Тема 2. Химическая связь и строение молекул

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Паничев С.А., д.п.н., профессор, заведующий кафедрой органической и экологической химии

© Тюменский государственный университет, 2015.

©Т.П. Котова, Н.Н. Фефилов, 2015.

Пояснительная записка

Цели и задачи дисциплины

Цель дисциплины: повышение профессионального уровня выпускников, расширение их общенаучного кругозора, арсенала теоретических методов и практических умений в результате освоения основных идей, теоретических моделей и методов современной химии.

Основная задача дисциплины состоит в изучении следующих вопросов:

· предмет химии, ее основные понятия и законы, основные классы химических веществ;

· реакционная способность веществ: периодическая система элементов, химическая связь, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ;

· теория химических процессов: химическая термодинамика и кинетика, скорость реакции и методы ее регулирования, химическое равновесие;

· химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы;

· идентификация химических систем: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ.

Место дисциплины в структуре образовательной программы

Дисциплина «Химия» входит в базовую часть естественнонаучного цикла учебного плана по направлению 49.03.01 «Физическая культура».

В информационном и логическом планах дисциплина «Химия» основывается на химических знаниях, полученных в средней школе. Приобретаемые знания и практические навыки используются при изучении основных и специальных дисциплин ООП.

Таблица 1

Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной образовательной программы

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование компетенции ОК-1: владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать: основные понятия и теоретические модели современной химии, различные химические системы, основные закономерности химических реакций, реакционную способность веществ на основе знания о строении атомов, периодической системы элементов и химической связи.

Уметь:использовать основные понятия химии и их закономерности, решать практические задачи.

Владеть:методами проведения научных исследований в сфере профессиональной деятельности.

Структура и трудоемкость дисциплины

Дисциплина преподается в 1 семестре в виде лекционного курса (4 часов) и практических занятий (4 часов). Форма промежуточной аттестации – экзамен, иные виды работ -2,85 часа и самостоятельная работа - 61,15 часа. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

3. Тематический план

Таблица 2

Содержание дисциплины

Тема 1. Предмет и основные понятия химии. Строение атома, периодический закон и периодическая система элементов

Предмет химии. Основные понятия химии. Химические системы. Химические и физические процессы.

Атомно-молекулярное учение в химии. Стехиометрические законы химии. Атомные и молекулярные массы. Моль. Эквивалент. Валентность. Химические формулы. Структурные формулы.

Атомное ядро, его характеристики. Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция. Электронные облака и их характеристики. Квантовые числа. Принцип Паули. Энергетические диаграммы (электронно-графические структуры) атомов. Квантовые ячейки. Порядок заполнения энергетических уровней атомов: принцип наименьшей энергии, правило Хунда, правила Клечковского. Электронные семейства элементов. Валентные электроны. Понятие возбужденного и невозбужденного состояния атома.

Химия и периодическая система элементов. Современная трактовка периодического закона. Структура периодической системы. Связь периодической системы и электронного строения атома. Периодичность изменения химических свойств элементов.

Тема 2. Химическая связь и строение молекул

Природа химической связи. Условия образования химической связи. Характеристики химической связи: энергия, длина, валентный угол, пространственная форма химических молекул. Виды химической связи.

Ковалентная связь (КС). Метод валентных связей. Способы образования КС: за счет неспаренных электронов и донорно-акцепторный механизм. Правило октета. Неполярная и полярная КС. Диполь. Дипольный момент двухатомной молекулы. Направленность КС. s- и p- перекрывание электронных облаков. Насыщаемость КС. Гибридизация атомных орбиталей. Виды гибридизации.

Ионная связь, ее свойства. Водородная связь (межмолекулярная и внутримолекулярная), ее особое положение и значение. Межмолекулярное взаимодействие.

Пространственные характеристики молекул, комплементарность.