Основы общей химии

ОСНОВЫ 
ОБЩЕЙ ХИМИИ

Москва
ИНФРА-М
2022

УЧЕБНОЕ  ПОСОБИЕ

В.И. ЕЛФИМОВ

Допущено
Министерством образования и науки
Российской Федерации
в качестве учебного пособия для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся 
по химико-технологическим 
направлениям подготовки

Второе издание

Подписано в печать 25.03.2022. 

Формат 60 90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 16,0. Уч.-изд. л. 17,28.

ППТ65.     

Цена свободная.

 

TK 292400-1945264-250315

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»

127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1

Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

E-mail: books@infra-m.ru        http://www.infra-m.ru

УДК 54(075.8)
ББК 24.1я73

 
Е55

© Елфимов В.И., 2015

ББК 24.1я73

Елфимов В.И. 

Основы общей химии : учебное пособие / В.И. Елфимов. — 

2-е изд. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 256 с. — (Высшее образование: Бакалавриат).

В  учебном пособии изложены теоретические основы курса общей и 

неорганической химии: основные понятия и законы химии, строение атома, Периодический закон и Периодическая система химических элементов 
Д.И. Менделеева, химическая связь и строение молекул, основные представления о химической термодинамике, химической кинетике и равновесии, 
коллигативные свойства растворов, ионные равновесия в водных растворах, 
окислительно-восстановительные реакции, основы электрохимии. 

Для студентов вузов, обучающихся по химико-технологическим направ
лениям. Может представлять интерес для студентов, изучающих нехимические специальности. 

Е55

ФЗ 

№ 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

ISBN 978-5-16-010066-1 (print)
ISBN 978-5-16-101776-0 (online)

ISBN 978-5-16-010066-1 (print)
ISBN 978-5-16-101776-0 (online)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Общая и неорганическая химия является не только важной обще
образовательной дисциплиной, но и первой среди фундаментальных 
дисциплин, формирующих химика-технолога как специалиста. Только после изучения и усвоения курса общей и неорганической химии 
возможно дальнейшее углубление химических знаний в процессе 
изучения аналитической, физической, коллоидной, органической 
химии и специальных технологических дисциплин.

В учебном пособии в соответствии с Федеральными государствен
ными образовательными стандартами высшего профессионального 
образования  химико-технологических направлений и профилей в 
краткой и доступной форме представлена общетеоретическая часть 
курса общей и неорганической химии, на современном уровне изложены узловые темы курса: основные понятия и законы химии, строение атома, Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, химическая связь и строение 
молекул, основные представления о химической термодинамике, 
химической кинетике и равновесии, коллигативные свойства растворов, ионные равновесия в водных растворах, окислительно-восстановительные реакции, основы электрохимии. Учебное пособие 
предназначено для студентов, обучающихся по программам подготовки бакалавров и специалистов по курсу «Общая и неорганическая 
химия», но может быть также использовано студентами инженернотехнических направлений вузов в курсе «Химия». 

Первое издание учебного пособия вышло в свет в 2009 году в из
дательстве «Высшая школа». В  соответствии с любезными замечаниями и пожеланиями коллег, а также на основе опыта преподавания 
химических дисциплин на кафедре общей и аналитической химии 
им. Н.Л. Глинки Московского государственного машиностроительного университета (МАМИ) во второе издание внесены изменения 
и дополнения.  

Наряду с представлением Периодического закона в виде тради
ционного короткопериодного варианта периодической таблицы (из 
8 групп) широко использован ее длиннопериодный вариант (из 18 
групп),  рекомендованный в 2005 г. к применению Международным 
союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC). Добавлен раздел, знакомящий студентов с ядерными реакциями. Материал, касающийся комплексных соединений значительно дополнен и разделен на две части: строение комплексных соединений изложено в 
главе, посвященной  химической связи, а их диссоциация – в главе 

о растворах. Внесены методические изменения в раздел об окислительно-восстановительных реакциях. Написанная А.И. Бережным 
для первого издания учебного пособия глава 7 «Химия и экология» 
исключена как не относящаяся к основам общей химии и содержащая устаревший материал. 

Автор будет благодарен за все высказанные по данному учебному 

пособию критические замечания, которые могут быть направлены 
ему по электронной почте: genanchem.mami@mail.ru.

Глава 1. 
ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

1.1. Материя. Вещество и поле

Адекватное понимание сути явлений, изучаемых естественными 

науками, в том числе и химией, возможно лишь на основе определенного философского подхода. По мере накопления знаний в различных областях естественных наук и решения научных проблем 
утвердились материалистические воззрения. 

Краеугольным камнем современного научного мировоззрения 

является позиция, согласно которой, что в мире нет ничего, кроме 
движущейся материи. Материя бесконечна в пространстве и вечна 
во времени. Все многообразие окружающего нас мира, все предметы 
и формы — проявления движущейся материи.

Материя обладает рядом существенных свойств, и одним из глав
ных и неотъемлемым свойством материи является движение. Под 
движением следует понимать не только простое перемещение тел в 
пространстве, а всякое изменение во всех бесконечно многообразных его проявлениях. Формы движения материи разнообразны, но 
взаимосвязаны и могут переходить одна в другую.

Суть химической формы движения заключается в том, что в ре
зультате взаимодействия электронов, принадлежащих дискретным 
частицам вещества (атомам, ионам, радикалам, молекулам), возникает особый вид связи — химическая связь и образуются новые вещества — химические соединения, отличающиеся по составу, строению, свойствам от исходных веществ. Следовательно, можно сказать, что химия занимается изучением химической формы движения 
материи, взаимосвязью и взаимопереходами между нею и другими 
формами движения материи. Количественной мерой движения материи является энергия.

Движущаяся материя проявляет себя и как вещество, и как поле. 

Те виды материи, дискретные частицы которых имеют конечную 
массу покоя, или собственную массу, называются веществом. Вещество состоит из различных видов дискретных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.), имеющих различные массы покоя.

 Но наряду с ними существуют и такие формы материи, которые 

не имеют массы покоя, иначе говоря, их собственная масса равна 
нулю и они не могут существовать вне движения. Такие формы материи называются полями. Наиболее изучено электромагнитное 
поле, элементам которого  — фотонам  — не свойственно состояние 

относительного покоя, что и определяет у них отсутствие собственной массы.

Поле и вещество находятся в непрерывной связи друг с другом, 

так как взаимодействие частиц вещества осуществляется благодаря 
полям и через поля.

1.2. Законы сохранения

Изучение закономерностей протекания химических реакций поз
волило в 1748 г. М.В. Ломоносову сформулировать закон сохранения 
материи как всеобщий естественный закон: «Все перемены, в натуре 
случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела 
отнимется, столько присовокупится к другому; так ежели где убудет 
сколько материи, то умножится в другом месте. Сей всеобщий естест - 
венный закон простирается и в самые правила движения»1. 

М.В. Ломоносов под материей фактически понимал вещество,  

а мерой его количества считал массу (согласно представлениям 
XVIII в. — вес). Экспериментально он подтвердил этот закон в 1756 г. 
на примере обжигания металлов в запаянных сосудах. В результате 
своих опытов он пришел к выводу о неизменности массы (веса) веществ при химических реакциях: масса (вес) всех веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе (весу) всех продуктов реакции.

Независимо от М.В. Ломоносова, Лавуазье в 1774 г. эксперимен
тально (на основе других опытов) показал справедливость этого закона и, кроме того, установил, что в ходе химической реакции сохраняется также масса каждого элемента, входящего в состав взаимодействующих веществ.

Закон сохранения массы имел огромное значение для атомно
молекулярной теории. Он подтвердил, что атомы являются неделимыми и при химических реакциях не изменяются. Молекулы при 
реакции обмениваются атомами, но общее количество атомов каждого вида не меняется и, как следствие, общая масса вещества в реакции остается постоянной. 

Количественная оценка движения была найдена в понятии энер
гии, которая определяется как мера движения при переходе одних 
его форм в другие. Взаимосвязь различных форм движения материи 
отражается в законе сохранения и превращения энергии: энергия не 
творится из ничего и не исчезает бесследно, а только превращается из 
одной формы в другую в эквивалентных количествах.

Например, энергия электромагнитного излучения, действующая 

на молекулу, может переходить в энергию вращательного движения 

1 
Ломоносов М.В. Труды по физике и химии. М., 1961. Т. 2. С. 183.

молекулы или поступательного движения атомов, а энергия химического взаимодействия может переходить в энергию излучения.

Связь энергии и массы отражена в уравнении Эйнштейна: 

E = mc2,

где с — скорость света в вакууме, равная 3•108 м/с. 

Согласно данному уравнению любой процесс, протекающий в 

системе с выделением или поглощением энергии, сопровождается 
изменением массы системы:

∆E = ∆m•c2,

где ∆m — изменение массы вещества при изменении энергии на ∆E.

В ходе ядерных реакций выделяется огромное количество энер
гии, поэтому раздельно закон сохранения массы и закон сохранения 
энергии здесь не выполняются, остается справедливым лишь закон 
сохранения материи.

В химических реакциях изменение энергии относительно неве
лико (порядка 105 Дж/моль), поэтому:

∆
= ∆
≈

⋅

≈
=
−
−
m
E

c2

5

8 2

12
9
10

3 10

10
10

(
)

кг
г.  

Таким изменением массы по сравнению с массой 1 моль вещест
ва (порядка 102 г) можно пренебречь.

Поэтому можно утверждать, что в химических реакциях законы 

сохранения массы и закон сохранения энергии выполняются с высокой степенью точности. Закон сохранения массы — основа стехиометрии. Стехиометрия — представление о количественных соотношениях между массами веществ, вступающих в химическую реакцию 
и образующихся в результате ее. Стехиометрия включает правила 
составления химических формул и уравнений. 

 Благодаря закону сохранения массы открыт целый ряд количест
венных законов химии, научное объяснение которых привело к созданию атомно-молекулярной теории. 

1.3. Основные понятия 

Основы современных представлений о структуре материи возник
ли в Древней Греции в V в. до н.э., когда такие неотъемлемые от материи понятия, как «движение» и «прерывность» (дискретность) 
стали уже предметом дискуссий древнегреческих натурфилософов. 
Понятие «атом» (от греческого ατομοζ — неделимый) восходит к 

Демокриту, представления которого об атомном строении вещества 
опередили время более чем на два тысячелетия! Однако дальше философских размышлений дело не пошло, да и не могло пойти, поскольку только практика (эксперимент) есть критерий истины (теории)! 

Атомно-молекулярное учение не получило широкого и однознач
ного признания и окончательно утвердилось лишь в середине XIX в. 
Определения понятий «атом» и «молекула» были приняты в 1860 г. 
на международном съезде в Карлсруэ.

Атом — это наименьшая частица элемента в химическом соеди
нении. 

Молекула — это наименьшая частица вещества, обладающая его 

химическими свойствами.

Развитие науки привело к уточнению этих понятий.
Атом — электронейтральная система взаимодействующих элемен
тарных частиц, состоящая из ядра (образованного нуклонами — протонами и нейтронами) и электронов, движущихся в поле ядра.

Характеристика составляющих атом частиц приведены в табл. 1.1.

Т а б л и ц а  1 . 1

Характеристика частиц, составляющих атом

Частица
Обозна- 

чение

Масса
Заряд

кг
а.е.м.*)
Кл
Относительный

Электрон
e; ē; -1

0e
9,1•10-31
0,55•10-3
-1,6•10-19
-1

Протон
p; 1

1p
1,7•10-27
1,0
+1,6•10-19
+1

Нейтрон
n; 0

1n
1,7•10-27
1,0
0
0

* 
Атомная единица массы; 1 а.е.м. = 1,66•10-27 кг.

Поскольку нейтрон не заряжен, количество протонов (Z) равно 

относительному заряду ядра и количеству электронов, так как атом 
электронейтрален. Массы протона и нейтрона очень близки, а масса 
электрона примерно в 2000 раз меньше. Можно считать, что масса 
атома определяется суммарной массой протонов и нейтронов, т.е. 
массой ядра. Диаметр ядра примерно на четыре порядка меньше диаметра атома (примерно как горошина на хоккейном поле). Насколько же чудовищной должна быть плотность «ядерного вещества»! 

Сумма количества протонов (Z) и нейтронов (N) называется мас
совым числом (A):

A = Z + N,

которые выражается в относительных атомных единицах массы 
(а.е.м.) и является безразмерным.

Частица, состоящая из ядра и электронов и имеющая некомпен
сированный заряд, называется атомным ионом. 

Химическим элементом называется определенный вид атомов, ха
рактеризующийся одинаковым зарядом ядра. Порядковым номер элемента в Периодической системе численно совпадает с зарядом ядра.

Виды атомов одного и того же элемента, занимающие одно место 

в Периодической системе, имеющие одинаковые заряд ядра, количество протонов и количество электронов, но различающиеся количеством нейтронов в ядре, следовательно, и массовым числом, называются изотопами. Термин «изотопы» (от греч. isos — равный и 
topos — место, т.е. «равноместные») относится к разновидностям атомов одного элемента и может использоваться только во множественном числе. 

Вид атомов с определенным количеством протонов и нейтронов 

в его ядре называется нуклидом. Термин «нуклид» можно использовать и в единственном, и во множественном числе. Изотопы — это 
нуклиды одного и того же элемента.

При обозначении нуклида слева от символа элемента внизу ука
зывают заряд ядра, а вверху — массовое число: A

ZЭ. Например, изото
пы урана:  238

92U и 235

92U. В их ядрах количество нейтронов (N = A - Z) 

равно соответственно 238 - 92 = 146 и 235 - 92 = 143. Так как изотопы 
одного элемента имеют одинаковый заряд ядра, одинаковое число 
электронов и одинаковое электронное строение, то химические 
свойства их практически одинаковы. Исключение составляют изотопы водорода: протий 1

1Н, дейтерий 2

1Н (или 2

1D) и тритий 3

1Н (или 

3
1Т), у которых относительные атомные массы резко различаются, что 
заметно сказывается и на их химических свойствах.

Молекула — более сложная частица, чем атом и состоящая из ато
мов. С современной точки зрения молекула — это наименьшая электронейтральная замкнутая совокупность атомов, образующих определенную структуру с помощью химических связей.

Слово «замкнутая» в данном определении означает, что атомы в 

молекуле взаимодействуют друг с другом и не взаимодействуют с 
атомами других молекул. Система взаимодействующих атомов, имеющая заряд, называется молекулярным ионом.

Следует отметить, что из молекул состоят вещества в газовой 

фазе. В твердой фазе из молекул состоят вещества, кристаллическая 
решетка которых имеет молекулярную структуру (например: иод, 
оксид углерода (IV), вода, органические вещества и т.д.). Совокуп

ность атомов можно классифицировать по одному параметру — заряду ядра Z.

Вещества, образованные атомами одного элемента, называются 

простыми (медь, кремний, водород и т.п.). Вещества, образованные 
атомами разных элементов, называются сложными, или химическими соединениями (вода H2O, метан CH4, перманганат калия KMnO4 
и т.п.).

Многие элементы в свободном состоянии существуют в виде не
скольких различных простых веществ. Существование химического 
элемента в виде нескольких простых веществ, отличающихся составом или строением, называется аллотропией, а различные простые 
вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропическими модификациями этого элемента.

Превращения веществ путем изменения их состава и (или) строения 

называются химическими реакциями.

При химических реакциях количество атомов каждого элемента 

сохраняется, а ядра атомов не изменяются.

Химические реакции записываются в виде химических уравне
ний. Коэффициенты перед формулами веществ в химических уравнениях называются стехиометрическими коэффициентами, а количества веществ, точно соответствующие уравнениям реакции, называются стехиометрическими количествами.

Массы атомов (mА) и молекул (mM) очень малы. Например, масса 

атома углерода (mА(С)) равна 1,99•10-26 кг, а молекулы воды 
(mА(Н2О)) — 2,99•10-26 кг.

Для удобства введено понятие относительной массы атомов и мо
лекул. Относительная атомная Ar (молекулярная Mr) масса — это 
отношение массы атома (молекулы) к 1/12 части массы атома нуклида углерода 12С, которая называется атомной единицей массы 
(а.е.м.); 1 а.е.м.= 1/12 mА(С) = 1,66•10-27 кг. Относительные массы Ar и 
Mr — величины безразмерные.

Абсолютные и относительные массы связаны соотношениями:

mА = Ar•1,66•10-27 кг;     mM = Mr•1,66•10-27 кг.

Относительная атомная масса химического элемента Ar представ
ляет собой среднее арифметическое из относительных атомных масс 
отдельных нуклидов этого элемента с учетом их процентного содержания. Большинство элементов представлены несколькими изотопами, поэтому в Периодической системе значения Ar почти всегда 
нецелочисленные. Например, хлор состоит из 75,5% нуклида 35

17Сl и 

на 24,5% из нуклида 37

17Cl:

Ar = 0,755•35 + 0,245•37 = 35,5.