Основы общетеоретической и неорганической химии

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Федеральное государственное автономное образовательное  
учреждение высшего образования 
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
                                                                                                                    

 

 

 
Э. А. Бикяшев 
 
 
ОСНОВЫ ОБЩЕТЕОРЕТИЧЕСКОЙ 
И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ 
 
 
Учебник 
 
 
                                             
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ростов-на-Дону 
Издательство Южного федерального университета 
2023 

 

УДК 54+546(075.8) 
ББК 24.1 я73 
    Б60           
 
Печатается по решению кафедры общей и неорганической химии  
химического факультета Южного федерального университета 
(протокол № 7 от 10 мая 2023 г.) 
  

Рецензенты: 

профессор кафедры общей и неорганической химии химического 

факультета Южного федерального университета, доктор химических наук 

И. В. Лисневская; 

 

кандидат химических наук, доцент кафедры химии и фармацевтической 

технологии Калмыцкого государственного университета  

им. Б. Б. Городовикова  Д. Э. Самтанова 

  
Бикяшев, Э. А.  
Б60 
  Основы общетеоретической и неорганической химии : учебник / 
Э. А. Бикяшев ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону 
: Издательство Южного федерального университета, 2023. – 282 с. 
ISBN 978-5-9275-4511-7  
 
 
Учебное пособие адресовано студентам 1 курса академии Биологии и 
Биотехнологии  Южного федерального университета, обучающимся по программам 
06.03.01 – Бакалавриат, Биология (дисциплина «Химия»), 06.03.02 – Бакалавриат, 
Почвоведение: Управление земельными ресурсами (дисциплина «Химия»), а также 
студентам 1 и 2 курса  академии Биологии и Биотехнологии, обучающимся по 
программе 44.03.05 – Бакалавриат, Педагогическое образование (с двумя профилями 
подготовки): Биология и химия (дисциплина «Общая и неорганическая химия»). 
Необходимость создания данного учебника обусловлена стремлением систематически 
изложить свойства неорганических соединений s- и р-элементов на основе строения 
соответствующих 
веществ, 
а 
также 
термодинамических 
и 
кинетических 
закономерностей протекания процессов, в том числе, в растворах электролитов.  
Материал учебника разбит на два раздела: Общетеоретическая химия, Химия 
непереходных элементов. 
 
УДК 546(075.8)  
ISBN 978-5-9275-4511-7                                                                 ББК 24.1я73  
  
 

© Южный федеральный университет, 2023 
© Бикяшев Э. А., 2023 

Предисловие 

Настоящий учебник представляет собой обобщение и некоторое 

развитие лекционного курса, который многие годы автор предлагал 
студентам биологических направлений подготовки по дисциплине 
«Общая и неорганическая химия». В последнее время я вынужден был его 
несколько скорректировать с учетом, с одной стороны, уменьшения 
количества учебных часов учебном плане бакалавров по направлениям 
«Биология» и «Почвоведение: Управление земельными ресурсами», а с 
другой – в связи с появлением нового направления подготовки 
«Педагогическое образование». В сокращенном варианте важно было 
найти баланс между фактическим материалом и принципиальными 
закономерностями. В более расширенном варианте тем более важно было 
показать, что и большой набор сведений о свойствах веществ может быть 
систематизирован и описан с опорой на некоторое ограниченное 
количество идей. В то же время важно понимать и границы 
применимости тех или иных теоретических положений, соответственно, 
выработать стимул для самостоятельной проработки проблем, имеющих 
спорное толкование. Во всяком случае, я считаю важной задачей курса 
выработку понимания того, что общетеоретическая химия, как и химия 
веществ представляют собой не набор многочисленных фактов, который 
требует запоминания, а стройный и взаимосвязанный материал. И в 
любом его объеме можно запутаться, если пытаться постранично его 
зубрить. Но в тоже время, над любым объемом можно работать 
осмысленно, пусть временами и сомневаясь над окончательными 
выводами при наличии спорных или встречных аргументов. В этом 
смысле можно сказать, что задача курса, этого учебника состоит в том, 
чтобы на примере химических проблем выработать навыки анализа и 
построения рассуждений. 

Неотъемлемыми 
дополнительными 
разделами 
курса 
являются 

лекции по теории строения атомов и веществ, а также задания и 
упражнения лабораторного практикума. 
 
 

Список часто используемых сокращений и обозначений: 

АО – атомная орбиталь; 
ВАО – валентная атомная орбиталь; 
ЭО – электроотрицательность; 
СтОк – степень окисления, указываются римскими цифрами: -II или V; 
п/д – поляризующее действие; 
КЧ – координационное число; 
ОВР – окислительно-восстановительная реакция; 
ЭДС – электродвижущая сила окислительно-восстановительной реакции. 

Подстрочные обозначения: 

р-р – раствор; 
конц. – концентрированный (раствор); 
разб. – разбавленный (раствор); 
тв. – твердая фаза; 
ж. – жидкая фаза; 
г. – газовая фаза; 
крист. – кристаллическая фаза; 
р-ция – реакция; 
равн. – равновесия (константа); 
раст. – растворения (теплота, скорость); 
дис. или д_1, д_2…  – диссоциации (константа, степень), первая, вторая 
константы диссоциации; 
дис-х – диссоциированных частич (число, концентрация); 
гидр. – гидролиза (константа, степень); 
совм. гидр. – совместного гидролиза (константа); 
пл. – плавления (температура); 
кип. – кипения (температура); 
изб. – избыток (определенного реагента); 
атм. – атмосферное (давление); 
разл. – разложения (температура); 
ox/red 
– 
окисленная 
и 
восстановленная 
формы 
окислительно
восстановительной полуреакции. 

ЧАСТЬ 1. ОБЩЕТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ 

В первой части с учетом современных знаний о строении атомов и 

веществ изложены основные положения атомно-молекулярного учения, 
энергетические и кинетические закономерности химических реакций, а 
также теория равновесий. На этой базе рассмотрены процессы 
растворения и распада веществ на ионы в собственной жидкой фазе 
(плавление ионных кристаллов и самоионизация молекулярных веществ) 
и в полярных растворителях (электролитическая диссоциация). На основе 
теории диссоциации и химического равновесия изложены общие свойства 
основных классов неорганических соединений. В заключение изложены 
закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций. 

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОГО 

УЧЕНИЯ 

Идеи современной квантово-механической теории электронного 

строения атомов и на этой основе – теория строения веществ подробно 
изложены 
в 
отдельном 
курсе. 
В 
данной 
главе 
будут 
кратко 

сформулированы основные признанные на данный момент сведения об 
атомах и веществах. Эти данные позволяют обосновать некоторые 
базовые законы химии (постоянства состава и сохранения массы), а в 
дальнейшем будут использованы для развития важнейших положений 
термодинамики (тепловые эффекты), кинетики (закон Аррениуса), теории 
растворения и диссоциации (межмолекулярное взаимодействие). 

1.1.1. Положение об атомном составе веществ 

 Все вещества в конечном итоге состоят из атомов – мельчайших и 

химически неделимых частиц.1 Несмотря на ничтожные размеры  

(в диаметре от ~1Å до ~5Å, 1Å = 10

‒10м), современными методами 

прецизионной микроскопии очертания крупных малоподвижных атомов 

 

1 Атом любого элемента состоит из положительно заряженного ядра, в котором 
сосредоточена практически вся масса, и движущихся вокруг него отрицательно 
заряженных электронов. 

на поверхности твердых тел удается наблюдать.  В обычном состоянии 
атом нейтрален. Его принадлежность тому или иному элементу 
определяется 
зарядом 
ядра, 
числом 
протонов. 
В 
химических 

превращениях с ядрами атомов никаких изменений не происходит, таким 
образом, атомы в химических реакциях не разрушаются, а лишь поновому перегруппировываются. Но при этом часто в той или иной 
степени меняется их электронное строение, и образуются одноатомные 
или многоатомные ионы. Положительные ионы (катионы) получаются за 
счет потери атомом части своих электронов (K+, Ва2+), отрицательные 
ионы (анионы) получаются за счет присоединения дополнительных, 
избыточных электронов: S2‒, Cl‒. Весьма распространены и многоатомные 
ионы (NH4

+, PO4

3‒, ).2 

1.1.2. Положение о самопроизвольном связывании атомов 

Все атомы (за исключением атомов инертных/благородных газов) 

склонны к самопроизвольному связыванию и существуют в виде 
двухатомных и более сложных группировок или многоатомных 
полимерных структур. Взаимодействие изолированных атомов всегда 
проходит с выделением энергии (экзотермично). Чтобы вызвать распад 

межатомных (межионных, межмолекулярных) связей, необходимо затратить 
энергию извне (тепловую – нагрев, 
электромагнитную 
– 
облучение, 

электрическую – электрические разряды, 
механическую – истирание, взрывные 
воздействия). Тот факт, что связывание 
атомов энергетически выгодно означает, 
что система связанных атомов имеет 
меньший запас энергии, чем система 

изолированных атомов. Тогда сближение атомов должно сопровождаться 
понижением их суммарной энергии. Схематично, без детализации 

 

2 Их структуры, закономерности распределения заряда описаны в главе "Ковалентная 
теория связи". 

Рис.1. Принципиальный вид 

зависимости энергии 
взаимодействующих 

атомов  от  расстояния 

E

Eo

r
ro
0

зависимость энергии от расстояния между атомами показана на рис.1. 
Принципиальным элементом графика является минимум. Его координаты 

имеют важный химический смысл: rо – самое энергетически выгодное 

межатомное расстояние, длина химической связи; Ео – минимально 
достижимое значение энергии, энергия межатомной связи. Именно 
такое значение энергии выделяется при связывании изолированных 
атомов, именно такой запас энергии требуется затратить, чтобы 
разорвать  межатомную связь (связи) и удалить атомы на бесконечное 
расстояние друг от друга.  

Важной характеристикой связи является ее полярность. Полярность 

связи зависит от электроотрицательности атомов. Чем больше разница 
электроотрицательностей связанных атомов, тем в большей степени 
происходит 
изменение 
их 
электронного 
строения 
за 
счет 

перераспределения  валентных электронов. Соответственно, атомы 
приобретают все большие относительные заряды, что равносильно 
образованию более полярной связи. 

1.1.3. Положение о молекулах и молекулярном строении веществ 

Если атомы связываются в небольшие группы, то состоящие из них 

вещества 
принято 
называть 
молекулярными. 
Молекула 
– 
это 

нейтральная группировка, состоящая из небольшого числа связанных 
атомов и участвующая во всех формах теплового движения как 
единое целое.3 

В первом международно-согласованном определении (г.Карлсруэ, 

1860г.) молекулы рассматривались как носители и физических, и 
химических свойств веществ. Однако вскоре стало ясно, что большинство 
физических 
(физико-химических) 
свойств 
(плотность, 
агрегатное 

состояние, температуры их изменения, тепло-, электропроводность и т.д.) 
формируются коллективом (ансамблем) взаимодействующих, связанных 
молекул. 
Например, 
агрегатное 
состояние 
(Тпл, 
Ткип, 
плотность) 

молекулярных 
веществ 
принципиальным 
образом 
зависят 
от 

 

3 Подробней о формах теплового движения см. главу 1.1.5. 

межмолекулярного притяжения. В отличие от полимерных соединений 
(которые всегда имеют при комнатной температуре твердое агрегатное 
состояние, причем обычно весьма тугоплавки) молекулярные вещества 
очень часто представляют собой жидкости или даже газы.4. 

В последнее время в учебной литературе часто предлагается 

определение для молекул как мельчайших частиц, обладающих всеми 
химическими свойствами вещества. Однако, как следует из законов 
химической кинетики (см. главу 1.4), в реакции молекулы не вступают, 
будучи обособленными от других. Например, даже в реакциях 
разложения требуется за счет столкновения с аналогичными молекулами 
накопить энергию, необходимую для распада той или иной связи. 

Для ионного типа распада связей необходимо поляризующее 

воздействие окружающих молекул (см. главу 1.6.3). Например, молекулы 
уксусной кислоты диссоциируют очень по-разному в окружении других 
молекул СН3СООН (самоионизация) и в водной среде: 

СН3СООНaq   
  Н

+

aq   +   СН3СОО

‒

aq     (Кд = 1.8∙10‒5) 

СН3СООНАc  
Н

+

Аc   +   СН3СОО

‒

Аc     (Кд = 2.5∙10‒13)  

 
Таким 
образом, 
приходится 
признать, 
что 
единственным 

объективным свойством отдельных молекул является их способность к 
движению, диффузии, соударению с поверхностями. Именно на этих 
свойствах основаны разнообразные методы определения молекулярных 
масс, т.е. идентификация молекул. Например, самый распространенный 
способ расчета молярных масс газообразных веществ выполняется по 

давлению газовой фазы (𝑝 ∙ 𝑉 = 

𝑚

ℳ ∙ 𝑅 ∙ 𝑇). 

 
 

 

4 Такие агрегатные состояния, бесспорно, указывают на молекулярную природу вещества 
и достаточно слабое межмолекулярное связывание (особенно в случае газов). При более 
сильном межмолекулярном притяжении такие вещества могут оказаться в обычных 
условиях и твердыми, но тогда обязательно легкоплавкими, порой легковозгоняющимися, 
т.е. перевести их в другие агрегатные состояния, заметно повысить подвижность молекул, 
нетрудно. 

1.1.4. Положение о немолекулярных веществах 

Атомы могут связываться в очень большие полимерные ассоциаты, 

которые,  будучи  очень   крупными  объектами,  не  могут  участвовать  в 
тепловом движении, а поэтому молекулами не являются (крупинки песка, 
поваренной 
соли, 
цинковая 
пыль). 
Так 
устроенные 
вещества 

называются немолекулярными5. Единицу состава таких веществ 
называют формульной единицей. Единицей их структуры являются 
трехмерные элементарные фрагменты, регулярно продолжающиеся от 
"одного края" и до "противоположного края" кристаллического 
полимера6. Степень полимеризованности таких соединений зависит от 
нескольких 
факторов, 
важнейшими 
среди 
которых 
являются 

координационные числа (КЧ) атомов и степень ионности связей 
(структуры), определяющие связность структур (D).  

Координационное число атома (иона) – это число атомов (ионов), с 

которыми связана рассматриваемая частица. Ограниченное количество 
атомов в молекулах объясняется их сравнительно низкими КЧ. Во многих 
молекулах имеются атомы, КЧ которых равно единице (концевые 
атомы). Чем меньше таких атомов в формульной единице вещества, тем 
более 
полимеризованной 
становится 
структура. 
В 
полимерных 

(немолекулярных веществах) КЧ атомов наоборот высокие (много, а 
возможно и все атомы структуры выполняют роль мостиковых). 

Степень 
ионности 
(полярности) 
связи 
зависит 
от 

электроотрицательности 
атомов. 
Усиление 
полярности 
(степени 

ионности) связей, предполагает растущую склонность к ненаправленному 
(делокализованному) 
взаимодействию, 
что, 
в 
свою 
очередь, 

предопределяет рост координационных чисел и переход к полимерным 
структурам.

 

5 Отдельную промежуточную группу образуют органические полимеры естественного 
(жиры, белки, полисахара и т.п.) и синтетического происхождения (полиэтилен, фенолформальдегидные 
смолы, 
резина). 
Их 
часто 
называют 
высокомолекулярными 

соединениями. 
6 Особую группу немолекулярных веществ составляют полимеры, не имеющие 
регулярной (кристаллической) структуры: гелеобразные, стекольные фазы. 

Таблица 1                 

Краткая информация о составе и структуре некоторых соединений элементов III периода 

(простые вещества, высшие оксиды, высшие хлориды)7 

№ группы
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII

КЧ
8+6
12
12
4
3
3
2
2
1
0

формульная 

единица

(не обязатель
но молекула)

Na
Mg
Al
Si
Pчерный
P4
S8
Sпластическая
Cl2
Ar

связность 

структуры
D = 3
D = 3
D = 3
D = 3
D = 2
D = 0
D = 0
D = 1
D = 0
D = 0

КЧ
4   8
6 6
6  4
4  2
4 8 5
⁄
1

2 4 8 5
⁄
1

2 4 4 3
⁄
1

2
4 4 3
⁄
1

2
3 1
4 8 7
⁄
1

2

формульная 

единица

(не обязатель
но молекула)

Na2O
MgO Al2О3
SiO2
P2O5
P4O10
SO3 (тв)
S3O9 (ж)
SO3 (г)
Cl2O7

связность

структуры
D = 3
D = 3
D = 3
D = 3
D = 2
D = 0
D = 1
D = 0
D = 0
D = 0

КЧ
6   6
6   3
6 2
4 1
5 1
1

формульная 

единица

(не обязатель
но молекула)

NaCl MgCl2 AlCl3
SiCl4
PCl5
SCl6
Cl2

связность

структуры
D = 3
D = 3
D = 2
D = 0
D = 0
не известен
D = 0

 

7 Из-за ограниченности места в таблице не приведена информация о структурных модификациях ряда веществ. В случае фосфора, серы и 

их оксидов первыми упоминаются самые стабильные при комнатной температуре формы.