Строение вещества: от атомов и молекул до материалов и наночастиц

Курс сопровождается оригинальным демонстрационным экспериментом. Курс предназначен бакалаврам естественно-научного профиля, учителям химии средней и высшей школы, будет полезен школьникам старших классов, и всем, интересующимся химией и желающим углубить свои знания о строении вещества и создании функциональных материалов. Курс не требует предварительной специальной подготовки, достаточно знаний по физике и химии, полученных в средней школе.

Модуль 1.            Модели и модельные представления в химии. Развитие представлений о строении вещества от античности до начала 20 века. Химический элемент. Атомно-молекулярная теория. Эквивалент. Основные законы АМТ. Модуль 2.            Строение атома. Опыты Крукса. Открытие электрона. Фотоэффект. Рентгеновское излучение. Радиоактивность. Изотопы. Закон Мозли. Опыты Резерфорда. Теория Бора. Квантовые числа. Модуль 3.            Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза Де-Бройля. Квантово-механическое описание атома. Радиальная и угловая часть волновой функции. Атомные орбитали. Основные характеристики атома. Модуль 4.            Типы химической связи. Ионная связь. Энергия кристаллической решетки. Ковалентная связь. Метод молекулярных орбиталей для частицы H2+. Модуль 5.            Метод валентных связей для молекулы водорода. Двухатомные гомо- и гетероядерные молекулы элементов второго периода (методы МО и ВС). Геометрия молекул. Теория ОЭПВО. Модуль 6.            Гибридизация АО. Многоатомные молекулы в методе МО и ВС. Донорно-акцепторная связь. Электрондефицитные и электронизбыточные молекулы. Теория гипервалентных связей. Модуль 7.            Комплексные соединения. Соединения со связью металл-металл. Кластеры. Металлическая связь. Зонная теория. Металлы, металлоиды, полупроводники, диэлектрики. Интерметаллиды. Свойства и применение металлов и сплавов. Модуль 8.            Межмолекулярное взаимодействие. Ориентационное, индукционное, дисперсионное взаимодействие. Водородная связь. Диводородная связь. Структура жидкостей. Особые свойства воды. Металлофильные взаимодействия. Галогенная и пниктогенная связь. Агрегатные состояния вещества. Твердое тело, жидкость, газ, плазма. Плазмотрон. Модуль 9.            Типы кристаллических решеток. Инженерия кристаллов. Стекла и ситаллы. Ионные жидкости и их применение. Модуль 10. Нестехиометрические соединения. Магнитные свойства твердых тел. Модуль 11. Инженерия материалов. Композитные материалы. Металл-органические каркасные соединения. Подходы цифровой экономики в области химических наук. Модуль 12. Наноструктуры и наноматериалы. Подготовка к финальному тестированию.