Программа GATE Chemistry Syllabus

Разделы / Единицы	Темы
Section A	Physical Chemistry
Раздел 1	Структура
Модуль 2	Равновесие
Блок 3	Кинетика
Раздел 4	Поверхности и интерфейсы
Section B	Inorganic Chemistry
Раздел 1	Элементы основной группы
Модуль 2	Переходные элементы
Блок 3	Лантаноиды и актиниды
Раздел 4	Металлоорганические соединения
Блок 5	Радиоактивность
Блок 6	Биоинорганическая химия
Блок 7	Твердые тела
Блок 8	Инструментальные методы анализа
Section C	Organic Chemistry
Раздел 1	Стереохимия
Модуль 2	Механизмы реакции
Блок 3	Органический синтез
Раздел 4	Перициклические реакции и фотохимия
Блок 5	Гетероциклические соединения
Блок 6	Биомолекулы
Блок 7	Спектроскопия

Учебная программа

Section A: Physical Chemistry

Unit 1: Structure

Постулаты квантовой механики
Зависящие от времени и не зависящие от времени уравнения Шредингера
Прирожденная интерпретация
Частица в коробке
Гармонический осциллятор
Жесткий ротор
Атом водорода: атомные орбитали
Многоэлектронные атомы: орбитальное приближение
Вариационная техника и методы возмущений первого порядка
Химическая связь: теория валентной связи и теория ЛКАО-МО
Гибридные орбитали
Применение ЛКАО-МОТ к H ₂₊ , H ₂ и другим гомоядерным двухатомным молекулам, гетероядерным двухатомным молекулам, таким как HF, CO, NO, и к простым делокализованным π-электронным системам
Приближение Хюккеля и его приложение к кольцевым π - электронным системам
Элементы симметрии и операции
Группы точек и таблицы символов
Происхождение правил отбора для вращательной, колебательной, электронной и рамановской спектроскопии двухатомных и многоатомных молекул
Коэффициенты Эйнштейна
Связь интеграла переходного момента с молярным коэффициентом экстинкции и силой осциллятора
Основные принципы ядерного магнитного резонанса: ядерный g-фактор, химический сдвиг, ядерная связь

Unit 2: Equilibrium

Законы термодинамики
Стандартные состояния
Thermochemistry
Термодинамические функции и их отношения -
- Соотношения Гиббса-Гельмгольца и Максвелла
- Уравнение Вант-Гоффа
Критерии спонтанности и равновесия
Абсолютная энтропия
Парциальные молярные количества
Термодинамика смешения
Химический потенциал
Коэффициенты летучести, активности и активности
Химическое равновесие
Зависимость константы равновесия от температуры и давления
Неидеальные решения
Ионная подвижность и проводимость
Предельный закон Дебая-Гюккеля
Уравнение Дебая-Хюккеля-Онзагера
Стандартные электродные потенциалы и электрохимические ячейки
Потенциометрическое и кондуктометрическое титрование
Правило фаз
Уравнение Клаузиуса Клапейрона
Фазовая диаграмма однокомпонентных систем: CO ₂ , H ₂ O, S
Двухкомпонентные системы -
- Система жидкость-пар
- Система жидкость-жидкость
- Системы твердое тело-жидкость
Фракционная перегонка
Азеотропы и эвтектики
Статистическая термодинамика -
- Микроканонические и канонические ансамбли
- Распределение Больцмана
- Функции разделения
- Термодинамические свойства

Unit 3: Kinetics

Теория переходного состояния -
- Уравнение Эйринга
- Термодинамические аспекты
Поверхности потенциальной энергии и классические траектории
Элементарные, параллельные, противоположные и последовательные реакции
Приближение установившегося состояния
Механизмы сложных реакций
Мономолекулярные реакции
Кинетика полимеризации и ферментативного катализа
Кинетика быстрых реакций: релаксационные и проточные методы
Кинетика фотохимических и фотофизических процессов

Unit 4: Surfaces and Interfaces

Физисорбция и хемосорбция
Изотермы Ленгмюра, Фрейндлиха и БЭТ
Поверхностный катализ: механизм Ленгмюра-Хиншелвуда
Поверхностное натяжение, вязкость
Self-assembly
Физическая химия коллоидов, мицелл и макромолекул

Section B: Inorganic Chemistry

Unit 1: Main Group Elements

Гидриды, галогениды, оксиды, оксикислоты, нитриды, сульфиды - формы и реакционная способность
Структура и связь боранов, карборанов, силиконов, силикатов, нитрида бора, боразинов и фосфазенов.
Аллотропы углерода
Химия благородных газов, псевдогалогенов и межгалогенных соединений
Кислотно-основные концепции

Unit 2: Transition Elements

Координационная химия -
- структура и изомерия
- Теории связи (VBT, CFT и MOT)
Диаграммы уровней энергии в различных кристаллических полях, CFSE, приложения CFT, искажения Яна-Теллера
Электронные спектры комплексов переходных металлов -
- Спектроскопические символы термина
- Правила отбора
- Диаграммы Оргеля
- Спектры переноса заряда
Магнитные свойства комплексов переходных металлов
Механизмы реакции -
- Кинетическая и термодинамическая стабильность
- Реакции замещения и окислительно-восстановительные реакции

Unit 3: Lanthanides and Actinides

Recovery
Периодические свойства
Свойства спектров
Магнитные свойства

Unit 4: Organometallics

Правило 18 электронов
- metal-alkyl
- metal-carbonyl
- металлоолефиновые и металлкарбеновые комплексы
- metallocenes
Флюксионность в металлоорганических комплексах
Типы металлоорганических реакций
Гомогенный катализ -
- Hydrogenation
- Hydroformylation
- Синтез уксусной кислоты
- Метатезис и окисление олефинов
Гетерогенный катализ -
- Реакция Фишера-Тропша
- Полимеризация Циглера-Натта

Unit 5: Radioactivity

Процессы распада
Период полураспада радиоактивных элементов
Процессы деления и синтеза

Unit 6: Bioinorganic Chemistry

Ионный (Na ⁺ и K ⁺ ) транспорт
Связывание кислорода
Транспорт и утилизация
Реакции электронного переноса
Фиксация азота
Металлоферменты, содержащие -
- Magnesium
- Molybdenum
- Iron
- Cobalt
- Copper
- Zinc

Unit 7: Solids

Кристаллические системы и решетки
Самолеты Миллера
Хрустальная упаковка
Кристаллические дефекты
Закон Брэгга
Ионные кристаллы
Структуры соединений типа AX, AX2, ABX3
Spinels
Теория ленты
Metals
Semiconductors

Unit 8: Instrumental Methods of Analysis

УФ-видимая спектрофотометрия
ЯМР и ЭПР спектроскопия
Масс-спектрометрии
Хроматография, включая ГХ и ВЭЖХ
Электроаналитические методы -
- Polarography
- Циклическая вольтамперометрия
- Ионоселективные электроды
Термоаналитические методы

Section C: Organic Chemistry

Unit 1: Stereochemistry

Хиральность органических молекул с хиральными центрами или без них и определение их абсолютных конфигураций
Относительная стереохимия в соединениях, имеющих более одного стереогенного центра
Гомотопные, энантиотопные и диастереотопные атомы, группы и грани
Стереоселективный и стереоспецифический синтез
Конформационный анализ ациклических и циклических соединений
Геометрическая изомерия
Конфигурационные и конформационные эффекты и участие соседних групп в реактивности и селективности / специфичности

Unit 2: Reaction Mechanisms

Основные механистические концепции -
- Кинетический и термодинамический контроль
- Постулат Хаммонда и принцип Куртина-Хэммета
Методы определения механизмов реакции посредством идентификации продуктов, промежуточных продуктов и изотопного мечения
Реакции нуклеофильного и электрофильного замещения (как ароматического, так и алифатического)
Реакции присоединения к кратным связям углерод-углерод и углерод-гетероатом (N, O)
Реакции элиминации
Реактивные промежуточные продукты -
- Carbocations
- Carbanions
- Carbenes
- Nitrenes
- Arynes
- Свободные радикалы
Молекулярные перестройки с участием электронодефицитных атомов

Unit 3: Organic Synthesis

Синтез, реакции, механизмы и селективность с участием следующих классов соединений:
- Alkenes
- Alkynes
- Arenes
- Alcohols
- Phenols
- Aldehydes
- Ketones
- Карбоновые кислоты
- Esters
- Nitriles
- Halides
- Нитросоединения
- Амины и амиды
Использование реагентов на основе Mg, Li, Cu, B, Zn и Si в органическом синтезе
Образование углерод-углеродной связи посредством реакций сочетания - Хек, Сузуки, Стилле и Соногошира
Концепции многоступенчатого синтеза -
- Ретросинтетический анализ
- Стратегические разъединения
- Синтоны и синтетические эквиваленты
Реакционная способность Umpolung - эквиваленты формил- и ацил-анионов
Селективность в органическом синтезе - хемо-, регио- и стереоселективность
Защита и снятие защиты функциональных групп
Концепции асимметричного синтеза - разрешение (в том числе ферментативное), десимметризация и использование хиральных вспомогательных веществ
Реакции образования углерод-углеродной связи через еноляты (включая еноляты бора), енамины и простые эфиры силил енола.
Реакция присоединения Майкла
Стереоселективное добавление к C = O группам (модели Крэма и Фелкина-Аня)