Программа вступительного экзамена по направлению подготовки 04.06.01 – Химические науки

СТРОЕНИЕ АТОМА.

Квантово-механические особенности микрочастиц. Многоэлектронные атомы. Квантово-механические законы: принцип Паули, правило Гунда, принцип наименьшей энергии. Электронные конфигурации атомов. Уравнение Шредингера. Волновая функция. Периодический закон Д.И. Менделеева.

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ.

Теория химической связи и ее задачи. Метод молекулярных орбиталей и метод валентных связей. Двухвалентные молекулы в методе МОЛКАО. Гомонуклеарные и гетеронуклеарные молекулы. Полярная связь. Электрический дипольный момент молекулы. Молекулярные орбитали в многоатомных молекулах. Делокализованные и локализованные молекулярные орбитали. Гибридизация орбиталей. Химическая связь в координационных соединениях. Теория поля лигандов. Межмолекулярное взаимодействие. Силы Ван-дер-Ваальса. Водородная связь.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ.

Молекулярные спектры испускания, поглощения и комбинационного рассеяния. Спектры ЯМР и ЭПР. Вращательные спектры.

Взаимодействие между частицами вещества в различных физических состояниях и свойствах вещества.

Физические состояния вещества. Химические системы. Газообразное, жидкое состояние вещества. Твердое состояние. Зонная теория кристаллов.

Молекулярно-кинетическая теория газов.

Элементарная теория процессов переноса в газах: длина свободного пробега молекулы, вязкость, теплопроводность. Диффузия. Законы диффузии. Броуновское движение, его связь с диффузией.

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА,

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Теплоемкость. Уравнение состояния и внутренняя энергия идеального газа. Тепловой эффект химической реакции при постоянном объеме и при постоянном движении. Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгофа. Второй закон термодинамики. Энтропия, ее изменения в обратимых и необратимых процессах. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Максимальная работа изотермического процесса. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Уравнение Клайперона-Клаузиуса для фазовых переходов. Третий закон термодинамики. Тепловая теория Нернста. Химическое равновесие. Константа равновесия. Влияние температуры на химическое равновесие. Уравнение изотермы и изобары реакции. Интегральная форма зависимости изменения энергии Гиббса и константы равновесия от температуры. Химическое равновесие в гетерогенных системах.

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА.

Кинетическая классификация реакций. Обратимые реакции. Параллельные реакции. Методы определения порядка реакций. Методы изучения кинетики сложных реакций. Зависимость скорости реакций от температуры и концентрации реагирующих веществ. Число эффективности столкновений и скорость бимолекулярной газовой реакции. Теория активированного комплекса. Теория абсолютных скоростей реакции. Влияние растворителя на скорость процесса. Гетерогенно-каталитические реакции. Фотохимические реакции. Цепные реакции.

КАТАЛИЗ.

Гомогенный катализ: кислотно-основной, окислительно-восстановительный, ферметированный.

Гетерогенный катализ: механизм и кинетика гетерогенно-каталитических реакций; адсорбция как стадия гетерогенно-каталитических реакций.

Применение катализаторов в промышленности.

РАСТВОРЫ.

Основные направления в развитии теории растворов. Термодинамика растворения. Парциальные и относительные парциальные молярные энтальпии. Теплоты растворения и разбавления. Закон Рауля. Температуры кипения и замерзания разбавленных растворов. Активность, коэффициент активности. Методы определения активностей. Химический потенциал.

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ.

Условия фазового равновесия. Правило фаз Гиббса. Применение правила фаз в однокомпонентных системах. Фазовые переходы І и IІ рода. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Диаграмма состояния однокомпонентных систем. Метод физико-химического анализа. Дифференциальный термический анализ. Равновесие в двухкомпонентной системе: газ- жидкий раствор, жидкость- жидкость, пар- жидкий раствор, кристаллы -жидкость, кристаллы -жидкий раствор.

ЭЛЕКТРОХИМИЯ.

Электрическая диссоциация в растворе. Константа диссоциации, степень диссоциации. Основные понятия электростатической теории сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Электрическая проводимость электролитов. Удельная электрическая проводимость. Молярная и эквивалентная электропроводимость электролитов. Электрическая проводимость неводных растворов, твердых и расплавленных электролитов. Электродный потенциал. Строение двойного электрического слоя на границе раствор – металл. Термодинамика обратимых электрохимических систем. Классификация обратимых электродов. Электрохимические цепи. Потенциометрия. Скорость электрохимических реакций. Электродная поляризация. Перенапряжение. Электролиз. Напряжение разложения. Последовательность выделения металлов из растворов их солей при электролизе. Химические источники электрической энергии. Поляризационные явления в химических источниках электрического тока. Химическая и электрохимическая коррозия металлов. Пассивность металлов. Методы защиты металлов от коррозии.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высшая школа, 1999-2003г

2. Глинка Н.Л. Общая химия: Учеб.пособие для вузов (МО).-М: Интеграл-Пресс, 2005,2003 -240с

3. .Гельфман Н.И.,Ковалевич О.В., Юстратов В.П.Коллоидная химия.-СПб: Лань,2003-2005г

4. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1997.

5. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа,1981.

6. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. – М.: Химия, 1981

7. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учебное пособие для хим. спец. вузов/ Под ред. А.Г. Стромберга. – М.: Высшая школа, 2003. – 527с.

8. Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1994

9. Физическая химия. В 2-х томах/под. ред. Краснова К.С. – М.: Высшая школа, 1995.

10. Ктреев В.А. Курс физической химии. – М., 1975.

11. Япимирский К.Б. Химическая связь. – Киев, 1975.

12. Базаров И.П. Термодинамика. – М., 1991.

13. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. –М., 1975.

14. Древинг В.П. Правило фаз. – М., 1954.

15. Коган В.В. Гетерогенные равновесия. – Л., 1968.

16. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. – М., 1986.

17. Эмануэль Н.И., Киорре Г.Д. Курс химической кинетики. – М., 1984.