Програма Роботи Школи Юного Хіміка
Загальна, неорганічна, фізична та аналітична хімія
1. Поняття про еквівалент. Розрахунки із застосуванням закону еквівалентних відношень.
2. Ступінь окиснення. Окисники, відновники. Складання рівнянь окисно-відновних реакцій.
3. Поняття про енергетику хімічних реакцій. Закон збереження енергії. Перетворення енергії під час хімічних реакцій. Внутрішня енергія і тепловий ефект, ентальпія. Екзо- та ендотермічні реакції. Термохімічні рівняння. Закон Гесса. Теплоти утворення та горіння речовин, наслідки із закону Гесса. Розрахунки за термохімічними рівняннями. Тепловий ефект розчинення.
4. Початкові поняття хімічної кінетики. Швидкість хімічної реакції. Залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин. Закон діючих мас. Залежність швидкості реакції від температури і природи реагуючих речовин. Поняття про енергетичний бар’єр, активований комплекс, енергію активації. Залежність швидкості реакції від наявності каталізатора і від площі поверхні зіткнення реагуючих речовин. Поняття про ланцюгові реакції. Каталіз. Каталізатори та інгібітори.
5. Початкові поняття про хімічні рівноваги. Оборотні (рівноважні) та необоротні (нерівноважні, спонтанні) процеси. Константа хімічної рівноваги. Порушення рівноваги внаслідок зміни концентрації будь-якої з речовин, що беруть участь у реакції, тиску і температури. Принцип Ле Шательє.
6. Розчини. Способи вираження концентрації розчину. Масова частка розчиненої речовини. Молярна концентрація розчиненої речовини. Молярна концентрацію еквівалентів речовини. Розчинність газів та твердих речовин. Розв’язування розрахункових задач, пов’язаних з розчинністю речовин і складом розчинів.
7. Електролітична дисоціація кислот, лугів, солей. Електроліти і неелектроліти. Механізми дисоціації речовин з іонним і полярним ковалентними зв’язками. Хімічні властивості кислот, основ, амфотерних сполук, солей у світлі уявлень про електролітичну дисоціацію. Іонні реакції у розчинах. Іонні рівняння реакцій. Поняття про ступінчасту дисоціацію. Ступінь дисоціації. Сильні та слабкі електроліти. Гідроліз. Константа рівноваги, виражена через молярні концентрації (Кс). Іонний добуток води. рН розчину. Визначення рН розчину за допомогою індикаторів. Буферні розчини. Комплексоутворення у розчинах. Константи рівноваги реакцій комплексоутворення. Добуток розчинності.
8. Початки електрохімії. Електрохімічні процеси. Поняття про електродний потенціал. Гальванічний елемент. Електроліз. Закони Фарадея. Електрохімічний еквівалент речовини. Розрахунки на основі використання законів Фарадея.
6. Хімія металічних елементів. Хімія неметалічних елементів.
7. Основи титриметричного аналізу. Обладнання для здійснення титриметричного аналізу. Кислотно-основне титрування.
8. Принципи функціонування хімічних виробництв. Хімічна та металургійна промисловість. Виробництво сірчаної, фосфорної, азотної кислот, лугів, содових продуктів, металів, добрив. Основні поняття та принципи „зеленої хімії”.
Органічна хімія
1. Будова органічних сполук. Основні типи зв’язків в органічних сполуках; σ- та π-зв’язки. Взаємодія валентних електронів. Полярність зв’язків. Індуктивний та мезомерний взаємний вплив атомів та груп атомів у молекулах органічних сполук.
2. Ізомерія. Типи ізомерії органічних сполук. Поняття про конфігурацію та конформацію. Хіральність. Типи хіральності органічних сполук. Енантіомери й діастереомери. Поняття про оптичну активність органічних сполук.
3. Механізми органічних реакцій. Реакції заміщення. Нуклеофільне заміщення біля насиченого атома вуглецю. Механізми SN1 та SN2. Електрофiльне приєднання до кратного зв’язку. Електрофiльне приєднання до спряжених дiєнiв. Механізм нуклеофiльного приєднання до кратного зв’язку. Радикали та iх реакцiї. Методи утворення вiльних радикалiв. Просторова будова й стабiльнiсть радикалiв.
4.Вуглеводні. Насичені вуглеводні (алкани). Гомологічний ряд та ізомерія алканів. Властивості алканів. Добування та застосування алканів. Циклоалкани. Ненасичені вуглеводні. Етилен та його гомологи (алкени). Фізичні та хімічні властивості, електронна будова алкенів. Утворення та стабільність карбокатіонів. Дієнові вуглеводні та полієни. Бутадієн, ізопрен. Взаємодія електронів π-зв’язків у дієнах (кон’югація). Ацетилен та його гомологи( алкіни). Електронна будова і хімічні властивості алкінів.
5. Галогенопохідні вуглеводнів. Будова галогенопохідних вуглеводнів; полярність зв’язку карбон – галоген. Добування, хімічні властивості галогенопохідних вуглеводнів. Нуклеофільне заміщення при sp3-гібридизованому атомі карбону.
6. Спирти. Гомологічний ряд і номенклатура спиртів. Водневі зв’язки у спиртах. Синтез, хімічні властивості й застосування спиртів. Багатоатомні спирти. Етери, їх добування, хімічні властивості. 7. Уявлення про високомолекулярні органічні сполуки. Поняття мономеру та елементарної ланки полімеру. Добування полімерів методом полімеризації.
Органічна хімія та біохімія
1. Ароматичні вуглеводні (арени). Бензол та його гомологи. Поняття ароматичності та антиароматичності. Небензоїдні ароматичні системи. Номенклатура ароматичних вуглеводнів. Хімічні властивості аренів. Нуклеофiльне та електрофiльне заміщення в ароматичних сполуках. Добування та застосування ароматичних вуглеводнів. Взаємоперетворення насичених, ненасичених та ароматичних вуглеводнів.
2. Феноли. Взаємний вплив атомів у молекулі фенолу і пов’язані з цим його хімічні властивості. Кислотність фенолів. Добування фенолів.
3. Альдегіди та кетони. Номенклатура альдегідів та кетонів, будова їх молекул. Хімічні властивості альдегідів та кетонів. Синтез і застосування альдегідів і кетонів.
4. Карбонові кислоти та їх похідні. Номенклатура карбонових кислот, будова їх молекул; карбоксильна група. Хімічні властивості карбонових кислот. Мурашина, оцтова, стеаринова, бензойна, щавлева, янтарна та лимонна кислоти. Похідні карбонових кислот: ангідриди, хлорангідриди, естери та аміди, їх добування й хімічні властивості. Солі карбонових кислот. Мила та мийні засоби.
5. Нітрогеновмісні органічні сполуки. Аміни, поширеність у природі, номенклатура. Будова молекул амінів. Метиламін, триетиламін та анілін. Хімічні властивості амінів: реакції з кислотами (зіставлення з аміаком) та ангідридами кислот, галогеналканами. Четвертинні амонійні солі. Нітроалкани та нітроарени, їх хімічні властивості та застосування.
6. Реакції по карбонільній групі. Приклади реакцій приєднання-вiдщеплення. Приєднання нуклеофiлiв із вуглецевим центром. Реакцiї елiмiнацiї та їх механiзми. Стереохiмiя процесiв елiмiнацiї. Правила Зайцева та Гофмана. Стабiльнiсть, структура й перегрупування карбокатiонiв.
7. Основні класи природних органічних сполук. Амінокислоти, пептиди, білки, склад їх молекул. Взаємозв’язок будови молекул із фізичними властивостями. Хімічні властивості амінокислот. Структурні рівні організації білкових молекул. Денатурація і денатурація білків. Методи виділення білків. Метаболізм білків. Шляхи перетворення амінокислот у живих організмах. Практичне застосування амінокислот, пептидів та білків. Вуглеводи. Поширеність у природі та застосування. Основні принципи процесу фотосинтезу вуглеводів. Шляхи перетворення вуглеводів в організмі до молочної кислоти та етанолу. АТФбаланс. Моносахариди, олігосахариди, полісахариди. α-D- i β-D-Глюкопіранози. Фруктоза. Дисахариди: мальтоза, целобіоза, лактоза й сахароза, склад їх молекул. Крохмаль і целюлоза. Нуклеїнові кислоти. ДНК, РНК та їх складові. Рибоза та дезоксирибоза. Піримідинові та пуринові основи. Компліментарність основ і будова молекули ДНК. Будова й склад хромосоми. Жири та ліпіди. Ліпосоми й ліпопротеїни. Будова клітинної мембрани. Транспорт речовин через мембрану.
8. Високомолекулярні сполуки. Синтетичні, природні та штучні полімери. Полімеризація і поліконденсація – основні методи синтезу полімерів. Регулярні та нерегулярні полімери. Типові представники полімерів різних класів. Синтетичні волокна. Проблеми утилізації відпрацьованих полімерних матеріалів та відходів.
9. Промислове виробництво органічних сполук. Природні джерела органічної сировини. Нафта, її склад, переробка та застосування нафтопродуктів. Паливно-мастильні матеріали. Природний та супутній нафтовий гази, їх склад, переробка та застосування продуктів переробки. Синтез-газ. Вугілля та його хімічне використання. Кокс.
10. Рослинна сировина в хімічних виробництвах. Біотехнології у виробництві хімічних сполук. Біосинтези етанолу, сахарози, фруктози та пеніциліну.
11. Якісний елементний аналіз. Реакції на функціональні групи. Визначення температури плавлення. Використання тонкошарової хроматографії, вибір елюентів.
Навчально-методична література
Підручники і навчальні посібники Загальна і неорганічна хімія
1. Фізична і колоїдна хімія
2. Аналітична хімія
3. Органічна хімія і біохімія
4. Ластухін Ю.О., Воронов С.А. Органічна хімія. Львів: Центр Європи, 2001.
5. Ковтуненко В.О. Загальна стереохімія. Київ: Невтес, 2001,
6. Пивоваренко В.Г. Основи біоорганічної хімії. Підручник для 11 класу загальноосвітньої школи з поглибленим вивченням хімії. 2-ге вид. К.: Освіта, 1998 (або 1-ше вид., 1995).
Збірники задач
7. Неділько С. А., Попель П.П. Загальна й неорганічна хімія: Задачі та вправи. К.: Либідь, 2001.
8. Олімпіади з хімії. Збірник задач всеукраїнських, обласних, районних олімпіад з розв’язаннями, вказівками, відповідями / І.І. Кочерга, Ю.В. Холін, Л.О. Слєта та ін. Харків: Ранок, Веста, 2004.
9. Слєта Л.О., Чорний А.В., Холін Ю.В. 1001 задача з хімії з відповідями, вказівками, розв’язками. Харків: Ранок, 2000.
10. Хомченко Г.П., Хомченко І.Г. Задачі з хімії для вступників до вузів: Навчальний посібник. К.: Вища школа (всі видання).
Інтернет-ресурси
Хімічні олімпіади в Україні: http://www-chemo.univer.kharkov.ua/olympiad.htm