БУДОВА АТОМА

Перший проректор

Професор Терещук Г.В.

“______________” 2014 р.

Програма

комплексного кваліфікаційного екзамену з хімії

та методики навчання хімії

для напряму підготовки 6.040101 Хімія*

освітньо-кваліфікаційних рівнів «бакалавр»

“Погоджено”

Голова

науково-методичної комісії ХБФ

Проф. Степанюк А.В.

“______________” 2014 р.

Програма розроблена кафедрою хімії та методики її навчання ТНПУ ім. Володимира Гнатюка

Розробники: доктор хімічних наук, професор Грищук Богдан Дмитрович,

кандидат педагогічних наук, доцент Гладюк Микола Миколайович.

Затверджена за засіданні кафедри хімії та методики її навчання

протокол № ___ від ________ 2014 року.

Зав. кафедри хімії та методики її навчання,

доктор хімічних наук, професор______________Грищук Б.Д.

Затверджено Вченою радою хіміко-біологічного факультету, протокол № від ___ від _________ 2014 року.

Декан факультету,

доктор біологічних наук, професор ______________Дробик Н.М.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Вивчення хімії як навчального предмету у вищих педагогічних навчальних закладах має винятково важливе значення для професійної підготовки майбутніх учителів. Це сприяє розширенню як загальнопедагогічного, так і хімічного світогляду.

До програми включені основні питання загальної, неорганічної та органічної хімії, елементи аналітичної, фізичної та біоорганічної хімії, а також питання з методики навчання хімії.

Користуючись програмою, студент може поглиблено самостійно вивчати окремі хімічні проблеми. Програма містить великий список рекомендованої літератури, який потрібно розглядати тільки як орієнтовний; для підготовки до державного екзамену можна обмежитись більш вузьким переліком посібників, що відповідають вимогам даної програми.

ЗАГАЛЬНА І НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

ВСТУП

Матерія, форми її існування. Речовина і поле. Матерія і рух. Хімічна форма руху матерії. Значення хімії у народному господарстві.

АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНЕ ВЧЕННЯ

Основні хімічні поняття. Основні закони хімії

Основні положення атомно-молекулярного вчення. Основні хімічні поняття — елемент, атом, молекула. Прості речовини, алотропія. Складна речовина. Відносна атомна і молекулярна маси. Закон Авогадро. Моль. Молярний об’єм газу. Стала Авогадро. Основні закони хімії. Закон збереження маси. Взаємозв'язок маси та енергії. Поняття про дефект маси. Закон сталості складу. Дальтоніди і бертоліди. Закон еквівалентів. Еквіваленти простих і складних речовин.

БУДОВА АТОМА

Основи квантової механіки. Корпускулярно-хвильовий дуалізм випромінювання. Рівняння Планка. Фотоефект. Спектри атома. Теорія атома Гідрогену за Бором і спектр атома Гідрогену. Корпускулярно-хвильовий дуалізм частинок. Хвилі де Бройля. Принцип невизначеності Гейзенберга. Квантові числа як параметри, що визначають хвильову функцію. Головне п, орбітальне l, магнітне l_m квантові числа. Атомні орбіталі (AO). Фізичний смисл квантових чисел: квантування енергії електрона, його орбітального кутового моменту і орбітального магнітного моменту, вид атомних s-, р- і d- орбіталей. Основний і збуджений стан. Вироджені стани. Власний кутовий і магнітний момент електрона (спін) і спінове квантове число m_s.

Багатоелектронні атоми. Три принципи заповнення AO: принцип найменшої енергії, принцип виключення Паулі, правило Гунда. Порядок заповнення АО. Правила Клечковського. Електронні формули.

Деякі властивості атомів. Атомні радіуси. Потенціали іонізації. Спорідненість до електрона. Умовні йонні радіуси. Відносна електронегативність. Магнітні властивості атомів. Діамагнетизм, парамагнетизм. Ядро атома. Протони, нейтрони та інші елементарні частинки. Теорія будови ядра Д.Д. Іваненка. Заряд і маса ядра. Характеристичні рентгенівські спектри атомів. Закон Мозлі. Ізотопи. Ізобари. Хімічний елемент як сукупність ізотопів.

4. ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН Д.І. МЕНДЕЛЄЄВА. БУДОВА АТОМА

Сучасне формулювання періодичного закону. Періодичність зміни властивостей елементів як прояв періодичності аміни електронних конфігурацій. Періодична система як вираження періодичного закону. Структура періодичної системи. Періоди і групи. Електронні конфігурації атомів. Співвідношення між номерами періоду і групи періодичної системи та електронною будовою атомів. Особливості електронних конфігурацій елементів у головних і побічних підгрупах. Електронні формули. Зміна атомних радіусів, потенціалів іонізації і величин спорідненості до електрона в групах і періодах. Внутрішня і вторинна періодичність. Залежність хімічних властивостей елемента від його місця в періодичній системі.

Загальнонаукове і філософське значення періодичного закону Д.І. Менделєєва.

5. ХІМІЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК

Основні характеристики хімічного зв'язку: довжина зв'язку, енергія зв'язку. Основні типи хімічного зв'язку: ковалентний та йонний. Ефективний заряд атома в молекулі. Полярність зв'язку. Електричний дипольний момент зв'язку і молекули в цілому. Електронегативність елементів. Ступінь окиснення. Координаційне число. Стехіометричні формули і структура сполук. Ізомерія. Валентність. Ковалентність атома, як число утворених ним двохелектронних зв'язків. Ковалентний зв’язок. Метод валентних зв'язків (В3). Фізична суть методу: утворення двоцентрових і двохелектронних зв'язків, принцип максимального перекривання AO. Механізми утворення ковалентного зв'язку: обмінний і донорно-акцепторний.

Ковалентності атомів елементів 1-го, 2-го і 3-го періодів.

Теорія направлених валентностей. Насичуваність, напрямленість та поляризовність ковалентного зв’язку. Гібридизація AO. Типи гібридизації і стереохімія молекул у світлі уявлень методу ВЗ. σ- і π- зв'язки. Кратність (порядок) зв'язку. Делокалізовані π-зв'язки. Основні положення ММО (метод молекулярних орбіталей). Електронні формули гомонуклеарних молекул, утворених елементами 1 і 2 періодів.

Йонний зв’язок. Катіони і аніони в молекулах і твердих речовинах. Область застосування йонної моделі. Неможливість існування у молекулі багатозарядних одноатомних іонів.

Металічний хімічний зв’язок, його природа.

Водневий зв’язок.

Властивості речовин з різним типом хімічного зв’язку.

6. ОСНОВИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ

Поняття про термодинамічну систему. Внутрішня енергія системи. Перший закон термодинаміки. Ентальпія. Теплові ефекти хімічних реакцій. Теплоти утворення і згоряння. Закон Геса. Обчислення теплового ефекту хімічних процесів. Поняття про теплотворну здатність палива.

Ентропія. Ізобарно-ізотермічний потенціал. Можливість перебігу хімічної реакції в даному напрямку. Роль ентропійного і ентальпійного чинників у напрямленості процесів.

7. ШВИДКІСТЬ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ І ХІМІЧНА РІВНОВАГА

Справжня і середня швидкість хімічних реакцій. Фактори, що впливають на швидкість хімічної реакції. Поняття про активні молекули. Енергія активації. Поняття про ланцюгові реакції. Закон діючих мас. Константи швидкості реакції. Вплив температури на швидкість хімічної реакції. Рівняння Вант-Гоффа і Арреніуса. Каталіз. Гомогенний, гетерогенний і мікрогетерогенний каталіз. Поняття про механізм дії каталізаторів. Оборотні і необоротні реакції. Умови настання хімічної рівноваги. Принцип Ле Шательє і його застосування.