6D «Химия» мамандығы бойынша Ph.D докторантураға қабылдау емтиханының бағдарламасы. Бейорганикалық химия

Transcript

1

2 6D «Химия» мамандығы бойынша Ph.D докторантураға қабылдау емтиханының бағдарламасы. Бейорганикалық химия Бейорганикалық қосылыстардың қазiргi заманғы номенклатурасының принциптерi. Сәулеленудiң корпускулалық-толқындық дуализiмi. Планк теңдеуi. Фотоэффект. Атомдық спектрлер. Сутек атомының спектрi және Бордың сутек атомының теориясы. Кванттық механиканың постулаттары. Де Бройль теңдеуы.анықталмағыштық принципы. Шредингер теңдеуi кванттық сан шамаларын байланыстыратын математикалық өрнек ретiнде. Кванттық сандар толқындық функцияны анықтайтын параметрлер ретiнде. Бас, орбитал, магниттiк квант сандары. Квант сандарының физикалық мағынасы. Атомдық орбиталдар. Атамдардын орбитальдарының түрлері. Атомдық орбитальдарды толтыру ұстанымдары: энергияның минималдi болу принципi, Паули принципi, Гунд ережесi. Атомдық орбитальдарды толтыру тәртібі. Атомдардың электрондық конфигурациялары. Бас (А) және қосымша (В) топтардың элементтерінің атомдарының электрондық конфигурацияларының ерекшелiктерi. Периодтық заңның қазiргi кездегi анықтамасы. Периодтық жүйенің құрылымы. Элементтердiң қасиеттерiнiң периодтық түрде өзгеруi электрондық конфигурацияның периодты түрде өзгеруiнiң салдары ретінде. Коссель, Льюис теориялары, Ленгмюр жұмыстары. Коваленттiк байланыс. Валенттiк байланыстар әдiсi. Екiцентрлi екiэлектронды байланыстардың түзiлуiнiң физикалық мәнi. Коваленттiк байланыстың түзiлуiнiң екi механизмi: алмасу және донорлық-акцепторлық. Коваленттiлiк. I, II, III периодтардың элементтерiнiң валенттiк мүмкiншіліктері. Еселi байланыстар. Коваленттiк байланыстың қанымдылығы мен бағытталуы. Байланыстың полярлығы. Байланыстардың және молекулалардың дипольдік моменттері. Атомдық орбиталдардың гибридтену теориясы. Гибридтенудiң типтерi және молекулалардың кеңiстiктегi конфигурациясы (стереохимия). Электрондық жұптардың тебiсу теориясы (Гиллеспи теориясы). Молекулалық орбиталдар әдiсiнiң негiзiгi қағидалары.атомдық орбитальдардың сызықты комбинациялану әдісі молекулалық орбитальдар. Молекулалық орбитальдардын толтыру ретi. Иондық байланыс. Эффективтi заряд. Иондардың поляризациялануы. Фаянс ережелерi. Молекулааралық әрекеттесу: ион-дипольдiк, диполь-дипольдiк Молекулааралық тебiсу. Сутектiк байланыс. Су. Молекуласының құрылысы. Физикалық қасиеттерiнiң аномальдігі. Судың күй диаграммасы. Су ерiткiш ретiнде. Судың химиялық қасиеттерi. Химиялық байланыстын табиғаты әр түрлі заттардың суда еру процесінің механизімі.ерiгiштiк.ерiтiндiнiң концентрациясын өрнектеу әдiстерi. Газ, сұйық және қатты заттардың суда еруi. Еру кезіндегі жылулық және көлемдік эффектілер. Комплекстi қосылыстардың жіктелуі, номенклатурасы және изомериясы.

3 Валенттiк байланыстар теориясы тұрғысынан комплекстiк қосылыстардағы химиялық байланыс. Кристалдық өрiс теориясы тұрғысынан комплекстi қосылыстардағы химиялық байланыс. Молекулалық орбитальдар және лигандтар өрісі теориялары тұрғысынан комплекстi қосылыстардағы химиялық байланыс. VIII А топтың элементтерiнiң жалпы сипаттамасы. Ксенон және криптон қосылыстарының құрлымы және қасиеттері. VII А топтың элементтерiнiң жалпы сипаттамасы. Сутек. Сутектін ерекше қасиеттерi.сутек атомынын құрылысы, изотоптары. Cутектiң екi атомды молекуласының сипаттамалары. Хлор.Сутекпен әрекеттесу реакциясының механизмi. Галогенсутектер. Алынуы, физикалық және химиялық қасиеттерi. Тұз қышқылын өнеркәсіпте өндірудін физика-химиялық негіздері. VI А топтың элементтерiнiң жалпы сипаттамасы. Оттек. Оттектiң аллотропиясы. Сутек пероксидi. Молекуласының құрылысы. Сутек пероксидiнiң тотықтырғыштықтотықсыздандырғыштық және қышқылдық қасиеттерi. Күкiрт. VIА топ элементтерiнiң сутектiк қосылыстары. Күкiрт(IV) оксидi, күкiрттi қышқыл: алынуы және қасиеттерi. Күкiрт(VI) оксидi, алынуы және қасиеттерi. Күкiрт қышқылы. Күкiрт қышқылының қасиеттерi. Күкірт қышқылын өнеркәсіпте өндірудін физика-химиялық негіздері. Олеум, поликүкiрт қышқылдары. V А топ элементтерiнiң жалпы сипаттамасы. Азот. Азоттың фиксациясы. Аммиак. Молекула құрылысы. Аммиакты өнеркәсіпте өндірудін физика-химиялық негіздері.қолданылуы. Аммоний тұздары. Азот қышқылы. Азот қышқылының қасиеттерi. Металдармен әрекеттесуi. Азот қышқылын өнеркәсіпте өндірудін физика-химиялық негіздері. Нитраттар олардың қасиеттерi. IVА тобының элементтерінің жалпы сипаттамасы. Көмiртек. Көмiртектiң аллотропиясы. Физикалық және химиялық қасиеттерi, қолданылуы. Көмiртектiң оксидтерi. Молекулаларының құрылысы, алынуы және қасиеттерi.көмiр қышқылы. Карбонаттар.Тиокөмiр қышқылы және тиокарбонаттар. Металдардың физикалық қасиеттерi, физикалық қасиеттерi бойынша жiктелуi. Металдық байланыс. Металдардың химиялық қасиеттерi, химиялық қасиеттерi бойынша жiктелуi. Металдардың электрохимиялық кернеу қатары. ҚҰймалар. ҚҰймаларды талдаудың физика-химиялық әдiсі. Қарапайым күй диаграммалары (балқу диаграммалары). Металларалық қосылыстар. IIIА топ элементтерiнiң жалпы сипаттамасы. Бор. Сутектiк қосылыстары, галогенидтерi. Бор оксидi. Бор қышқылы. Полибор қышқылдары. Алынуы, құрылысы, қасиеттерi. Бура. d-элементтердiң қасиеттерінің жалпы сипаттамасы. d-металдардағы химиялық байланыстын ерекшеліктері. d-металдардын поливаленттілігі. d-элементтердiң комплекс түзуге бейімділігі. I В топ элементтерiнiң жалпы сипаттамасы. Мыс, күмiс және алтынның комплексті қосылыстары.

4 II В топ элементтерiнің жалпы сипаттамасы. Мырыш, кадмий, сынаптың оксидтерi мен гидроксидтерiнiң қасиеттерi. Сынаптын қосылыстарының қасиеттерінің ерекшеліктері. VI В топ элементтерiнің жалпы сипаттамасы. Лати мер диаграммалары. Хромның әр түрлi тотығу дәрежесiндегi қосылыстарының тұрақтылығының, тотықтырғыштықтотықсыздандырғыштық және қышқылдық-негiздiк қасиеттерiнің салыстырмалық сипаттамасы. VII В топ элементтерiнің жалпы сипаттамасы. Марганецтың әр түрлi тотығу дәрежесiндегi қосылыстарының тұрақтылығының, тотықтырғыштық-тотықсыздандырғыштық және қышқылдық-негiздiк қасиеттерiнің салыстырмалық сипаттамасы. Темiр триадасы элементтерінің жалпы сипаттамасы. Темірдің әр түрлi тотығу дәрежесiндегi қосылыстарының тұрақтылығының, тотықтырғыштықтотықсыздандырғыштық және қышқылдық-негiздiк қасиеттерiнің салыстырмалық сипаттамасы. Платиналық металдардың жалпы сипаттамасы. Платиналық металдарды алу. Платиналық металдардың әртүрлі тотығу дәрежесінде түзетін комплексті қосылыстар. Актиноидттар. Атом құрылысының ерекшелігі және алынуы. Кәзіргі кездегі бейорганикалық химияның жағдайы. Жана заттардың Органиқалық химия Органикалық қосылыстарының алу көздерi: мұнай, көмiр, газ. Олардаң бөлiнетiн көмiрсутектер. Алкандардың термиялық және катализдiк крекинг. Алкандардың құрамы, С- С және С-Н байланыстарының табиғаты (sp 3 - гибридтелу). Алкандардың конформациялық анализы, Ньюмен формулалары. Қаныққан көмiрсутектерге тән радикалды орынбасу реакциялары; галогендеу, нитрлеу (Коновалов реакциясы), сульфохлорлау, тотығу. Алкандардың өндiрiсте және лабораторияда алу жолдары: галогентуындыларынан (Вюрц реакциясы), карбон қышқылдарының тұздарынан, алкендерден, алкиндерден, мұнайдан крекинг арқылы. Алкендердін құрылымы. sp 2 -гибридтену. Қеңістіктегі цис-, транс- изомерия. Алкендердi мұнайдан, алкандардан, алкиндерден, спирттерден, алкилгалогенидтерден (Зайцев ережесi), төртiншiлiк аммоний тұздарынан (Гофман реакциясы). Алкендерге тән электрофилды қосылу реакциялары, олардың механизмi. -және - комплекстер туралы түсiнiк. Марковников ережесi және оның кәзіргі кездегі негіздемесі. Хараштың пероксидтіқ эффектiсi. Алкендердiң тотығу және полимерлену реакциялары. Диен көмірсутектері. Қабысу эффектісі. 1,2- және 1,4 қосылу реакциялары. Табиғи және жасанды каучуктер, қасиеттері мен қолданылуы. Алкиндердің құрылысы (sp гибридтену). Алкиндерге галогендердің, галогенсутектердің, судың (Кучеров реакциясы), сутектің, спирттердің, цианосутектердің қосылу реакциялары. Жылжымалы сутектің қатысуымен өтетін акиндердің реакцисы: ацетанилидтердің синтезі. Ацетиленді және оның гомологтарын өндірістік және лабораториялық жолдармен алу әдістері.

5 Алкилгалогенидтердегі нуклеофильді орынбасу реакцияларының жалпы заңдылықтары. SN 1 және SN 2 механизмдері. Циклоалкандар, жіктелуі, изомериясы. Оларды алкендерден, алкиндерден, галогентуындылардан, екі негізді карбон қышқылдарының тұздарынан және қышқылдардан синтездеу әдістері. Циклоалкандардың тұрақтылығы.кернеу типтері. Құрылымы және конофрмациялық ерекшеліктері. Бензол құрылысының ерекшеліктері. Хюккель ережесі. Бензоидты емес ароматты жүйелер. Арендерді өндірістік және лабораториялық жолмен алу әдістері (алкандарды ароматтау, циклопарафиндерден, диенді синтезбен, Фридель-Крафтс реакциясымен, оксоқосылыстардан магнийорганикалық синтезбен, ацетиленнен). Ароматтық ядрода орын басу бағытына орынбасарлардың әсері. Бағытталу ережелері. Келісілген және келісілмеген бағдарлану. Арендердің бүйір тізбектері арқылы өтетін реакциялары, дегидрлену. Ароматты емес қосылыстардың түзілумен жүретін арендердің реакциялары. Конденсiрленген ароматты көмірсутектер (нафталин, антрацен, фенантрен). Спирттерді алу әдістері: алкандардан, алкендерден, оксоқосылыстардан, галоидты алкилдерден, магнийорганикалық қосылыстардан. Кумолды әдіспен, сульфоқышқылдардың тұздарынан, диазоқосылыстардан, арилгалогенидтерден фенол және нафтолдардың синтезделуі. Спирттердің қышқылды-негіздік қасиеттері. Спирттермен салыстырғанда фенолдардың қышқылдығының жоғары болуының себептері. Көп атомды спирттер: этиленгликоль және глицерин, олардың өндірістегі синтезделуі (этиленнен, пропиленнена, майлардан). Екі және үш атомды фенолдар. Альдегидтер мен кетондардың құрылысының ерекшеліктері және реакцияға түсу қабілеттері. Оксоқосылыстарға: натрий бисульфиті, цианосутекті және спирттерді нуклеофильді қосып алу реакциялары. Оксоқосылыстардың тотығу-тотықсыздану реакциялары. Альдегидттер мен кетондардын сапалық реакциялар. Оксоқосылыстардың кето-енолдық таутомериясы. Альдольды-кротондық конденсациясы. Қанықпаған альдегидтер мен кетондардың, олардың қасиеттері. Ароматты альдегидтердің ерекше қасиеттері. Карбоксил тобының құрылысы. Карбон қышқылдарының реакциялары. Екі негізді карбон қышқылдары: қымыздық сірке, малон, янтарь қышқылдары, олардың ерекше қасиеттері. Қанықпаған қышқылдар: акрил және метакрил, олардың қасиеттері. Екі негізді қанықпаған қышқылдар: фумар және малеин қышқылдары, олардың қасиеттері. Ароматты карбон қышқылдары: бензой, корич, салицил, галл.қышқылдары. Қаныққан, қанықпаған және ароматты карбон қышқылдарының алынуы. Майлар және олардың құрамына кіретін қышқылдар. Өсімдіктер және жануарлар майлары. Сабын. Фталь және терефталь қышқылдары. Полиэфирлік талшықтар. Оксиқышқылдарды синтездеу әдістері. Оксиқышқылдардың стереохимиясы. Сүт қышқылының оптикалық антиподтары. D және L қатарлары.

6 Амин қышқылдары, қасиеттері. Ди- және трипептидтердің синтездері. Ақуыздар, олардың жіктелуі. Ақуыздардың бірінші, екінші реттік және т.б. құрылыстары. Сульфотоптың құрылысы. Алифатты қатардың сульфоқышқылдары, алынуы. Ароматты сульфоқышқылдары және оларды алу әдістері. Сульфирлеуші реагенттер, электрофильді орын басу реакциясының механизмі. Бензолды және оның гомологтарын, нафтолинды сульфирлеу. Бензол ядросындағы электрофильді орын басу реакциясындағы бағыттау ережелері. Ароматты ядродағы сульфоқышұылдарының топтық туындыларының алынуы мен қасиеттері: хлорангидридтер, амидтер, күрделі эфирлер. Сульфамидтік препараттар. Нитротоптардың құрылысы, изомериясы, номенклатурасы, алифатты нитроқосылыстардың қасиеттері. Таутомерия, сілтілі және азотты қышқылға қатынасы. Алифатты және ароматты нитроқосылыстардың синтезделу әдістері. Бензолды, толуолды, нафталинді нитрлеу жағдайлары. Нитрлеуші реагенттер. Нитробензолдағы нуклеофильді орын басу реакциясы (сутек атомы және галоген). Ароматты көмірқосылыстердің бүіріндегі тізбекте нитротоп болатын нитроқосылыстар. Алифатты және ароматты аминдердің синтезделу әдістері.нафталиннің алынуы. Диаминдер. Этилендиамин және гексаметилендиаминнің синтезделу әдістері. Синтетикалық полиамидті талшықтар. Амин топтарының қатысуымен өтетін реакциялары: аминдердің, анилиннің алкилденуі мен ацилденуі. Төртіншілік аммоний тұздарының алынуы мен ыдырауы. Бензол ядросының қасиетіне амин тобының әсері: анилиндегі электрофильді орын басу реакциясы (галогендену, сульфирлеу). Алифатты және ароматты аминдердің негізгі және нуклеофильді қасиеті. Аминдердің негіздік қасиеттерінің өзгеруі және құрылысы. Азотты қышқылымен біріншілік, екіншілік және үшіншілік аминдерінің өзара әрекеттесуі. Изонитрилдердің түзілуі мен олардың қасиеттері. Диазометан және оның құрылысы, алу әдістері. Метилдеуші агент ретінде диазометанның қолданылуы. Альдегидтермен, кетондармен, хлорангидридтермен реакциясы. Азоқосылыстың өту жағдайлары. Азобояғыштар. Индикаторлық ауысулар. Азот бөлінбей жүретін диазоқосылыстар реакциялары, тотықсыздануы, триазендердің түзілуі. Ароматты диазоқосылыстардың синтезі. Диазоқосылыстардың механизмі. Диазоқосылыстардың құрылыс және таутомерия. Азот бөле жүретін диазоқосылыстардың реакциялары: диазотоптардың сутегіге, гидроксилге, галогенге, цианоға және нитротоптарға ауысуы. Фишердің проекциялық формулалары және оларды қолдану ережелері. Жүзім қышқылы және оның стереохимия. Көмірсулар, жіктелуі. Моносахаридтер: альдозалар мен кетогексозалар. Көмірсулардың стереоизомериясы. Фишердің формуласынан Хеуорс формуласына өтуі. Гликозидтік гидроксилдің ерекше қасиеттері. Мутаротация. Моносахаридтердің тотығу-тотықсыздану реакциялары. Дисахаридтер. Тотығатын және тотықсызданбайтын қанттар. Полисахаридтердің құрылысы: крахмал және целлюлоза.

7 Гетероциклды қосылыстар. Ароматты бес мүшелі гетероциклдердің табиғаты және гетероатомның табиғатына байланысты ароматты бесмүшелі гетероцикл ароматтылығының табиғаты. Бес мүшелі гетероциклдар: тиофен, пиррол, фуран. Оларды синтездеу әдістері. ҚҰрылысы. Номенклатура. Пиразолдың қасиеттері. Екі гетероатомы бар алты мүшелі гетероциклді қосылыстардың құрылысы мен негізгі қасиеттері (пиримидин, пиридазин). Индол. оның синтезы. Химиялық қасиеттерi: тотықсыздану, электрофилды орынбасу реакциялары; металл туындылары, олардың синтезге қолдануы. Индолдың окситуындылары, лактим-лактам таутомериясы. Индиго, оның синтезы және қолдануы. Бiрнеше гетероатомы бар бес мүшелi азотты гетероциклдер. Пиразол және имидазол синтездеу әдiстерi және қасиеттерi. Физикалық химия Термодинамика: пән, мақсаттар, объекті. Термодинамиканың негізгі түсініктері: термодинамикалық жұйе, термодинамикалық ауспалар, күй тендеуі, жағдайдын сипаттаушы функциялары, термодинамикалық жүйелердің жағдайлары, термодинамикалық процестер. Термодинамиканың нөлінші бастамасы, термодинамиканын бірінші заңы.термодинамиканын бірінші заңын қарапайым процестерде қолдану. Жылусыйымдылығы. Реакциянын жылу эффектісінің температураға тәуелділігі (Кирхгоф теңдеуі). Термохимия химиялық термодинамиканын бір саласы ретінде. Термохимиянын негізгі түсініктері.гесс заңы. Оның салдарлары және қолданылуы. Жылу эффектілерінің негізгі түрлері. Кейбір термохимиялық заңдылықтар бойынша ΔН есептеу. ΔН пен ΔU калориметрлік өлшеулер арқылы анықтау. Карно циклы. II текті мәнгілік двигательді жасау мүмкін еместігі. Термодинамиканын екінші заңының - негізгі анықтамалары (Клаузиус және Томсонның постулаттары, Каратеодоридың анықтамасы) Энтропия күй функциясы, ашық және жекеленген жүйелерде процестердің өзбетінше жүруінің және бағытталуынын критериі ретінде. Энтропияны есептеу. Изохоролық-изотермиялық потенциал (Гельмгольц энергиясы бос энергия), изобаралықизотермиялық потенциал ( Гиббс энергиясы) Сипаттаушы функциялар және сипаттаушы теңдеулер. Максвел теңдеулері. Термодинамиканын үшінші заңы. Нернстің жылулық теоремасы. Планктың постулаты. Абсолюттік энтропия түсінігі. Әрекеттесуші массалар заңы. Вант-Гофф изотермасының теңдеуі. Тепе-тендіктің термодинамикалык константасы түсінігі. Тепе-тендік костантасынын температураға тәуелділігі, Вант-Гоффтын изобараның және изохораның теңдеулері. Вант-Гоффтын изобараның және изохораның теңдеулері. Парциальдық мольдық шамалар. Химиялық потенциал. Идеалды ерітінділер: Рауль заңдары (графикалық бейнелеу, аутқылары). Идеалды ерітінділердін термодинамикасы.термодинамикалық активтілік және оны анықтау әдістері. Реалды ерітінділердін термодинамикасы. Генри заңы, таралу заңы, Коноваловтың заңдары.

8 Коллигативті қасиеттер: осмос қысымы, криоскопия және эбулиоскопия. Еріген заттын молекулалаық массасын анықтау әдістері. Термодинамиканын екінші заңың бірінші ретті фазалық аусуларғы қолдану. Клаузиус- Клапейрон теңдеуі. Фазалық тепе-тендіктін негізгі түсініктері және анықтамалары. Фаза және компонент. Тәуелсіз компонент саны. Тәуелсіз параметірлер саны бостандық дәреже саны. Гиббстын фазалық ережесін термодинамикалық жолмен шығару. Диаграммаларды геометриялық әдіспен салу. Бір компоненті жүйелердін күй диаграммасы. Күкірттің күй диаграммасы. Монотропты және энантиотропты өзгерістер. Екі компоненті жүйенің қасиеттері. Ерігіштік: өзара шексіз ерігіштік және өзара шектелген ерігіштік. Өзара толық ерімеу. Р=const жағдайдағы екікомпонентік күй диаграммасы. Жай эвтектикалық қарапайым күй диаграммасы. Эвтетикалық және қатты күйді компонентердін бір-бірінде ерігіштінің шектеулі аудандары болатын екі компоненті күй диаграммалары. Сүйық және қатты күде компонентердін бір-бірінде ерігіштігі шексіз болатын екі компоненті күй диаграммалары. Қатты ерітінді жүніндегі түсінік. Конгруентті (ыдыраусыз) балқыйтын химиялық қосылыс түзілетін екі компонетті күй диаграммалары. Инконгруентті (ыдыраумен) балқыйтын химиялық қосылыс түзілетін екі компонетті күй диаграммалары. Үш компонентті жүйелердін үшін фазалар ережесі. Қарапайым үш компонентті жүйелердін диаграммалары: Гиббс және Розебом үшбұрыштары. Үш компоненті жүйелердің көлемдік күй диаграммасы. Химиялық кинетика: қарапайым және күрделі реакциялар (химиялық реакцияның механизмі, элементарлы акт, реакцияның реттігі және молекулалығы) Қайтымды және қайтымсыз реакциялар. Нөлінші, бірінші, екінші, n-нші қайтымсыз реакциялар. Күрделі химиялық рекциялар: параллель реакциялар, тізбектелген, қосарланған реакциялар. Температуранын реакция жылдамдығына әсері: Вант-Гофф ережесі, Аррениус теңдеуі. Химиялық кинетика теориялары: активті соқтығысулар теориясы, активтендірілген комплекстер теориясы. Гомогендік катализ. Қышқылдық негіздік катализ.автокатализ. Гетерогендік катализ жөніндегі түсінік. Гетергондік катализдегі активті орталықтар теориясы. Гетерогендік катализ жөніндегі түсінік. Катализдың мультиплеттік теориясы. Гетерогендік катализ жөніндегі түсінік. Активты ансамбілдер теориясы.. Электролиттік диссоцияция теориясы. Активтілік және активтілік коэффициенті. Сольватация (гидратация). Күшті электролиттердің теориясы. Электорихимиялық тізбектер.электродтық потенциалдар. Токтын химиялық көздері. Электролиз. Негізгі түсініктері.электролиздың заңдары. Коррозия теориялары. Коррозиялық диаграммалар. Металдардың электрохимиялық коррозиясы. Металдардын пассивтыгы. Коррозияны қорғау әдістері.