Общая и неорганическая химия

В основе данного курса лежит многолетний опыт преподавания дисциплины «Общая и неорганическая химия» в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова. Целью данного курса является формирование у слушателей естественнонаучного мировоззрения, которое поможет им впоследствии при освоении программ других химических дисциплин, а также в понимании физико-химической сущности и механизмов процессов, происходящих в природе и в живых организмах. Особенностью курса является то, что авторы не просто последовательно излагают вопросы, традиционно представленные в курсах по общей химии, но и сбалансировано включают их в часть, посвящённую химии элементов. Данный онлайн-курс предназначен для студентов 1 курса естественнонаучных факультетов и рассматривает основные разделы общей химии: основы химической кинетики и термодинамики, равновесия в растворах электролитов, окислительно-восстановительные процессы, теории строения атома и вещества, закономерности изменения свойств элементов по группам

Раздел 1. Основные понятия и законы химии Атом, молекула. Химический элемент. Простое и сложное вещество. Аллотропия. Химическая реакция. Стехиометрические законы. Их роль в химии и современная трактовка.   Раздел 2. Основы химической термодинамики Элементы химической термодинамики. Энтальпия, энтропия и энергия Гиббса. Направление химической реакции. Термодинамическая активность.  Раздел 3. Основы химической кинетики Основной закон химической кинетики. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Катализ и ингибирование реакции.  Раздел 4. Химическое равновесие Условия химического равновесия. Константа равновесия: термодинамический и кинетический вывод. Смещение химического равновесия. Фазовые равновесия.  Раздел 5. Растворы. Растворы электролитов Основные понятия теории растворов. Коллигативные свойства растворов.  Равновесия в растворах электролитов. Сильные и слабые электролиты. Теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН. Гидролиз солей как пример протолитических равновесий. Буферные системы. Равновесие осадок–раствор.   Раздел 6. Окислительно-восстановительные реакции и электрохимические процессы Составление уравнений ОВР методом электронно-ионного баланса. Электродный потенциал. Разность электродных потенциалов ОВР. Уравнение Нернста. Гальванические элементы. Топливный элемент. Электролиз.  Раздел 7. Координационные соединения. Комплексная частица, центральный атом и лиганды. Номенклатура координационных соединений. Образование комплексных соединений в растворах.  Константа устойчивости комплексного иона. Химические реакции с участием комплексных ионов. Раздел 8. Строение атома и химическая связь Межмолекулярные взаимодействия Квантовомеханические представления о строении атома. Атомные орбитали (АО). Энергетические диаграммы атомов. Свойства атомов: радиус, потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Периодический закон Д. И. Менделеева и его современная формулировка.  Химическая связь. Виды химической связи. Характеристики химической связи: энергия, длина, полярность. Дипольный момент молекулы. Описание химической связи методом линейной комбинации молекулярных орбиталей (ЛКАО-МО). Энергетические диаграммы двухатомных молекул. Кратность связи. Магнитные свойства молекул и веществ.  Межмолекулярные взаимодействия. Силы Ван-дер-Ваальса. Водородные связи. Раздел 9. Химия непереходных элементов Водород. Физические и химические свойства. Гидриды металлов и неметаллов. Применение водорода. Щелочные металлы. Физические и химические свойства. Гидриды, оксиды, гидроксиды, пероксиды.  Применение и биологическая роль соединений натрия и калия. Металлы 2 группы. Физические и химические свойства. Свойства гидридов, оксидов, пероксидов, гидроксидов и солей. Временная и постоянная жесткость воды, цели и методы ее устранения. Применение и биологическая роль соединений магния и кальция. Элементы 17 группы. Физические и химические свойства простых веществ. Взаимодействие  с водой. Физические и химические свойства галогеноводородов. Оксиды и оксокислоты хлора, брома и иода. Применение и биологическая роль галогенов и их соединений. Элементы 16 группы. Физические и химические свойства простых веществ. Классификация оксидов. Вода и пероксид водорода. Диаграмма состояния воды. Применение и биологическая роль кислорода и его соединений. Сера. Водородные соединения, сульфиды и полисульфиды. Оксиды серы. Серная и сернистая кислоты: получение, кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Селен, теллур. Водородные и кислородные соединения селена и теллура.  Элементы 15 группы. Нахождение в природе. Физические и химические свойства простых веществ. Аммиак. Соли аммония. Оксиды азота. Получение и свойства азотной и азотистой кислот и их солей. Фосфор. Гидриды и оксиды фосфора. Оксокислоты фосфора. Фосфатная буферная система. Гидролиз АТФ. Соединения мышьяка, сурьмы и висмута.  Элементы 13 группы. Соединения бора. Алюминий. Оксид и гидроксид алюминия. Соли. Комплексные соединения.  Элементы 14 группы. Физические и химические свойства. Соединения элементов 14 группы с водородом. Углерод. Оксиды углерода, угольная кислота и ее соли. Оксид кремния и кремниевые кислоты. Оксиды и гидроксиды олова и свинца. Раздел 10. Химия переходных металлов. Общие свойства переходных металлов. Электронное строение и свойства атомов.  “Лантаноидное сжатие”.  Металлы 4 группы. Физические и химические свойства. Оксиды, гидроксиды и галогениды металлов 4 группы. Применение металлов. Металлы 5 группы. Физические и химические свойства. Оксиды и гидроксиды: кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Применение металлов. Металлы 6 группы. Физические и химические свойства. Оксиды и гидроксиды: кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства.  Хроматы и дихроматы. Комплексы хрома. Применение хрома, молибдена и вольфрама.  Металлы 7 группы. Физические и химические свойства. Оксиды и гидроксиды металлов 7 группы: устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Оксиды марганца. Марганцевая кислота и ее соли. Применение металлов. Биологическая роль железа. Элементы триады железа: железо, кобальт, никель. Физические и химические свойства. Оксиды и гидроксиды железа, кобальта и никеля: кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Соли металлов триады железа. Координационные соединения металлов триады железа. Применение металлов. Биологическая роль железа. Металлы 11 группы. Физические и химические свойства. Оксиды и гидроксиды. Катионные и анионные комплексы. Соединения меди (I) и (II).  Металлы 12 группы. Физические и химические свойства. Особые свойства ртути. Оксиды, гидроксиды и соли. Комплексные соединения. Применение металлов.