
окисно-відновні властивості. Відношення до води, кислот і лугів. Принципи добування.
Гідроксиди. Склад і особливості будови гідроксиду хрому (+3). Кислотно-основні і
окисно-відновні властивості. Хроматна, молібдатна і вольфраматна кислоти, їх стійкість,
кислотні та окисні властивості. Ізополікислоти та гетерополікислоти. Принципи
добування.
6. Солі хрому, молібдену і вольфраму. Хромати, молібдати, вольфрамати.
Взаємний перехід хроматів у дихромати. Окисні властивості хроматів і дихроматів.
Кристалогідрати. Подвійні солі. Комплексні сполуки. Карбоніли. Кластерні галогеніди.
Пероксидні сполуки. Стійкість і окисна здатність пероксосполук. Порівняння
властивостей елементів підгрупи хрому з властивостями халькогенів.
Тема 13
Елементи п'ятої групи
1. Загальна характеристика. Будова атомів. Валентність і ступені окислення.
Підгрупа Нітрогену. Характеристика елементів. Зміна в підгрупі атомних та іонних
радіусів, іонізаційних потенціалів, спорідненості до електрона і електронегативності.
Зміна металічного характеру. Особливості Нітрогену. Прості речовини, особливості
будови. Схильність Фосфору, Арсену і Стибію до утворення полімерних структур.
Хімічний зв'язок у молекулі азоту. Поліморфні модифікації аналогів азоту і особливості їх
будови. Хімічні властивості. Реакційна здатність молекулярного і атомарного азоту,
білого і червоного фосфору. Окисно-відновні властивості. Відношення до неметалів,
металів, води, кислот і лугів. Знаходження в природі. Добування і застосування.
2. Водневі сполуки. Будова молекул. Зміна стійкості, реакційної здатності та
відновних властивостей. Іони амонію і фосфонію. Принципи добування гідридів підгрупи.
Аміак. Добування. Рідкий аміак як розчинник. Розчинність у воді. Реакції приєднання.
Амінокомплекси. Солі амонію. Реакції заміщення атомів водню в амоніаку на метал.
Аміди, іміди, нітриди. Реакції окислення, застосування амоніаку. Гідразин. Будова
молекули. Хімічні властивості. Солі гідразонію. Гідроксиламін. Будова молекули. Хімічні
властивості. Солі гідроксиламонію. Азидна кислота. Будова молекули. Хімічні
властивості.
3. Оксигенові сполуки Нітрогену та їх похідні. Оксиди. Будова молекул.
Відношення до води і лугів. Окисно-відновні властивості. Принципи добування.
Токсичність. Вплив на навколишнє середовище. Нітратна кислота. Будова молекули
кислоти та нітрит-іона. Нітрити. Окисно-відновні властивості кислоти і нітритів. Нітратна
кислота. Будова молекули кислоти і нітрат-іона. Властивості нітратної кислоти.
Залежність окисних властивостей нітратної кислоти від її концентрації. Взаємодія з
металами і неметалами. Методи добування. "Царська вода". Нітрати. Властивості нітратів.
Термічний розклад нітратів. Застосування нітратної кислоти та її солей. Азотні добрива.
Токсичність нітратів.
4. Оксиди фосфору, арсену, стибію і бісмуту. Особливості будови. Відношення до
води, кислот і лугів. Фосфоровмісні кислоти та їх солі. Гіпофосфітна кислота і
гіпофосфіти. Фосфітна кислота і фосфіти. Мета-, ди- і поліфосфатна кислота та їх солі.
Ортофосфатна кислота і її солі. Добування і застосування ортофосфатної кислоти.
Фосфорні добрива.
5. Гідроксиди арсену, стибію і бісмуту. Кислотно-основні та окисно-відновні
властивості. Солі. Особливості гідролізу солей стибію і бісмуту. Сполуки елементів
підгрупи Нітрогену з неметалами і металами. Галогеніди. Халькогеніди,
6. Підгрупа Ванадію. Характеристика елементів. Зміна атомних та іонних радіусів,
іонізаційних потенціалів і електронегативності. Фізичні та хімічні властивості простих
речовин. Відношення до кисню, води, кислот і лугів. Оксиди і гідроксиди. Кислотно-
9
основні властивості. Сполуки елементів з неметалами. Галогеніди. Комплексні сполуки.
Порівняння властивостей елементів та їх сполук з властивостями елементів підгрупи
Нітрогену.
Тема 14
Елементи четвертої групи
1. Загальна характеристика. Будова атомів. Валентність і ступені окислення.
Підгрупа Карбону. Характеристика елементів. Зміна в підгрупі атомних та іонних
радіусів, іонізаційних потенціалів і електронегативності. Особливості хімічних зв'язків
Карбону і Силіцію. Зміна металічного та неметалічного характеру. Особливості Карбону.
Прості речовини. Поліморфні модифікації. Особливості їх будови. Напівпровідникові
властивості силіцію та германію. Хімічні властивості. Окисно-відновна здатність,
відношення до кисню, металів, води, кислот і лугів. Знаходження в природі, принципи
добування і застосування. Водневі сполуки. Будова молекул. Реакційна здатність метану
та інших гідридів. Принципи добування.
2. Кисневі сполуки та їх похідні. Оксиди карбону. Хімічний зв'язок у молекулі
моноксиду карбону. Відновні властивості. Реакції приєднання. Карбоніли металів.
Токсичність чадного газу. Діоксид карбону. Будова молекули. Відношення до води і лугів.
Добування й застосування. Вплив вуглекислого газу на навколишнє середовище.
Карбонатна кислота та її солі. Будова молекули кислоти й карбонат-іона. Властивості
кислоти. Карбонати, гідрокарбонати, гідроксокарбонати. Термічна стійкість карбонатів.
Застосування. Ціановодень. Ціанідна кислота. Ціаніди. Токсичність ціанідів. Сполуки з
металами. Карбіди. Типи карбідів.
3. Оксиди силіцію. Особливості будови діоксиду силіцію. Кварц, кварцеве скло:
застосування в напівпровідниковій техніці. Відношення до води, кислот і лугів. Силікатні
кислоти. Мета-, орто- та полісилікатні кислоти. Особливості їх будови. Добування. Золі й
гелі силікатних кислот. Силікагель. Солі силікатних кислот. Мета-, орто-, полісилікати.
Алюмосилікати. Скло. Силіциди.
4. Оксиди й гідроксиди германію, стануму і плюмбуму, їх порівняльна стійкість,
кислотно-основні та окисно-відновні властивості. Принципи добування. Солі гідроксидів
металів у катіонній та аніонній формах. Сполуки з неметалами. Сульфіди. Галогеніди.
Галогенокомплекси. Сполуки з Нітрогеном.
5. Підгрупа Титану. Характеристика елементів. Зміна атомних та іонних радіусів,
іонізаційних потенціалів і електронегативності. Фізичні та хімічні властивості простих
речовин. Відношення до кисню, води, кислот і лугів. Оксиди та гідроксиди. Особливості
будови. Властивості. Відношення до води, кислот, лугів. Солі: титанати, цирконати,
гафнати. Властивості солей. Сполуки з неметалами. Галогеніди. Оксогалогеніди.
Галогенокомплекси. Халькогеніди. Порівняння властивостей елементів підгрупи Титану й
їх сполук з властивостями елементів підгрупи Карбону.
Тема 15
Елементи третьої групи
1. Загальна характеристика. Будова атомів. Валентність і ступені окислення.
Підгрупа Бору. Характеристика елементів. Зміна в підгрупі атомних та іонних радіусів,
іонізаційних потенціалів і електронегативності. Зміна металічного та неметалічного
характеру. Особливості бору. Фізичні та хімічні властивості бору. Відношення до кисню,
води, кислот і лугів. Добування і застосування. Водневі сполуки. Борани. Особливості
хімічних зв'язків. Стійкість і реакційна здатність боранів. Гідридоборати. Оксид бору та
його похідні. Особливості будови оксиду. Властивості. Відношення до води, лугів. Орто-,
мета- та поліборатні кислоти. Склад і будова. Орто-, мета-, поліборати. Тетраборат натрію.
Галогеніди бору. Реакції приєднання. Тетрафтороборатна кислота. Фтороборати. Нітрид
бору. Поліморфні модифікації. Властивості.
10
2. Фізичні та хімічні властивості металів підгрупи бору. Хімічна активність.
Відношення до кисню, води, кислот і лугів. Знаходження в природі. Добування і
застосування. Особливості будови. Оксиди. Стійкість оксидів, оксид алюмінію.
Гідроксиди. Кислотно-основні властивості. Відношення до кислот та лугів. Гідроксид
алюмінію. Солі. Солі алюмінію в аніонній та катіонній формах. Комплексні сполуки.
Подвійні солі. Порівняльна характеристика солей. Сполуки з неметалами та металами.
3. Підгрупа Скандію. Характеристика елементів. Зміна атомних та іонних радіусів,
іонізаційних потенціалів і електронегативності. Родини лантаноїдів та актиноїдів.
Рідкісноземельні елементи. Підродини церію та ітрію. Фізичні та хімічні властивості
простих речовин. Зміна хімічної активності. Відношення до кисню, води, кислот.
Знаходження в природі, добування та застосування Оксиди та гідроксиди. Зміна кислотно-
основних та окисно-відновних властивостей гідроксидів. Солі. Комплексні сполуки.
Сполуки з неметалами та металами. Порівняльна характеристика елементів головної й
побічної підгруп та їх сполук.
4. Родина лантаноїдів. Характеристика елементів. Місце в періодичній системі.
Зміна атомних та іонізаційних радіусів, іонізаційних потенціалів у родині. Фізичні та
хімічні властивості простих речовин. Відношення до кисню, води, кислот. Добування й
розділення. Найважливіші сполуки. Оксиди. Гідроксиди, зміна їх кислотно-основних
властивостей у родині. Солі. Сполуки з неметалами та металами. Застосування лантаноїдів
та їх сполук.
5. Родина актиноїдів. Характеристика елементів. Місце в періодичній системі.
Зміна атомних та іонних радіусів, іонізаційних потенціалів в родині. Фізичні та хімічні
властивості простих речовин. Відношення до кисню, води, кислот. Добування і
розділення. Найважливіші сполуки. Сполуки актиноїдів (+3). Сполуки торію (+4) та урану
(+4). Сполуки урану (+6): оксид, гідроксиди, галогеніди, уранати, солі диоксоуран.
Сполуки нептунію і плутонію. Радіоактивність актиноїдів. Типи реакцій радіоактивного
розпаду. Синтез трансуранових та транс актиноїд них елементів. Порівняння властивостей
сполук лантаноїдів та актиноїдів.
Тема 16
Елементи другої групи
1. Підгрупа Берилію. Характеристика елементів. Зміна в підгрупі атомних та
іонних радіусів, іонізаційних потенціалів і електронегативності. Здатність до утворення
сполук катіонної форми і до комплексоутворення. Особливості берилію. Лужно-земельні
метали. Фізичні та хімічні властивості металів. Відношення до неметалів, води, кислот.
Відношення берилію до лугів. Добування і застосування. Гідриди. Особливості структури
гідридів. Властивості. Принципи добування. Кисневі сполуки. Оксиди, пероксиди, їх
структура і стійкість. Відношення до кислот, основ, лугів. Гідроксиди. Кислотно-основні
властивості. Амфотерність гідроксиду берилію.
2. Принципи добування гідроксидів. Солі. Кристалогідрати. Солі берилію в
катіонній та аніонній формах. Комплексні сполуки. Гідроліз солей берилію та магнію.
Галогеніди, нітрати, сульфати, карбонати. Твердість води та методи її усунення.
Токсичність сполук берилію і барію.
3. Підгрупа Цинку. Характеристика елементів. Зміна атомних та іонних радіусів,
іонізаційних потенціалів і електронегативності. Схильність до комплексоутворення.
Фізичні і хімічні властивості простих речовин. Відношення до кисню, води, кислот і лугів.
Амальгами. Знаходження в природі, добування і застосування. Оксиди і гідроксиди.
Властивості. Відношення до води, кислот і лугів. Принципи добування.
4. Солі. Кристалогідрати. Халькогеніди кадмію як важливі напівпровідники:
сульфід та телурид кадмію, способи добування монокристалів, їх властивості та
застосування. Солі цинку в катіонній та аніонній формах. Солі меркурію (+1). Каломель.
11
Гідроліз солей. Комплексні сполуки. Токсичність ртуті, сполук кадмію та меркурія.
Порівняльна характеристика головної й побічної підгруп.
Тема 17
Елементи першої групи
1. Загальна характеристика. Будова атомів. Валентність і ступені окислення.
Підгрупа лужних металів. Характеристика елементів. Зміна в підгрупі атомних та іонних
радіусів, іонізаційних потенціалів електронегативності. Особливості Літію. Фізичні та
хімічні властивості металів, Відношення до неметалів, води, кислот. Поширення в
природі. Добування й застосування. Гідриди. Структура. Властивості. Принцип
добування. Кисневі сполуки: оксиди, пероксиди, надпероксиди, озоніди. Будова.
Порівняльна стійкість. Відношення до води. Властивості.
2. Гідроксиди. Властивості. Зміна сили основ. Принципи добування. Каустична
сода. Солі. Можливість утворення кристалогідратів і комплексів. Властивості. Галогеніди,
халькогеніди, нітриди, нітрати, сульфати, карбонати. Сода кальцинована, кристалічна,
питна. Методи добування соди. Поташ. Калійні добрива. Глауберова сіль. Застосування
солей.
3. Підгрупа Купруму. Характеристика елементів. Зміна атомних та іонних радіусів,
іонізаційних потенціалів і електронегативності. Здатність до утворення катіонної та
аніонної форм, комплексоутворення. Фізичні й хімічні властивості металів. Відношення
до кисню, кислот і лугів. Принципи добування, гідроксиди. Кислотно-основні властивості.
Відношення до води, кислот, лугів. Принципи добування.
4. Солі. Кристалогідрати. Солі в катіонній та аніонній формах Властивості.
Бактерицидна дія іонів аргентуму. Галогеніди, нітрати, сульфати, карбонати.
Світлочутливість галогенідів аргентуму. Комплексні сполуки. Галогено-, ціано-, аміно-,
аквакомплекси. Тетрахлорауратна кислота та її солі, Порівняльна характеристика
елементів головної та побічної підгруп.
Тема 18
Елементи восьмої групи
1. Загальна характеристика. Будова атомів. Можливі валентності та ступені
окислення. Підгрупа інертних елементів. Характеристика елементів. Зміна в підгрупі
атомних радіусів, іонізаційних потенціалів і електронегативності. Причини хімічної
інертності. Особливості Гелію і Неону. Фізичні властивості інертних газів. Характер
міжатомної взаємодії. Зміна температур топлення і кипіння. Поширення в природі.
Методи виділення та розділення. Застосування. Хімічні властивості. Фториди ксенону,
криптону, радону. Принципи їх добування. Гідроліз. Оксигеневмісні сполуки Ксенону.
Ксенонатні кислоти. Ксенонати і перксенонати. Добування і властивості. Клатратні
сполуки Аргону і його аналогів.
2. Родина Феруму. Характеристика елементів. Зміна атомних та іонних радіусів,
іонізаційних потенціалів і електронегативності. Здатність елементів до утворення
катіонної та аніонної форм, комплексоутворення. Фізичні й хімічні властивості металів.
Феромагнетики. Поліморфні модифікації. Відношення до кисню, води, кислот, лугів.
Пірофорні властивості. Стійкість до корозії. Оксиди. Властивості. Відношення до води,
кислот, лугів. Принципи добування. Гідроксиди. Кислотно-основні та окисно-відновні
властивості. Відношення до води, кислот, лугів. Принципи добування.
3. Солі. Кристалогідрати. Подвійні солі. Основні солі. Солі в катіонній та аніонній
формах. Властивості солей. Стійкість. Гідроліз. Окисні властивості. Ферити. Ферати.
Принципи добування. Комплексні сполуки. Відносна стійкість простих і комплексних
солей. Аква-, аміно-, гідроксо-, ціано-, тіоціанокомплекси. Карбоніли. Багатоядерні
комплекси. Поширеність в природі. Методи добування. Сплави; чавуни, сталі.
Застосування.
12
4. Родина Платини. Характеристика елементів. Зміна атомних та іонних радіусів,
іонізаційних потенціалів і електронегативності Здатність елементів до утворення катіонної
та аніонної форм комплексоутворення. Фізичні й хімічні властивості металів. Хімічна
активність за звичайних умов і при нагріванні. Місце в ряді напруг. Відношення до кисню,
води, кислот, лугів, царської води. Виділення, розділення і афінаж платиноїдів. Оксиди і
гідроксиди. Особливості діади Рутеній-Осмій. Солі: рутенати й осмати. Тетраоксиди
рутенію та осмію. Сполуки з неметалами. Комплексні сполуки. Катіонні, аніонні та
нейтральні комплекси. Гексахлорплатинова кислота та її солі.
Список літератури
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.Учеб.для вузов. – 4-е изд., испр. –
Москва: Высш. шк., Изд.центр «Академия», 2001.– 743 с., ил. 2.
2. Неорганическая химия: В 3 т. /Под редакцией Ю.Д.Третьякова. Т.1: Физико-
химические основы неорганической химии: Учебник для студ. высш. учеб. заведений
/М.Е.Тамм, Ю.Д.Третьяков; - М.: Издательский центр «Академия», 2004.-240 с.
3. Неорганическая химия: В 3 т. /Под редакцией Ю.Д.Третьякова. Т.2: Химия
непереходных элементов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений /А.А.Дроздов,
В.П.Зломанов, Г.Н.Мазо, Ф.М.Спиридонов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004.-
368 с.
4. Неорганическая химия: В 3 т. /Под редакцией Ю.Д.Третьякова. Т.3: Химия
переходных элементов. Кн.1 : Учебник для студ. высш. учеб. заведений /А.А.Дроздов,
В.П.Зломанов, Г.Н.Мазо, Ф.М.Спиридонов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.-
352 с.
5. Неорганическая химия: В 3 т. /Под редакцией Ю.Д.Третьякова. Т.3: Химия
переходных элементов. Кн.2 : Учебник для студ. высш. учеб. заведений /А.А.Дроздов,
В.П.Зломанов, Г.Н.Мазо, Ф.М.Спиридонов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.-
400 с.
6. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Підручник [для студ. вищ. навч.
закл.] / Неоніла Володимирівна Романова; [Мін-во освіти і науки України; гриф: лист
№13710594 від 30.06.1995]. – Київ: Ірпінь: ВТФ «Перун», 2004. – 480с.
7. Скопенко В.В., Савранський Л.І. Координаційна хімія. – К.: Либідь, 1997.
8. Киселев Ю.М., Добрынина Н.А. Химия координационных соединений. – М.:
Академия, 2007.
9. Координационная химия / Скопенко В.В., Цивадзе А.Ю., Савранский Л.И.,
Гарновский А.Д. – М.: Академкнига, 2007. – 487 с.
Блок 2. Аналітична хімія
Тема 1. Предмет та задачі аналітичної хімії. Класифікація методів хімічного
аналізу. Методи виявлення та визначення: хімічні, фізичні, фізико-хімічні, біологічні
методи; структурний, елементний та компонентний аналіз; макро-, мікро- і
ультрамікроаналіз. Методи розподілу. Аналітичний сигнал. Градуювальна
характеристика. Вимоги до методів аналізу: правильність, відтворюваність, селективність,
експресність, апаратурне оформлення, трудомісткість, вартість. аналітичний контроль.
Тема 2. ОСНОВНІ МЕТРОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТОДІВ
ВИЗНАЧЕННЯ
Складові частини похибки: систематичні та випадкові. Правильність та відтворювання.
Методи оцінки правильності аналізу: використання стандартних зразків, метод добавок,
порівняння з іншими методами аналізу. Оцінка відтворюваності результатів аналізу.
Дисперсія, середньоквадратичне відхилення, розбіжності між результатами паралельних
визначень. Порівняння методів за відтворюванням. Критерії Фішера.
13
Тема 3. МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ (якісний аналіз)
Аналітичні реакції та реагенти . Підвищення селективності аналітичних реакцій
шляхом розподілу та маскування компонентів. Дрібний та систематичний аналіз. Схема
систематичного аналізу як сполучення методів розподілу та виявлення. Принципи
розподілу компонентів на аналітичні групи на прикладі кислотно-основної схеми аналізу
катіонів. Інші схеми систематичного аналізу катіонів. Систематичний аналіз аніонів,
відмінності від аналізу катіонів. Принцип розподілу аніонів на аналітичні групи.
Аналітичні реакції аніонів. Фізичні методи виявлення елементів.
Тема 4. МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ (кількісний аналіз)
Задачі кількісного аналізу. Методи кількісного аналізу: хімічний (гравіметрія і
титриметрія), фізико-хімічні та фізичні.
ТИТРИМЕТРІЯ. Принцип методу і основні поняття: титрант, точка
стехіометричності (ТС) і кінцева точка титрування (КТТ). Розрахунки в титриметрії.
Використання величин, пов’язаних з еквівалентом речовини. Число еквівалентності.
Титрант, способи стандартизації, вимоги до речовин - первинних стандартів.
Вимірювання об’єму речовини. Мірний посуд. Похибки вимірювання об’єму.
Градуювання мірного посуду. Класифікація методів титриметрії згідно типу реакції,
способу індикації КТТ. Прямі, зворотні і побічні титриметричні визначення. Криві
титрування.
КИСЛОТНО-ОСНОВНЕ ТИТРУВАННЯ Зміна рН в процесі титрування. Фактори,
що впливають на вигляд кривих титрування – рН-витрати титранта: сила кислоти або
основи, концентрація. Кислотно-основні індикатори. Рівновага в розчинах індикаторів.
Константа іонізації. Інтервал переходу забарвлення індикатора і показник титрування.
Вибір індикатора для визначення кінцевої точки титрування. Похибка титрування.
Приклади практичного застосування кислотно-основного титрування. Приготування
розчинів гідроксиду натрію та хлороводневої кислоти. Зразкова речовина для
встановлення концентрації.
КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧНЕ ТИТРУВАННЯ Амінополікарбонові кислоти, їх
комплекси з металами. Переваги комплексонів як титрантів. Металохромні індикатори.
Способи комплексонометричного визначення: пряме, зворотне, побічне, по витісненню.
Криві титрування. Фактори, що впливають на вигляд кривих: концентрація іонів металу,
стабільність комплексу, конкуруючі реакції. Умовні константи стійкості комплексів, їх
залежність від рН. Селективність титрування і способи її підвищення.
Приклади практичного застосування комплексонометрії. Визначення металів у суміші.
ОКИСНО-ВІДНОВЛЮВАЛЬНЕ ТИТРУВАННЯ. Потенціал системи в процесі
титрування. Обчислення потенціалу системи в ТС. Криві титрування. Фактори, що
впливають на вигляд кривих: різниця стандартних потенціалів взаємодіючих речовин,
комплексоутворення, рН. Способи індикації КТТ: самоіндикація, специфічні індикатори,
редокс-індикатори. Інтервал переходу забарвлення рН-залежних та рН-незалежних
редокс-індикаторів. Приклади практичного застосування редоксимітрії.
Перманганатометрія. Кінетичні особливості, джерела похибок. Визначення пероксиду,
оксалату, жорсткості води. Дихроматометрія. Йодометрія, рівняння реакцій, компоненти,
що визначаються. Джерела похибок в йодометрії (леткість та диспропорціювання йоду,
окиснення йодиду, нестабільність розчину тіосульфату) та спосіб їх усунення. Крохмаль
як специфічний індикатор на йод. Броматометрія. Бромуюча суміш, визначення
органічних сполук.
Тема 5. ОПТИЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ. МОЛЕКУЛЯРНА АБСОРБЦІЙНА
СПЕКТРОМЕТРІЯ (СПЕКТРОФОТОМЕТРІЯ)
Сутність спектрофотометричного методу аналізу. Закон світлопоглинання Бугера-
14
Ламберта-Бера. Величини, що характеризують поглинання електромагнітного
випромінювання: оптична густина, пропускання, молярний коефіцієнт поглинання.
Причини відхилення від закону Бугера-Ламберта-Бера. Спектри поглинання молекул та
інших частинок в розчині, їх характеристики: максимум поглинання, напівширина смуги
поглинання. Вибір фотометричної реакції та оптимальних умов вимірювання поглинання
світла: довжина хвилі, інтервал оптимальних густин, довжина кювети. Способи
визначення концентрації спектрофотометричним методом: метод градуювального графіка,
метод молярного коефіцієнта поглинання, метод добавок, диференціальний метод.
Визначення токсичних і життєво важливих мікроелементів в рослинних і тваринних
зразках.
Тема 6. АТОМНО-ЕМІСІЙНИЙ АНАЛІЗ І ФОТОМЕТРІЯ ПОЛУМ’Я.
Теоретичні основи методу. Температурні характеристики полум’я. Процеси, що
виникають в полум’ї: випарювання розчинника, топлення, атомізація, збудження атомів.
Паралельні процеси в полум’ї. Інтенсивність спектральної лінії і її зв’язок з
концентрацією розчину. Вплив самопоглинання і іонізації на форму градуювального
графіка.
Тема 7. АТОМНО-АБСОРБЦІЙНА СПЕКТРОМЕТРІЯ.
Теоретичні основи і переваги методу. Закони поглинання світла атомами. Джерела
первинного випромінювання. Лампи з порожнім катодом. Джерела атомізації: полум’я і
неполум’яні атомізатори, переваги неполум’яних атомізаторів. Визначення атомно-
абсорбційним методом концентрації мікроелементів в біологічних пробах.
Тема 8. ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ (потенціометричний метод).
Класифікація електродів і комірок. Індикаторний електрод і електрод порівняння.
Приклади для вимірювання ЕРС, вимоги до них. Мембранний потенціал. Особливості
мембранних електродів. Класифікація мембран. Градуювальна характеристика
потенціометрії та іонометрії. Градуювальні графіки: побудова градуювальних графіків,
градуювання при постійній іонній силі, градуювання в шкалі активності, методи одної та
двох відомих добавок. Вимірювання рН водяних розчинів.
Тема 9. ХРОМАТОГРАФІЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ.
Сутність методу, класифікація хроматографічних методів. Об’єм утримування, час
утримування та ідентифікація речовин. Аналітична та препаративна хроматографія.
Хроматографія на папері. Специфічні особливості методу. Розшифровка паперових
хроматограм. Розподіл і якісне виявлення суміші органічних сполук методом паперової
хроматографії. Тонкошарова хроматографія. Іонообмінна хроматографія. Основні
уявлення про механізм іонного обміну. Поняття про газово-рідинну хроматографію. Інші
фізичні та фізико-хімічні методи аналізу.
Література
1. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. – М., 1973.
2. Жаровский Ф.Г., Пилипенко А.Т., П’ятницький І.В. Аналітична хімія. – К., 1982.
3. Клячко Ю.А., Шапиро С.А. Курс химического качественного анализа. – М., 1960.
4. Крешков А.П. Основы аналитической химии.- М., 1976.
5. Петрашень ВИ. Качественный химический анализ. –М., 1948.
6. Бабко А. К., П'ятницький І. В. Кількісний аналіз. Київ, «Вища школа», 1974, 304 с.
7. Пилипенко А. Т., Пятницкий И.В., Аналитическая химия.- М.: Химия.- 1990.-Т.2.
8. Основы аналитической химии. В 2-х кн. Учеб. для вузов. / Золотов Ю.А., Дорохова
Я.Н., Фадеева и др. Под ред. Золотова Ю.А. М.: Высш. шк. 2000.
15
9. Основы аналитической химии. Практическое руководство Учеб. пособие для вузов.
/ В.И.Фадеева, Т.Н. Шеховцева и др. Под ред. Золотова Ю.А.. М.: Высш. шк., 2001.
10. Скуг Д., Уэст Д., Оновы аналитической химии, М.: Мир, 1979. Т. 1,2.
11. Основы аналитической химии. Задачи и вопросы:Учеб. Пособие для вузов
/В.И.Фадеева, Ю.А. Барбалат, А.В. Гармаш и др.; Под. ред. Ю.А.Золотова. –
М.:Высш. Шк. 2002. – 402 с.
12. Є.М.Дорохова, Г.В.Прохорова. Задачі та запитання з аналітичної хімії: Навч.
посібник. – К.:ВПЦ „Київський університет”, 2001. -282 с.
13. Файгель Ф. Капельный анализ. М., 1933.
14. Н.М.Коренман. Методы определения органических соединений.-М.:химия,1970.-
334 с.
15. Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт з оптичних методів аналізу
для студентів хімічного факультету. – К.:ВПЦ «Київський університет», 2002. – 47
с.
16. Блюм И.А. Экстракционно-фотометрические методы с применением основных
красителей. – М., 1978.. Серия «Аналитическая химия элементов».
17. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. -М.,1989.
Блок 3. Органічна хімія
Тема 1
Хімічний зв'язок і будова органічних сполук
1. Сучасні уявлення про природу хімічного зв'язку. Електронна будова зв'язку,
типи зв'язку. Теорія електронних зміщень і ефектів: індуктивний і мезомерний ефект,
статичні і динамічні ефекти. Енергії зв'язків, полярності зв'язків груп. Експериментальні
характеристики зв'язків: енергія дисоціації, довжина, валентні кути, здатність до
поляризації (поляризовність), дипольні моменти зв'язків.
Основні положення квантової хімії. Рівняння Шредінгера. Атом водню. Поняття
про атомні і молекулярні орбіталі, σ, π-наближення, метод Хюккеля і точніші методи
розрахунку. Правила взаємодії орбіталей (відповідність симетрії, інтеграл перекривання,
розщеплення рівнів). Орбіталі метану, етену, бензену і бутадієну.
Співвідношення класичної і квантової теорій. Наближені підходи (локалізовані
зв'язки, гібридизація, урахування часткової делокалізації на прикладі (σ, π-наближення).
Метан: його опис у рамках локалізованих і делокалізованих зв'язків.
Поняття про кон'югацію в класичній і квантовій хімії. Кон'югація в методі Хюккеля
(алільна система, бутадієн та їхні МО), Ароматичність: хімічний погляд, пов'язаний з
реакційною здатністю; електронні концепції. Бензен, нафтален, азулен, ароматичні
гетероцикли, катіоноїдні і аніоноїдні ароматичні системи (циклопентадієніл-аніон,
циклопропенілій і циклогептатриєнілій катіони). Ароматичні металорганічні Системи
(металоцени). Мезойонні сполуки (сиднони). Антиароматичність.
2. Характеристика хімічної, електронної і просторової будови головних
функціональних груп. Вплив вуглецевого скелету на властивості функцій і вплив функцій
на властивості скелету. Взаємний вплив функцій і відбиття його у властивостях
гетерофункціональних сполук.
3. Стереохімія. Геометрія органічних молекул різних класів, типові кути між
зв'язками. Взаємдія незв'язаних груп атомів, вандерваальсові радіуси.
Конформація. Обертання навколо зв'язків різних типів: бар'єри, їх типові величини,
симетрія бар'єра. Фактори, що визначають енергетичну вигідність різних конформерів
(стеричні, полярні; водневі зв'язки). Вплив ефектів кон'югації на конформацію.
Номенклатура конформерів.
16
Конформаційна поведінка етану, бутану, циклогексану та його моно- й
дизаміщених. Кутова напруга у циклічних системах та інші типи напруг. Середні цикли і
трансанулярні взаємодії.
Зв'язок конформації і реакційної здатності. Стеричний і стерео-електронний
контроль у різних типах реакцій.
Хіральність. Елементи хіральності. Енантіомерія. Хіральний центр
(чотирикоординаційний, три-, п'яти- і шестикоординаційний).
Хіральна вісь. Алени, спірани, біфеніли, геліцени. Планарна хіральність. π-
Комплекси металів. анса-Сполуки, парациклофани.
Фізичні методи встановлення абсолютної конфігурації. Поняття про метод
рентгеноструктурного аналізу. Хіроптичні методи. Метод квазірацематів.
Хімічні способи встановлення абсолютної конфігурації. Принципи хімічної
кореляції.
Асиметричний синтез. Природа асиметризуючих факторів: а) фізична, б)
біологічна, в) хімічна. Правила Крама, Прелога. Природні джерела оптично активних
речовин.
Асиметричний синтез з використанням хіральних допоміжних речовин.
Асиметричні каталітичні процеси: гідрування, окиснення.
Діастереомерія. σ-Діастереомерія. σ-Діастереомерія.
Топізм. Гомотопні ліганди. Стереогетеротопні ліганди.
Топологічна хіральність. Катенани, ротаксани, вузли.
Математичні методи стереохімії. Структурна формула як хімічний граф. Матриця
перестановок. Цикловий індекс хімічного графу і перелічувальний ряд числа ізомерів на
прикладах алканолів, алкенів, похідних бензену і адамантану. Комбінаторні шляхи
розрахунку числа ізомерів на прикладі алканолів. Понятті про топологічні індекси.
Тема 2
Загальна теорія органічних реакцій
1. Загальні принципи реакційної здатності. Класифікація реакцій: за їх наслідком
(заміщення, приєднання, елімінування, перегрупування), за типом розриву зв'язку
(гомолітичні і гетеролітичнї), за природою реактантів (електрофільні, нуклеофільні,
радикальні), за числом молекул на стадії,-що визначає швидкість реакції
(мономолекулярні, бімолекулярні). Визначення відносної і абсолютної конфігурації.
Принцип структурної відповідності перехідного стану і інтермедіату (постулат
Хеммонда).
Теорія перехідного стану. Гіперповерхня енергії, координата реакцій і зміна енергії
вздовж неї. Перехідний стан та інтермедіат, проміжні комплекси. Кінетичний та
термодинамічний контроль. Орбітальний та зарядний контроль. Вільна енергія активації,
ентальпія і ентропія активації. Кінетика простих реакцій, методи експериментального
вивчення кінетики та механізму реакцій. Багатостадійні реакції.
Статичний підхід до проблеми реакційної здатності. Оцінка розподілу електронної
густини на основі електронних ефектів і поняття про квантовохімічні методи розрахунку
електронного розподілу в молекулі. Індекси реакційної здатності, ефективні заряд, вільна
валентність, енергія граничних МО, молекулярні діаграми.
Емпіричний підхід до реакційної здатності: кореляційні рівняння, принцип
лінійності вільних енергій. Рівняння Гаммета і Тафта. Висновки про механізм реакції на
підставі параметрів кореляційного рівняння.
Кислоти та основи. Визначення згідно з Бренстедом Люїсом. Кислотно-основна
рівновага. Рівняння Бренстеда. Загальні та специфічні кислотний та основний каталіз.
Кислоти Люкса. Надкислоти. Принцип ЖМКО. Приклади використання цього підходу.
17
2. Сольватація. Процес розчинення і його фізичне пояснення. Типи сольватації.
Класифікація розчинників. Процес дисоціації розчиненої речовини. Йонні пари різних
типів, йонізація. Експериментальні докази існування органічних йонів та йонних пар.
Вплив сольватації на перебіг хімічних реакцій у різних розчинниках, на кислотно-основні
рівноваги. Кислотність і основність сполук у розчині і в газовій фазі. Краун-етери та їх
застосування.
3. Основні типи проміжних частинок. Карбокатіони. Генерація карбокатіонів у
розчині (за допомогою надкислот, утворення при сольволізі тозилатів і галогенідів,
дезамінування) та "в газовій фазі (мас-спектрометрія, іони СН3+, СН5
+): Стабільність
карбокатіонів, вплив на неї кон'югації, просторових і електронних факторів, вплив
середовища. Будова карбокатіонів (спектри УФ і ПМР, геометрія частинок), поняття про
некласичні йони на прикладі екзонорборнілкатіона. Основні типи реагування
карбокатіонів і галузі їх синтетичного застосування. Гідридний зсув та перегрупування
без зміни вуглецевого скелету.
Карбаніони. Кислотність СН-зв'язків. Кінетична та термодинамічна кислотності.
Органічні сполуки лужних металів. Стабілізація карбонієвого центра, вплив на неї різних
типів кон'югації з функціональними групами, стеричних факторів. Основні реакції
карбаніонів, аніонні перегрупування.
Стабілізація аніонів із сусідніми онієвими групами: сульфонієві, фосфонієві і
сульфоксонієві іліди. Їх одержання і типові реакції.
Карбени. їхня електронна структура, синглетний і триплетний стани карбенів.
Методи генерації дигалогенкарбенів, метилену, кетокарбенів. Реакції карбенів:
електрофільні, нуклеофїльні, радикальні. Ізоелектронні аналоги карбенів - нітрени, їх
генерація і основні властивості. Стабільні ароматичні карбени і нітрени.
Вільні радикали і споріднені проблеми. Методи генерування вільних радикалів
(термоліз, фотоліз, радіоліз). Електронна будова вільних радикалів. Сутність методу ЕПР
та явища ХІДПЯ (хімічно індукованої динамічної поляризації ядер), Спектри ЕПР
типових радикалів. Стабільні вільні радикали, їх типи. Типові реакції вільних радикалів.
Ланцюгові радикальні реакції. Полімеризація, теломеризація.
Аутоокиснення вуглеводнів, етерів, альдегідів. Практичне значення цих процесів.
Катіон- і аніон-радикали. Комплекси з переносом заряду, їх електронна структура,
УФ-спектри: типові приклади.
Тема 3
Основні типи реакцій в органічній хімії та їх механізми
1. Нуклеофільне заміщення в аліфатичному ряді. Механізми SN1 і SN2, змішаний
йон-парний механізм. Залежність співвідношення цих механізмів від структури,
полярності і природи розчинника. Сольволіз, залежність його від природи групи, що
відходить (відхідної групи). Відносні швидкості сольволізу типових структур. Анхімерна
співдія і синергетичне прискорення, участь сусідніх груп, перегрупування в ході
нуклеофільного заміщення.
2. Нуклеофільне заміщення при кратному зв'язку і в ароматичних ядрах. Типові
механізми заміщення (нуклеофільного) біля sp2-гібридного атома вуглецю (заміщення і
відщеплення-приєднання). Проблема вініл-катіона, сольволіз трифлуррометил-
сульфонатів. Нуклеофільне заміщення в ароматичному ряд механізми SN1, SN2, SRN1;
механізм відщеплення-приєднання (дегідроарени); каталіз перехідними металами при
ароматичному нуклеофільному заміщенні (реакція Ульмана).
Комплекси Мейзенгеймера. Нуклеофільне заміщення гетероциклах (піридин,
хінолін тощо).
3. Електрофільне заміщення біля атома вуглецю. Типові механізми: SE2, SЕ1.
18
Проблема нуклеофільного каталізу в електрофільному заміщенні. Типові реакції. Вплив
структури і середовища на перебіг реакцій. Заміщення біля олефінового атома вуглецю.
Електрофільне заміщення в ароматичному кільці. Типові механізми (шлях через π- і σ-
комплекси, приєднання-відщеплення). Створення електрофільних частинок, що
безпосередньо реагують із субстратом. Орієнтація нового замісника: роль електронних і
просторових ефектів. Електрофільне заміщення інших груп (крім водню). Типові реакції
електрофільного заміщення в ядрі бензену і гетероциклів, їх механізми і кінетика.
Кінетичні ізотопні ефекти: первинні і вторинні.
4. Реакції елімінування. Механізм гетеролітичного елімінування: Е1 і Е2; розгляд на
конкретних типах реакцій. Стереохімія, стереоелектронні вимоги при Е2 елімінуванні.
Залежність швидкості реакції і структури продуктів, що одержуються, від механізму.
Термічне син-елімінування (розклад ксантогенатів, піроліз естерів).
Декарбоксилювання β-кетокислот.
5. Приєднання до кратних зв'язків. Електрофільне приєднання: сильні і слабкі
електрофіли, механізм і стереохімія приєднання, регіоселективність приєднання (правило
Марковникова), його пояснення з класичних позицій і в рамках теорії граничних
орбіталей. Приєднання до кон'югованих систем.
6. Нуклеофільне приєднання до зв'язків С=С та С=О, його механізми. Типові
реакції приєднання основ, псевдокислот, металорганічних сполук. Кислотний і основний
каталіз приєднання. Енолізація альдегідів і кетонів. Механізм естерифікації і ацеталізації.
Конденсації альдегідів і кетонів, їх механізми. Конденсації похідних кислот, Реакції
Міхаеля. Гриньяра, Реформатського. Реакція ціанетилювання.
7. Нуклеофільні перегрупування зі зміною вуглецевого скелету. Перегрупування
Вагнера-Меєрвейна (механізм, стереохімія). Міграція до електронодефіцитного атома
вуглецю: перегрупування Вольфа. Реакція Арндта-Ейстерта. Перегрупування з міграцією
до атома азоту: Гофмана, Курціуса, Бекмана. Перегрупування з міграцією до атома кисню.
Реакція Байєра-Віллігера.
8. Синхронні процеси. Правила Вудварда-Гофмана, поняття про кореляційні
діаграми, теорію граничних орбіта лей, метод ВМО. Електроциклічні реакції, сигматропні
перегрупування. Конротаторне й дисротаторне замикання циклу. Циклоприєднання:
класифікація, поняття про супра- і антраповерхневий перебіг циклоприєднання. [2+2] і
[2+4]-циклоприєднання. 1,3-Диполярне приєднання.
9. Двоїста реакційна здатність і таутомерія: співвідношення цих понять. Двоїста
реакційна здатність аніонів: енолят-аніони. Правило Корнблюма, пояснення двоїстої
реакційної здатності з позицій теорії граничних орбіталей і концепції ЖМКО, кінетичний
і термодинамічний контроль. Приклади таутомерії. Кето-енольна рівновага. Інші види
просторової та іншої таутомерії. Металотропія.
10. Основи фотохімії. Поглинання світла речовиною, синглетні і триплетні стани,
флуоресценція і фосфоресценція, Інтеркомбінаційна конверсія. [2+2]-Циклоприєднання,
фотореакції карбонільних сполук (процеси Норріш-1 та Норріш-2), фізичні методи
дезактивації; інтеркомбінаційні переходи і внутрішня конверсія. Хімічні способи
дезактивації.
Тема 4
Принципи сучасного органічного синтезу і встановлення будови органічних
сполук
1. Мета і стратегія органічного синтезу. Синтез відомих сполук, аналогів відомих
сполук, зустрічний синтез.
2. Стратегія органічного синтезу. Синтез за літературними даними, синтез за
аналогією. Планування ланцюга перетворень, оптимізація плану синтезу. Ретросинтез.
3. Практична реалізація плану синтезу. Дерево синтезу. Поняття синтону. Наука і
19
мистецтво в органічному синтезі.
Типи вуглецевих скелетів і основні шляхи їх побудови. Реакції конденсації,
металорганічний синтез, реакції теломеризації, циклізації, фрагментації, карбеновий
синтез.
Методи активізації реакційних центрів, Моделювання перехідного стану. Поняття
гаптену. Створення імітаторів ензимів (мім-ензимів) - біокаталізаторів органічних реакцій
високоспецифічної дії. Каталітичні антитіла.
Введення функціональних груп, їх взаємні перетворення. Захист функціональних
груп.
Синтезування сполук із заданого просторовою будовою.
4. Новітні напрями в органічній хімії. Молекулярне розпізнавання, штучні сенсори.
Самозбірка, реплікація органічних молекул.
5. Принципи використання фізичних методі дослідження., Коливальна та
електронна спектроскопія, ЯМР-, ЕПР-спектроскопія, мас-спектрометрія, дипольні
моменти Застосування хроматографії для очищення та ідентифікації органічних сполук.
Тема 5
Найважливіші джерела інформації про органічні сполуки і реакції
"Словарь органических соединений". Довідники з фізичних і хімічних властивостей
органічних сполук. Покажчики синтезів і збірник препаративних методик. Оглядова
література з органічного синтезу спектральних характеристик органічних сполук. Наукові
журнали хімії. Реферативні журнали: "Химия" (РЖХим), Chemiсal Abstracts (СІНА),
Chemikal Zentralblatt (Німеччина). Довідник Beilstein. Інформаційні служби і банки даних.
Використання комп'ютерів для збереження і пошуку хімічної інформації.
Список літератури
1. Беккер Г. Введение в электронную теорию органических реакций. - М.: Мир, 1977.
2. Джилкрист Т, Старр P. Органические реакции и орбитальная симметрия. - М.: Мир,
1976.
3. Днепровский А.С., Темникова Т.И. Теоретические основи органической химии. - Л.:
Химия, 1991.
4. Kepu Ф., Сандберг Р. Углубленный курс органической химии. - М.: Химия, 1981.
5. Мандельштам Т.В. Стратегия и тактика органического синтеза. - Л.: Химия, 1989.
6. Марч Дж. Органическая химия. Реакции, механизмьі и структура. - М.: Мир, 1988. - Т.
1-4.
7. Нейланд О.Я. Органическая химия. - М.: Вьісшая шк., 1990.
8. Пожарений А. Ф. Теоретические основи химии гетероциклов. - М.: Химия, 1985.
9. Потапов В.М. Стереохимия. - М.: Химия, 1988.
10. Райд К. Курс физической органической химии. - М.: Мир, 1972.
11. Роберте Дж., Касерио М. Основи органической химии. - М.: Мир, 1978.-Т. 1-2.
12. Сайкс П. Механизмьі реакции в органической химии. - М.: Химия, 1991.
13. Стрейтвизер Э. Теория молекулярных орбиталей. - М.: Мир, 1965.
14. Терней А. Современная органическая химия: В 2 т. - М.: Мир, 1981.
Блок 4. Фізична та колоїдна хімія
1. ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ. Внутрішня енергія. Перший закон
термодинаміки. Рівноважні процеси. Максимальна робота. Робота різних процесів.
Цикл Карно. Ентальпія. Теплоємність.
20
Теплоти хімічних реакцій. Закон Ґесса. Теплоти утворення хімічних сполук. Енергія
хімічних зв’язків. Залежність теплоти процесу від температури (рівняння Кірхгофа). Спонтанні та
неспонтанні процеси. Другий закон термодинаміки. Теореми Карно. Ентропія.
Третій закон термодинаміки. Термодинамічна шкала температур. Теорема
Нернста. Методи розрахунку ентропії. Постулат Планка. Абсолютні значення ентропії.
Ізохорно-ізотермічний потенціал. Ізобарно-ізотермічний потенціал. Рівняння
максимальної роботи (рівняння Ґіббса-Ґельмгольца). Термодинамічні потенціали.
Характеристичні функції. Термодинамічний критерій рівноваги.
2. ТЕРМОДИНАМІКА РОЗЧИНІВ. Розчини. Концентрація. Хімічний потенціал. Ідеальні розчини.
Закон Рауля. Реальні розчини. Перший закон Коновалова. Фракційна перегонка. Температура
кипіння розчинів нелетких речовин. Ебуліоскопія. Другий закон Коновалова. Азеотропні розчини.
4. ХІМІЧНА РІВНОВАГА. Закон діючих мас. Рівновага реакцій у газовій фазі.
Гомогенні хімічні рівноваги в рідкий фазі. Гетерогенні хімічні рівноваги. Константи
рівноваги газових і гетерогенних газових реакцій. Вплив температури на хімічну
рівновагу. Рівняння Вант-Ґоффа. Використання третього закону термодинаміки для
розрахунків хімічних рівноваг. Тепловий закон Нернста.
5. ГЕТЕРОГЕННІ ФАЗОВІ РІВНОВАГИ. Правило фаз Ґіббса. Фаза. Компонент. Ступені
свободи. Одно-, дво- і трикомпонентні системи. Діаграми стану води та сірки. Енантіотропія і
монотропія.
Двокомпонентні системи, які не утворюють хімічних сполук. Системи, які утворюють
хімічну сполуку. Конгруентне та інконгруентне плавлення. Тверді розчини. Діаграми
розчинності двох солей із загальним іоном. Обмежена взаємна розчинність трьох рідин.
6. КІНЕТИКА ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ. Швидкість хімічних реакцій. Оборотні та необоротні
реакції. Кінетична класифікація реакцій. Молекулярність і порядок реакцій.
Кінетика реакцій в статичних умовах. Необоротні реакції першого та другого
порядку. Необоротні реакції п-го порядку. Оборотна реакція першого порядку. Оборотна
реакція другого порядку. Паралельні реакції. Послідовні реакції. Методи визначення порядку
реакції. Вплив температури на швидкість реакції.
Молекулярно-кінетична теорія. Закон розподілу Больцмана. Закон Максвелла-
Больцмана та його застосування до ідеального газу. Ефективний діаметр зіткнень. Розрахунок
константи швидкості. Енергія активації. Поверхня потенціальної енергії. Активний комплекс,
координата і шлях реакції. Моно-, бі та тримолекулярні реакції. Реакції в розчинах. Ланцюгові
реакції.
Фотохімічні реакції. Основні стадії фотохімічної реакції. Фотосенсибілізація і
люмінесценція. Кінетика фотохімічних процесів. Первинні та вторинні стадії реакцій.
Квантовий вихід. Залежність швидкості фотохімічних від інтенсивності випромінювання.
Фотосинтез. Радіоліз. Відмінність радіолізу від фотохімічного процесу. Кінетика радіаційно-
хімічних процесів.
7. КАТАЛІЗ. Каталіз. Основні поняття. Активність та селективність каталізатора. Основні
промислові каталітичні процеси. Механізми каталітичних процесів.
Гомогенний каталіз. Кінетика гомогенних каталітичних реакцій. Механізми кислотного
та основного каталізу. Вплив іонної сили на швидкість реакції. Функція кислотності Ґаммета. Рівняння
Бренстеда.
Гетерогенні каталітичні реакції. Стадії гетерогенних каталітичних процесів. Активована
адсорбція. Кінетична та дифузійна області гетерогенно-каталітичного процесу. Енергії
активації гетерогенних хімічних реакцій. Активні центри гетерогенних каталізаторів.
21
Каталітичні властивості твердих кислот. Цеоліти як каталізатори. Каталіз металами.
Ферментативний каталіз.
8. ЕЛЕКТРОХІМІЯ. Рівновага в розчинах електролітів. Іонні рівноваги в розчинах
електролітів. Іон-дипольна взаємодія в розчинах електролітів. Структура розчинів
електролітів.
Активність і коефіцієнт активності електролітів. Розподіл іонів у розчині та
потенціал іонної атмосфери. Теорія Дебая-Хюккеля.
Нерівноважні явища в розчинах електролітів. Процеси перенесення. Дифузія і
міграція іонів. Електропровідність розчинів електролітів.
Рівновага на межі розподілу “електрод – розчин” і електрохімічний потенціал.
Електрохімічна система та електродний потенціал. Класифікація електродів.
Іонселективні та ферментні електроди.
Подвійний електричний шар. Ємність подвійного електричного шару. Моделі
подвійного електричного шару. Зв'язок електричних і адсорбційних явищ на міжфазових
межах. Електрокапілярні явища.
Кінетика електрохімічних реакцій. Швидкість електрохімічної реакції.
Поляризація електродів. Перенапруга. Рівняння Тафеля.
9. ПОВЕРХНЕВІ ЯВИЩА. АДСОРБЦІЯ. Міжфазний поверхневий натяг на межі двох
рідин. Правило Антонова. Залежність міжфазного натягу на межі двох рідин від природи
фаз та від температури. Міжмолекулярна взаємодія в гетерогенній системі. Явища адгезії,
когезії. Рівняння Дюпре. Явище змочування. Рівняння Юнга та Юнга- Дюпре. Ізотерма
поверхневого натягу. Рівняння Шишковського. Перехід від рівняння Гіббса до рівняння
Ленгмюра. Визначення параметрів молекул ПАР. Будова адсорбційного шару ПАР.
Визначення параметрів молекул ПАР.
Адсорбційні сили. Неспецифічна та специфічна адсорбція. Адсорбція неполярних
молекул на неполярному адсорбенті. Електростатичні сили при адсорбції. Водневий
зв’язок при адсорбції. Фізична і хімічна адсорбція. Ізотерма, ізобара та ізостера адсорбції.
Ізотерми адсорбції газів на однорідній поверхні. Рівняння Ґенрі. Рівняння ізотерми
адсорбції Ленгмюра. Адсорбція суміші газів. Полімолекулярна адсорбція парів. Рівняння
БЕТ. Типи ізотерм адсорбції.
Адсорбційна формула Ґіббса для міжфазового поверхневого шару та її застосування.
Поверхнево-активні та інактивні сполуки. Плівки моношарів. Зміна вільної енергії при
адсорбції. Ентропія і теплота адсорбції. Теплота змочування.
Адсорбційні шари нерозчинних ПАР. Прилад Ленгмюра. Поверхневий тиск.
Ізотерми поверхневого тиску. Газоподібні, рідкі, тверді, розтягнуті плівки. Практичне
використання поверхневих плівок. Плівки Ленгмюра – Блоджет.
Класифікація поверхнево-активних речовин та сучасний асортимент синтетичних ПАР.
Мицелоутворення в розчинах ПАР. ККМ. Солюбілізація.
Структурно-сорбційні характеристики твердих тіл. Питома поверхня. Пористість.
Класифікація пор за розмірами. Методи визначення питомої поверхні та розподілу пор за
розмірами.
Основні типи сорбентів, методи їх синтезу та області використання. Вуглецеві
адсорбенти. Кремнеземи, силікати, алюмосилікати, оксиди алюмінію та титану.
Іонообмінні, електроноіонообмінні та комплексоутворюючі органічні та неорганічні
матеріали.
10. КОЛОЇДНА ХІМІЯ. Гетерогенність та дисперсність як ознаки об’єктів колоїдної хімії.
Дисперсні системи. Дисперсність і питома поверхня. Поверхнева енергія. Дисперсність і
вільна поверхнева енергія. Класифікація дисперсних систем. Термодинамічна нестійкість
ліофобних дисперсних систем.
22
Диспергаційні методи одержання дисперсних систем. Робота диспергування.
Самодовільне диспергування. Методи диспергування твердих тіл. Ефект підвищення
міцності при подрібненні та адсорбційного зменшення міцності (Ефекти Ребіндера).
Методи фізичної та хімічної конденсації. Конденсаційне утворення ліофобних дисперсних
систем. Термодинамічні основи гомогенного зародкоутворення. Робота утворення
критичного зародку. Кінетика зародкоутворення та зростання зародків. Пептизація. Зміна
властивостей дисперсних систем при подрібненні. Процеси старіння в дисперсних
системах.
11. ЕЛЕКТРОПОВЕРХНЕВІ ЯВИЩА В ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМАХ. Адсорбція
електролітів. Індиферентні та неіндиферентні електроліти. Утворення подвійного
електричного шару (ПЕШ). Іонний обмін. Рівняння Нікольского. Механізми утворення
подвійного електричного шару (ПЕШ). Точка нульового заряду. Зв'язок між точкою
нульового заряду i поверхневим потенціалом. Теоpiї будови ПЕШ - Гельмгольца-Пеppена,
Гуї-Чепмена, Штеpна. Будова міцел ліофобних золів. Механізми утворення ПЕШ. Теорія
Штерна. Специфічна адсорбція іонів. Зміна знаку потенціалу Штерна при додаванні
багатозарядних протийонів. Будова міцел ліофобних золів.
Електрокінетичні явища в дисперсних системах. Класифiкацiя електpокiнетичних
явищ. Електpофоpез. Електpоосмос. Потенціали пpотiкання, седиментації.
Електpокiнетичний (дзета) потенціал. Класична теоpiя електроосмосу. Поверхнева
електpопpовiднiсть. Електрофорез. Ефект релаксації та електрофоретичне гальмування.
Вплив різних факторів на будову и параметри ПЕШ.
12. СТІЙКІСТЬ І КОАГУЛЯЦІЯ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ. Агpегативна i седиментацiйна
стiйкiсть дисперсних систем. Кінетичний хаpактеp агpегативної стiйкостi дисперсних
систем. Кінетика коагуляції колоїдних pозчинiв. Повільна i швидка коагуляція, кінетика
швидкої коагуляції за Смолуховським, повільної - за Фуксом. Коагуляція золів
електpолiтами. Поpiг коагуляції. Правило Шульце-Гаpдi. Фізична теоpiя стiйкостi i
коагуляції ДЛФО. Розклинюючий тиск та його складові - молекуляpна,
електpостатична, стpуктуpна, стpуктуpно-механiчна, стеpична. Енеpгiя притягання між
поверхнями. Енеpгiя електростатичного відштовхування між поверхнями. Енеpгiя
взаємодії між часточками. Потенціальний баp’єp i потенцiальнi мiнiмуми - первинний i
вторинний. Концентpацiйна i нейтpалiзацiйна коагуляцiя. Особливості коагуляції
електролітами з полiзаpядними пpотиiонами. Коагуляція під дією сумiшi електpолiтiв.
Стpуктуpна, стpуктуpно-механiчна та стерична складові pозклинюючого тиску.
Вплив високомолекулярних сполук на стiйкiсть дисперсних систем. Флокуляція.
13. ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ. Оптичні властивості
дисперсних систем. Розсіювання світла дисперсними системами. Ефект Тiндаля. Теоpiя
Релея. Гpаницi застосування теоpiї. Iндикатpиси pозсiювання світла - дiагpами Мi.
Особливості pозсiювання світла дисперсними системами з часточками, що поглинають
світло, а також з такими, що поводять струм. Забарвлення "білих" золів. Лекція 24.
Поглинення світла в дисперсних системах. Фіктивна абсоpбцiя. Оптичні методи
дослідження дисперсних систем - нефелометpiя, ультpамiкpоскопiя. Метод "спектру
каламутності".
14. МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ. Тепловий
pух молекул i молекуляpно-кiнетичнi властивості дисперсних систем. Бpоунiвський pух i
дифузія. Теоpiя бpоунiвського руху. Рівняння Ейнштейна - Смолуховського. Закони
дифузії. Рівняння Фiка. Теоpiя дифузії. Коефiцiєнт дифузії, piвняння Смолуховського.
Застосування молекуляpно-кiнетичних piвнянь для дисперсних систем. Осмотичний
тиск колоїдних pозчинiв. Седиментаційний i дифузійний потоки. Седиментаційна
piвновага. Седиментаційний аналiз.
23
Структуроутворення у дисперсних системах. Реологія. Феноменологія
стpуктуpоутвоpення в дисперсних системах. Види мiжчасточкових контактів i типи
стpуктуp – коагуляцій ні та конденсацiйно-кpисталiзацiйнi. Тиксотpопiя. Синеpезис.
Реологiчнi моделі. Тіла Гука, Ньютона, Сен-Венана - Кулона, Кельвiна, Максвела,
Шведова, Бiнгама. Основні pеологiчнi паpаметpи. Релаксація напруження i дефоpмацiї.
В’язкість золів. Закон Ейнштейна. Аномалії в’язкості. В’язкість стpуктуpованих систем -
piвняння Бiнгама.
ЛІТЕРАТУРА
1. Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. – Москва: Мир, 1978.
2. Картель М., Лобанов В., Гороховатська М. Курс фізичної хімії (лекції,
Лабораторний практикум та задачі). – Київ: ТОВ НВП «Інтерсервіс», 2011.
3. Ковальчук Є.П., Решетняк О.В. Фізична хімія. – Львів, 2007.
4. Яцимирський В. Фізична хімія. – Київ, Перун Ірпінь, 2007.
5. Боресков Г.К. Катализ, ч. 1, 2. – Новосибирск: Наука, 1971.
6. Комаров В.С. Структура и пористость адсорбентов и катализаторов. – Минск:
Наука и техника, 1988.
7. Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. – Москва: Высшая
школа, 1984.
8. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. – Москва: Высшая школа,
1978.
9. С. Грег, К. Синг. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. - М.: Мир, 1970.
10. А.В.Киселев. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии.
- М.: Высшая школа, 1986.
11. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. - М.;1982.
12. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. - Л.; 1984.
13. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. - М.; 1975
14. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. – М., 2006.
15. Мчедлов-Петросян Н.О., Лебідь В.І., Глазкова О.М. та ін. Основи колоїдної хімії.
Фізико-хімія дисперсних систем і поверхнеих явищ.- Харьков, 2012.
16. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия.- М; 2001
17. К. Холмберг, Б.Йенссон, Б.Кронберг, Б. Линдман. Поверхностно-активные
вещества и полимеры в водных растворах. Москва, БИНОМ. Лаборатория знаний
2007, 528с.
