Программа вступительных экзаменов в аспирантуру направление
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет» Факультет естественных наук ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ЭКЗАМЕНОВ В АСПИРАНТУРУ Направление 04.06.01 — Химические науки Новосибирск 2017 Аннотация Программа предназначена для подготовки к поступлению в аспирантуру Новосибирского государственного университета по направлению 04.06.01 — Химические науки. По всем возникающим вопросам обращайтесь в деканат ФЕН НГУ (https://fen.nsu.ru/fen.phtml?topic=decanat, тел. (383) 363 40 21). Оглавление 02.00.01 – неорганическая химия ...................................................................................................... 2 02.00.02 – аналитическая химия ...................................................................................................... 10 02.00.03 – органическая химия ........................................................................................................ 13 02.00.04 - физическая химия и 02.00.15 – катализ ........................................................................ 26 02.00.10 биоорганическая химия. ................................................................................................ 32 Программа вступительных экзаменов 02.00.01 – неорганическая химия I. ВВЕДЕНИЕ В НЕОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮ Периодический закон и периодическая система (ПС) элементов Д.И. Менделеева 1. Закономерности изменения свойств атомов, ионов, простых веществ и соединений по рядам (горизонтальная периодичность) и подгруппам (вертикальная периодичность). Примеры вторичной и диагональной периодичности. Комплексные (координационные) соединения (КС) 1. Классификация КС по центральным атомам и лигандам. Номенклатура КС. 2. Виды изомерии: геометрическая, ионизационная, сольватная, связевая, координационная, оптическая, координационная полимерия. 3. Многоядерные комплексы. Металлоорганические - и - комплексы. 4. Термодинамика комплексообразования. Кинетическая устойчивость КС: инертные и лабильные комплексы. Хелатный эффект. 5. Методы синтеза КС. (некоторые аспекты): 1) реакции замещения: а) в водных растворах; б) в неводных растворах; в) в смешанных растворителях. 2) Окислительно-востановительные реакции: а) окисление центрального атома; б) восстановление центрального атома. 6. Способы выделения твердого продукта реакции из реакционной среды. Использование эффекта трансвлияния для синтеза геометрических изомеров квадратных комплексов Pt 2+ II. СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОДИНЕНИЙ. Систематическое изложение химии элементов и их соединений включает общую характеристику группы, сравнение свойств элементов главной и побочной подгрупп ПС, основные сырьевые источники соединений элементов главной и побочной подгрупп и способы их переработки, лабораторные способы получения соединений. Затем последовательно рассматривается химия элементов главных и побочных подгрупп: типы соединений по степеням окисления, их получение, строение. Химические свойства соединений включают три важных группы: 1) кислотно-основные (К-О), 2) окислительно-восстановительные (О-В), 3) способность к комплексообразованию, и рассматриваются из следующих термодинамических данных: 1) константы кислотно-основных свойств, 2) стандартные электродные потенциалы полуреакций в виде диаграмм Латимера, 3) константы образования комплексов Сравнение химических свойств соединений в каждой группе подтверждает изложенные в I разделе закономерности ПС. Водород 1) особенности положения в ПС; 2) изотопы; 3) степени окисления, типы соединений, их О-В свойства; 4) способность к комплексообразованию; 5) сравнение свойств атомарного и молекулярного водорода; 6) изомерия молекулярного водорода. VII группа ПС 1. Главная подгруппа: галогены. 1) простые вещества; 2) галогеноводороды, особенности HF; 3) галогениды металлов и неметаллов, их отношение к H 2 O; 4) кислородные соединения: а) обзор по степеням окисления и типам соединений; б) оксиды. в) кислородные кислоты, соли. г) термодинамика О-В процессов в кислой и щелочной средах. д) кинетический фактор в О-В реакциях кислородных соединений хлора с йодид- ионом. е) диспропорционирование галогенов, отличие F 2 5) интергалогенные соединения, полигалогениды, полигалогенкатионы. 2. Побочная подгруппа: Mn, Tc, Re. 1) сравнение устойчивости соединений в разных степенях окисления на основе диаграмм О-В свойств; 2) отношение металлов к растворам кислот и щелочей; 3) отличие Mn от аналогов. Соединения в степени окисления +7: сравнение свойств оксидов, кислот, солей; 5) получение Tc, Re в степени окисления +7 и +4; 6) соединения Mn (+2, +3, +4, +6): оксиды, гидроксиды, соли; 7) диспропорционирование Mn +3 и Mn +6 ; 8) получение соединений Mn из природного MnO 2 ; 9) необычные степени окисления Mn, Tc, Re. Примеры соединений. VI группа 1. Главная подгруппа: кислород. 1) аллотропия; 2) диаграммы О-В свойств; 3) вода, оксиды; 4) фторид кислорода; 5) пероксиды, надпероксиды, озониды, пероксокислоты, их соли; 6) обратимое присоединение кислорода КС. 2. Главная подгруппа: S, Se, Te, Po: 1) сравнение кислотных свойств в соединениях типа H 2 Э, H 2 ЭO 3 , Н 2 ЭО 4 , амфотерность гидроксидов Te +4 и Po +4 2) сравнение О-В свойств соединений S, Se, Te, Po в различных степенях окисления; 3) простые вещества, их кристаллические модификации; 4) взаимодействие простых веществ с кислородом и активными металлами. 5) термодинамика диспропорционирования S в растворе щелочи. Отличие Se от Te; 6) взаимодействие Po с кислотами, не обладающими окислительными свойствами (кроме H + ), механизм реакций, отличие от S, Se, Te; 7) взаимодействие Э 0 с кислотами-окислителями; 8) свойства соединений серы: а) водородные соединения серы б) диоксид серы, сернистая кислота; в) сульфиты, гидросульфиты, таутомерия гидросульфит-иона; г) триоксид серы, серная кислота, сравнение окислительных свойств серной и селеновой кислот, действие разбавленной и концентрированной H 2 SO 4 на металлы; д) сульфаты, полисульфаты; е) пероксосерные кислоты и их соли; ё) соединения серы в других степенях окисления; ж) тиосерная, дитионистая, дитионовая, политионовые кислоты и их соли; з) галогениды и оксогалогениды серы. 2. Побочная подгруппа: Cr, Mo W. 1) диаграммы О-В свойств и сравнение устойчивости различных степеней окисления; 2) взаимодействие Cr, Mo, W, с кислотами; 3) окислительная щелочная плавка; 4) соединения: а) сравнение свойств оксидов, кислот, солей в высшей степени окисления. б) сульфиды Mo и W в степенях окисления +4 и +6; в) оксиды Mo +4 и W +4 ; г) соединения Cr (+2, +3, +4, +6): оксиды, гидраты оксидов, их К-О свойства, соли, хромовые квасцы, примеры КС Cr +3 , О-В реакции в химии хрома; д) пероксосоединения Cr +6 ; е) изополикислоты Cr +6 и их соли; ё) изо- и гетерополикислоты Mo +6 и W +6 (примеры соединений); ж) галогениды и оксогалогениды Cr +6 , Mo +6 , W +6 (примеры соединений); з) необычные степени окисления Cr (примеры соединений). V группа 1. Главная подгруппа: азот. 1) инертность азота, проблема связывания N 2 ; 2) водородные соединения: аммиак, гидразин, гидроксиламин, HN 3 – К-О свойства в водном растворе, соли; самоионизация аммиака и гидразина. 3) амиды, нитриды, гидразиниды; 4) диаграммы О-В свойств, примеры О-В реакций; 5) способность к комплексообразованию: примеры КС с аммиаком, гидразином, гидроксиламином; 6) кислородные соединения: оксиды, кислоты, соли. а) диаграммы О-В свойств в кислой и щелочной средах; б) примеры О-В реакций оксидов; в) диспропорционирование NO 2 в H 2 O при комнатной температуре и при нагревании; примеры О-В реакций азотистой и азотной кислот; г) схема промышленного получения HNO 3 д) отношение нитратов различных металлов к нагреванию; е) расплавы нитратов щелочных металлов как окислители; 7) галогениды и оксогалогениды; 8) соли нитрозония и нитрония. 2. Главная подгруппа: P, As, Sb, Bi. 1) аллотропные модификации фосфора: белый, красный, черный; 2) соединения Э с металлами и водородом; 3) донорные свойства ЭH 3 и ЭR 3 ; 4) диаграммы О-В свойств, взаимодействие Э 0 с растворами щелочей; 5) кислородные соединения; 6) гипофосфористая кислота и гипофосфиты; 7) соединения Э +3 : оксиды, гидраты оксидов, соли: а) сравнение К-О свойств оксидов и гидратов оксидов; б) взаимодействие ЭCl 3 с водой и раствором щелочи; в) О-В свойства соединений Э +3 ; 8) соединения Э +5 : оксиды, кислоты, соли, полифосфорные кислоты, их соли, сравнение О-В свойств; 9) галогениды и оксогалогениды; 10) сульфиды, тиосоли, тиокислоты. 3. Побочная подгруппа: (V, Nb, Ta). 1) сравнение свойств соединений элементов в высшей степени окисления на основе диаграмм О-В свойств. 2) отношение V 0 к растворам HF и HNO 3 3) взаимодействие Nb, Ta со смесью HF+HNO 3 и с расплавами щелочей. 4) соединения Э +5 . Оксиды и гидраты оксидов: а) К-О свойства; б) ванадаты, ниобаты, танталаты; 5) соли оксо- и диоскованадия; 6) другие степени окисления V(+2, +3, +4): оксиды, соли. VO 2+ как комплексообразователь. IV группа 1. Главная подгруппа: углерод. 1) изотопы, модификации, примеры соединений включения графита; 2) карбиды ионные (метаниды и ацетилениды) и ковалентные; 3) кислородные соединения: 4) оксид углерода: восстановительные и донорные свойства, карбонилы; 5) диоксид углерода: фазовая диаграмма, угольная кислота и ее соли; 6) пероксокарбонаты. 7) галогениды и оксогалогениды; 8) соединения с серой: сероуглерод, тиосоли, тиокислоты; 9) соединения с азотом: а) циановодородная кислота, ее свойства (кислотные, донорные, восстановительные); б) дициан: получение, взаимодействие с раствором щелочи; с) циановая и гремучая кислоты и их соли; д) родановодородная кислота, соли. 2. Главная подгруппа: кремний. 1) взаимодействие Si с растворами щелочей и смесью кислот HNO 3 + HF; 2) соединения с металлами и водородом (силициды, силаны); 3) галогениды, их гидролиз; 4) кислородные соединения: диоксид, кремневые кислоты, силикаты. 3. Главная подгруппа: Ge, Sn, Pb. 1) диаграммы О-В свойств; 2) соединения с активными металлами и водородом; 3) взаимодействие металлов с растворами кислот и щелочей; 4) кислородные соединения: а) соединения Э +4 : оксиды, гидраты оксидов, соли - и - оловянные кислоты; б) свинцовый сурик; 7) соединения Э +2 : оксиды, гидраты оксидов, соли; 8) сульфиды и тиосоли. 4. Побочная подгруппа: Ti, Zr, Hf. 1) сравнение О-В свойств на основе диаграмм Латимера; 2) взаимодействие металлов с растворами кислот и щелочей; 3) соединения: отличие Ti от Zr и Hf; 4) свойства соединений Ti +3 и Ti +2 ; 5) соединения Э +4 : а) оксиды, кислоты ( - и -формы); б) галогениды, их гидролиз; в) соли оксокатионов; г) комплексные галогениды; д) пероксосоединения Ti +4 III группа 1. Главная подгруппа: бор. 1) диаграммы О-В свойств; 2) взаимодействие с галогенами, кислородом, азотом, водородом, водяным паром, растворами кислот и щелочей; 3) соединения с металлами и водородом (бориды, бораны); 4) галогениды, их гидролиз; 5) кислородные соединения: оксид, борная кислота, безводные и гидратированные бораты, тетраборат; 6) соединения с азотом: нитрид бора, боразол. 2. Главная подгруппа: Al: Al, Ga, In, Tl. 1) сравнение О-В свойств на основе диаграмм Латимера; 2) взаимодействие металлов с кислородом, серой, галогенами, азотом, растворами кислот и щелочей; 3) алюмотермия; 4) отличие Tl от аналогов; 5) соединения Э +3 и Э + : сравнение устойчивости; 6) сравнение К-О свойств Э(OH) 3 ; 7) соединения Tl + , их сходство с соединениями щелочных металлов и серебра. 3. Побочная подгруппа: Sc, Y, La, Ac. 1) диаграммы О-В свойств; 2) взаимодействие металлов с кислородом, хлором, азотом; 3) соединения: оксиды, гидраты оксидов, соли – сравнения свойств. 4. Лантаноиды. 1) особенности свойств всвязи с эффектом лантаноидного сжатия; 2) соединения Э +3 : оксиды, гидраты оксидов, соли, сравнения свойств; 3) другие степени окисления: а) общие закономерности; б) Ce +4 и Pr +4 : примеры окислительных свойств; в) Sm +2 и Eu +2 : примеры восстановительных свойств; 4) электрониды ЭI 2 , их природа. 5. Актиноиды. 1) диаграммы О-В свойств, наиболее устойчивые степени окисления; 2) соединения Th +4 , Pa +5 , U +4 : оксиды, гидраты оксидов, соли; 3) электронид йодида тория (+4); 4) соединения U +6 , Np +6 , Pu +6 : оксиды, основания и соли диоксокатионов; 5) соединения Np +7 и Pu +7 (примеры); 6) перспектива получения новых трансурановых элементов. II группа 1. Главная подгруппа: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. 1) диаграммы О-В свойств; 2) взаимодействие металлов с кислородом, серой, азотом, углеродом, водородом, галогенами, водой и растворами кислот; 3) отличие Be и Mg от аналогов; 4) сравнение К-О свойств гидроксидов Э(OH) 2 ; 5) соли, магнезиальная смесь, ангидрон; 6) наиболее важные радиоактивные изотопы 226 Ra и 90 Sr. 2. Побочная подгруппа: Zn, Cd, Hg. 1) диаграммы О-В свойств; 2) взаимодействие металлов с растворами кислот и щелочей; 3) соединения: а) сравнение К-О свойств оксидов и гидроксидов; б) общие свойства соединений Zn и Cd: растворимые и нерастворимые в воде соли, КС; в) различие свойств: галогениды цинка и кадмия; г) аутокомплексы кадмия; 4) ртуть: а) амальгамы; б) соединения Hg 2+ : оксид, соли (сильные и слабые электролиты); в) соединения Hg 2 2+ : соли, диспропорционирование, смещение равновесия диспропорционирования добавлением различных реагентов; г) примеры О-В реакций в химии ртути; д) действие аммиака на соединения Hg 2+ и Hg 2 2+ ; е) амидные соединения, комплексы, основание Миллона, реактив Несслера. I группа 1. Главная подгруппа: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. а) свойства щелочных металлов, резкое отличие Li; б) взаимодействие металлов с водой, водородом, хлором, серой, азотом, продукты горения металлов на воздухе; в) соединения: оксиды, гидроксиды, соли. 2. Побочная подгруппа: Cu, Ag, Au. 1) диаграммы О-В свойств; 2) взаимодействие металлов с кислородом, галогенами, азотом, водородом, серой, отношение к растворам цианидов, кислот-окислителей; 3) соединения меди: а) соединения Cu 1+ : оксид, соли, диспропорционирование солей в водных растворах; б) соединения Cu 2+ : соли, комплексы; в) другие степени окисления. Соединения Cu +3 и Cu +4 (примеры). 4) соединения серебра: а) бактерицидное действие; б) соединения Ag + : оксид, соли, комплексы, примеры О-В реакций; в) соединения Ag +2 , Ag +3 : примеры соединений, окислительные свойства; 5) соединения золота: а) соединения Au + : соли, диспропорционирование, комплексы; б) соединения Au 3+ : оксид, гидроксид, комплексы; в) другие степени окисления, соединения Au +5 (примеры). VIII группа 1. Побочная подгруппа: триада железа (Fe, Co,Ni). 1) диаграммы О-В свойств; 2) свойства металлов: пирофорные свойства, ферромагнетизм, отношение металлов к кислороду и воде, растворам кислот и щелочей; 3) соединения Э 2+ : оксиды, гидроксиды, соли, их отношение к кислороду воздуха в кислой и щелочной средах; 4) соединения Э 3+ : оксиды, гидроксиды, устойчивость солей Э 3+ , примеры КС; 5) карбонилы моноядерные и полиядерные; 6) правило Сиджвика; 7) металлоцены; 8) другие степени окисления: соединения Fe +6 и Fe +8 (получение, окислительные свойства). 2. Побочная подгруппа: платиновые металлы (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt). 1) диаграммы О-В свойств; 2) отношение металлов к кислотам и смесям кислот, окислительной щелочной плавке; 3) взаимодействие мелкодисперсных порошков («чернь») с кислородом, серой, галогенами; 4) способность некоторых металлов поглощать водород; 5) соединения Ru +8 и Os +8 : оксиды, их получение, К-О свойства, взаимодействие с растворами щелочи и хлороводородной кислоты; 6) соединения Э +6 : рутенаты, осматы, фториды Э +6 , получение, взаимодействие с водой, О-В свойства; 7) соединения Э +5 : фториды, их свойства; 8) соединения Э +4 : оксиды ЭО 2 (Э = Ru, Os, Ir, Pt), хлориды ЭCl 4 и комплексные хлориды, примеры комплексов с аммиаком; 9) соединения Э +3 : примеры бинарных и комплексных хлоридов Rh, Ir, сравнение их устойчивости; 10) соединения Э +2 : бинарные и комплексные хлориды Pt, Pd (примеры соединений, строение); 11) комплексы Rh +1 : примеры, строение; 12) карбонилы платиновых металлов, сравнение с семейством железа; 13) сравнение устойчивости различных степеней окисления для элементов побочной п/гр в горизонтальном и вертикальном направлениях. 3. Главная подгруппа: инертные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). 1) клатраты. 2) соединения ксенона: а) фториды, их окислительные свойства, отношение к воде, комплексные фториды; б) кислородные соединения: оксиды, соли (примеры соединений, О-В свойства); в) соединения со связью Xe-C; г) комплексные соединения с лигандом Xe 0 ; 3) примеры соединений криптона и радона, О-В свойства. |