Химия

Наука есть тесное единство фактов с теорией 
 
А.М. Бутлеров 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Химия 

 
издание 4-е, исправленное 
 
 
 
Допущено Министерством образования 
Российской Федерации 
в качестве учебника для студентов 
высших учебных заведений, 
обучающихся по техническим направлениям 
и специальностям 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Задачи для самостоятельного решения 
———————————————————————————————————— 

УДК 54(075.8) 
ББК 24.1 
        Х465 
А в т о р ы : 
А.А. Гуров, Ф.З. Бадаев, Л.П. Овчаренко, В.Н. Шаповал   

Р е ц е н з е н т ы: 
д-р хим. наук, проф. С.Н. Соловьев;   
кафедра химии Московского инженерно-физического института  
(государственного университета),  
зав. кафедрой д-р хим. наук, проф. В.В. Сергиевский 

 
      Химия : учебник для высших учебных заведений / [А. А. Гуров 
и др.]. — 4-e изд., испр. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. — 775, [1] с. : ил. 
       ISBN 978-5-7038-4728-2 
Учебник является оригинальным изданием и не имеет аналогов среди литературы по химии, использующейся в учебном процессе технических университетов и 
вузов. По содержанию и структуре книга представляет собой совокупность учебника, задачника и практикума и состоит из девяти разделов. Первые восемь содержат 
теоретический материал и относящиеся к нему практические занятия. Последние 
представлены примерами решения разнообразных задач, задачами для самостоятельного решения различного уровня сложности, а также опытами лабораторных 
работ, требующих обязательной обработки полученных результатов и подтверждения их расчетами. В девятом разделе изложены основы лабораторного практикума.  
Материал учебника изложен в доступной, но и в то же время достаточно строгой форме, с учетом современных физико-химических представлений. Некоторые 
темы освещены более глубоко, чем в существующих учебниках, и, главное, методически удачнее. В основном использованы номенклатура, терминология, обозначения 
и определения, рекомендованные Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC). Приведенная на первом форзаце современная полудлиннопериодная форма Периодической системы элементов Д.И. Менделеева насчитывает 118 открытых на момент выхода учебника элементов и отражает современное 
состояние проблемы синтеза новых элементов. Указана коррозионная стойкость 
большинства металлов, которая является одним из важнейших требований, предъявляемых к конструкционным металлическим материалам. Периодические системы 
с такой информацией в современных учебниках практически не приводились. 
Учебник соответствует государственному образовательному стандарту по химии 
для технических направлений и специальностей и предназначен студентам 1–3-го 
курсов.  

УДК 54(075.8)   
ББК 24.1 
 ISBN 978-5-7038-4728-2 
 Оформление. Издательство 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017 
 

Х465  

Все права защищены. Никакая часть данного издания не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев автор- 
ских прав. Правовую поддержку Издательства обеспечивает Адвокатское бюро 
«Сергей Москаленко и партнеры».

 

Предисловие к 4-му изданию 

Химия как одна из фундаментальных естественно-научных дисциплин 
играет важную роль в подготовке высококвалифицированных специалистов.  
Химия  в технических вузах, как правило, преподается на первых годах обучения, а количество часов ограничено. Студенты младших курсов еще не 
имеют необходимой физико-математической подготовки для изучения современной химии, которая накопила большой объем информации и стала не 
описательной, а количественной наукой со сложным математическим аппаратом. Соответственно многие фундаментальные вопросы излагаются 
упрощенно, основные закономерности даются в виде готовых положений и 
формул без выводов и строгого обоснования. Поэтому перед преподавателем химии стоит задача доступного объяснения таких концептуально сложных и важных понятий, как волновая функция, химическая связь, термодинамические функции, и многих других, которые формируют общее научное 
и техническое мировоззрение студента.  
Курс химии в высших учебных заведениях тесно связан с другими 
дисциплинами, например физикой, математикой, биологией, геологией, поэтому его преподавание в большинстве технических вузов подразделяют на 
два этапа. На первом, независимо от будущей специальности, профиля факультета, учебного заведения, излагается большая часть материала (до 
80 %), которая является общетеоретической и включает такие разделы, как 
строение вещества, закономерности протекания химических процессов, 
свойства растворов, электрохимические явления и процессы и др. Второй 
этап связан с изучением химических свойств конкретных элементов (чаще 
всего металлов) и их соединений, а также рассмотрением прикладных химико-технологических вопросов и формируется уже с учетом профиля и специализации вуза.  
Настоящий учебник охватывает полный объем материала первого общетеоретического этапа обучения, наиболее сложного для студентов. Теоретический материал в учебнике излагается кратко и доступно, с учетом современных 
физико-химических представлений и последних достижений физики и химии.   
Аналогов этого учебника нет ни среди отечественной, ни среди переводной литературы. Весь материал разбит на девять разделов. Первый является связующим звеном между школьным и университетским курсами химии, второй – восьмой являются основными, и в них представлена большая 
часть университетского курса химии, в девятом изложены основы практиче

Предисловие к 4-му изданию 
———————————————————————————————————— 
6 
 
ских занятий. Каждый из первых восьми разделов содержит теоретический 
материал и практические занятия, которые включают в себя примеры решения задач, задачи для самостоятельного решения и лабораторные работы. 
Такая структура является главным отличием учебника от ранее издававшихся и позволяет рассматривать его как совокупность учебника, практикума и 
задачника.  
Большое внимание в учебнике уделяется практическим занятиям, которые позволяют лучше усвоить теоретический материал. Практические занятия включают в себя примеры решения задач, достаточное количество 
задач различного уровня сложности, лабораторные работы. Условия большинства задач содержат наборы из различных вариантов, что существенно 
расширяет объем фактологических знаний. Необходимый для решения задач и обработки результатов опытов обширный справочный материал представлен в разделе «Приложения».  
Лабораторная работа — самая эффективная форма организации самостоятельной учебной и научной деятельности студента. В предлагаемом 
учебнике каждая лабораторная работа содержит опыты различного уровня 
сложности и технического обеспечения, охватывающие основные теоретические аспекты. Как правило, они просты в исполнении, наглядны, не требуют длительных затрат времени. После проведения опыта предлагается 
обработать его результаты, т.е. написать уравнения протекающих реакций, 
объяснить причину и сущность наблюдаемых явлений, рассчитать различные характеристики, а также сделать практические выводы. Такой подход к 
выполнению лабораторных работ помогает студенту внимательно изучить и 
проанализировать химические явления.  
В учебнике используются, насколько это возможно, определения и 
обозначения, рекомендованные Международным союзом теоретической и 
прикладной химии, имеются обозначения, принятые в учебной и справочной литературе, а также (в исключительных случаях) старые устоявшиеся 
обозначения. 
В конце книги приведены список рекомендуемой литературы, предметный и именной указатели. В предметный указатель входят все выделенные в тексте светлым курсивом термины с указанием страниц, на которых 
они определены или описаны. Аннотированный именной указатель содержит краткие сведения об упоминаемых в книге ученых. 
Данный учебник предназначен студентам 1–3-го курсов технических 
университетов и вузов, изучающим химию. Может быть полезен аспирантам, преподавателям и  специалистам в области химии. 
В работе над учебником принимал участие коллектив авторов, подготовивших следующие материалы: предисловие, главы 10, 11, 12, 15, 18, 
19, задачи к разделам V, VIII и лабораторные работы ЛР 8, ЛР 10, ЛР 12, 
ЛР 13 — А.А. Гуров; главы 1, 2, 4, 13, 14, задачи к разделу I и лабораторные 

Предисловие к 4-му изданию 
———————————————————————————————————— 
7

работы ЛР 1–ЛР 3, ЛР 9 — Л.П. Овчаренко; задачи к разделу VI и приложения — Л.П. Овчаренко и А.А. Гуров;  главы 3, 7, 8, 9, задачи к разделам IV, 
VII и лабораторные работы ЛР 5–ЛР 7 — Ф.З. Бадаев, задачи к разделу 
II — Ф.З. Бадаев и Л.П. Овчаренко; главы 5, 6, 16, 17, 20–22, задачи к разделу III и лабораторные работы ЛР 4, ЛР 11 — В.Н. Шаповал. 
Авторы полагают, что обширный теоретический материал, многообразие опытов и большое количество задач позволит преподавателю подходить к обучению дифференцированно, с учетом специализации вуза, объема 
часов программы, технического и материального обеспечения лабораторий, 
а также уровня подготовки студентов. Все это позволит сделать изучение 
химии интересным и полезным, а приобретенные при этом знания помогут 
студентам в их будущей профессии. 
В заключение хотим поблагодарить всех, кто способствовал выходу 
учебника в свет.  
Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам — коллективу кафедры химии Московского инженерно-физического института и ее заведующему проф., д-ру хим. наук В.В. Сергиевскому, проф. кафедры общей 
и неорганической химии РХТУ им. Д.И. Менделеева, д-ру хим. наук 
С.Н. Соловьеву за обстоятельный анализ материалов рукописи, ценные замечания и полезные советы, а также различные методические рекомендации. 
Помощь в подготовке рукописи оказали А.Н. Гончаров, М.С. Гречкин, 
А.З. Бадаев и А.А. Шарков. 
Авторы с благодарностью примут отзывы по данному учебнику и будут признательны всем, кто в той или иной форме выскажет конструктивные критические замечания и пожелания, направленные на его улучшение и 
совершенствование. 
Все замечания и пожелания просьба направлять по адресу: 105005, 
Москва, 2-я Бауманская ул., 5, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
 

I             ВВЕДЕНИЕ В ХИМИЮ 

▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄ 

1 ♦     Понятия вещества  
и химической  
реакции 
 
2 ♦     Стехиометрия.  
Закономерности  
изменения и способы 
определения  
количества вещества 

Химия — наука, изучающая вещества, их свойства, строение и взаимные превращения, — представляет собой обширную систему знаний о 
зависимости свойств веществ от их состава и 
строения, влиянии условий на возможность и 
скорость их взаимодействия, процессах, возникающих при прохождении электрического 
тока, под действием света и радиации, протекающих в неорганических, органических, коллоидных системах, живых организмах, в земной коре, космосе и др. Современная химия — 
это комплекс научных дисциплин: неорганической, органической, аналитической, физической, коллоидной, квантовой химии, электрохимии, геохимии, кристаллохимии, биохимии, 
фотохимии, космохимии, радиационной и радиохимии, лазерной химии и др.  
Фундамент химической науки — общая химия 
исследует основные законы и формулирует 
понятия химических процессов и явлений, 
показывает логические связи между различными областями знаний о веществах и их превращениях, позволяет ориентироваться в многообразном мире современной химии. Понимание основных химических концепций необходимо во всех областях науки, техники и 
технологии, поскольку почти вся практическая 
деятельность человечества связана с применением тех или иных веществ. 
 
 
 
 
 
 
 

 

♦ 
 
Понятия вещества  
и химической реакции 
————————————————————————————— 

Объектом изучения в химии является вещество — материальное образование, состоящее из элементарных частиц (протонов, нейтронов,
электронов и др.). Индивидуальные вещества, характеризующиеся
определенными свойствами, могут превращаться в другие соединения,
состоящие из тех же частиц, посредством химических реакций (от лат.
re — приставка, обозначающая обратное действие, и action — действие), для осуществления которых часто требуются определенные
условия — температура, давление, облучение, протекание электрического тока, наличие растворителя и др. Химические реакции могут сопровождаться выделением или поглощением теплоты, изменением агрегатного состояния веществ, световыми и шумовыми эффектами и
т.п. Химическая активность веществ, т.е. их реакционная способность,
зависит от природы соединений и условий протекания реакции. Чтобы
ориентироваться в многообразии химических веществ и процессов,
необходимо изучить основные понятия и законы химии. 

1.1. Основные определения 

Молекула — наименьшая частица индивидуального вещества,
обладающая его основными свойствами и способная к самостоятельному существованию. Она состоит из атомов — наименьших частиц
вещества, которые нельзя разделить на составные части химическим
путем. Атом представляет собой электронейтральную систему, состоящую из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг
него отрицательно заряженных электронов. Совокупность атомов с
одинаковым зарядом ядра называют химическим элементом. Каждый известный химический элемент имеет в Периодической системе
химических элементов Д.И. Менделеева свой символ и порядковый
номер, соответствующий заряду его ядра. В свободном состоянии
химические элементы находятся в виде простых веществ. 
Простыми называют вещества, состоящие из атомов одного
элемента. Их обозначают химической формулой Аn, где А — символ
химического элемента; n — число атомов в молекуле. Среди простых веществ выделяют металлы, составляющие большинство известных элементов, и неметаллы. К неметаллам относятся простые
вещества таких элементов, как водород H, бор B, углерод C, кремний Si,  азот N, фосфор P, мышьяк As, кислород O, сера S, селен Se,