Общие требования

Экзамен состоит из двух частей: основная часть (в форме теста) и

специальная.

От экзаменующихся требуется знание и свободное владение материалом,

предусмотренным основной частью настоящей программы.

Специальная часть предусматривает знание основных и специальных

курсов по избранной узкой специальности (профилю).

Основная часть.

Периодический закон Д.И. Менделеева и строение атома. Современные представления о строении атома. Волновая функция и уравнение

Шредингера. Квантовые числа, радиальное и угловое распределение

электронной плотности. Атомные орбитали (s-, р-, d- и f-АО), их энергии и

граничные поверхности. Распределение электронов по АО. Принцип

минимума энергии. Принцип Паули. Атомные термы, правило Хунда.

Периодический закон и структура Периодической системы Д.И. Менделеева,

ее связь с электронной структурой атомов. Периодичность в изменении

величин радусов, энергии ионизации, сродства к электрону,

электроотрицательности атомов. Периодичность в изменении свойств простых

веществ и основных классов химических соединений.

Химическая связь и строение молекул. Основные типы химической

связи. Характеристики химической связи в молекулах: энергия, длина,

валентный угол, порядок (кратность) и полярность. Представление о

гибридизации атомных орбиталей. Геометрия многоатомных молекул.

Основные положения метода валентных связей (МВС). Гибридизация

орбиталей. Направленность, насыщаемость и поляризуемость ковалентной

связи. Основные положения метода молекулярных орбиталей (ММО).

Двухцентровые двухэлектронные молекулярные орбитали. Энергетические

диаграммы двухатомных гомоядерных молекул, образованных элементами 1-

го и 2-го периодов. Энергия ионизации, магнитные и оптические свойства

молекул. Ионная связь. Основные типы кристаллических структур, энергия

ионной решетки. Межмолекулярное взаимодействие – ориентационное,

индукционное и дисперсионное. Водородная связь.

Координационные соединения. Основные понятия химии комплексных

соединений: центральный атом и его координационное число; лиганды,

дентатность, донорный атом, внутренняя и внешняя координационные сферы.

Номенклатура комплексных соединений. Изомерия комплексных соединений.

Понятие о классификации комплексных соединений. Равновесия в растворах

координационных соединений. Устойчивость комплексов в растворах и

основные факторы, ее определяющие. Природа химической связи в

комплексных соединениях.

Растворы и электролиты. Современные представления о природе

растворов. Особенности жидких растворов. Концентрация растворов, способы

ее выражения. Теория электролитической диссоциации.

Кислотно-основное равновесие. Растворы сильных электролитов.

Протолитическое равновесие в водных растворах слабых кислот и основания.

Буферные растворы. Общие и равновесные концентрации и активность ионов

в растворе. Вычисление рН водных растворов сильных кислот, сильных

оснований и их смесей. Гетерогенные равновесия в системе осадок -

насыщенный раствор малорастворимого электролита. Термодинамическое,

концентрационное и условное произведение растворимости малорастворимого

сильного электролита. Условие образования и растворения осадков

малорастворимых сильных электролитов. Окислительно-восстановительные

равновесия. Стандартные, реальные и формальные редокс-потенциалы.

Направление и глубина протекания окислительно-восстановительной реакции.

Уравнение Нернста. Термодинамические, концентрационные и условные

константы химического равновесия. Вычисление констант равновесия

различных типов реакций.

Химия элементов. Положение s-элементов в Периодической системе,

особенности электронной конфигурации. Характерные степени окисления и

свойства. Общая характеристика элементов 1-й и 2-й групп. Основные классы

химических соединений – получение и свойства. Положение р-элементов в

Периодической системе. Особенности электронной конфигурации.

Характерные степени окисления. Металлы, неметаллы, металлоиды среди р-

элементов. Общая характеристика элементов 13-18 групп. Основные классы

химических соединений – получение и свойства. Положение d-элементов в

Периодической системе. Электронное строение и основные степени

окисления. Способность d-элементов к комплексообразованию.

Закономерности изменения свойств d-металлов.

Алканы. sp3-Гибридизация атома углерода. Простая связь. Реакции

радикального замещения нитрование, галогенирование, сульфирование,

сульфохлорирование и окисление. Методы получения алканов.

Алкены. sp2-Гибридизация атома углерода. - и -связи. Геометрическая

изомерия. Методы получения алкенов. Реакции электрофильного

присоединения к двойной связи. Механизм. Реакции нуклеофильного

присоединения к двойной связи. Механизм. Аллильное бромирование.

Радикальное присоединение бромистого водорода к пропену. Реакции

окисления кратной связи. Получение эпоксидов гликолей и карбоновых

кислот. Озонолиз.

Алкины и диеновые. sp-Гибридизация атома углерода. Строение алкинов.

СН-кислотные свойства алкинов. Реакции электрофильного и нуклеофильного

присоединения. Диеновые углеводороды. Эффект сопряжения.

Электрофильное присоединение к сопряженным диенам. Реакция Дильса-

Альдера.

Алициклические соединения (циклопропан, циклобутан, циклопентан

и циклопентан). Конфигурации и конформации циклоалканов. Байеровское и

питцеровское напряжения. Основные понятия конформационного анализа

циклоалканов С3-С6. Карбены в синтезах циклопропанов.

Ароматические соединения. Ароматичность. Правило Хюккеля.

Бензоидные и небензоидные ароматические соединения. Бензол, нафталин,

антрацен, фенантрен. Электрофильное замещение в бензольном ядре.

Механизм. Правило ориентации.

Гетероциклические соединения. Пятичленные гетероциклические

соединения тиофен, пиррол, фуран. Сравнение их ароматичности и поведения

в реакциях электрофильного замещения. Индол, методы синтеза и реакции

электрофильного замещения. Строение, методы получения и свойства 1,2- и

1,3-азолов. Шестичленные гетероциклические соединения. Пиридин, хинолин,

изохинолин, пиримидин. Методы синтеза. Электрофильное, нуклеофильное и

радикальное замещение. Гидрированные производные шестичленных

азотсодержащих гетероциклов.

Галогенопроизводные углеводородов. Реакции нуклеофильного

замещения (SN1 и SN2) галогеналканов. Сравнение активности винильного и

аллильного галогенов в реакциях нуклеофильного замещения. Реакции

элиминирования. Механизмы Е1, Е1сВ и Е2. Реакции нуклеофильного

замещения в галоидных арилах. Дегидробензол.

Спирты и фенолы. Методы синтеза. Сравнение химических свойств

первичных, вторичных и третичных спиртов. Этиленгликоль и глицерин.

Пинаколиновая перегруппировка. Фенол, его получение. Кислотность фенола

и реакционная способность. Перегруппировка Фриса.

Альдегиды и кетоны. Строение карбонильной группы. Кето-енольная

таутомерия. Реакции оксосоединений по карбонильной группе и -

положению. Производные оксосоединений. Бекмановская перегруппировка

оксимов. Альдольная и кротоновая конденсация. Реакция Канницарро,

Перкина, Раймера-Тимана, Гаттермана-Коха. Дикарбонильные соединения.

Амины. Основность аминов. Методы получения алифатических и

ароматических аминов. Расщепление амидов кислот по Гофману. Реакции

аминов с азотистой кислотой. Диазотирование. Реакции ароматических

диазосоединений с выделением азота. Азосочетание. Понятие об

азокрасителях.

Нитросоединения жирного ряда. Аци-нитро-таутомерия. Реакции

нитросоединений со щелочами и азотистой кислотой. Конденсация с

карбонильными соединениями.

Карбоновые кислоты и их производные. Строение карбоксильной

группы. Сила карбоновых кислот. Влияние эффектов заместителей на силу

кислот. Методы получения карбоновых кислот и их производных. Механизм

реакции этерификации и гидролиз сложных эфиров. Расщепление амидов

кислот по Гофману. Двухосновные кислоты. Их поведение при нагревании.

Расщепление муравьиной кислоты при нагревании и при действии серной

кислоты. Малоновый эфир и синтезы на его основе.

Непредельные кислоты. Акриловая и метакриловая кислоты и их эфиры;

получение и полимеризация. Малеиновая и фумаровая кислоты. Установление

их конфигурации.

Оксикислоты. Номенклатура и методы получения. Стереохимия

молочной кислоты. Хиральность. R и S-энантиомеры. Рацемизация. Винные

кислоты. Конформации энантиомеров винной и мезовинной кислот.

Превращения окси-кислот при нагревании.

Кето-кислоты. Ацетоуксусный эфир и его кето-енольная таутомерия.

Синтезы на основе ацетоуксусного эфира. Енолят-анионы и их двойственная

реакционная способность. Реакции расщепления ацетоуксусного эфира и их

механизм.

Углеводы. Моно-, ди- и полисахариды. Оптическая изомерия. D- и L-

ряды моносахаридов. Реакции моноз по функциональным группам. Цикло-

цепная таутомерия. Мутаротация. Восстанавливающие и

невосстанавливающие дисахариды. Инверсия сахарозы. Рибоза и

дезоксирибоза и их биологическое значение. Крахмал и целлюлоза. Гидролиз

крахмала и целлюлозы. Эфиры целлюлозы, их получение и практическое

использование.

Аминокислоты. Классификация, методы получения. Цвиттер-ионная

структура аминокислот. Изоэлектрическая точка. Бетаин. Превращения

аминокислот при нагревании. Белки и пептиды. Синтез полипептидов на

закрепленном носителе. Защита и активирование амино- и карбоксильных

групп.

Пространственная изомерия. Конформация и конфигурация.

Хиральность. Энантиомерия и диастереомерия. Энантиотопия,

диастереотопия. Виды пространственной изомерии. Номенклатура

энантиомеров и диастереомеров (Z,E-, R,S-, P,M-, правила номенклатуры

КИП). Основные способы разделения рацемических смесей. Природные

оптически активные вещества и их использование в асимметрическом синтезе.

Алкены, стереохимия реакций электрофильного присоединения,

восстановления, окисления. Стереохимия присоединения карбенов по кратным

связям. Алкины, стереохимия нуклефильного присоединения и парциального

восстановления. Спирты (их производные) и галогенопроизводные,

стереохимия реакций SN1, SN2, SNi, зависимость механизма реакций от

строения субстрата, растворителя, природы нуклеофила. Стереохимия реакций

элиминирования, механизмы E1, E2 и синхронного элиминирования (по Коупу,

Чугаеву). Нуклеофильное присоединение к карбонильной группе, правило

Фелкина-Она. Хиральные амины, получение, применение. Методы выделения

и синтеза хиральных аминокислот. Оптически активные бифенилы, гелицены.

Стереохимия полностью насыщенных алифатических (3-7 членные, нафталин)

и гетероциклических (пиридин, пиран, хинолин) циклов. Представление о

регио-(диастерео-, энантио-)селективном и специфичном синтезах.

Асимметрическая индукция и асимметрический катализ. Хироптические

методы исследования вещества.

Химическая термодинамика. Основные понятия и определения.

Энергия системы. Внутренняя энергия системы. Теплота и работа.

Равновесные и неравновесные процессы. Первый закон термодинамики и его

применение для различных систем и процессов. Энтальпия. Тепловой эффект

химической реакции. Закон Гесса и его следствия для расчета тепловых

эффектов химической реакций. Зависимость теплового эффекта реакции от

температуры. Самопроизвольные и не самопроизвольные процессы. Второй

закон термодинамики. Энтропия. Расчет изменения энтропии в различных

процессах. Термодинамические потенциалы. Определение направления

самопроизвольного процесса и условия равновесия с помощью

термодинамических потенциалов и энтропии. Химический потенциал.

Химические равновесия. Общее условие химического равновесия.

Константы химического равновесия в смесях идеальных газов Кр, Кс, Кх и

связь между ними. Химическое равновесие в смесях реальных газов, в

гетерогенных системах, в конденсированных системах. Уравнение изотермы

химической реакции. Изобара и изохора химической реакции. Принцип

смещения равновесий Ле-Шателье – Брауна.

Фазовые равновесия. Гетерогенные многокомпонентные системы.

Правило фаз Гиббса. Равновесия между твердыми фазами и расплавами. Типы

диаграмм плавкости. Физико-химический анализ. Треугольник Гиббса-

Розебома. Диаграмма плавкости с тройной эвтектикой.

Электропроводность растворов электролитов. Удельная и молярная

электропроводности растворов электролитов и их зависимость от

концентрации. Правило Кольрауша. Электрофоретический и релаксационный

эффекты торможения движения ионов.

Электродвижущие силы (ЭДС). Механизм возникновения скачка

потенциала на границе раздела фаз. Классификация электродов.

Электрохимические элементы. Уравнение Нернста. Электродные потенциалы

и ЭДС. Применение уравнения Гиббса – Гельмгольца к гальваническим

элементам и определение термодинамических параметров окислительно-

восстановительных реакций с помощью измерения ЭДС.

Поверхностные явления. Основные понятия и определения.

Адсорбционная теория Гиббса. Поверхностно активные и инактивные

вещества. Адсорбция газов и паров на твѐрдых адсорбентах. Модельные

теории обратимой адсорбции на однородных поверхностях. Изотермы

адсорбции Лэнгмюра и БЭТ. Теплоты адсорбции.

Химическая кинетика и катализ. Формальная кинетика простых

реакций Кинетическое уравнение и молекулярность реакций. Кинетика

простых реакций различных порядков. Влияние температуры на скорость

реакции. Уравнение Аррениуса.

Основы квантовой химии. Дуализм волна-частица. Уравнение Де

Бройля, соотношения неопределенности Гейзенберга. Волновая функция, ее

физический смысл и основные свойства. Принцип суперпозиции. Квантово-

механические операторы и их свойства. Оператор среднего. Оператор

Гамильтона. Уравнение Шредингера. Квантово-механическое описание

свободной частицы. Квантово-механическое описание частицы в

потенциальном ящике. Приближение Борна-Оппенгеймера. Вариационный

принцип в квантовой механике.

Строение вещества. Свойства функции распределения. Каноническое

распределение Гиббса. Суммы по состояниям. Сумма по состояниям

идеального газа, выражение с ее помощью термодинамических функций

идеального газа. Классическая модель теплоемкости. Квантовая модель

Эйнштейна.

Специальная часть.

Профиль: "Неорганическая химия"

Химия координационные соединения. Координационная теория А.

Вернера, еѐ развитие Л.А. Чугаевым. Основные характеристики комплексных

соединений. Международная номенклатура. Основные типы комплексных

соединений. Понятие о многоядерных комплексах и внутрикомплексных

соединениях. Строение и изомерия комплексных соединений. Устойчивость

комплексных соединений. Факторы, определяющие их устойчивость в

кристаллическом состоянии и в растворах. Электролитическая диссоциация

комплексных соединений. Константы образования. Кислотно-основные и

окислительно-восстановительные свойства координационных соединений.

Высокоспиновые и низкоспиновые комплексы. Магнитные свойства и окраска

комплексных соединений. Спектрохимический ряд лигандов. Влияние

координации на свойства лигандов и центрального атома. Взаимное влияние

лигандов. Закономерность трансвлияния И.И. Черняева. Цисвлияние. Значение

комплексных соединений и процессов комплексообразования. Основные

положения теории кристаллического поля (ТКП). Расщепление d- орбиталей в

октаэдрическом и тетраэдрическом поле. Энергия расщепления, энергия

спаривания и энергия стабилизации кристаллическим полем. Влияние на

величину энергии расщепления природы центрального атома (заряда, радиуса,

электронной конфигурации), природы, числа и расположения лигандов.

Понятие о теории Яна-Теллера, тетрагональное искажение октаэдрических

комплексов. Энергетическая диаграмма МО комплексных соединений.

Использование ТКП и ММО для объяснения оптических и магнитных свойств

комплексных соединений.

Химия элементов. Особенности химии водорода. Изотопы водорода.

Окислительно-восстановительные свойства. Атомарный водород. Применение

водорода. Вода. Строение молекулы. Аномалия свойств воды. Кислотно-

основные и окислительно-восстановительные свойства. Пероксид водорода.

Строение молекулы. Методы получения, свойства и применение.

Особенности химии азота. Химическая связь в молекуле азота.

Получение, свойства и применение азота. Аммиак, гидразин, гидроксиламин,

азотистая кислота и ее сoли: свойства и применение.

Особенности химии фосфора. Получение, свойства и применение

фосфора. Оксиды и кислородсодержащие кислоты фосфора и их соли:

получение, свойства, применение.

Особенности серы. Аллотропия серы. Применение серы. Оксиды,

кислоты и соли серы (IV и VI): получение, свойства, применение.

Особенности химии хлора. Применение хлора. Оксиды, гидроксиды

(кислоты) и соли хлора: получение, свойства, применение.

d-элементы. Элементы 6-й группы (Cr, Mo, W). Применение хрома.

Оксиды, гидроксиды и соли хрома (II, III, VI). Оксохроматы и оксобихроматы.

Применение соединений хрома. Кислотно- основные, окислительно-

восстановительные свойства соединений хрома в ряду Cr(VI)—Cr(III)—Cr(II).

Элементы 7-й группы (Mn, Tc, Re). Важнейшие соединения марганца – рения.

Применение металлов и их соединений. Кислотно-основные, окислительно-

восстановительные свойства соединений марганца в ряду Mn(II)-Mn(IV)-

Mn(VI)-Mn(VII). Элементы 8-10-й групп (Fe, Co, Ni). Кислотно-основные,

окислительно-восстановительные свойства гидроксидов M(OH)2 и M(OH)3 в

ряду Fe-Cо-Ni. Оксиды, гидроксиды, карбонилы, гексацианоферраты (II и III).

Применение металлов и соединений. Элементы 11-й группы (Cu, Ag, Au).

Особенности химии меди, серебра и золота. Важнейшие соединения.

Применение. Получение, строение и диспропорционирование соединений

Cu(I). Элементы 12-й группы (Zn, Cd, Hg). Особенности химии цинк(II),

кадмия(II), ртути(II) и диртути Hg22+

. Амфотерность цинка и гидроксида

цинка. Применение цинка – ртути и их соединений. Получение, строение и

диспропорционирование соединений Hg22+

.

Элементы 18-й группы. Положение в Периодической системе и

особенности электронной структуры их атомов. Характеристики атомов.

Нахождение в природе. Выделение. Свойства физические и химические.

Применение. Соединения благородных газов.

Общая характеристика лантаноидов. Распространение в природе.

Физические и химические свойства. Применение.

Платина и палладий. Природные соединения. Физические и химические

свойства. Соединения. Оксиды, гидроксиды и галогениды палладия(II) и (IV) и

платины(II) и (IV). Гексахлороплатиновая (платинохлористоводородная)

кислота. Сопоставление свойств платиновых элементов и их соединений.

Основы и методы неорганического синтеза. Прямой синтез

соединений из простых веществ. Реакции в газовой фазе, водных и неводных

растворах, расплавах. Твердофазный синтез и его особенности; использование

механохимической активации. Химические транспортные реакции для синтеза

и очистки веществ. Фотохимические и электрохимические методы синтеза.

Применение вакуума и высоких давлений в синтезе. Основные методы

разделения и очистки веществ. Методы выращивания монокристаллов и их

классификация.

Общие представления о физических методах исследования в

неорганической химии. Дифракционные методы исследования:

рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализы, нейтронография,

электронография. Спектральные методы исследования: электронные спектры в

видимой и УФ-области. Колебательная спектроскопия – ИК и КР.

Спектроскопия ЭПР, ЯМР. Термогравиметрия и масс-спектрометрия.

Профиль: "Органическая химия"

Введение. Гетероциклические соединения в природе, применение

гетероциклических соединений в медицине и промышленности. Строение

гетероциклических соединений. Ароматичность и антиароматичность. Краткая

история химии гетероциклов. Условность выделения в отдельную главу.

Преимущественное значение азота, кислорода и серы как гетероатомов.

Классификация гетероциклов: по размеру цикла, по гетероатомам, их числу и

взаимному расположению в цикле. Гетероатомы пиррольного и пиридинового

типа.

Номенклатура гетероциклических соединений, малые циклы. Номенклатура гетероциклов: тривиальные названия; система Ганча-Вильдмана

и номенклатура IUPAC; заместительная номенклатура. Номенклатура

аннелированных циклов, литература по химии гетероциклов. Малые циклы.

Методы синтеза. Реакции с электрофилами и нуклеофилами. Применение в

органическом синтезе.

Пятичленные гетероциклические соединения с одним гетероатомом.

Общие методы получения пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом.

Общая характеристика электронного строения, ароматичности и реакционной

способности пятичленных гетаренов; сравнение с винильными аналогами и

насыщенными циклами.Пиррол и его бензопроизводные: индол, изоиндол,

индолизин, карбазол. Фуран, тиофен, и их бензпроизводные. Электрофильное

замещение. Общие закономерности. Проблема α/β- селективности:

реакционная способность, влияние природы гетероатома, бензаннелирования.

С-электрофилы: алкилирование, ацилирование, реакция Михаэля.

Конденсация с карбонильными соединениями; олиго- и полимеризация

пиррола и фурана. Аномальное алкилирование пирролов алкоголятами. Другие

типы электрофилов. Нитрование, нитрозирование, азосочетание,

сульфирование, галоидирование, меркурирование. Общие закономерности

передачи влияния заместителей в пятичленных гетаренах. Ориентирующий

эффект одного и нескольких заместителей. Пиррол и индол как NН-кислоты;

селективность электрофильной атаки в анионах; роль координации катиона.

альфа-Металлирование пятичленных гетаренов; использование карбанионов в

реакциях с электрофилами. Электрофильное замещение с участием

заместителей. Атака в безольное ядро в ряду бензопроизводных.

Электрофильное замещение в боковой цепи. Таутомерия окси- и

аминосоединений, направление электрофильной атаки. Индолизин, методы

синтеза, реакции. Изатин, оксиндол, синтез и реакции на их основе.

Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами. Общая

характеристика: электронное строение и реакционная способность, методы

синтеза; азолы как π-амфотерные системы. 1,3-Азолы (имидазол, оксазол,

тиазол); 1,2-азолы (пиразол, изоксазол, изотиазол) и их бензпроизводные.

Пиразолон-5 –использование в синтезе лекарственных препаратов.

Присоединение нуклеофилов к солям азолиев. Примеры нуклеофильного

замещения в ряду 1,2- и 1,3-азолов и их катионов. Основность азолов: влияние

природы гетероатома пиррольного типа, числа и положения аза-групп,

бензаннелирования. Направление протонирования. Электрофильная атака по

атому азота в азолах и азолил-анионах. Электрофильное замещение в азолах,

катионах азолия. Селективность реакций. Роль илидных интермедиатов.

Окисление и восстановление азолов.

Шестичленные гетероциклические соединения. Общая

характеристика электронного строения, ароматичности и реакционной

способности шестичленных гетаренов. Пиридин, азины и бензазины. Катионы

пиридиния, азиниев, пириллия и тиапириллия и их бензпроизводные.

Пиридоны, пироны и их аналоги. N-Окиси пиридина и его аналогов; илиды и

мезоионные системы, 1,3- и 1,4-диполи. Методы синтеза пиридина и

хинолина. Общие закономерности передачи влияния заместителей в ядре

пиридина; различие в свойствах заместителей в α-, β- и γ- положениях

пиридина. Таутомерия замещенных пиридинов: влияние природы α-, β- и γ-

заместителя (OH-, SH

-, NH2

-, CH3-групп) на положение таутомерного

равновесия. Эффект бензаннелирования (различное влияние на примере

изомерных изохинолонов). Нуклеофильное замещение в ряду пиридина и

хинолина. Традиционный механизм SN2Ar. Сравнительная активность

хлорпроизводных. Замещение с отщеплением заместителя у соседнего атома.

Реакция Чичибабина. Реакции раскрытия цикла и рециклизации.

Перегруппировка Димрота и ее аналоги. Индолы из солей нитропиридиния.

Электрофильное замещение в пиридиновом ядре: ориентация; примеры

реакций. Факторы, затрудняющие протекание реакций (π-дефицитность,

протонирование субстрата, координация с электрофилом) и их нивелирование

(введение активирующих легко удаляемых групп, катализ солями металлов).

Влияние заместителей: ориентация, легкость протекания, стерические

эффекты. Основность субстрата как фактор, определяющий структуру

интермедиата и глубину протекания процесса (на примере нитрования

метоксипиридинов). Влияние аза-замещения и бензаннелирования. N-Окись

пиридина в реакциях с электрофилами; проблема селективности. Окисление и

восстановление шестичленных гетероциклов. Реакции в гетероароматическом

ядре и заместителях. Хинолин, изохинолин. Методы синтеза реакционная

способность. Диазины. Синтез, реакции нуклеофильного и электрофильного

замещения.

Профиль: "Физическая химия"

Химическая термодинамика. Основные понятия и определения:

термодинамическая система и окружающая среда, составляющие вещества,

параметры и их классификация, состояние системы. Виды систем. Уравнения

состояния гомогенных систем. Энергия системы. Внутренняя энергия

системы. Теплота и работа. Равновесные и неравновесные процессы.

Однородные функции. Теорема Эйлера и парциальные величины.

Первый закон термодинамики. Его формулировка и запись в

дифференциальной и интегральной формах. Внутренняя энергия как

термодинамическая функция. Зависимость внутренней энергии от

температуры и объема. Энтальпия как функция состояния. Вычисление работы

для различных процессов в газах. Теплоты различных процессов. Понятие

теплоемкости, виды теплоемкости. Эмпирические уравнения для зависимости

теплоемкостей от температуры. Теплоемкости газов и кристаллических тел.

Зависимость теплоемкости от температуры.

Термохимия. Теплоты химических реакций. Термохимические

уравнения. Закон Гесса. Его формулировки и вывод из первого начала

термодинамики для закрытых систем. Связь QP и QV. Теплоты сгорания и

теплоты образования. Их использование для расчета теплот химических

реакций. Стандартное состояние и стандартные теплоты химических реакций.

Уравнения изохоры, изобары и адиабаты.

Второй закон термодинамики. Вычисление энтропии идеальных газов.

Изменение энтропии при необратимых процессах. Математический аппарат

термодинамики. Фундаментальное уравнение Гиббса. Определение функций

состояния F, G. Запись для них фундаментальных уравнений.

Термодинамические потенциалы. Характеристические функции. Условия

равновесия и экстремумы характеристических функций. Уравнение Гиббса–

Гельмгольца. Химический потенциал. Тепловой закон Нернста. Постулат

Планка. Расчет абсолютных значений энтропии.

Статистическая термодинамика и термодинамика неравновесных

процессов. Механическое описание молекулярной системы. Микро- и макро

состояния системы. Термодинамическая вероятность. Законы распределения

Максвелла и Максвелла-Больцмана. Основные постулаты статистической

термодинамики. Их использование для вычисления средних скоростей

идеальных газов и заполнения энергии в молекулах. Расчет констант

равновесия химических реакций в идеальных газах методом статистической

термодинамики.

Основные положения термодинамики неравновесных процессов.

Локальное термодинамическое равновесие, типы неравновесных

термодинамических систем. Неравновесные процессы в однородных системах

на примере протекания химических реакций. Неравновесные процессы в

непрерывных системах. Диффузия, термодиффузия, диффузионный

термоэффект.

Химическое равновесие. Основное уравнение термодинамики.

Химический потенциал, его физический смысл. Химический потенциал

реальных газов. Химическое равновесие. Связь между изменениями

химического потенциала и константой равновесия. Способы выражения Кр и

Кс. Уравнение изотермы и направление химической реакции. Комбинирование

равновесий. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение

изобары и изохоры химической реакции, его формы. Гетерогенные химические

равновесия и особенности их термодинамического описания.

Фазовые равновесия. Растворы различных классов. Различные способы

выражения состава раствора. Смеси идеальных газов. Термодинамические

свойства газовых смесей. Идеальные растворы в различных агрегатных

состояниях и общее условие идеальности растворов. Термодинамическая

классификация растворов. Функция смешения для идеальных и неидеальных

растворов. Парциальные мольные величины и их определение из опытных

данных для бинарных систем. Уравнения Гиббса — Дюгема.

Давление насыщенного пара жидких растворов. Закон Рауля и его

термодинамический вывод. Неидеальные растворы и их свойства. Метод

активностей. Коэффициенты активности и их определение по парциальным

давлениям компонент. Стандартные состояния при определении химических

потенциалов компонент.

Коллигативные свойства растворов. Изменение температуры

кристаллизации и температуры кипения различных растворов. Осмотические

явления. Уравнения Вант-Гоффа, его термодинамический вывод и область

применимости. Равновесие жидкость — пар в двухкомпонентных системах.

Равновесные составы пара и жидкости. Различные виды диаграмм состояния.

Законы Гиббса — Коновалова. Разделение веществ путем перегонки.

Азеотропные смеси и их свойства.

Гетерогенные системы. Понятие фазы, компонента, степени свободы.

Правило фаз Гиббса и его вывод. Однокомпонентные системы. Диаграммы

состояния воды, серы. Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клапейрона

— Клаузиуса и его применение к различным фазовым переходам первого рода.

Фазовые переходы второго рода. Двухкомпонентные системы. Различные

диаграммы состояния двухкомпонентных систем и их анализ на основе

правила фаз. Трехкомпонентные системы. Треугольник Гиббса.

Свойства растворов электролитов. Проводники I и II рода. Причины

устойчивости ионов в растворах электролитов. Энергии кристаллической

решетки и сольватации ионов. Теории электролитической диссоциации.

Активность. Средний ионный коэффициент активности. Правило ионной силы

Льюиса и Рендала. Теория сильных электролитов Дебая-Гюккеля: модель

раствора (физическая сущность теории, ионная атмосфера). Неравновесные

явления в растворах электролитов. Электропроводность электролитов.

Удельная и молярная электропроводность. Влияние концентрации на

электропроводность. Подвижность ионов. Закон Кольрауша.

Электрофоретический и релаксационный эффекты. Уравнение Онзагера.

Электрохимия. Равновесные свойства межфазных заряженных границ.

Возникновение скачка потенциала на границе раздела фаз. Двойной

электрический слой. Потенциал нулевого заряда. Строение границы раздела

«электрод-раствор»: модель Гельмгольца, строение ДЭС в отсутствии и

присутствии специфической адсорбции. Причины возникновения двойного

электрического слоя. Гальванический элемент. Обратимые и необратимые

гальванические элементы. Уравнение Нернста. Типы электродов и

гальванических цепей. Диффузионный потенциал. Расчет диффузионного

потенциала. Цепи с переносом и без переноса. Термодинамика

электрохимического элемента.

Поверхностные явления. Основные понятия и определения.

Адсорбционная теория Гиббса. Поверхностно активные и инактивные

вещества. Свойства мономолекулярных слоѐв, адсорбированных на

поверхности жидкости. Поверхностное давление. Адсорбция газов и паров на

твѐрдых адсорбентах. Динамический характер адсорбции. Физическая

адсорбция и хемосорбция. Модельные теории обратимой адсорбции на

однородных поверхностях. Изотермы адсорбции Лэнгмюра и БЭТ.

Дифференциальные и интегральные теплоты адсорбции. Изостерическая

теплота адсорбции. Капиллярная конденсация паров на пористых адсорбентах.

Хроматография. Виды хроматографии. Качественный хроматографический

анализ. Индексы Ковача. Количественный хроматографический анализ.

Определение теплот сорбции хроматографическим методом.

Химическая кинетика. Основные понятия кинетики. Скорость

химической реакции. Порядок и молекулярность. Методы определения

порядка химической реакции. Формальная кинетика. Кинетическое уравнение.

Константа скорости. Кинетика односторонних реакций 1, 2 и 3 порядка.

Сложные химические реакции. Обратимые, двусторонние и последовательные

реакции первого порядка. Метод квазистационарных концентраций

Боденштейна. Обратимые, параллельные, последовательные, сопряженные

реакции. Влияние температуры на скорость химических реакций. Основные

положения теории Аррениуса. Уравнение Аррениуса, его формы. Связь между

энергией активации и тепловым эффектом реакции. Теория активных

соударений (ТАС). Основные положения. Теория активированного комплекса

(ТАК). Использование адиабатического приближения для описания

химической реакции. Выражение константы скорости реакции через

термодинамические функции. Физический смысл стерического множителя.

Катализ. Классификация катализаторов и каталитических процессов.

Основные характеристики катализаторов. Кислотно-основной катализ.

Кинетика гомогенных каталитических реакций. Ферментативный катализ.

Уравнение Михаэлиса – Ментен. Гетерогенный катализ. Теоретические

представления в гетерогенном катализе. Теория активных ансамблей. Теория

Баландина. Геометрическое соответствие. Энергетическое соответствие.

Электронные представления в катализе.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ

ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ

Вступительный экзамен по направлению 04.06.01 «Химические науки»

проводится в письменной форме.

На выполнение экзаменационной работы отводится 120 минут.

Экзаменационный билет состоит из двух частей (часть А (основная

часть) содержит 30 заданий с выбором ответа, часть Б (специальная часть) –

1 задание с развернутым ответом, требующим записи решения поставленной

задачи).

Задание с выбором ответа (А1 – А30) считается выполненным верно, если

в «Бланке ответов» отмечена цифра, которой обозначен верный ответ на

данное задание. Задания с выбором ответа (А1 – А30) оцениваются по 2,5

балла

За задание с развернутым ответом (Б31) оценка выставляется в

зависимости от полноты и правильности ответа.

Задание с развернутым ответом (Б31) оцениваются в 25 балла.

Критерии оценки ответа задания Б31 в письменной части

вступительного экзамена

Количество баллов Критерии

25-23 Полный безошибочный ответ с

правильным применением понятий и

определений, с использованием

необходимых физико-химических

закономерностей и математических

расчетов.

22-17 Правильный и достаточно полный, не

содержащий существенных ошибок

ответ. Оценка может быть снижена за

отдельные несущественные ошибки.

16-11 Недостаточно полный объем ответа,

наличие ошибок и некоторых

пробелов в знаниях.

10-5 Неполный объем ответов, наличие

ошибок и пробелов в знаниях.

4-0 Отсутствие необходимых знаний,

отрывочный, поверхностный ответ.

Проверка и оценка ответов на вопросы вступительного экзамена

проводится йонноицанемазкэ комиссией, действующей на основании приказа

Ректора.

Итоговая оценка определяется как суммирование баллов за ответы частей

А и Б в соответствии со 100-балльной шкалой и критериями выставления

оценки.

ECTS Баллы Критерии выставления оценки

А 95-100 Оценка «отлично» – ставится при полных,

исчерпывающих, аргументированных ответах на все

основные и дополнительные экзаменационные

вопросы. Ответы должны отличаться логической

последовательностью, четкостью в выражении мыслей

и обоснованностью выводов, демонстрирующих знание

источников, понятийного аппарата и умения ими

пользоваться при ответе.

В 86-94 Оценка ставится при достаточно полных и

аргументированных ответах на все основные и

дополнительные экзаменационные вопросы. Ответы

должны отличаться логичностью, четкостью, знанием

понятийного аппарата и литературы по теме вопроса

при незначительных упущениях при ответах.

С 69-85 В целом неплохое знание рассматриваемого вопроса, но

с заметными ошибками.

D 61-68 Оценка «удовлетворительно» – ставится при неполных

и слабо аргументированных ответах, демонстрирующих

общее представление и элементарное понимание

существа поставленных вопросов, понятийного

аппарата и обязательной литературы.

E 51-60 Самое общее представление о рассматриваемом

вопросе, отвечающее лишь минимальным требованиям.

Серьезные ошибки.

F 0-50 Оценка «неудовлетворительно» – ставится при

незнании и непонимании абитуриентом существа

экзаменационных вопросов.

Таким образом, за верное выполнение всех заданий экзаменационной

работы можно максимально получить 100 баллов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ

ЭКЗАМЕНУ В АСПИРАНТУРУ

Основная литература

1. Шабаров Ю.С. Органическая химия. М., Химия, 2000 г.

2. А. Терней. Современная органическая химия, М., Мир, 1981, т.1-2.

3. Дж. Марч. Органическая химия, М., Мир, 1987-1988.

4. Ингольд К. Теоретические основы органической химии. М., ―Мир‖, 1973.

5. Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия, М., Бином, т. 1-4.

1999-2002.

6. Беккер Г., Бергер В. и др. Органикум. Практикум по органической химии. т.

1, 2. М., ―Мир‖, 1992.

7. П. Ласпо. Логика органического синтеза, М., Мир, 1998, т. 1,2.

8. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. Вводный курс. М.,

―Химия‖, 2000.

9. В.М. Потапов, Стереохимия, М., Химия, 1978.

10. Илиэл Э., Вайлен С., Дойл М. ―Основы органической стереохимии‖. пер. с

анг., изд. ―Бином. Лаборатория знаний‖, Москва, 2007 г.

11. Джоуль Дж., Миллс К. Химия гетероциклических соединений. Москва:

Мир, 2004.

12. Джилкрист Т.Л. Химия гетероциклических соединений. М., ―Мир‖, 1996.

13. Полторак О.М. Термодинамика в физической химии. М.: Высшая школа,

т. 2, 1991 г., 319 с.

14. Курс физической химии / под ред. Герасимова Я.И. М.: Химия, 1970 г., Т.1,

502 с. и 1973 г., Т.2, 623 с.

15. Эткинс П., де Паула Дж. Физическая химия. М.: Мир, 2007. Т.1. 494 с.

16. Еремин Е.Н. Основы кинетики химических реакций. – М.: Высшая школа,

1976. 541с.

17. Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая

школа, 1982. 401 с.

18. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия. М.: Химия.

КолосС, 2008. 672 с.

19. Лукомский Ю.Я., Гамбург Ю.Д. Физико-химические основы электрохимии.

Долгопрудный: Издат. дом «Интеллект», 2008. – 424 с.

20. Байрамов В.М. Основы химической кинетики и катализа. М.: Издательский

центр «Академия», 2003. 256 с.

21. Ягодовский В.Д. Статистическая термодинамика в физической химии. М:

Бином. Лаборатория знаний, 2009.490 с.

22. Пармон В.Н. Лекции по термодинамике неравновесных процессов для

химиков. Новосибирск: Изд-во Новос. уни-та, 2005. 289 с.

23. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. 3е изд. М.: Высш. шк.

1998.

24. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.:

Химия. 2001.

25. Спицын В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия. т. 1,2. М.: Изд.

Моск. ун-та. 1991, 1994.

26. Кукушкин Ю.Н. Химия координационных соединений. М.: Высш. шк.

2001.

27. Драго А. Физические методы в химии. т. 1, 2. М.: Мир. 1981.

28. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства

неорганических веществ. М.: Колос, 2003, 480с.

29. Вест А. Химия твердого тела. Ч. 1, 2. М.: Мир, 1988.