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

Форма обучения заочная (дистанционная).
Занятия проводятся один-два раза в неделю и включают в себя просмотр тематических видео-лекций, самостоятельную работу слушателя на семинаре, выполнение тестовых и домашних заданий с автоматизированной проверкой результатов: контрольные работы, с проверкой результатов другими слушателями; вебинары слушателей с создателями курса.

В открытом доступе вы можете ознакомиться с видеолекциями первых двух недель, остальные материалы станут доступны после оплаты курса. 

Курс является общеобразовательным, и рассчитан на студентов начальных курсов естественно-научных специальностей, обучающихся в очном и дистанционном режиме, иностранных студентов и студентов с ограниченными возможностями здоровья начальных курсов естественно-научных специальностей, обучающихся в дистанционном режиме; аспирантов, проходящих педагогическую практику; школьников 10-11 классов, обучающихся в средних общеобразовательных учебных заведениях с углубленным изучением химии, школьных учителей химии и преподавателей ВУЗов, желающих повысить свою квалификацию в области преподавания общей и неорганической химии.  
 

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.

УК-1. Способность осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач
ОПК-1. Способность анализировать и интерпретировать результаты химических экспериментов, наблюдений и измерений
ОПК-3. Способность применять расчетно-теоретические методы для изучения свойств веществ и процессов с их участием с использованием современной вычислительной техники
 

Знать: 

• квантово-механические концепции теории строения атома и химической связи; 
• сновные понятия и законы химической термодинамики и кинетики; 
• закономерности протекания окислительно-восстановительных и электрохимических процессов; 
• номенклатуру координационных соединений и типы реакций с их участием; 
• основые свойства непереходных и переходных элементов и их соединений; 
• закономерности изменения свойств элементов на основании Периодического закона.

Владеть: 

• навыками построения энергетических диаграмм молекулярных орбиталей бинарных молекул и ионов; 
• составления уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионного баланса; 
• решения химических задач различных типов. 

Уметь: 

• решать конкретные задачи на основе законов и закономерностей, освоенных в курсе общей и неорганической химии (определять возможность и скорость протекания химических процессов при заданных условиях; 
• проводить расчеты pH растворов кислот, оснований, солей и буферных систем; 
• предсказывать направление смещения химического равновесия при внешнем воздействии; 
• основываясь на теоретическом материале объяснять химический эксперимент.

Предварительные условия освоения дисциплины
Настоящий курс базируется на результатах обучения по учебным предметам ступени среднего общего образования: химия (углубленный уровень), математика (углубленный уровень), физика (базовый уровень) и биология (углубленный уровень).