Общая химия

 
 
 
 
 
 
 
Ф. З. Бадаев 
 
 
 
 
ОБЩАЯ ХИМИЯ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 
 

УДК 54 
ББК 24.1 
Б15 
 
 
 
Рецензент: 
доктор химических наук, профессор (химический факультет МГУ  
им. М. В. Ломоносова) Борщевский А. Я. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Бадаев, Ф. З. 
Б15  
Общая химия : учебное пособие / Ф. З. Бадаев. - Москва ; Вологда : 
Инфра-Инженерия, 2024. - 352 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1714-3 
 
Даны теоретические основы современной химии. Представлены сведения о строении вещества, его химических свойствах, закономерностях 
протекания химических реакций. Пособие включает теоретический материал, примеры решения задач, контрольные вопросы, примерные тесты с 
ответами, приложения - набор таблиц, содержащих справочные данные, 
необходимые для выполнения тестов. 
Для студентов, обучающихся по техническим направлениям и специальностям.  
 
УДК 54 
ББК 24.1 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1714-3 
” Бадаев Ф. З., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 
.......................................................................................................... 8 
РАЗДЕЛ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ ........................... 9 
ГЛАВА 1. ПОНЯТИЯ ВЕЩЕСТВА И ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ .................... 9 
1.1. Международная система единиц физических величин,  
применяемая в химии.......................................................................................... 9 
1.2. Элементарные представления о строении вещества .............................. 14 
1.3. Химические реакции 
.................................................................................. 17 
1.4. Окислительно-восстановительные реакции 
............................................ 20 
Контрольные вопросы ...................................................................................... 31 
Примерный тест 
................................................................................................. 31 
 
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 
...... 35 
2.1. Оксиды ........................................................................................................ 35 
2.2. Бинарные соединения ................................................................................ 38 
2.3. Кислоты ....................................................................................................... 39 
2.4. Основания ................................................................................................... 41 
2.5. Соли ............................................................................................................. 43 
Контрольные вопросы ...................................................................................... 47 
Примерный тест 
................................................................................................. 47 
 
ГЛАВА 3. ЗАКОНЫ СТЕХИОМЕТРИИ 
................................................................ 50 
3.1. Количественные законы протекания химических реакций ................... 50 
3.2. Химический эквивалент. Закон эквивалентов ........................................ 51 
3.3. Газовые законы 
........................................................................................... 57 
3.4. Способы выражения состава растворов .................................................. 59 
Контрольные вопросы ...................................................................................... 63 
Примерный тест 
................................................................................................. 63 
 
РАЗДЕЛ 2. СТРОЕНИЕ АТОМОВ, ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ  
И МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ........................................ 67 
ГЛАВА 4. СТРОЕНИЕ АТОМОВ И ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН 
..................... 67 
4.1. Основные положения квантовой механики 
............................................. 67 
4.2. Квантовые числа 
......................................................................................... 69 
4.3. Обозначение и структура электронных энергетических уровней ........ 74 
4.4. Принципы построения электронной структуры атомов ........................ 75 
4.5. Электронные конфигурации атомов периодической системы 
.............. 78 
3 

4.6. Периодический закон и периодическая система элементов 
.................. 85 
4.7. Периодическое изменение свойств химических элементов .................. 88 
Контрольные вопросы ...................................................................................... 93 
Примерный тест 
................................................................................................. 94 
 
ГЛАВА 5. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ ......................................................................... 98 
5.1. Основные характеристики химической связи 
......................................... 98 
5.2. Ковалентная связь. Метод валентных связей 
.......................................... 99 
5.3. Гибридизация атомных орбиталей ......................................................... 106 
5.4. Полярность молекул ................................................................................ 113 
5.5. Ионная связь ............................................................................................. 116 
5.6. Металлическая связь 
................................................................................ 120 
5.7. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь ...................... 121 
Контрольные вопросы .................................................................................... 130 
Примерный тест 
............................................................................................... 131 
 
ГЛАВА 6. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 
..................................................... 134 
6.1. Основные представления о строении комплексных соединений ....... 134 
6.2. Номенклатура комплексных соединений .............................................. 137 
6.3. Химическая связь в комплексных соединениях ................................... 138 
Контрольные вопросы .................................................................................... 141 
Примерный тест 
............................................................................................... 142 
 
ГЛАВА 7. СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ 
................................................................ 145 
7.1. Особенности кристаллического состояния вещества .......................... 145 
7.2. Кристаллические решётки и элементарные ячейки ............................. 146 
7.3. Характеристики элементарной ячейки .................................................. 148 
7.4. Типы кристаллов по виду химической связи между частицами 
......... 150 
Контрольные вопросы .................................................................................... 156 
Примерный тест 
............................................................................................... 156 
 
РАЗДЕЛ 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ 
РЕАКЦИЙ 
............................................................................................................... 159 
ГЛАВА 8. ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ 
8.1.Основные понятия и определения термодинамики 
............................... 159 
8.2. Внутренняя энергия системы, теплота и работа, энтальпия................ 161 
8.3. Первый закон термодинамики ................................................................ 163 
8.4. Термохимия. Закон Геcса ........................................................................ 164 
4 

8.5. Расчет изменения энтальпии химической реакции .............................. 165 
Контрольные вопросы .................................................................................... 167 
Примерный тест 
............................................................................................... 167 
 
ГЛАВА 9. НАПРАВЛЕНИЕ САМОПРОИЗВОЛЬНОГО ПРОТЕКАНИЯ 
ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ 
................................................................................... 172 
9.1. Второй закон термодинамики 
................................................................. 172 
9.2. Третий закон термодинамики ................................................................. 173 
9.3. Энергия Гиббса. Направление протекания химических реакций  
в закрытых системах ....................................................................................... 174 
Контрольные вопросы .................................................................................... 177 
Примерный тест 
............................................................................................... 178 
 
ГЛАВА 10. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ 
....................................................... 182 
10.1. Понятие химического равновесия ........................................................ 182 
10.2. Константа равновесия 
............................................................................ 185 
10.3. Влияние различных факторов на смещение положения  
химического равновесия 
................................................................................. 186 
Контрольные вопросы .................................................................................... 190 
Примерный тест 
............................................................................................... 190 
 
ГЛАВА 11. КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ....................................... 195 
11.1. Основные понятия и определения химической кинетики ................. 195 
11.2. Скорость гомогенной химической реакции ........................................ 196 
11.3. Основной постулат (закон) химической кинетики 
............................. 199 
11.4. Кинетические уравнения односторонних реакций 
............................. 200 
11.5. Скорость гетерогенной химической реакции ..................................... 206 
11.6. Влияние температуры на скорость химической реакции .................. 207 
11.7. Каталитические реакции ....................................................................... 213 
Контрольные вопросы .................................................................................... 219 
Примерный тест 
............................................................................................... 220 
 
РАЗДЕЛ 4. РАСТВОРЫ ....................................................................................... 224 
ГЛАВА 12. СВОЙСТВА РАСТВОРОВ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ 
.......................... 224 
12.1. Основные понятия и определения 
........................................................ 224 
12.2. Энергетика образования растворов 
...................................................... 225 
12.3. Факторы, влияющие на растворимость веществ ................................ 226 
12.4. Закон Рауля. Идеальные растворы ....................................................... 228 
5 

12.5. Активность компонента раствора ........................................................ 231 
12.6. Коллигативные свойства растворов ..................................................... 232 
Контрольные вопросы .................................................................................... 239 
Примерный тест 
............................................................................................... 239 
 
ГЛАВА 13. СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ............................... 242 
13.1. Электролитическая диссоциация 
.......................................................... 242 
13.2. Равновесия в водных растворах электролитов 
.................................... 249 
13.3. Ионно-молекулярные уравнения реакций 
........................................... 251 
13.4. Гидролиз солей ....................................................................................... 253 
13.5. Произведение растворимости ............................................................... 256 
Контрольные вопросы .................................................................................... 260 
Примерный тест 
............................................................................................... 260 
 
РАЗДЕЛ 5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ................................... 264 
ГЛАВА 14. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ 
.......................................................... 264 
14.1. Основные понятия и определения 
........................................................ 264 
14.2. Понятие об электродном потенциале 
................................................... 267 
14.3. Электродвижущая сила гальванического элемента ........................... 268 
14.4. Стандартный водородный электрод. Ряд стандартных  
электродных потенциалов .............................................................................. 269 
14.5. Концентрационные гальванические элементы ................................... 273 
14.6. Классификация обратимых электродов 
............................................... 273 
14.7. Практическое применение химических источников тока ................. 276 
Контрольные вопросы .................................................................................... 279 
Примерный тест 
............................................................................................... 280 
 
ГЛАВА 15. ЭЛЕКТРОЛИЗ 
..................................................................................... 283 
15.1. Количественные законы электролиза .................................................. 284 
15.2. Последовательность электродных процессов при электролизе ........ 286 
15.3. Практическое применение электролиза 
............................................... 289 
Контрольные вопросы .................................................................................... 291 
Примерный тест 
............................................................................................... 291 
 
ГЛАВА 16. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ 
................................................................... 295 
16.1. Классификация коррозионных процессов 
........................................... 295 
16.2. Термодинамика электрохимической коррозии 
................................... 296 
16.3. Примеры электрохимической коррозии .............................................. 299 
6 

16.4. Химическая коррозия ............................................................................ 301 
16.5. Методы защиты металлов от коррозии 
................................................ 304 
Контрольные вопросы .................................................................................... 312 
Примерный тест 
............................................................................................... 313 
 
РАЗДЕЛ 6. СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ .............................................................. 317 
ГЛАВА 17. ОБЩИЕ СВОЙСТВА И ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ .................... 317 
17.1. Электронное строение элементов-металлов ....................................... 317 
17.2. Основные физические свойства металлов 
........................................... 319 
17.3. Кристаллические структуры металлов ................................................ 320 
17.4. Основные способы получения металлов ............................................. 322 
Контрольные вопросы .................................................................................... 324 
Примерный тест 
............................................................................................... 324 
 
ГЛАВА 18. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ .................................... 327 
18.1. Взаимодействие металлов с простыми веществами 
........................... 327 
18.2. Взаимодействие металлов с водой ....................................................... 328 
18.3. Взаимодействие металлов с кислотами ............................................... 328 
18.4. Взаимодействие металлов со щелочами и другими  
соединениями .................................................................................................. 332 
Контрольные вопросы .................................................................................... 334 
Примерный тест 
............................................................................................... 334 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 337 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
....................................................................................... 338 
ОТВЕТЫ К ТЕСТАМ.............................................................................................. 339 
ПРИЛОЖЕНИЯ ....................................................................................................... 340 
7 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Данная книга написана в соответствии с примерной программой по химии для бакалавров нехимических направлений и специальностей в соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами 
(ФГОС) третьего поколения. 
Цель книги - дать представление о теоретических основах современной 
химии в системе высшего технического образования. Важная роль дисциплины 
«Химия» определяется тем, что в области материального производства человек 
всегда имеет дело с веществом. Поэтому для современного инженера необходимы знания о строении вещества, его химических свойствах, закономерностях 
протекания химических реакций. 
Пособие включает учебный материал по теоретическим основам химии, 
примеры решения задач, контрольные вопросы, примерные тесты с ответами, 
приложения - набор таблиц, содержащих справочные данные, необходимые 
для выполнения тестов. Такое сочетание теоретического и практического материала позволяет самостоятельно изучать определённые разделы курса, готовиться к зачётам и экзаменам. 
Весь материал в нем разбит на шесть разделов. В первом разделе рассмотрены основные понятия и законы химии. Он служит связующим звеном 
между школьным и университетским курсами химии. Второй - пятый разделы 
посвящены теоретическим основам химии. В них изложена большая часть университетского курса общей химии: современные представления о строении вещества, элементы химической термодинамики и кинетики, свойства растворов 
неэлектролитов и электролитов, элементы электрохимии. В шестом разделе 
рассмотрены физико-химические свойства металлов.  
Данное учебное издание предназначено для студентов технических университетов очной и заочной форм обучения, может быть полезно для преподавателей этих вузов. Поэтому по возможности при изложении учебного материала обращалось внимание на прикладные аспекты рассматриваемых вопросов. 
8 

РАЗДЕЛ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ
Химия - наука о веществах, их строении, свойствах и взаимных превращениях. Она представляет собой обширную систему знаний о строении веществ, о зависимости свойств веществ от их состава и строения, о влиянии 
условий на возможность протекания химических процессов и на скорость их 
протекания, о процессах, возникающих при прохождении электрического тока, 
под действием света и радиации, о процессах и превращениях, протекающих в 
неорганических, органических, коллоидных веществах, живых организмах, в 
земной коре, космосе и др. 
Основные задачи химии - получение веществ с полезными свойствами и 
использование энергии химических превращений. 
Химическая наука в настоящее время подразделяется на следующие 
большие разделы: неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, аналитическая химия. 
Химия является частью естествознания. Во многих областях прикладных 
наук необходимо понимание основных химических представлений об окружающем нас мире. При изучении химии учащимися приобретаются фундаментальные знания, необходимые для таких прикладных областей науки, как материаловедение, медицина, фармакология, астрономия. Поэтому изучение химии 
входит в подготовку специалистов естественнонаучных и инженерных специальностей. 
Для понимания современных химических представлений о веществе и 
процессах рассмотрим основные понятия химии, большинство из которых рассматриваются в школьном курсе химии. 
ГЛАВА 1. ПОНЯТИЯ ВЕЩЕСТВА И ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ 
1.1. Международная система единиц физических величин,  
применяемая в химии 
Химические вещества исследуются и познаются путём определения физических свойств, которые, в свою очередь, выражаются физическими величинами. Например, физическими величинами являются масса вещества, его плотность, температура плавления и т. п.  
Совокупность единиц физических величин принято называть системой 
единиц. Единицы физических величин, входящие в систему и условно принятые 
в качестве независимых друг от друга единиц, носят название основных единиц 
системы. 
9 

Международная система единиц (СИ - русская транскрипция SI, 
System international) дает нам общепринятую систему мер. 
Существует семь основных величин СИ (табл. 1.1). Важной характеристикой единиц СИ является их самодостаточность. Из семи основных единиц 
мы можем получить все остальные единицы измерения. Некоторые из наиболее 
употребительных производных единиц имеют свои собственные названия. Величины такого типа, применяемые в химии, перечислены в табл. 1.2. 
Таблица 1.1 
Основные единицы СИ 
Физическая 
величина 
Обозначение 
Единица измерения 
наименование 
русские обозначения 
Масса 
m 
килограмм 
кг 
Длина 
l 
метр 
м 
Время 
t 
секунда 
с 
Сила электрического тока 
I 
ампер 
А 
Температура 
(термодинамическая) 
Т 
кельвин 
К 
Количество вещества 
n 
моль 
моль 
Сила света 
Iv 
кандела 
кд 
 
Таблица 1.2  
Некоторые производные единиц СИ 
Русское  
Связь с основными  
Физическая величина 
Единица  
измерения 
обозначение 
единицами СИ 
Давление 
паскаль 
Па 
кг˜м -1˜с-2 
Сила 
ньютон 
Н 
кг˜м˜с-2 
Частота 
герц 
Гц 
с-1 
Электрический заряд 
кулон 
Кл 
А˜с 
Электрическое сопротивление 
ом 
Ом 
кг˜м2˜с-3˜Аí2 
Электродвижущая сила 
вольт 
В 
кг˜м2˜с-3˜Аí1 
Энергия 
джоуль 
Дж 
кг˜м2˜с-2 
 
Длина. Для характеристики размеров атомов, ионов, молекул, межъядерных расстояний в молекулах применяют доли метра: нанометр (нм), пикометр 
(пм) и внесистемную единицу ангстрём (c): 1 нм = 10-9 м, 1 пм = 10-12 м,  
1 c = 10-10 м. Из этих соотношений следует, что 1c = 100 пм. 
Количество вещества. В системе СИ основной единицей количества вещества является моль.  
Моль - это количество вещества, содержащее столько же формульных 
единиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода 12
6С . 
10