Строение вещества. Элементы химической термодинамики и биоэнергетики
Значение темы:
Изучение темы будет способствовать формированию следующих компетенций ОК-1; ПК-1; ПК-2; ПК-3; ПК-27; ПК-31; ПК-32.
Цель: после изучения темыстудент должен
Знать:
ü физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом, органном уровнях;
Уметь:
ü пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности;
Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение:
1. Современные представления о природе электрона. Характеристика энергетического состояния электрона с использованием квантовых чисел. Квантово-механическая модель атома.
2. Основные принципы заполнения электронной структуры атома (принцип минимума энергии). Деление атомов по подобию энергетических уровней на s-, p-, d-, f- семейства. Электронные и графические формулы для атомов и ионов.
3. Типы химических связей. Принцип образования ковалентной химической связи.
4. Метод валентных связей. Природа σ- и π-связей. Понятие о гибридизации атомных орбиталей. Взаимосвязь типа гибридизации и структуры молекул.
5. Водородная связь.
6. Межмолекулярные взаимодействия: ориентационное, индукционное, дисперсионное.
7. Зависимость энтальпии процесса от температуры. Энергия Гельмгольца. Уравнения Гиббса-Гельмгольца.
8. Термодинамика открытых систем.
Вопросы для самоконтроля знаний:
1. Запишите электронную формулу для атома хлора. Какие значения примет главное квантовое число для данного элемента? Используя орбитальное и магнитное квантовые числа, определите число подуровней и атомных орбиталей в структуре атома хлора.
2. Напишите электронную, а затем графическую формулы для атома марганца и его иона Mn+7.
3. Запишите электронную формулу для атома хлора. Какие значения примет главное квантовое число для данного элемента? Используя орбитальное и магнитное квантовые числа, определите число подуровней и атомных орбиталей в структуре атома хлора.
4. Напишите электронную, а затем графическую формулы для атома марганца и его иона Mn+7.
5. Приведите примеры соединений, имеющих приведенные в таблице типы гибридизации и геометрическую форму:
| Тип гибридизации | Геометрическая форма | Частицы АВn | Примеры |
| sp | линейная | АВ2 | |
| sp2 | треугольная | АВ3 | |
| треугольная незавершенная | :АВ2; ∙ АВ2 | ||
| sp3 | тетраэдрическая | АВ4 | |
| тетраэдрическая, незавершенная (тригонально-пирамидальная) | :АВ3 | ||
| тетраэдрическая, дважды незавершенная | ::АВ2 ; ∙ : АВ2 | ||
| sp3d | тригонально-пирамидальная | АВ6 | |
| sp3d2 | октаэдрическая | АВ6 | |
| d2sp3 | октаэдрическая | АВ6 |
6. Из приведенных примеров соединений выберите те, которые могут образовывать межмолекулярные и внутримолекулярные водородные связи: H2O, HF, NH3, Cl2, C2H5OH, C2H5C(O)H, C6H4(OH)C(O)OH.
7. Подберите соответствие между типом межмолекулярного взаимодействия и характером взаимодействия:
| Тип межмолекулярного взаимодействия | Характер взаимодействия |
| 1- ориентационное | А - притяжение между неполярными молекулами, в которых может происходить перераспределение зарядов в соседних молекулах, и между ними устанавливаются кратковременные связи |
| 2 - индукционное | Б - притяжение между постоянным диполем и молекулой с «наведенным» диполем (диполь может индуцировать дипольное распределение зарядов в неполярной молекуле) |
| 3 - дисперсионное | В - притяжение между полярными молекулами, в которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов не совпадают |
Список рекомендуемой литературы:
1 Общая химия./Попков В.А., Пузаков С.А. – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2010. –976 с.
2 Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. / Под ред. Ю.А. Ершова. - М.: Высшая школа, 2007. – 559 с.
3 Интернет-ресурсы (http://www.chemport.ru/)