Учебно-методический комплекс Новосибирск 2014 Учебно-методический комплекс предназначен для студентов I курса факультета естественных наук, направление подготовки 06. 03. 01 «Биология (академический бакалавр)»

Основные понятия Химическая связь. Ковалентная (полярная, неполярная) и ионная связи. Обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Энергия и длина химической связи. Связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали (МО), σ- и π-связи. Энергетические диаграммы МО двухатомных частиц. Кратность (порядок) связи. Структурные формулы многоатомных частиц. Геометрическое строение молекул с точки зрения гибридизации АО и метода отталкивания валентных электронных пар (правила Гиллеспи, дополнение Найхольма). Связывающие и неподелённые электронные пары. Стерическое число. Сопряжение. Дипольный момент. Степень окисления. Вопросы и задачи 1. Приведите примеры соединений с полярной и неполярной ковалентной связью; ионной связью. Объясните, в чем их различие. 2. Что такое молекулярная орбиталь (МО)? Чем отличаются σ и πсвязи? Приведите примеры многоатомных частиц, содержащих: а) только σ-связи; б) σ- и π-связи. 3. Используя метод МО, определите, как изменяется порядок и длина связи частиц, участвующих в следующих процессах ионизации: а) O2 → + e; б) N2 → + e; в) NO + e → NO + e. 4. Сформулируйте правила Гиллеспи и дополнение Найхольма. Для частиц SCl2; ; ICl3; TeF4; AsCl5; ClF5 изобразите структурные формулы, определите ковалентность и стерическое число центральных атомов, геометрическую форму молекул (ионов). Для каких из приведённых частиц необходимо применение дополнения Найхольма? Покажите его применение для этих частиц. 5. Используя представления о гибридизации АО, предложите описание геометрической формы следующих молекул (ионов): BeF2, CO2, BCl3, PCl3, , PCl5, . 6. От каких главных факторов зависит распределение электрического заряда в молекуле? Какие из приведённых молекул обладают отличным от нуля и равным нулю дипольным моментом и почему: CaCl2; SCl2; SF4; XeF4? Модуль 2. Взаимодействия частиц (200 баллов) Основные понятия Электрические и магнитные свойства. Поляризуемость, поляризация вещества, диэлектрическая постоянная. Магнитный момент частиц, парамагнетизм и диамагнетизм. Состояния многоатомных частиц. Степени свободы частиц. Энергетические уровни – поступательные, вращательные, колебательные, электронные. Нековалентные взаимодействия ионов, атомов и молекул (ориентационное, индукционное, дисперсионное). Водородная связь. Строение и состояние макросистем. Газы идеальные и реальные. Кристаллические и некристаллические твердые тела. Жидкости. Растворы. Параметры состояния и уравнение состояния системы. Внутренняя энергия. Термодинамическая вероятность. Энтропия. Физические методы исследования строения вещества. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Энергия, частота, длина волны и волновое число электромагнитного излучения. Спектры поглощения и испускания атомов и молекул. Электронная и колебательная спектроскопия. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Вопросы и задачи 1. Что такое поляризуемость частицы? Сравните поляризуемость в рядах F2, Cl2, Br2, I2 (а) и HF, HCl, HBr, HI (б). 2. Приведите примеры диамагнитных и парамагнитных частиц. Чем они отличаются? 3. Какие виды движения может совершать: а) молекула как целое; б) атомы в молекуле? 4. Определите число поступательных, вращательных и колебательных степеней свободы для частиц: О+, N2, MgF2, H2S, C2H2, C4H10. 5. Перечислите типы нековалентных взаимодействий. В чём заключается основное различие типов Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий? Сравните энергии всех типов нековалентных взаимодействий с энергией ковалентной связи. 6. Почему увеличение поляризуемости молекул в рядах F2, Cl2, Br2, I2 (а) и HF, HCl, HBr, HI (б) приводит к увеличению температур плавления и кипения? Почему из этой закономерности выпадает HF? 7. Что такое раствор? Могут ли образовать раствор два газообразных вещества? Два жидких? Два твердых? Твердое и жидкое? Приведите примеры. 8. Напишите уравнение состояния идеального газа. Как связаны универсальная газовая постоянная R и число Авогадро NA? Какова размерность R для значений 8,31 и 0,082? Рассчитайте молярный объём идеального газа и концентрацию кислорода в воздухе при н. у. (Считать содержание О2 в воздухе, равным 21% об.). 9. Что такое внутренняя энергия? Сравните (качественно) внутренние энергии следующих систем: а) 1 моль Ar при 30 и 300 К; б) 1 г Fe в состоянии покоя и при движении со скоростью 100 м / с; в) 1 г Fe в состоянии покоя на уровне моря и высоте 8 800 м; г) 1 моль атомарного водорода в состояниях 1s1 и 2s1. 10. Определите понятие термодинамическая вероятность макроскопического состояния. Как связана энтропия системы с термодинамической вероятностью макроскопического состояния? В каких единицах измеряется энтропия? Сравните качественно величину энтропии систем: H2O(тв.), H2O(ж.), H2O(г.). 11. Каков порядок величин энергий переходов при возбуждении электронов (Eэл.), колебаний (Eкол.), вращений (Eвр.) молекул? Как качественно соотносятся эти величины? Каким диапазонам электромагнитного излучения они соответствуют? 12. Что такое спектр поглощения молекулы? Как связана энергия кванта с длиной волны, частотой, волновым числом электромагнитного излучения? 13. Переходы между какими состояниями частиц макросистемы лежат в основе: а) электронной спектроскопии; б) колебательной спектроскопии; в) ЯМР- и ЭПР-спектроскопии? Модуль 3. Общая теория химического равновесия Основные понятия Термодинамическое описание химического процесса. Термодинамические системы: изолированные, закрытые, открытые. Первое и второе начала термодинамики. Самопроизвольный процесс. Гомогенные и гетерогенные химические реакции. Стехиометрическое уравнение. Химическая переменная. Тепловой эффект реакции, закон Гесса, экзо- и эндотермические процессы. Стандартные функции образования (Hf°, Gf°). Стандартные энтальпия, энтропия и энергия Гиббса реакции (rH°, rS°, rG°). Химическое равновесие. Принцип Ле Шателье. Константа равновесия. Произведение реакции. Уравнения изотермы и изобары химической реакции. Термодинамические свойства идеальных растворов. Компонент, химический потенциал компонента. Правило фаз Гиббса. Фазовые диаграммы однокомпонентных систем. Фазовые равновесия растворов. Законы Рауля и Генри. Понижение точки замерзания и повышение точки кипения растворов. Осмотическое давление. Вопросы и задачи 1. Вычислите предельное значение химической переменной для реакций: а) 2NaHCO3 (тв.) + SO2(г.) = Na2SO3 (тв.) + H2O (г.) + 2CO2 (г.) б) C4H10 (г.) + 6,5O2 (г.) = 4CO2 (г.) + 5H2O (г.), если в исходной смеси содержалось по 2 моля каждого из веществ. Укажите, какая из этих реакций является гомогенной, а какая – гетерогенной. Как изменится предельное значение химической переменной, если все стехиометрические коэффициенты поделить на 2? 2. Сформулируйте первое начало термодинамики. Определите U, H, Q, W и S при изотермическом расширении 14 г N2 (Т = 300 К; р = 2 атм) до p = 0,5 атм. Что такое полезная работа? Совершается ли она в указанном процессе? 3. Докажите, что закон Гесса является следствием 1-го начала термодинамики. Используя приведенные ниже данные о тепловых эффектах реакций (rHo298): 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O (ж.), rH°298 = –1 170 кДж / моль; 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O (ж.), rH°298 = –1 530 кДж / моль, вычислите стандартную энтальпию образования (H°f,298) NO и сравните полученную величину с табличной. 4. Сформулируйте второе начало термодинамики. Определите изменение энтропии при конденсации 0,1 моля газа А, если изменение энтальпии в процессе А(г.) = А(ж.) Н = –50RTс Дж / моль при температуре конденсации Тс. 5. Что такое самопроизвольный процесс? Каковы условия равновесия для изобарно-изотермического процесса? Для реакции а) из п. 1 напишите выражение произведения реакции (П) и константы равновесия (K). Как называется состояние, при котором П = K? 6. Для реакции Fe2O3(тв.) + 3H2(газ) = Fe(тв.) + 3H2O(газ): а) напишите уравнение изотермы химической реакции; б) вычислите константу равновесия при 298 К; в) определите направление протекания реакции, если начальные давления газообразных компонентов составляют p0(H2) = 1 атм, p0(H2O) = 0,001 атм. Количества твёрдых компонентов: 1 моль Fe2O3 и 1 моль Fe. 7. Сформулируйте принцип Ле Шателье. На примере экзотермической реакции N2(газ) + 3H2(газ) = 2NH3(газ) объясните, как изменится положение равновесия с увеличением температуры, увеличением общего давления? 8. Напишите уравнение изобары химической реакции. Как изменится константа равновесия для этой реакции с увеличением температуры? С увеличением общего давления? Как изменится константа равновесия, если стехиометрические коэффициенты поделить на  3? 9. Изобразите схематично фазовую диаграмму одноком-понентной системы, обозначьте области существования газа, жидкости, твердого состояния, тройную точку и точку с параметрами p = 1 атм и Т = 298 К. 10. Оцените осмотическое давление и давление насыщенного пара для водного раствора сахара С12Н22О11 при 300 К. Концентрация раствора равна 4,50 % мас. Давление насыщенного пара над чистой водой при 300 К равно 0,02 атм. 11. Что такое сольватация? Сравните процессы, происходящие при растворении в воде: а) HCl(г.); б) NaCl(тв.); в) I2(тв.).

Похожие:

	Учебно-методический комплекс Новосибирск 2015 Учебно-методический... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов VI курса факультета естественных наук, направление подготовки 020400 68 «Биология...		Учебно-методический комплекс Новосибирск 20140 Учебно-методический... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов I курса факультета естественных наук, направление подготовки 06. 03. 01020201...
	Учебно-методический комплекс Иностранный язык Направление подготовки... Учебно-методический комплекс «Иностранный язык» предназначен для студентов 2-го и 3-его курсов биологического отделения факультета...		Учебно-методический комплекс по спецкурсу: «Европейская Конвенция... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов юридического факультета, обучающихся по специальности 030900. 62 бакалавр...
	Учебно-методический комплекс Направление подготовки 030900 Юриспруденция квалификация «бакалавр» Нотариат: комплекс учебно-методических материалов для студентов заочного обучения – Калининград: 2013. 50с		Учебно-методический комплекс для студентов 1 курса Факультета Права Умк1: Учебно-методический комплекс кафедры теории права и сравнительного правоведения для студентов 1 курса Факультета Права // Автор-составитель...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «социологические исследования» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов обучающихся по специальности 080801. 65		Культура речевой коммуникации учебно-методический комплекс Учебно-методический комплекс предназначен для студентов, обучающихся по специальности 032001 «Документоведение и документационное...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине международное частное... Учебно-методический комплекс предназначен для удобной организации студентом самостоятельной работы по изучению дисциплины «Международное...		Учебно-методический комплекс по дисциплине «Иностранный язык» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит учебно-тематический план, учебную программу,...