Химия. Пособие для поступающих в вузы. Максименко О.О. |
Химия. Пособие для поступающих в вузы. Максименко О.О.Оглавление Часть I. Основы теоретической химии 1. Предмет химии. Задачи и значение химии. Место 1.1. Предмет и задачи химии......................................................... 4 1.2. Вещество. Основные положения........................................... 5 1.3. Относительная масса элемента............................................... 9 1.4. Моль. Молярная масса........................................................ 10 2. Химические превращения. Основные 2.1. Химические превращения.................................................... 11 2.2. Основные законы стехиометрии.......................................... 11 3. Строение атома. Атомное ядро. Изотопы. Стабильные 3.1. Строение атома..................................................................... 14 3.2. Изотопы................................................................................ 15 3.3. Радиоактивные превращения.............................................. 17 3.4. Ядерный синтеза ядерное деление...................................... 19 3.5. Скорость радиоактивного распада..................................... 21 3.6. Применение радиоактивных изотопов................................ 22 4. Строение атома. Двойственная природа электрона. правило Гунда................................................................................. 24 4.1. Теория Бора.......................................................................... 24 4.2. Квантовая теория строения атома....................................... 26 4.3. Квантовые числа электронов................................................. 28 4.4. Электронные конфигурации атомов...................................... 30 5. Периодический закон и его обоснование с точки 5.1. Периодический закон............................................................. 34 5.2.Теоретическое обоснование периодической системы 5.3. Периодическая таблицей строение атомов............................ 38 5.4. Периодичность свойств элементов и их соединений............ 41 6. Химическая связь. Типы химической связи...................................... 47 6.1. Природа химической связи.................................................... 47 6.2. Ковалентная связь................................................................... 50 6.3. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи 57 6.4. Пространственное строение молекул. Модель гибридизации орбиталей 59 6.5. Ионная связь........................................................................... 62 6.6. Металлическая связь............................................................... 65 6.7. Водородная связь.................................................................... 66 6.8. Кристаллические решетки. Зависимость свойств от типа кристаллической решетки..................................................... 68 7. Валентность и степень окисления..................................................... 72 7.1. Валентность............................................................................ 72 7.2. Степень окисления................................................................. 74 8. Агрегатные состояния вещества и переходы тел..................................................................................................... 77 8.1. Агрегатные состояния вещества и переходы между ними в зависимости от температуры и давления.......................... 77 8.2. Газы......................................................................................... 79 8.3. Жидкости................................................................................ 83 8.4. Твердые тела........................................................................... 84 9. Принципы классификации и номенклатуры 9.1. Классификация и номенклатура простых и сложных веществ.......................................................................... 86 9.2. Оксиды.................................................................................. 88 9.3. Кислоты.................................................. ,............................. 93 9.4. Основания (гидроксиды металлов)..................................... 99 9.5. Соли.................................................................................... 101 10. Химические реакции и их классификация. Окис л ительно-восстановительные реакции............................. 106 10.1. Химические реакции. Классификация химических реакций ;................................................................. 106 10.2. Окислительно-восстановительные реакции................... 110 11. Тепловые эффекты химических реакций. Термохимические уравнения. Теплота образования химических соединений из простых веществ. Закон Гессаи его следствия.......................................................... 128 12. Скорость химической реакции. Гомогенные и гетерогенные реакции. Зависимость гомогенных реакций от концентраций. Константа скорости химической реакции. Энергия активации................... 133 13. Явление катализа. Катализаторы. Представление о механизмах гомогенного и гетерогенного катализа......................................................................................... 138 14. Обратимые реакции. Химическое равновесие. давления. Принцип Ле Шателье.................................................. 141 14.1. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие 141 14.2. Влияние изменения внешних условий на химическое равновесие 142 15. Дисперсные системы. Коллоидные системы. Твердые растворы. Сплавы........................................................ 145 15.1 Дисперсные системы ........................................................ 145 15.2. Растворы. Общие понятия. Образование растворов.... 147 15.3. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость 149 15.4. Способы выражения концентраций растворов............. 152 15.5. Сплавы.............................................................................. 153 16. Электролиты. Растворы электролитов. оснований, солей........................................................................... 155 16.1. Электролиты и неэлектролиты. Растворы электролитов 155 16.2. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН раствора)......................................................... 160 16.3. Кислотно-основные взаимодействия в растворах. Протонные кислоты и кислоты Льюиса. Амфотерность 162 16.4. Гидролиз солей................................................................ 165 16.5. Ионные уравнения реакций............................................ 168 17. Стандартные потенциалы Фарадея......................................................................................... 171 17.1. Электролиз растворов и расплавов............................... 174 17.2. Законы электролиза Фарадея.......................................... 177 Часть II. Неорганическая химия. Элементы и их соединения 1. Водород. Вода. Пероксид водорода........................................... 180 1.1. Водород.............................................................................. 180 1.2. Вода..................................................................................... 189 1.3. Пероксид водорода............................................................ 192 2. Галогены. Галогеноводороды. Галогениды. 2.1. Галогены.............................................................................. 195 2.2. Галогеноводороды............................................................... 206 2.3. Галогениды.......................................................................... 209 2.4. Кислородсодержащие соединения галогенов...................... 210 2.5. Применение галогенов и их соединений............................ 215 3. Кислород. Изотопы кислорода. Оксиды и пероксиды. 3.1. Общая характеристика подгруппы кислорода.................... 217 3.2. Распространенность в природе.......................................... 219 3.3. Кислород, его соединения................................................... 220 3.4. Оксиды и пероксиды............................................................ 222 3.5. Озон..................................................................................... 223 4. Сера. Сероводород, сульфиды, гидросульфиды. Оксиды соли. Эфиры серной кислоты. Тиосульфат натрия........................ 225 4.1. Сера..................................................................................... 225 4.2. Сероводород, сульфиды, гидросульфиды............................ 229 4.3. Оксид серый сернистая кислота.......................................... 232 4.4. Оксид серы (VI). Серная кислота. Сульфаты....................... 235 4.5. Эфиры серной кислоты........................................................ 241 5. Азот. Аммиак, соли аммония, амиды металлов, кислоты и их соли. Эфиры азотной кислоты.................................. 242 5.1. Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы.................................................................. 242 5.2. Азот. Нитриды..................................................................... 245 5.3. Аммиак. Соли аммония. Амиды металлов........................... 248 5.4. Оксиды азота........................................................................ 252 5.5. Азотистая и азотная кислоты и их соли.............................. 257 5.6. Эфиры азотной кислоты...................................................... 262 6. Фосфор, фосфиды. Фосфин. Оксиды фосфора (III) и (V). 6.1. Фосфор, фосфин.................................................................. 263 6.2. Оксиды фосфора (III) и (V).................................................. 268 6.3. Орто, мета- и дифосфорные кислоты. Ортофосфаты .... 270 6.4. Эфиры фосфорной кислоты............................................. 272 7. Углерод, изотопы углерода. Простейшие углеводороды: кислота и ее соли........................................................................... 274 7.1. Общая характеристика элементов главной подгруппы IV группы.............................................................. 274 7.2. Углерод. Карбиды............................................................. 276 7.3. Простейшие углеводороды: метан, этилен, ацетилен...................................................................................... 280 7.4. Оксиды углерода (II) и (IV). Карбонилы переходных металлов................................................................ 282 7.5. Угольная кислота и ее соли............................................... 286 8. Кремний. Силан. Силициды. Оксид кремни.я (IV). 8.1. Кремний. Силан, силициды............................................... 289 8.2. Оксид кремния (IV)........................................................... 294 8.3. Кремниевые кислоты, силикаты....................................... 297 9. Бор. Трифторид бора. Орто- и тетраборные кислоты. 9.1. Бор. Трифторид бора........................................................ 300 9.2. Орто-и тетраборные кислоты. Тетраборат натрия......... 304 10. Благородные газы. Примеры соединений криптона и ксенона. 306 11. Общая характеристика металлов. Положение металлов в периодический системе элементов Д.И.Менделеева. Физические и химические свойства. Коррозия. Сплавы....................................................... 311 11.1. Общая характеристика металлов. Физические свойства 311 11.2. Химические свойства металлов....................................... 313 11.3. Коррозия металлов.......................................................... 314 11.4. Получение металлов........................................................ 316 11.5. Сплавы.............................................................................. 318 12. Щелочные металлы. Оксиды, пероксиды, гидроксиды и соли щелочных металлов............................................................ 320 12.1. Общая характеристика щелочных металлов...................... 320 12.2. Нахождение в природе...................................................... 322 12.3. Получение щелочных металлов......................................... 323 12.4. Физические свойства......................................................... 324 12.5. Химические свойства........................................................ 324 12.6. Применение....................................................................... 326 12.7. Кислородсодержащие соединения щелочных металлов.... 326 13. Щелочноземельные металлы, бериллий, магний, их 13.1. Общая характеристика металлов главной подгруппы IIгруппы.................................................................. 329 13.2. Нахождение в природе...................................................... 332 13.3. Физические свойства......................................................... 333 13.4. Магний и его соединения. Магнийорганические соединения 333 13.5. Кальций и его соединения. Жесткость воды..................... 334 13.6. Применение Са и Mgи их соединений............................. 337 14. Алюминий, оксид, гидроксид и соли алюминия. 14.1. Общее рассмотрение......................................................... 338 14.2. Природные соединения алюминия..................................... 338 14.3. Получение.......................................................................... 339 14.4. Физические свойства......................................................... 340 14.5. Химические свойства......................................................... 340 14.6. Оксид, гидроксид и соли алюминия. Комплексные соединения............................................................ 342 14.7. Применение алюминия...................................................... 344 15. Медь, серебро. Оксиды меди (I) и (II), оксид серебра 15.1. Общая характеристика d-элементов.................................. 346 15.2. Медь................................................................................... 348 15.3. Соединения меди: оксид меди (I) и (II). Соли и комплексные соединения меди 351 15.4. Серебро. Соединения серебра........................................... 354 16. Цинк, ртуть. Оксиды цинка и ртути. Гидроксиды 16.1. Цинк, ртуть........................................................................ 359 16.2. Оксиды, гидроксиды и соли цинка и ртути........................ 364 17. Хром. Оксиды хрома (II), (III) и (VI). Гидроксиды и 17.1. Хром.................................................................................. 367 17.2. Оксиды хрома (II), (III) и (VI)........................................... 370 17.3. Гидроксиды и соли хрома (II) и (III)................................. 372 17.4. Хроматы и дихроматы....................................................... 373 18. Марганец. Оксиды марганца (II) и (IV). Гидроксид и 18.1. Общая характеристика...................................................... 375 18.2. Марганец........................................................................... 376 18.3. Оксиды марганца (II) и (IV). Гидроксид и соли марганца (II) 3 78 18.4. Манганат и перманганат калия......................................... 380 19. Железо, кобальт, никель. Оксиды железа (II), (II) — железа............................................................................................. 383 19.1. Краткая характеристика триады железа............................. 383 19.2. Железо................................................................................ 385 19.3. Получение железа и его сплавов........................................ 389 19.4. Оксиды, гидроксиды и соли железа. Ферраты, ферриты. Комплексные соединения железа 390 Часть III. Органическая химия 1. Понятие об органических веществах.............................................. 396 1.1. Вещества неорганические и органические. Состав 1.2. Теория химического строения органических соединений 400 1.3. Классификация и номенклатура органических соединений. Изомерия 401 2. Углеводороды................................................................................. 412 2.1. Насыщенные углеводороды................................................. 412 2.2. Циклоалканы............................. J......................................... 422 2.3. Алкены................................................................................. 426 2.4. Алкадиены (диеновые углеводороды).................................. 437 2.5. Алкины. Кислотные свойства алкинов................................. 442 3. Ароматические углеводороды (арены).......................................... 449 3.1. Арены. Общая характеристика............................................ 449 3.2. Бензол.................................................................................. 451 3.3. Гомологи бензола................................................................ 456 3.4. Ориентирующее действие заместителей в бензольном кольце...................................................................... 458 4. Спирты. Фенолы. Простые эфиры.................................................. 461 4.1. Одноатомные спирты.......................................................... 461 4.2. Многоатомные спирты........................................................ 469 4.3. Ароматические спирты....................................................... 473 4.4. Фенолы................................................................................. 473 4.5. Простые эфиры.................................................................... 480 5. Карбонильные соединения: альдегиды и кетоны............................ 484 5.1. Общее рассмотрение........................................................... 484 5.2. Строение карбонильной группы......................................... 485 5.3. Реакция с нуклеофилами..................................................... 486 5.4. Кето-енольная таутомерия.................................................. 487 5.5. Способы получения............................................................. 488 5.6. Физические свойства........................................................... 489 5.7. Химические свойства.......................................................... 490 5.8. Применение......................................................................... 495 6. Карбоновые кислоты...................................................................... 497 6.1. Номенклатура. Изомерия.................................................... 497 6.2. Способы получения............................................................. 499 6.3. Физические свойства........................................................... 501 6.4. Химические свойства.......................................................... 502 6.5. Сложные эфиры................................................................... 509 6.6. Жиры................................................................................... 511 6.7. Мыло. Синтетические моющие средства............................. 515 6.8. Моно- и дикарбоновые кислоты..................................... :... 516 7. Нитросоединения: нитрометан, нитробензол................................ 520 7.1. Нитрование алканов............................................................ 520 7.2. Нитрование бензола............................. •............................ 521 8. Амины. Алифатические я ароматические амины. соли и основания............................................................................ 523 8.1. Общая характеристика........................................................ 523 8.2. Способы получения............................................................. 524 8.3. Физические свойства........................................................... 524 8.4. Химические свойства аминов ............................................. 525 8.5. Применение......................................................................... 527 9. Галогенкарбоновые кислоты. Оксикислоты. 9.1. Галогенкарбоновые кислоты............................................... 528 9.2. Оксикислоты: молочная, винная, салициловая.................... 529 9.3. Аминокислоты. Пептиды..................................................... 532 9.4. Представление о структуре белка....................................... 537 10. Углеводы......................................................................................... 542 10.1. Общая характеристика...................................................... 542 10.2. Моносахариды. Понятие о пространственных изомерах углеводов 542 10.3. Дисахариды....................................................................... 549 10.4. Полисахариды: крахмал, целлюлоза.................................. 550 11. Гетероциклические соединения. Пиррол. Пиридин. 11.1. Общая характеристика....................................................... 554 11.2. Пятичленные гетеродиклы с одним гетероатомом. Пиррол 555 11.3. Пиридин............................................................................. 558 11.4. Ароматические гетероциклические соединения с 11.5. Представление о структуре нуклеиновых кислот........ 562 12. Реакции полимеризации и поликонденсации............................... 565 12.1. Общие понятия................................................................. 565 12.2. Полимеризация и поликонденсация............................... 568 Приложение Таблица 1. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева ....................................................................................... 574 Таблица 2. Распределение электронов в атоме..................................... 575 Таблица 3. Распространенность элементов в земной коре (по А.П.Виноградову).............................................................................. 576 Таблица 4. Электроотрицательность химических элементов (по шкале Л.Полинга)............................................................. 577 Таблица 5. Электроотрицательность химических элементов (по шкале Оллреда-Рохова)................................................... 578 Таблица 6. Растворимость солей, кислот и оснований в воде 579 Таблица 7. Ряд стандартных электродных потенциалов...................... 580 Таблица 8. Растворимость (г) некоторых солей в 100 г воды (из расчета на безводную соль)..................................................... 581 Таблица 9. Плотность водных растворов некоторых веществ при 20 °С (г/см3)......................................................................... 582 Таблица 10. Реакции оксидов с соединениями различных Таблица 11. Соотношения между некоторыми внесистемными единицами и единицами СИ........................................... 584 Таблица 12. Определение ионов............................................................. 585 Таблица 13. Названия кислот и образуемых ими солей....................... 587 Таблица 14. Некоторые единицы международной системы (СИ)............................................................................................. 589 Таблица 15. Условные обозначения, названия и единицы Таблица 16. Используемые тривиальные (исторически сложившиеся) названия некоторых неорганических веществ....................................................................................................... 592 Таблица 17. Некоторые важнейшие физические постоянные................................................................................................. 594 Таблица 18. Групповые названия химических элементов.................... 594 Таблица 19. Десятичные приставки к названиям единиц..................... 595 Таблица 20. Греческий алфавит............................................................. 595 Таблица 21. Названия, порядковые номера и атомный вес химических элементов......................................................................... 596 Таблица 22. Открытие элементов............................................................ 601 Таблица 23. Получение, химические свойства и применение некоторых неметаллов......................................................... 610 Таблица 24. Получение, химические свойства и применение некоторых металлов............................................................. 618
|