Вопросы к экзамену (ХЭБ-801-О)

1. Органическая химия как теоретическая база экологии. Сырьевые источники органических соединений. Классификация органических соединений.

2. Основные положения теории строения органических соединений. Изомерия.

3. Типы химических связей в молекулах органических соединений: ковалентные, ионные, донорно-акцепторные, водородные. Простые и кратные связи, гибридизация.

4. Механизмы реакций органических соединений. Гомолитический и гетеролитический разрыв связи.

5. Гомологический ряд алканов, номенклатура и изомерия. Построение названий органических соединений в соответствии с правилами номенклатуры ИЮПАК. Строение алканов.

6. Природные источники алканов. Методы синтеза алканов: промышленные (процесс Фишера-Тропша) и лабораторные (реакции Вюрца, Дюма, гидрирование непредельных углеводородов, реакция Кольбе). Физические свойства алканов.

7. Химические свойства алканов. Реакции радикального замещения SR. Относительная стабильность алкильных радикалов. Индуктивный эффект. Галогенирование (фторирование, хлорирование, бромирование, иодирование).

8. Сульфохлорирование, сульфоокисление и нитрование алканов.  Окисление алканов. Термический и каталитический кренинг. Дегидрирование алканов. Применение алканов.

9. Гомологический ряд алкенов. Номенклатура. Природа двойной связи, sp2-гибридизация. Строение алкенов, геометрическая изомерия (цис-, транс- и Z-, Е-номенклатура).

10. Методы получения алкенов: термический крекинг, дегидрирование алканов, дегидрогалогенирование алкилгалогенидов, дегидратация спиртов, дегалогенирование виц-дигалогеналканов, восстановление алкинов. Физические свойства алкенов.

11. Химические свойства алкенов. Гомогенное и гетерогенное гидрирование. Реакции электрофильного присоединения АdЕ. Правило Марковникова. Галогенирование, сопряженное присоединение, гидрогалогенирование.

12. Окисление алкенов до диолов (реакция Вагнера), эпоксидов, карбонильных соединений, карбоновых кислот. Радикальные реакции алкенов: присоединение бромоводорода по Харашу, галогенирование в аллильное положение. Аллильный радикал. Мезомерный эффект.

13. Полимеризация алкенов. Радикальная, ионная и металлокомплексная полимеризация. Применение алкенов.

14. Типы диенов: кумулированные, сопряженные изолированные. Номенклатура и изомерия. Аллены, строение. 1,3-Алкадиены, особенности строения.

15. Способы получения 1,3-алкадиенов. Физические свойства 1,3-алкадиенов.

16. Химические свойства 1,3-диенов. 1,2- и 1,4-присоединение. Гидрирование. Галогенирование и гидрогалогенирование, кинетический и термодинамический контроль.

17. Реакция Дильса-Альдера (диеновый синтез). Полимеризация 1,3-алкадиенов, сополимеризация диенов с другими мономерами — стиролом, акрилонитрилом. Натуральный и синтетический каучуки.

18. Гомологический ряд алкинов, номенклатура и изомерия. Строение алкинов, sp-гибридизация. Методы синтеза алкинов: получение ацетилена пиролизом метана, алкилирование ацетилена, из дигалогенпроизводных. Физические свойства алкинов.  

19. Химические свойства алкинов. Гидрирование. Реакции электрофильного присоединения: галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация (реакция Кучерова), присоединение спиртов и  карбоновых кислот.

20. СН-кислотность терминальных алкинов. Ди-, три- и тетрамеризация ацетилена. Применение алкинов.

21. Гомологический ряд бензола. Номенклатура. Строение бензола  Понятие об ароматичности. Правило Хюккеля. Критерии ароматичности.

22. Получение ароматических углеводородов в промышленности (каталитический риформинг, переработка коксового газа и каменноугольной смолы, алкилирование). Лабораторные методы получения (сухая перегонка солей бензойной кислоты, реакция Вюрца-Фиттига, алкилирование по Фриделю-Крафтсу, дегидрирование циклоалканов). Физические свойства аренов. Токсичность и канцерогенность аренов.

23. Каталитическое гидрирование аренов. Фотохимическое хлорирование бензола.  Окисление алкилбензолов. Радикальные реакции замещения в боковой цепи алкилбензолов (галогенирование, нитрование).

24. Реакции электрофильного замещения в аренах. Общие представления о механизме реакции. Влияние природы заместителя на направление и скорость реакций электрофильного замещения (ориентанты I и II рода).

25. Согласованная и несогласованная ориентация двух или нескольких заместителей в ароматическом ядре.

26. Реакции ароматического электрофильного замещения: нитрование, сульфирование, галогенирование.

27. Реакции ароматического электрофильного замещения: алкилирование и ацилирование по Фриделю-Крафтсу.

28. Гидроксипроизводные углеводородов. Гомологический ряд, классификация, номенклатура и изомерия. Физические свойства спиртов.

29. Методы синтеза спиртов (из алкенов,  галогеналканов, карбонильных соединений, карбоновых кислот). Методы синтеза этанола (оксосинтез, гидролиз целлюлозы, спиртовое брожение) и метанола (окисление метана, оксосинтез).

30. Химические свойства спиртов. Спирты как ОН-кислоты. Спирты как основания Льюиса (образование оксониевых солей). Нуклеофильное замещение гидроксильной группы на галоген. Этерификация. Дегидратация спиртов. Окисление спиртов. Важнейшие представители одноатомных спиртов. Применение.

31. Двухатомные и трехатомные спирты. Номенклатура и изомерия. Физические свойства. Химические свойства: кислотность, образование хелатов, замещение гидроксильных групп на галоген, образование сложных эфиров с неорганическими и органическими кислотами. Применение.

32. Фенолы. Номенклатура. Гомологический ряд фенола. Методы синтеза фенолов (щелочное плавление солей сульфокислот, кумольный  способ получения фенола). Физические свойства.

33. Фенолы как ОН-кислоты, сравнение с алифатическими спиртами, влияние заместителей в бензольном ядре на кислотность фенолов. Получение простых и сложных эфиров фенолов.

34. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре фенолов: галогенирование, нитрование, сульфирование, алкилирование и ацилирование фенолов.

35. Карбоксилирование фенолятов щелочных металлов. Конденсация с альдегидами. Фенолформальдегидные смолы. Окисление фенолов. Гидрирование.

36. Альдегиды и кетоны.  Изомерия и номенклатура. Методы получения альдегидов и кетонов (окисление спиртов, пиролитическая кетонизация солей карбоновых кислот, гидролиз геминальных дигалогенпроизводных, гидратация алкинов, оксосинтез). Получение ароматических альдегидов и кетонов окислением алкилбензолов, реакциями ацилирования. Физические свойства альдегидов и кетонов.

37. Химические свойства. Строение карбонильной группы. Влияние строения углеводородного радикала на активность карбонильной группы. Реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе: взаимодействие с водой, спиртами, бисульфитом натрия, пятихлористым фосфором, аминами, гидроксиламином, гидразином, фенилгидразином, образование циангидринов.

38. Одноосновные  карбоновые кислоты. Номенклатура и изомерия. Способы получения: окисление первичных спиртов и альдегидов, гидролиз нитрилов. Промышленные методы получения: окисление парафиновых и ароматических углеводородов.  Физические свойства карбоновых кислот.

39. Химические свойства. Строение карбонильной группы и карбоксилат-иона. Ассоциация и диссоциация карбоновых кислот. Влияние на кислотность строения углеводородного радикала и заместителей в бензольном ядре.

40. Галогенангидриды и ангидриды кислот. Строение, методы получения. Взаимодействие с нуклеофильными реагентами (вода, спирты, амины, карбоновые кислоты).

41. Сложные эфиры. Строение и методы получения (этерификация, ацилирование спиртов и алкоголятов). Свойства сложных эфиров: гидролиз, перэтерификация, амминолиз.

42. Амиды кислот. Свойства амидов: гидролиз, дегидратация.

43. Нитрилы. Строение и методы получения. Химические свойства: гидролиз, алкоголиз, восстановление до аминов.

44. Амины. Классификация, номенклатура и изомерия. Методы синтеза: алкилирование аммиака и аминов алкилгалогенидами, восстановление нитросоединений и нитрилов.

45. Алифатические амины. Физические свойства. Строение аминогруппы. Основность аминов. Сравнение основности первичных, вторичных и третичных аминов. Протонирование алифатических аминов.

46. Ароматические и алкилароматические амины. Сравнение основности с алифатическими аминами. Влияние на основность заместителей в ароматическом ядре. Образование солей. 

Знание органической химии обязательно пригодится в жизни!

Приходит пожилой мужчина в аптеку и спрашивает: 
- У вас есть транс-9,13-диметил-7-(1,1,5-триметилциклогексен-5-ил-6)-нонатетраен-7,9,11,13-ол? 
Фармацевт, несколько минут спустя, спрашивает у другого: 
- У нас ретинол есть? 
- Витамин А, что ли? 
Старичок: 
- Да, он самый. Помню, что витамин, а какой, забыл!

Производные карбонильных соединений

Готовимся к проверочной работе по теме "Ароматические углеводороды"

Запишите уравнения реакций, укажите условия их протекания и названия образующихся соединений:
1. нитрование по Коновалову изобутилбензола;
2. алкилирование бензола этиленом;
3. окисление перманганатом калия в серной кислоте пара-бромэтилбензола;
4. взаимодействие фенилацетилена с аммиачным раствором оксида серебра;
5. сульфирование мета-бромбензойной кислоты;
6. озонолиз орто-ксилола;
7. нитрование метоксибензола;
8. реакция Вагнера со стиролом;
9. гидрирование бензола;
10. нитрование пара-бромметоксибензола.

Направляющий эффект заместителей в реакциях электрофильного замещения в ароматическом ряду

Арены и их производные

Реакция Дильса-Альдера

Готовимся к проверочной работе по теме "Непредельные углеводороды"

Запишите уравнения реакций, укажите условия их протекания и названия образующихся соединений:
1. полимеризация 4-метилпентена-2;
2. гидратация бутина-2;
3. окисление перманганатом калия в серной кислоте 2-метилбутена-2;
4. сопряженное присоединение брома к пентену-2 в присутствии LiCl;
5. присоединение этанола к бутину-1;
6. озонолиз 2-метилпентадиена-1,4;
7. полимеризация 2-хлорбутадиена-1,3;
8. взаимодействие амида натрия с бутен-1-ином-3;
9. гидрирование пентина-2 в присутствии катализатора Линдлара;
10. циклоприсоединение  (реакция Дильса-Альдера) 2,4-диметилгексадиена-1,3 к пропеновой кислоте.

Правила Кана-Ингольда-Прелога

Домашнее задание (ХЭБ-801-О)

Радикалы в ряду алканов

Студентам-экологам

Для подготовки к практическим занятиям рекомендую интерактивный мультимедиа учебник Дерябиной Г.И., Кантариа Г.В.  "Органическая химия".

Список литературы по дисциплине "Органическая химия" для студентов-экологов

1. Травень, В.Ф. Органическая химия : учебное пособие для вузов : в 3 т. Т. 1 [Электронный ресурс] : учебное пособие. — Электрон. дан. — М. : "Лаборатория знаний" (ранее "БИНОМ. Лаборатория знаний"), 2015. — 399 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=84108
2. Травень, В.Ф. Органическая химия : учебное пособие для вузов : в 3 ч. Т. 2 [Электронный ресурс] : учебное пособие. — Электрон. дан. — М. : "Лаборатория знаний" (ранее "БИНОМ. Лаборатория знаний"), 2015. — 548 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=84109
3. Травень, В.Ф. Органическая химия : учебное пособие для вузов : в 3 т. Т. 3 [Электронный ресурс] : учебное пособие. — Электрон. дан. — М. : "Лаборатория знаний" (ранее "БИНОМ. Лаборатория знаний"), 2015. — 389 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=84110
4. Боровлев, И.В. Органическая химия: термины и основные реакции [Электронный ресурс] : учебное пособие. — Электрон. дан. — М. : "Лаборатория знаний" (ранее "БИНОМ. Лаборатория знаний"), 2015. — 360 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=70742

Для чтения книг необходимо зарегистрироваться в читальном зале библиотеки нашего корпуса в электронно-библиотечной системе "Лань". После регистрации книги для Вас будут доступны из любой точки, где есть Интернет.

Ни пуха ни пера!

В трудные дни сессии помните:

Вопросы к экзамену по ВМС

1. Макромолекула и ее химическое звено. Степень полимеризации и контурная длина цепи. Важнейшие свойства полимеров, обусловленные большими размерами, цепным строением и гибкостью макромолекул.
2. Классификация ВМС в зависимости от происхождения и химического состава.
3. Классификация ВМС в зависимости от строения основной цепи.
4. Конфигурационная изомерия. Конфигурационные изомеры, стереорегулярные макромолекулы.
5. Конформационная изомерия. Внутримолекулярное вращение. Свободно-сочлененная цепь как идеальная модель гибкой макромолекулы.
6. Гибкость реальных цепей. Понятие о статистическом сегменте.
7. Среднее расстояние между концами цепей и радиус инерции макромолекулы как характеристики чувствительные к конформационному состоянию цепи.
8. Гибкость макромолекулы. Количественные характеристики гибкости макромолекул.
9. Связь гибкости макромолекул с их химическим строением. Факторы, влияющие на гибкость реальных цепей.
10. Полидисперсность высокомолекулярных соединений. Усредненные молекулярные массы (среднечисловая, средневесовая, средневязкостная, z-средняя). Распределение по молекулярным массам (уни- и полимодальные).
11. Термодинамическое поведение макромолекул в растворе и его особенности по сравнению с поведением молекул низкомолекулярных веществ. Отличие истинных растворов полимеров от коллоидных и от  растворов низкомолекулярных веществ.
12. Неограниченное и ограниченное  набухание. Факторы, влияющие на растворение и набухание полимеров.
13. Фазовые диаграммы систем полимер – растворитель. Критические температуры растворения. Явления расслаивания.
14. Термодинамический критерий растворимости. Отклонение от идеальности растворов полимеров. Уравнение состояния полимера в растворе. Второй вириальный коэффициент и q-условия.
15. Вязкость разбавленных растворов. Приведенная и характеристическая вязкости и другие вязкостные характеристики растворов полимеров.
16. Связь характеристической вязкости с молекулярной массой полимера (уравнение Марка-Куна-Хаувинка). Связь характеристической вязкости со средними размерами макромолекул (уравнение Флори-Фокса).
17. Вискозиметрия и осмометрия как методы определения усредненных масс полимеров.
18. Полиэлектролиты. Количественные характеристики силы поликислот и полиоснований. Изоэлектрическая и изоионная точка. Амфотерные полиэлектролиты.
19. Надмолекулярная структура полимеров. Модели надмолекулярных структур аморфных полимеров Каргина, Иеха, Перепечко
20. Надмолекулярная структура кристаллических полимеров, степень кристалличности. Виды кристаллических структур.
21. Фазовые и физические состояния полимеров.
22. Термомеханические кривые полимеров. Температуры стеклования и текучести. Влияние гибкости полимера на его поведение при деформации. Зависимость формы термомеханической кривой от молекулярной массы полимера.
23. Термомеханические кривые кристаллических и аморфных полимеров (линейных и сетчатых).
24. Классификация цепных полимеризационных процессов. Сравнительная характеристика радикальной и ионной полимеризаций.
25. Термодинамика полимеризации. Понятие о полимеризационно-деполимеризационном равновесии.
26. Радикальная полимеризация: стадия инициирования и инициаторы.
27. Радикальная полимеризация: реакции роста, обрыва и передачи цепи. Механизм действия ингибиторов.
28. Уравнение скорости радикальной полимеризации. Длина кинетической цепи и средняя степень полимеризации.
29. Факторы, влияющие на скорость радикальной полимеризации и среднюю степень полимеризации.
30. Радикальная сополимеризация. Уравнение состава сополимера. Роль полярных факторов: «Q – e» схема. Методы определения констант сополимеризации.
31. Катионная полимеризация. Характеристика мономеров, способных полимеризоваться по катионному типу. Катализаторы и промоторы.
32. Рост и ограничение роста цепи при катионной полимеризации. Влияние природы растворителя.
33. Кинетика катионной полимеризации.
34. Анионная полимеризация. Характеристика мономеров, катализаторы.
35. Инициирование, рост и ограничение роста цепи при анионной полимеризации. «Живые» цепи.
36. Ионно-координационная полимеризация в присутствии гомогенных катализаторов Циглера-Натта, p-аллильных комплексов переходных металлов, оксидно-металлических катализаторов.
37. Типы реакций поликонденсации. Основные различия цепных и ступенчатых процессов. Проведение поликонденсации в растворе, расплаве, на границе раздела фаз.
38. Молекулярная масса и ММР при поликонденсации. Влияние стехиометрии, монофункциональных примесей и побочных реакций на молекулярную массу продуктов.
39. Особенности реакционной способности функциональных групп макромолекул.
40. Химические реакции, не приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул: полимераналогичные и внутримолекулярные превращения.
41. Химические реакции, приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул. Расщепление полимерных цепей под влиянием химических и физических (в том числе механических) воздействий.
42. Химические реакции, приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул. Сшивание полимерных цепей. Вулканизация каучуков. Формование полимерных изделий из реакционноспособных олигомеров (отверждение).
43. Синтез сложных полиэфиров, получение, применение.
44. Полиамиды. Их свойства, получение.
45. Фенолформальдегидные смолы, их синтез, свойства.
46. Мочевино-, меламиноформальдегидные смолы, их получение, свойства.
47. Полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, получение.
48. Полистирол, методы получения, свойства, применения.
49. Полисилоксаны, методы получения, свойства, применение.
50. Полиуретаны, методы получения, свойства, применение.

Образец экзаменационного билета

1. Вискозиметрия и осмометрия как методы определения усредненных масс полимеров. (Максимальная оценка 10 баллов)
2. Химические реакции, не приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул: полимераналогичные и внутримолекулярные превращения. (Максимальная оценка 10 баллов)
3. Полистирол, методы получения, свойства, применение. (Максимальная оценка 10 баллов)
4. Задача. Зная показатели полярности мономеров (-0,35; 0,40), вычислите константы сополимеризации, если из мономерной смеси, содержащей 20% (мол.) первого мономера, при малых степенях превращения получен сополимер, содержащий 85% (мол.) звеньев второго мономера. (Максимальная оценка 15 баллов)

Выходим на финишную прямую

Форму теста необходимо заполнить до 23-00 30 мая. Анализ работ на практическом занятии 31.05 в 13-15 (ауд. 101).

С любовью к органической химии...

Готовы ли Вы к коллоквиуму? Проверьте свои знания!

Для работы удобно использовать полноэкранный режим. Для этого необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу с красными стрелочками.

Поликонденсация на границе раздела фаз

Домашнее задание

Образец контрольной работы № 2

Ионно-координационная полимеризация этилена

Повторим пройденное...

Программа коллоквиума № 4

Химические превращения полимеров. Особенности реакционной способности функциональных групп макромолекул: влияние конфигурации, конформации и надмолекулярной структуры полимера.

Химические реакции, не приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул: полимераналогичные и внутримолекулярные превращения. Примеры использования полимераналогичных превращений и внутримолекулярных реакций для получения новых полимеров.

Химические реакции, приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул. Химическая и физическая, цепная и случайная деструкции. Сшивание полимерных цепей. Вулканизация каучуков. Формование полимерных изделий из реакционноспособных олигомеров (отверждение).

Краткая характеристика, методы получения и области применения важнейших представителей различных классов полимеров: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полибутадиен, полиизопрен, полистирол, полианилин, мочевино-, меламино-, фенолформальдегидные смолы, кремнийорганические полимеры, лавсан, нейлон. 

Важнейшие представители полимеров: получениие, свойства, применение

Для подготовки к четвертому коллоквиуму рекомендую учебное пособие преподавателей Казанского государственного университета  Собанова А.А., Курамшина А.И., Бурнаевой Л.М., Черкасова Р.А. Для прочтения нажмите здесь.

"Во всем мне хочется дойти до самой сути..." (Б. Пастернак)

Просмотрев два видео, найдите неточности в изображении процесса радикальной полимеризации. Своё мнение высказывайте в комментариях к сообщению. Внимательных ждет награда...

Образец контрольной работы № 1

Программа коллоквиума № 3

Синтез полимеров.
Классификация основных методов получения полимеров.
1.     Полимеризация.
Термодинамика полимеризации. Понятие о полимеризационно-деполимеризационном равновесии. Верхняя и нижняя предельные температуры полимеризации.
1.1. Радикальная полимеризация.
Инициирование, типы инициаторов. Реакции роста, обрыва и передачи цепи. Механизм действия ингибиторов, регуляторов роста цепи. Теломеризация. Особенности радикальной полимеризации при глубоких степенях превращения; «гель-эффект». Кинетика радикальной полимеризации при малых степенях превращения. Влияние различных факторов на скорость и среднюю степень полимеризации. Способы проведения радикальной полимеризации: в массе, в растворе, в суспензии и в эмульсии.
Радикальная сополимеризация. Уравнение состава сополимеров. Константы сополимеризации, методы их определения. Относительные реакционные способности мономеров и радикалов. Роль стерических, полярных и других факторов: «Q-e» схема.
1.2. Катионная полимеризация.
Характеристика мономеров, способных вступать в катионную полимеризацию. Катализаторы и промоторы. Рост и ограничение роста цепей при катионной полимеризации. Влияние природы растворителя. Кинетика процесса.
1.3. Анионная полимеризация.
Характеристика мономеров, способных вступать в анионную полимеризацию. Катализаторы анионной полимеризации. Инициирование, рост и ограничение роста цепей при анионной полимеризации. Типы активных центров в реакции роста цепи. Особенности полимеризации в присутствии литийорганических соединений. Особенности «живущей» полимеризации, ее практическое значение. Кинетика анионной полимеризации. Сравнительная характеристика радикальной и ионной полимеризаций.
1.4. Ионно-координационная полимеризация.
Ионно-координационная полимеризация в присутствии гомогенных и гетерогенных катализаторов Циглера-Натта, p-аллильных комплексов переходных металлов, оксидно-металлических катализаторов.
2. Поликонденсация.
Типы реакций поликонденсации. Мономеры для получения некоторых поликонденсационных полимеров. Основные стадии и сопутствующие процессы. Молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение при поликонденсации. Влияние стехиометрии, монофункциональных примесей и побочных реакций на молекулярную массу продуктов. Проведение поликонденсации в растворе, расплаве, на границе раздела фаз. Основные различия полимеризационных и поликонденсационных процессов.

Предлагаю к просмотру

Программа коллоквиума № 2

Растворы полимеров

Отличия истинных растворов полимеров от коллоидных, растворов полимеров от растворов низкомолекулярных соединений. Набухание как процесс, предшествующий растворению. Неограниченное и ограниченное набухание. Количественные характеристики набухания. Практическое значение явления набухания. Факторы, определяющие растворение и набухание.

Фазовые диаграммы систем растворитель-полимер. Критические температуры растворения.

Особенности термодинамики растворов полимеров. Отклонения от идеального поведения и их причины. Уравнение состояния полимера в растворе. Второй вириальный коэффициент и q-условия. Невозмущенные размеры макромолекулы в растворе и оценка гибкости. Определение среднечисловой молекулярной массы осмометрическим методом.

Гидродинамические свойства макромолекул в растворе. Вязкость разбавленных растворов. Приведенная и характеристическая вязкости. Связь характеристической вязкости с молекулярной массой (уравнение Марка-Куна-Хаувинка). Связь характеристической вязкости со средними размерами макромолекул (уравнение Флори-Фокса). Вискозиметрия как метод определения средневязкостной молекулярной массы.

Ионизирующиеся макромолекулы (полиэлектролиты). Химические и физико-химические особенности поведения ионизирующихся макромолекул (поликислот, полиоснований и их солей). Количественные характеристики силы поликислот и полиоснований. Изоэлектрическая и изоионная точки. Амфотерные полиэлектролиты.

К практическому занятию

Домашнее задание

Программа коллоквиума № 1 по ВМС

         Основные понятия и определения: полимер, олигомер, составное структурное звено, степень полимеризации. Важнейшие свойства полимерных веществ, обусловленные большими размерами, цепным строением и гибкостью макромолекул. Роль полимеров  в живой природе и их значение как промышленных материалов (пластмассы, каучуки, волокна и пленки, покрытия, клеи). Место науки о полимерах как самостоятельной фундаментальной области знания среди других фундаментальных химических дисциплин.

Классификация полимеров в зависимости от происхождения, химического состава и строения основной цепи. Природные, искусственные и синтетические полимеры. Органические, неорганические и элементоорганические полимеры. Линейные, разветвленные, лестничные и сшитые полимеры. Гомополимеры, сополимеры, блок-сополимеры, привитые сополимеры. Гомоцепные и гетероцепные полимеры.

Полидисперсность полимеров. Виды распределений: молекулярно-числовое и молекулярно-массовое, интегральная и дифференциальная кривые, уни- и мультимодальные. Усредненные молекулярные массы (среднечисловая, средневесовая, средневязкостная, z-средняя), экспериментальные методы их определения. Методы оценки полидисперсности полимеров.

Конфигурация макромолекулы и конфигурационная изомерия. Конфигурационные изомеры в макромолекулах полимеров монозамещенных этиленов и диенов. Стереоизомерия и стереорегулярные макромолекулы. Изотактические и синдиотактические полимеры.

Конформационная изомерия и конформация макромолекулы. Внутримолекулярное вращение и гибкость макромолекулы. Свободно-сочлененная цепь как идеализированная модель гибкой макромолекулы. Среднее расстояние между концами цепи и радиус инерции макромолекулы как характеристики чувствительные к конформационному состоянию цепи. Функция распределения расстояний между концами свободно-сочлененной цепи. 
    Термодинамическая и кинетическая гибкости. Понятие о статистическом сегменте. Количественные характеристики гибкости (параметр жесткости, длина термодинамического, кинетического и механического сегментов, параметр гибкости Флори). Связь гибкости макромолекул с их химическим строением. Факторы, влияющие на гибкость реальных цепей. Пластификация полимеров.

Надмолекулярная организация аморфных полимеров.

Надмолекулярная структура кристаллических полимеров. Степень кристалличности. Виды кристаллических структур: кристаллиты, монокристаллы, фибриллы, сферолиты.

Фазовые состояния полимеров: аморфное (жидкое) и кристаллическое. Физические состояния аморфных полимеров: стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее. Температура стеклования и текучести. Термомеханические кривые аморфных полимеров. Зависимость формы термомеханической кривой от молекулярной массы полимера. Термомеханические кривые кристаллических и кристаллизующихся аморфных полимеров.

Образец проверочной работы № 1 (ВМС)

1. Напишите структурные формулы следующих мономеров:
     а) изопрен; б) винилиденхлорид; в) адипиновая кислота; г) метилакрилат; д) этиленгликоль.
2. Напишите структурные формулы следующих полимеров:
     а) полистирол; б) поливинилацетат; в) полиизобутилен; г) полиметилметакрилат; 
     д) политетрафторэтилен.

Желаю всем только отличных результатов!

Регламент балльно-рейтинговой системы по ВМС

1. Максимальная оценка по дисциплине ­– 100 баллов. За семестр студент может получить до 55 баллов, экзамен оценивается в 45 баллов.
2. Баллы в семестре начисляются в полном объеме только при условии вовремя пройденной аттестации, в другом случае максимально возможное количество баллов уменьшается на 20% (для коллоквиумов и контрольных работ).
3. В течение семестра по основным темам дисциплины в начале практических занятий проводится 10 пятнадцатиминутных проверочных работ, каждая из которых оценивается в 1 балл. Максимальное количество баллов, которое можно получить за данную текущую форму контроля, равно 10.
4. Выполнение домашних заданий контролируется постоянно, но 5 раз в течение семестра оценка (максимально 1 балл за работу) засчитывается в рейтинг. Время проверки выбирается на усмотрение преподавателя. Студенты о предстоящей проверке не предупреждаются.
5. В течение семестра проводятся 4 коллоквиума и 2 контрольных работы, оцениваемых по 5 баллов. Максимальное количество баллов за данные формы контроля равно 30.
6. В конце семестра студенты сдают зачет в форме тестирования. В тесте 20 вопросов, за каждый правильный ответ по 0,5 балла, всего на зачетном тестировании можно получить 10 баллов.
7. Активная работа на практическом занятии, посещение всех лекций поощряются 1 дополнительным баллом. Пропуски лабораторных и практических занятий без уважительных причин наказываются (минус 1 балл за каждый пропуск).
8. Для зачета необходимо выполнить и сдать все лабораторные работы, а также иметь не менее 28 баллов в сумме: зачетное тестирование и баллы, полученные в семестре. Набравшим в семестре более 50 баллов автоматически выставляется оценка «отлично».
9. Экзамен проводится в форме устного собеседования. В экзаменационном билете 2 теоретических вопроса и задача. За два вопроса и задачу можно получить по 15 баллов.
10. Экзаменационная оценка является суммой итоговой аттестации за семестр и баллов, полученных на экзамене. При этом академическая оценка «удовлетворительно» выставляется за 55 включительно – 70 баллов, «хорошо» – за 70 включительно – 85 баллов, «отлично» – за 85 включительно – 100 баллов.

Список рекомендуемой литературы по дисциплине "Высокомолекулярные соединения"

1. Семчиков Ю. Д. Высокомолекулярные соединения, М.: «Академия», 2005.
2. Кулезнев В. Н., Шершнев В. А. Химия и физика полимеров, М.: «КолосС», 2007 .
3. Тагер А.А. «Физико-химия полимеров», М.: «Химия», 1978.
4. Шур А. М. Высокомолекулярные соединения, М.: «Высш. шк.», 1981.
5. Практикум по высокомолекулярным соединениям. Учеб. пособие / Под ред. Кабанова В. А. М.: «Химия», 1987.
6. Высокомолекулярные соединения. Практикум (часть 1), сост. Глиздинская Л.В., Омск: изд-во ОмГУ им. Ф.М. Достоевского, 2012.
7. Высокомолекулярные соединения. Практикум (часть 2), сост. Глиздинская Л.В., Омск: изд-во ОмГУ им. Ф.М. Достоевского, 2014.
8. Энциклопедия полимеров: в 3 т. М.: БСЭ, 1972-1977.
9. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: в 2-х частях. М.: "Мир", 1983.

Вопросы к экзамену (ХЭБ-701-О)

1. Органическая химия  как теоретическая база экологии. Сырьевые источники органических соединений. Классификация органических соединений.

2. Основные положения теории строения органических соединений. Изомерия.

3. Типы химических связей в молекулах органических соединений: ковалентные, ионные, донорно-акцепторные, водородные. Простые и кратные связи, гибридизация.

4. Механизмы реакций органических соединений. Гомолитический и гетеролитический разрыв связи.

5. Гомологический ряд алканов, номенклатура и изомерия. Построение названий органических соединений в соответствии с правилами номенклатуры ИЮПАК. Строение алканов.

6. Природные источники алканов. Методы синтеза алканов: промышленные (процесс Фишера-Тропша) и лабораторные (реакции Вюрца, Дюма, гидрирование непредельных углеводородов, реакция Кольбе). Физические свойства алканов.

7. Химические свойства алканов. Реакции радикального замещения SR. Относительная стабильность алкильных радикалов. Индуктивный эффект. Галогенирование (фторирование, хлорирование, бромирование, иодирование).

8. Сульфохлорирование, сульфоокисление и нитрование алканов.  Окисление алканов. Термический и каталитический кренинг. Дегидрирование алканов. Применение алканов.

9. Гомологический ряд алкенов. Номенклатура. Природа двойной связи, sp2-гибридизация. Строение алкенов, геометрическая изомерия (цис-, транс- и Z-, Е-номенклатура).

10. Методы получения алкенов: термический крекинг, дегидрирование алканов, дегидрогалогенирование алкилгалогенидов, дегидратация спиртов, дегалогенирование виц-дигалогеналканов, восстановление алкинов. Физические свойства алкенов.

11. Химические свойства алкенов. Гомогенное и гетерогенное гидрирование. Реакции электрофильного присоединения АdЕ. Правило Марковникова. Галогенирование, сопряженное присоединение, гидрогалогенирование.

12. Окисление алкенов диолов (реакция Вагнера), эпоксидов, карбонильных соединений, карбоновых кислот. Вакер-процесс. Радикальные реакции алкенов: присоединение бромоводорода по Харашу, галогенирование в аллильное положение. Аллильный радикал. Мезомерный эффект.

13. Полимеризация алкенов. Радикальная, ионная и металлокомплексная полимеризация. Применение алкенов.

14. Типы диенов: кумулированные, сопряженные изолированные. Номенклатура и изомерия. Аллены, строение. 1,3-Алкадиены, особенности строения.

15. Способы получения 1,3-алкадиенов. Физические свойства 1,3-алкадиенов.

16. Химические свойства 1,3-диенов. 1,2- и 1,4-присоединение. Гидрирование. Галогенирование и гидрогалогенирование, кинетический и термодинамический контроль.

17. Реакция Дильса-Альдера (диеновый синтез). Полимеризация 1,3-алкадиенов, сополимеризация диенов с другими мономерами — стиролом, акрилонитрилом. Натуральный и синтетический каучуки.

18. Гомологический ряд алкинов, номенклатура и изомерия. Строение алкинов, sp-гибридизация. Методы синтеза алкинов: получение ацетилена пиролизом метана, алкилирование ацетилена, из дигалогенпроизводных. Физические свойства алкинов.  

19. Химические свойства алкинов. Гидрирование. Реакции электрофильного присоединения: галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация (реакция Кучерова), присоединение спиртов и  карбоновых кислот.

20. СН-кислотность терминальных алкинов. Ди-, три- и тетрамеризация ацетилена. Применение алкинов.

21. Гомологический ряд бензола. Номенклатура. Строение бензола  Понятие об ароматичности. Правило Хюккеля. Критерии ароматичности.

22. Получение ароматических углеводородов в промышленности (каталитический риформинг, переработка коксового газа и каменноугольной смолы, алкилирование). Лабораторные методы получения (сухая перегонка солей бензойной кислоты, реакция Вюрца-Фиттига, алкилирование по Фриделю-Крафтсу, дегидрирование циклоалканов). Физические свойства аренов. Токсичность и канцерогенность аренов.

23. Каталитическое гидрирование аренов. Фотохимическое хлорирование бензола.  Окисление алкилбензолов. Радикальные реакции замещения в боковой цепи алкилбензолов (галогенирование, нитрование).

24. Реакции электрофильного замещения в аренах. Общие представления о механизме реакции. Влияние природы заместителя на направление и скорость реакций электрофильного замещения (ориентанты I и II рода).

25. Согласованная и несогласованная ориентация двух или нескольких заместителей в ароматическом ядре.

26. Реакции ароматического электрофильного замещения: нитрование, сульфирование, галогенирование.

27. Реакции ароматического электрофильного замещения: алкилирование и ацилирование по Фриделю-Крафтсу.

28. Гидроксипроизводные углеводородов. Гомологический ряд, классификация, номенклатура и изомерия. Физические свойства спиртов.

29. Методы синтеза спиртов (из алкенов,  галогеналканов, карбонильных соединений, карбоновых кислот). Методы синтеза этанола (оксосинтез, гидролиз целлюлозы, спиртовое брожение) и метанола (окисление метана, оксосинтез).

30. Химические свойства спиртов. Спирты как ОН-кислоты. Спирты как основания Льюиса (образование оксониевых солей). Нуклеофильное замещение гидроксильной группы на галоген. Этерификация. Дегидратация спиртов. Окисление спиртов. Важнейшие представители одноатомных спиртов. Применение.

31. Двухатомные и трехатомные спирты. Номенклатура и изомерия. Физические свойства. Химические свойства: кислотность, образование хелатов, замещение гидроксильных групп на галоген, образование сложных эфиров с неорганическими и органическими кислотами. Применение.

32. Фенолы. Номенклатура. Гомологический ряд фенола. Методы синтеза фенолов (щелочное плавление солей сульфокислот, кумольный  способ получения фенола). Физические свойства.

33. Фенолы как ОН-кислоты, сравнение с алифатическими спиртами, влияние заместителей в бензольном ядре на кислотность фенолов. Получение простых и сложных эфиров фенолов.

34. Реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре фенолов: галогенирование, нитрование, сульфирование, алкилирование и ацилирование фенолов.

35. Карбоксилирование фенолятов щелочных металлов. Конденсация с альдегидами. Фенолформальдегидные смолы. Окисление фенолов. Гидрирование.

36. Альдегиды и кетоны.  Изомерия и номенклатура. Методы получения альдегидов и кетонов (окисление спиртов, пиролитическая кетонизация солей карбоновых кислот, гидролиз геминальных дигалогенпроизводных, гидратация алкинов, оксосинтез, Вакер-процесс). Получение ароматических альдегидов и кетонов окислением алкилбензолов, реакциями ацилирования. Физические свойства альдегидов и кетонов.

37. Химические свойства. Строение карбонильной группы. Влияние строения углеводородного радикала на активность карбонильной группы. Реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе: взаимодействие с водой, спиртами, бисульфитом натрия, пятихлористым фосфором, образование циангидринов.

38. Одноосновные  карбоновые кислоты. Номенклатура и изомерия. Способы получения: окисление первичных спиртов и альдегидов, гидролиз нитрилов. Промышленные методы получения: окисление парафиновых и ароматических углеводородов.  Физические свойства карбоновых кислот.

39. Химические свойства. Строение карбонильной группы и карбоксилат-иона. Ассоциация и диссоциация карбоновых кислот. Влияние на кислотность строения углеводородного радикала и заместителей в бензольном ядре.

40. Галогенангидриды и ангидриды кислот. Строение, методы получения. Взаимодействие с нуклеофильными реагентами (вода, спирты, амины, карбоновые кислоты).

41. Сложные эфиры. Строение и методы получения (этерификация, ацилирование спиртов и алкоголятов). Свойства сложных эфиров: гидролиз, перэтерификация, амминолиз.

42. Амиды кислот. Свойства амидов: гидролиз, дегидратация.

43. Нитрилы. Строение и методы получения. Химические свойства: гидролиз, алкоголиз, восстановление до аминов.

44. Амины. Классификация, номенклатура и изомерия. Методы синтеза: алкилирование аммиака и аминов алкилгалогенидами, восстановление нитросоединений и нитрилов.

45. Алифатические амины. Физические свойства. Строение аминогруппы. Основность аминов. Сравнение основности первичных, вторичных и третичных аминов. Протонирование алифатических аминов.

46. Ароматические и алкилароматические амины. Сравнение основности с алифатическими аминами. Влияние на основность заместителей в ароматическом ядре. Образование солей.