Химия металлов

Курс посвящен изучению строения, свойств простых веществ и сложных соединений – оксидов, гидроксидов, солей, характерных для каждой группы металлов Периодической таблицы химических элементов. Представлены природные соединения металлов, рассмотрены вопросы получения и рафинирования металлов из природного и техногенного сырья. Актуальность курса достигается за счет современного и систематического рассмотрения свойств и поведения соединений различных металлов в реальных металлургических производствах. 

Присоединяйтесь к Telegram-каналу Онлайн-курсы НИТУ МИСИС или пишите на openedu@misis.ru. Мы ответим на все ваши вопросы.

Курс содержит 4 модуля, 14 разделов. В его состав входят видеолекции продолжительностью 6-10 минут, включающие 2–3 вопроса на самопроверку; материалы для самостоятельного изучения пользователями; видеоролики отдельных химических экспериментов.
В курс включены дополнительные уроки для углубленного изучения предмета в профильных вузах. Данные уроки обозначены знаком (*).
Разделы курса завершаются тестами на понимание материала (10-20 вопросов). 
Онлайн-курс предусматривает итоговое контрольное тестирование по всему содержанию с автоматизированной проверкой результатов.

1. Некрасов Б.В. Основы общей химии / Б.В. Некрасов. - Москва : 2013. - 696 с.
2. Неорганическая химия в 3-х томах/под ред.академика Ю.Д.Третьякова
М, Издательский центр "Академия" 2004-2007. Учебник для высших учебных заведений
3. Handbook of Chemistry and Physics /Editor-in-chief W.M.Haynes, 97th edition, 2017
4. Гуров А.А и др.Химия: теория и практика. Металлы и сплавы: учебник для вузов-2-е изд., испр.-Москва:2019.-359 с.:ил.

Для полноценного освоения учебного материала по дисциплине студент должен 
владеть химической терминологией; понимать смысл химических формул и символов, индексов и коэффициентов в уравнениях химических реакций; иметь представления об основных классах неорганических соединений; иметь представление об атомно-молекулярном учении; иметь навыки решения простейших расчетных задач.
Кроме того, студент должен уметь работать с литературой, иметь навыки работы с персональным компьютером, работы в команде.

Курс состоит из 4 модулей, сформированных на основе электронных s,p,d,f - семейств металлических элементов. Общая продолжительность курса – 14 недель. 
Структура онлайн-курса в приложении.
 
На прохождение каждого раздела отводится от 1 до 3 недель. По завершении каждого раздела обучения слушатели должны выполнить 1 контрольное (обязательное) задание.

Модуль I. Введение в курс.
Раздел 1. Металлы и их важнейшие свойства
Урок 1.1. Общая характеристика металлов.
Урок 1.2. Кристаллическая структура металлов.
Урок 1.3. Металлическая связь. Зонная теория строения металлов.
Урок 1.4. Нахождение в природе и основные способы получения металлов. Часть 1.
Урок 1.5. Нахождение в природе и основные способы получения металлов. Часть 2.

Модуль 2.  s-металлы.
Раздел 2. Часть 1. Общая характеристика s-металлов. Металлы 1 группы (щелочные металлы). 
Урок 2.1. Общая характеристика металлов 1 и 2 групп (IA и IIА подгрупп) (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra). 
Урок 2.2. Общая характеристика металлов 1 группы (щелочные металлы - Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) .
Урок 2.3. Свойства простых веществ -  металлов 1 группы.

Раздел 2. Часть 2. Общая характеристика металлов 1 и 2 групп. Металлы 1 группы (щелочные металлы). 
Урок 2.4*. Свойства простых веществ -  металлов 1 группы.
Урок 2.5.  Бинарные соединения щелочных металлов.
Урок 2.6*.  Бинарные соединения щелочных металлов (пероксиды, супероксиды, озониды).
Урок 2.7.  Гидроксиды щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs).
Урок 2.8*. Соли щелочных металлов.
Урок  2.9.  Решение задач по теме «Щелочные металлы» (Урок с практической частью).

Раздел 3. Металлы 2 группы (щелочноземельные металлы)
Урок 3.1. Общая характеристика металлов 2 группы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).
Урок 3.2.  Свойства простых веществ - металлов 2 группы.
Урок 3.3. Бинарные соединения металлов 2 группы. 
Урок 3.4.  Гидроксиды металлов 2 группы.
Урок 3.5*. Соли металлов 2 группы.
Урок 3.6. Решение задач по теме «Щелочноземельные металлы» (Урок с практической частью).

Модуль  III.  p - металлы.
Раздел 4. Общая характеристика металлов 13, 14 и 15 групп. Металлы 13 группы
Урок 4.1. Общая характеристика металлов 13 (Al, Ga, In, Tl, Nh), 14 (Ge, Sn, Pb, Fl), 15 (Sb, Bi, Mc) групп .
Урок 4.2.  Общая характеристика p-металлов 13 группы (Al, Ga, In, Tl, Nh). 
Урок 4.3. Свойства простых веществ ( Al, Ga, In и Tl).
Урок 4.4.  Бинарные соединения металлов 13 группы. 
Урок 4.5.  Гидроксиды металлов 13 группы.
Урок 4.6*. Соли металлов 13 группы  
Урок 4.7. Решение задач по теме «Металлы 13 группы» (Урок с практической частью).

Раздел 5. Металлы 14 группы
Урок 5.1.  Общая характеристика металлов 14 группы (Ge, Sn, Pb, Fl).
Урок 5.2.  Свойства простых веществ.
Урок 5.3. Бинарные соединения металлов 14 группы. 
Урок 5.4. Гидроксиды металлов 14 группы (Ge, Sn, Pb).
Урок 5.5*. Соли металлов 14 группы.
Урок 5.6.  Решение задач по теме «Металлы 14 группы»  (Урок с практической частью).

Раздел 6. Металлы 15 группы
Урок 6.1.  Общая характеристика металлов 15 группы ( Sb, Bi, Mc).
Урок 6.2.  Свойства простых веществ - металлов 15 группы. 
Урок 6.3.  Бинарные соединения металлов 15 группы.· Получение, химические свойства оксидов, (взаимодействие с кислотами, щелочами). 
Урок 6.4. Гидроксиды металлов 15 группы.
Урок 6.5.*. Соли металлов 15 группы. 
Урок 6.6. Решение задач по теме «Металлы 15 группы»  (Урок с практической частью).
Урок 6.7*. Соединения металлов друг с другом.

Модуль IV. d- и f-металлы (Часть 1).
Раздел 7. Общая характеристика d- и f-металлов. Металлы 3 группы 
Урок 7.1. Общая характеристика d- и f-металлов 3 – 12 групп. Часть 1. 
Урок 7.2. Общая характеристика d- и f- металлов 3 - 12 групп. Часть 2.
Урок 7.3.  Общая характеристика d- и f- металлов 3 группы ( Sc, Y, La и лантаноидов, Ac и актиноидов).
Урок 7.4. Свойства простых веществ d и f -металлов 3 группы S
Урок 7.5. Свойства простых веществ d и f – металлов 3 группы La, Ln- подгруппа церия (Ce-Eu).
Урок 7.6. Свойства простых веществ 5f - металлов (актиний Ac, актиноидов)· Физические свойства (температура плавления, кипения, электропроводность, электродный потенциал и др.); 
Урок 7.7. Свойства соединений d и f – металлов 3 группы Sc, Y, Ln- подгруппа иттрия (Gd-Lu). 
Урок 7.8. Свойства соединений d- и f -металлов 3 группы La, Ln- подгруппа церия (Ce-Eu).
Урок 7.9. Свойства соединений 5f-металлов (актиний Ac, актиноидов).
Урок 7.10. Решение задач по теме «d- и f -металлы 3 группы»

Раздел 8. Металлы 4 группы.
Урок 8.1.  Общая характеристика металлов 4 группы (Ti, Zr, Hf, Rf).
Урок 8.2. Свойства простых веществ – металлов 4 группы (Ti, Zr, Hf).
Урок 8.3. Оксиды и гидроксиды титана, циркония и гафния в степени окисления IV.
Урок 8.4. Соединения титана, циркония и гафния в степени окисления IV: соли, пероксидные соединения, комплексные соединения.
Урок 8.5. Соединения титана в степенях окисления III и II.
Урок 8.6. Решение задач по теме «Металлы 4 группы» (Урок с практической частью.)

Раздел 9. Металлы 5 группы.
Урок 9.1. Общая характеристика металлов 5 группы  (V, Nb, Ta, Db)
Урок 9.2. Свойства простых веществ (V, Nb, Ta).
Урок 9.3. Соединения ванадия, ниобия, тантала в степени окисления V. Часть 1. Оксиды.
Урок 9.4. Соединения ванадия, ниобия, тантала в степени окисления V. Часть 2. 
Урок 9.5. Соединения ванадия, ниобия, тантала в степени окисления V. Часть 3. 
Урок 9.6. Соединения ванадия в степенях окисления IV, III и II.
Урок 9.7. Решение задач по теме «Металлы 5 группы» (Урок с практической частью).

Раздел 10. Металлы 6 группы.
Урок 10.1.  Общая характеристика металлов 6 группы (Cr, Mo, W, Sg).
Урок 10.2. Свойства простых веществ металлов 6 группы  (Cr, Mo, W).
Урок 10.3. Оксиды и гидроксиды металлов 6 группы. 
Урок 10.4. Соединения хрома, молибдена, вольфрама в высшей степени окисления: соли, пероксидные соединения. 
Урок 10.5. Окислительные свойства соединений  хрома, молибдена и вольфрама в  высшей степени окисления. 
Урок 10.6. Соли хрома в степени окисления III.
Урок 10.7. Соли хрома в степенях окисления III и II в окислительно-восстановительных реакциях.
Урок 10.8. Решение задач по теме «Металлы 6 группы» (Урок с практической частью).

Раздел 11. Металлы 7 группы.
Урок 11.1.  Общая характеристика d -металлов 7 группы ( Mn, Tc, Re, Bh).
Урок 11.2.  Свойства простых веществ - металлов 7 группы  ( Mn, Tc, Re).
Урок 11.3. Соединения марганца в степени окисления II.
Урок 11.4.  Соединения марганца в степенях окисления IV и VI.
Урок 11.5. Сравнительная характеристика соединений d-металлов 7 группы в высшей степени окисления.
Урок 11.6. Решение задач по теме «Металлы 7 группы» (Урок с практической частью).

Раздел 12. Металлы 8 - 10 групп.
Урок 12.1.  Общая характеристика d-металлов 8-10 групп (триада железа, платиновые металлы).
Урок 12.2. Свойства простых веществ - элементов триады железа Fe, Co, Ni).
Урок.12.3. Свойства соединений элементов триады железа в степени окисления II.
Урок 12.4. Свойства соединений элементов триады железа в степени окисления III.
Урок 12.5. Свойства соединений железа в степени окисления VI.
Урок 12.6. Комплексные соединения металлов триады железа.
Урок 12.7. Комплексные соединения металлов триады железа - ацидокомплексы.
Урок 12. 8. Свойства простых веществ платиновых элементов ( Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt)
Урок 12.9. Комплексные соединения платиновых элементов.
Урок 12.10. Решение задач по теме «Металлы 8-10 групп» (Урок с практической частью).

Раздел 13. Металлы 11 группы
Урок 13.1.  Общая характеристика металлов 11 группы (Cu, Ag, Au, Rg).
Урок 13.2.  Свойства простых веществ металлов 11 группы ( Cu, Ag, Au).
Урок 13.3.  Оксиды и гидроксиды меди, серебра и золота.
Урок 13.4.  Соли меди, серебра и золота.
Урок 13.5. Комплексные соединения меди, серебра и золота.
Урок 13.6. Соли меди, серебра и золота в окислительно-восстановительных реакциях
Урок 13.7. Решение задач по теме «Металлы 13 группы» (Урок с практической частью).

Раздел 14. Металлы 12 группы
Урок 14.1. Общая характеристика d-металлов 12 группы ( Zn, Cd, Hg, Cn).
Урок 14.2. Свойства простых веществ металлов 12 группы (Zn, Cd, Hg).
Урок 14.3. Свойства соединений металлов 12 группы (Zn, Cd, Hg). 
Урок 14.4. Комплексные соединения металлов 12 группы (Zn, Cd, Hg).
Урок 14.5 Решение задач по теме «Металлы 12 группы».
Урок 14.6. Приложение. Свойства, применение металлов 4 и 5 групп и их соединений.
Урок 14.7. Приложение. Свойства, применение металлов 6 и 7 групп и их соединений.
Урок 14.8. Приложение. Свойства, применение металлов 8, 9 и 10 групп и их соединений.
Урок 14.9. Приложение. Свойства, применение металлов 11 и 12 групп и их соединений.
 

В результате освоения курса у обучающихся формируются следующие компетенции:

Знает: электронное строение атомов, кислотно-основные свойства оксидов, гидроксидов металлов, реакционную окислительно-восстановительную способность веществ; общие закономерности химических процессов; определение направления окислительно-восстановительных процессов; методы теоретического и экспериментального исследования химических процессов; закономерности, присущие химическим системам; алгоритмы решения конкретных задач с использованием химических и физико-химических законов;

Умеет: использовать теоретические знания на практике; выявлять закономерности изменения в свойствах и строении веществ,  прогнозировать свойства элементов и соединений на основе положения элемента в Периодической системе и электронных представлений о структуре веществ;    анализировать кислотно-основные свойства веществ, восстановительные свойства металлов; оценивать условия и возможности  протекания реакций и управления химическими процессами; применять алгоритмы решения задач по разделению металлов на практике.
 

УК-1 Фундаментальные знания: 
Способен демонстрировать глубокое знание и понимание фундаментальных наук, а также знания в междисциплинарных областях профессиональной деятельности
 
ОПК-1: 
Способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и математического (компьютерного) моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
 

04.03.01 Химия
04.03.02 Химия, физика и механика материалов
11.03.04 Электроника и наноэлектроника
18.00.00 Химические технологии
22.03.01 Материаловедение и технологии материалов
22.03.02 Металлургия
24.00.00 Авиационная и ракетно-космическая техника
28.03.01 Нанотехнологии и микросистемная техника
28.03.03 Наноматериалы
44.00.00 Образование и педагогические науки
Курс может быть включен в программы подготовки бакалавров, специалистов технологической и химико-технологической направленности онлайн-образования, а также использован в программах ДПО.