Общая и неорганическая химия

Общая и неорганическая 

химия 

Учебное пособие для технических вузов

Н.Н. Двуличанская, В.И. Ермолаева



УДК 541
ББК 24
Д25

РекомендованоРедакционно-издательскимсоветом

МГТУим.Н.Э.Бауманавкачествеучебногопособия

Рецензенты:
д-р техн. наук, канд. хим. наук, профессор РХТУ им. Д.И. Менделеева 

А.В.Малков;
д-р физ.-мат. наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана 

А.Н.Морозов

Двуличанская, Н. Н.
Д25
Общая и неорганическая химия : учебное пособие для технических вузов / Н. Н. Двуличанская, В. И. Ермолаева. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. — 463, [1] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-4767-1
Представлен современный курс общей и неорганической химии, 
охватывающий основные теоретические и практические разделы. 
Кратко изложены основные понятия и законы химии. Вопросы строения 
вещества, химии элементов, химической термодинамики и кинетики, 
свойств растворов, возникновения и особенностей коррозионных 
процессов объединены в пять модулей. Особое внимание уделено 
влиянию различных веществ на окружающую среду.
Для бакалавров и магистрантов технологических и экологических 
специальностей, изучающих курс общей химии, а также студентов и 
преподавателей других специальностей технических университетов.

УДК 541
ББК 24

 
 
 
 
 
© Двуличанская Н.Н.,

 
 
 
 
 
     Ермолаева В.И., 2018   

 
 
 
 
 
© Оформление. Издательство

ISBN 978-5-7038-4767-1   
 
     МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018 

Предисловие

Химия как одна из фундаментальных дисциплин естественно- 
научного цикла является важной составляющей в подготовке 
компетентных высококвалифицированных специалистов различных направлений и специальностей. Современному выпускнику 
технического университета для успешной реализации профессиональной деятельности необходим достаточно широкий объем теоретических и прикладных химических знаний.
Представленное учебное пособие не имеет на сегодня аналогов 
по структуре и объему материала, который охватывает курс общей 
и неорганической химии. В ранее изданной учебной литературе 
для технических вузов недостаточно полно описаны или вообще 
не рассмотрены химические свойства элементов и их соединений. 
Содержание настоящего пособия соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования и основным образовательным программам, 
разработанным в МГТУ им. Н.Э. Баумана и утвержденным Министерством образования и науки Российской Федерации в соответствии с предоставленными университету полномочиями. 
Учебное пособие подготовлено на основе многолетнего опыта преподавания авторами книги дисциплин «Химия» и «Общая и 
неорганическая химия» студентам, обучающимся по различным 
специальностям в МГТУ им. Н.Э. Баумана по учебным программам, близким по объему.
При отборе и структурировании учебного материала применен 

модульныйподход.Модули 1—5 включают в себя основные разделы общеобразовательного курса химии: строение вещества, химию элементов и их соединений, энергетику и скорость химических реакций, закономерности протекания химических реакций в 
растворах, окислительно-восстановительные процессы. Модульная структура дисциплины обеспечивает углубление и систематизацию имеющихся у студентов представлений по общей и неор- 
ганической химии, а также получение новых знаний и умений. 
При написании пособия авторы учитывали следующее обстоятельство: в технические вузы, как показывает опыт преподавания, поступают в основном выпускники физико-математических 
классов, которые изучают химию в небольшом объеме (как правило, один академический час в неделю), чаще — в составе интегрированного курса «Естествознание». Кроме того, они обычно не 
выбирают экзамен по химии при сдаче ЕГЭ. Именно поэтому изложение начинается с краткого представления основных понятий 

Предисловие

и законов химии, входящих в школьный курс. Следует отметить, 
что свойства элементов и их соединений приводятся сразу после 
рассмотрения основных положений теории строения вещества, что 
соответствует утвержденной в МГТУ им. Н.Э. Баумана программе 
дисциплины. Авторы полагают, что такая последовательность в 
изучении материала логична, способствует более глубокому пониманию влияния особенностей электронного строения веществ на 
их свойства. Это подтверждается многолетней практикой. 
Особое внимание уделено воздействию химических соединений на живые организмы и окружающую среду, роли химии в ее 
охране. Эти аспекты рассматриваются практически в каждой главе.
В конце глав приведены вопросы и задачи для самостоятельного выполнения, имеющие практическую направленность и рассчитанные на разный уровень подготовки студентов. Большинство 
заданий имеют практико-ориентированный характер, отражают 
разнообразные аспекты повседневной жизни. Связь химических 
задач с экологией способствует не только созданию положительной мотивации изучения предмета, развитию познавательного 
интереса, но и формированию экологической компетентности 
будущих специалистов. Отсутствие ответов в заданиях повышает 
познавательную активность студента, способствует поиску дополнительной информации, в том числе во время коллективного обсуждения решения задачи.
При возникновении затруднений в понимании излагаемого 
материала, а также при решении новых задач авторы рекомендуют 
обращаться к учебно-методической литературе, в том числе разработанной сотрудниками кафедры химии МГТУ им. Н.Э. Баумана 
(список приведен в конце пособия).
Изложенные выше основные методические положения позволили создать современный курс общей и неорганической химии, 
отражающий тенденции в реформировании образования. Пособие 
направлено на формирование у выпускников компетенций, которые предусмотрены образовательным стандартом. В результате 
освоения материала учебного пособия студент должен:

знать
• основные законы химии; 
• основы строения вещества;  
• основные классы химических соединений, их свойства;
• влияние различных химических веществ на организм человека и окружающую среду;

4

• закономерности протекания химических реакций;
• основы учения о скорости химической реакции; 
• особенности протекания реакций в растворах; 
• различия между химическими и электрохимическими процессами;
• применение электрохимических процессов в технике;
• особенности коррозионных процессов металлов и сплавов; 
• основные методы защиты от коррозии;

уметь
• применять для решения практических задач основные понятия и законы химии;
• характеризовать свойства химического элемента по его положению в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева;
• объяснять свойства веществ, используя теории химической 
связи;
• определять, сравнивать и анализировать основные физикохимические свойства веществ, используя табличные данные;
• рассчитывать тепловые эффекты химических процессов; 
• определять возможное направление химических реакций, используя свободную энергию Гиббса процесса, константы равновесия;
• рассчитывать скорость химической реакции, температурный 
коэффициент скорости, энергию активации и порядок реакции;
• рассчитывать электродвижущую силу электрохимического 
процесса, протекающего в химическом источнике тока и при коррозии металлов; 
• оценивать экологические риски при работе с химическими 
веществами;

владеть
• навыками написания уравнений химических уравнений;
• способами расчета количеств веществ, используя стехиометрические уравнения реакций;
• методами применения термодинамических функций для 
определения направления химической реакции и условий наступления равновесия; 
• методами расчета равновесных концентраций веществ, 
участвующих в реакции и скорости химических реакций;
• навыками работы с технической, в том числе справочной, 
литературой.
Авторы выражают благодарность Вячеславу Борисовичу Пясец
кому, доценту МГТУ им. Н.Э. Баумана, за помощь в подготовке  
настоящего учебного пособия к изданию. 

Предисловие
5

Основные сокращения

АО 
— атомная орбиталь
ГПУ 
— гексагональная плотноупакованная решетка 
ГЦК
— гранецентрированная кубическая решетка
ДЭС 
— двойной электрический слой 
КС
— комплексное соединение
КЧ
— координационное число
МВС
— метод валентных связей 
ММО — метод молекулярных орбиталей
МО 
— молекулярная орбиталь
МПГ
— металлы платиновой группы
н. у.
— нормальные условия
НЭП
— неподеленная электронная пара
ОВР 
— окислительно-восстановительная реакция
ОЦК — объемно-центрированная кубическая решетка 
ПДК
— предельно допустимая концентрация 
ПР  
— произведение растворимости 
РЗЭ
— редкоземельные элементы
СЭП — связывающая электронная пара
Э
— химический элемент
ЭДС
— электродвижущая сила (гальванического элемента) 
Ox
— окисленная форма вещества 
Red 
— восстановленная форма вещества

Принятые обозначения

К 
— число независимых компонентов
П
— оператор произведения
С 
— число термодинамических степеней свободы (вариантность 
системы)
Ф 
— число фаз в системе
а 
— ребро куба
a±
— средняя активность электролита  
a+, a- 
— средние активности катиона и аниона
~ai
— относительная  активность иона
cV 
— молярная теплоемкость вещества при постоянном объеме
cp 
— молярная теплоемкость вещества при постоянном давлении  
С
— молярная концентрация вещества в растворе (молярность 
раствора, М)
Cмас 
— массовая концентрация раствора
Cэкв
— молярная концентрация эквивалентов вещества в растворе 
(нормальность раствора, н) 
Cm
— моляльная концентрация вещества, раствора (моляльность)
d 
— кратчайшее расстояние между частицами в кристалле
dсв 
— межъядерное расстояние (длина связи)
E 
— энергия сродства к электрону
Ea
— энергия активации
Eг.э
— электродвижущая сила гальванического элемента
Eсв
— энергия связи
Eсубл
— энергия сублимации
ED 
— энергия индукционного взаимодействия (энергия Дебая)
EK
— энергия притяжения диполей (энергия Кеезома) 
EL 
— энергия дисперсионного взаимодействия (энергия Лондона)
EVDW
— энергия межмолекулярного взаимодействия
i
— изотонический коэффициент (коэффициент диссоциации), 
коэффициент Вант-Гоффа
I
— ионная сила раствора электролита; сила тока в электрохимии
I1
— первая энергия ионизации
fэкв 
— фактор эквивалентности
F
— постоянная Фарадея
FГ
— изохорно-изотермический потенциал (энергия Гельмгольца) 
G
— изобарно-изотермический потенциал (энергия Гиббса)
h
— степень гидролиза 
H
— энтальпия 
k 
— константа скорости реакции

k0
— предэкспоненциальный множитель
Kгидр 
— константа гидролиза
Кк
— криоскопическая постоянная растворителя
Кэ
— эбулиоскопическая постоянная растворителя
Кэкв
— электрохимический эквивалент вещества
K 0 
— стандартная термодинамическая константа равновесия
Ka
— константа диссоциации кислоты
Kb
— константа диссоциации основания
Kр, KC, 
KX

— константы равновесия, выраженные через равновесные 
парциальные давления, молярные концентрации, молярные 
доли компонентов 
Кw
— ионное произведение воды
m 
— масса вещества
M
— молярная масса вещества
Мокс
— молярная масса оксида металла
Ммет
— молярная масса металла
Mэ 
— молярная масса эквивалента вещества
n 
— количество вещества, моль 
NA
— постоянная Авогадро
pH
— водородный показатель среды
pOH  
— гидроксидный показатель среды
~pH2
— относительное парциальное давление водорода
Q
— теплота (термодинамика); количество электричества 
(электрохимия)
R
— универсальная газовая постоянная 

r
— скорость реакции
ra
—радиус атома
rглуб    
— глубинный показатель коррозии
rмас 
— массовый показатель коррозии
rоб   
— объемный показатель коррозии
rэ 
— эффективный радиус частицы
S 
— энтропия (термодинамика); растворимость вещества 
(вразд.орастворах)
S 0
298   
— стандартная энтропия 1 моль вещества

t
— время

Т
— температура
U 
— внутренняя энергия

Принятыеобозначения

V
— объем 
W 
— работа 
Xi      
— молярная доля вещества 
Z 
— число структурных (формульных) единиц (атомов, ионов, 
молекул) вразд.остроениивещества; суммарное количество электронов, участвующих в ОВР (электрохимия)
Zэкв
— число эквивалентности
z+ и z- 
— заряды катиона и аниона
α
— степень диссоциации электролита; фактор Пиллинга – 
Бедвордса в химической коррозии
γ 
— температурный коэффициент скорости реакции 
γ±  
— средний ионный коэффициент активности электролита
γ+, γ-  
— средние ионные коэффициенты активности катиона и 
аниона
∆H 0
c,298   — стандартная энтальпия (теплота) сгорания 1 моль вещества
∆H 0
f,298  — стандартная энтальпия (теплота) образования 1 моль 
вещества
∆rH 0
298 — стандартный тепловой эффект реакции
∆G 0
f, 298 — стандартная энергия Гиббса образования 1 моль вещества
η   
— поляризация (перенапряжение)
ηк, ηа 
— катодная и анодная поляризации
λ∞   
— молярная электрическая проводимость бесконечно 
разбавленного раствора электролита
λ+∞, λ–∞ — предельные молярные электрические проводимости катиона, 
аниона
λν 
— молярная электрическая проводимость электролита
μ
— электрический момент диполя
ν
— стехиометрический коэффициент компонента в уравнении 
реакции
p
— осмотическое давление
ρ 
— плотность вещества
ϕ 
— электродный потенциал
ϕдиф
— диффузионный потенциал
ϕконт
— контактная разность потенциалов
ϕэ
— работа выхода электрона
ϕ–, ϕ+ 
— потенциалы анода и катода
ϕ0    
— стандартный электродный потенциал
χ  
— электроотрицательность 
Ψ 
— волновая функция

Принятыеобозначения

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 
И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Химия—это наука о веществах и их превращениях. Она включает в себя несколько фундаментальных учений: о строении вещества; об энергетике химических процессов и их направлении; 
о скорости протекания процессов и возможности ее регулирования. 
Границы между различными разделами химии, а также между химией и другими естественными науками — физикой, биологией — достаточно условны. Так, учение о строении атомов и молекул, о законах их движения рассматривают и химия, и физика. Биология — наука 
о процессах жизнедеятельности растительных и животных организмов, которые происходят с участием неорганических и органических 
веществ, изучаемых химией. 
Современный специалист должен уметь осознать химический 
характер стоящей перед ним проблемы, сформулировать ее на химическом языке перед специалистом-химиком и понять смысл решений и рекомендаций, полученных от специалиста-химика. 

Основные понятия

Атом — химически неделимая нейтральная частица вещества, 
состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, наименьшая часть химического элемента.
Химический элемент — совокупность атомов с одинаковым 
зарядом ядер и одинаковым количеством электронов в атомной 
оболочке. 
Молекула — частица вещества, обладающая его свойствами и 
способная к самостоятельному существованию. Это определение 
справедливо для газообразных (Н2, SO2, CO2) и жидких (H2O, CS2, 
Br2) веществ. 
Моль — единица измерения количества вещества по Международной системе единиц СИ. Количество частиц в 1 моль 
любого вещества постоянно и носит название числа Авогадро 
NA= 6,02 · 1023 моль–1.
Молярная масса — масса 1 моль вещества; единица измере- 
ния — грамм на моль (г/моль). Молярная масса — это отношение 

массы вещества к его количеству в моль: М = m
n .