В.В. Еремин, А.Я. Борщевский - Основы общей и физической химии

В.В. ЕРЕМИН, А.Я. БОРЩЕВСКИЙ ОСНОВЫ ОБЩЕЙ И ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ Допущено Учебно-методическим обьединеныем по классическому универсиРпетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов вьйсших учебньХк заведений, изучающик дисциплину «Хшиив, по направлению подготовки ВПО ОПг00 Нпхьи и ййь ИНТЕЛЛЕНТ дОНХООРхдниЙ 2О!7 В.В.

Еремин, А.Я. Борщевский Основы обшей и физической химии: Учебное пособие / В.В. Еремин, А.Я. Борщевский — Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2012. — 848 с. 1ВВ1х? 978-5-91559-092-! Учебное пособие создано на основе годичного курса «Общая и физическал химия» для студентов МГУ им. М.В. Ломоносова. Все многообразие проблем, которые решает химия, можно свести к следующим основнмм вопросам: — какие бывают вещества? — как они устроены? — как связано строение веществ с их свойствами? — как из одних веществ получить другие, более полезные или интересные? Химия как наука и как способ познания природы обладает необычными свойствами.

У нее нет собственных законов. Все законы химии, включая Периодический закон, служат лишь частными проявлениями общих законов, которыми занимается физика. Поэтому некоторые научные работники считают химию частью физики. Разумеется, это глубоко ошибочная точка зрения.

А что же есть в химии своего? В первую очередь, кояоссальное многообразие изучаемых объектов. Одних только чистых индивидуальных веществ в химии охарактеризовано около 20 миллионов, не считая многочисленных смесей. А ведь есть еше и химические реакции между веществами, Нз всех известных химии веществ лишь очень небольшая доля — всего несколько процентов — имеется в природе, остальные вещества — продукт деятельности человека. Химики отличаются от любых других ученых тем, что собственноручно творят те объекты, которые потом воспринимают и изучают. В точности то же самое делают писатели, художники и композиторы. Это роднит химию с искусством. Другие естественные науки — физика и биология — изучают то, что создано природой, а химия — главным образом то, что сделала сама. Химикам присущ уникальный, характерный только для них, взгляд на окружающий мир.

В самом деле, их мышление — это причудливая смесь самых абстрактных и совсем наглядных представлений. Они знают о тонких квантово-механических закономерностях, определяющих свойства молекул, которые, в свою очередь, ответственны за все многообразие окружающего нас мира. Эта взаимосвязь микро- и макромира остается скрытой от ученых других специальностей. Кроме того, никто не сделал так много для улучшения условий жизни людей, как химики, но их заслуги а должной мере не оценены. Настоящий химик всегда "чувствует вещество".

Это проявляется и в лаборатории, где создаются рецепты синтеза новых веществ, и в быту, где, например, бывает нужно подобрать подходящий клей или растворитель. Современные химики умеют работать не только с большими количествами веществ, но и с отдельными атомами и молекулами. Техника манипулирования атомами достигла такой высокой степени развития, что химики могут синтезировать любую наперед заданную молекулу или нвлмолекулярную структуру со сложной архитектурой. Теперь главное — понять, что именно надо синтезировать. На первый план в химии выходит прикладной аспект: основная задача состоит в поиске новых веществ, обладающих полезными свойствами — катализаторов, лекарственных средств, строительных материалов, аккумуляторов энергии.

Книга состоит из 4 основных разделов, один из которых — «Общая химия» — имеет описательный характер, а три других — «Строение вещества», «Химическал термодинамика», «Химическая кинетик໠— демонстрируют логику теоретической химии и показывают применение физических теорий и методов к химическим процессам, описанным в разделе «Общая химия».

Для студентов и преподавателей физических и химических факультетов. 18В1«1 978 5 91559 092 1 © 2012, В.В. ЕРемин, А.Я. Борщевский © 2012, 000 «Издательский Дом «Интеллект», оригинал-макет, оформление ОГЛАВЛЕНИЕ От авторов . Часть 1. Общая химия 87 87 93 97 104 !08 Глава 1. Основные понятия и законы химии $1.1. Химия как наука.

Место химии в системе познания мира..... $1.2. Основные понятия химии . $1.3. Язык химии $1.4. Стехиометрия. Расчеты по химическим формулам и уравнениям . $1.5. Периодическая система химических элементов............. $1.6. Почему и как идут химические реакции $1.7. Источники информации в химии . Глава 2. Основные классы неорганических соединений $2.1. Классификация неорганических соединений . $2.2. Оксиды $2.3.

Кислоты з 2.4. Основания $2.5. Соли $2.6. Бинарные соединения . Глава 3. Кислотно-основные и ионные равновесия в растворах $3.1. Ионные реакции в растворах $3.2. Кислотность растворов. Водородный показатель .......... $3.3. Диссоциация кислот и оснований $ 3.4. Сопряженные кислоты и основания. $3.5. Буферные растворы $3.6. Гидролиз Гл а в а 4. Оннслительно-восстановительные реакции . $4.1. Окислители и восстановители 94.2. Составление уравнений ОВР. Электронный и электронно-ионный баланс ..

9 4.3. Количественные характеристики. ОВР. Окислнтельно-восстановительные потенциалы . $4.4. Химические источники тока $4.5. Электролиз !1 11 17 21 26 30 35 40 46 46 48 52 58 60 63 66 66 71 74 79 81 83 4 Оглавление Глава 6. Химия неметаллов Глава 7. Химия металлов . 332 332 Глава 5. Комплексные соединения $5.1, Основные понятия 95.2. Геометрическая структура и изомерня комплексов. 95.3. Электронное строение комплексов 6 5.4. Равновесия комплексообразования 96.1.

Водород и его соединения . $6.2. Неметаллы П! (13) и ГЧ (14) группы — бор, углерод, кремний 66.3. Неметаллы Ч (15) группы — азот, фосфор, $6.4. Неметаллы Ч! (!6) группы — халькогены $6.5. Неметаллы ЧП (17) группы — галогены $6.6. Неметаллы Ч1П (!8) группы — благородные 1азы....,,... $7.1. Общие свойства металлов 97.2. Сплавы в 7.3. з-Металлы в 7.4. р-Металлы 67.5. Ы-Металлы 9 7.6.

7-Металлы Глава 8. Основные понятия органической химии........ $8.1. Предмет и значение органической химии 68.2. Классификация органических веществ 48.3. Структурная теория органических соединений. Изомерия. $ 8.4. Взаимное влияние атомов в молекуле 6 8.5. Классификация н механизмы органических реакций .... Глава 9. Химия углеводородов . $9.1, Предельные углеводороды — алканы и циклоалканы $9.2.

Переработка нефти. $9.3. Непредельные углеводороды с двойными связями .. 69.4. Ацетиленовые углеводороды (алкины) $9.5. Ароматические углеводороды . $ 9.6. Полимеры Глава 10. Химия кислородсодержащих органических соединений $10.!. Спирты и фенолы $10.2. Карбонильные соединения — альдегиды и кетоны.......... $10.3. Карбоновые кислоты и их производные $ 10.4. Липиды 6 10.5. Углеводы Глава П. Химия азотсодержащих органических соединений $ П.1. Амины П2 1!2 П8 119 124 129 !30 136 143 152 158 !63 166 166 171 173 183 189 208 2!2 212 217 222 230 235 244 244 252 256 265 269 280 289 289 297 304 312 316 Оглавление 5 337 342 350 355 Ч а ст ь 11.

Строение вещества 457 457 460 465 505 505 510 512 $11.2. Аминокислоты . $11.3. Пептиды и полипептиды . 3 11.4. Азотсодержащие гетероциклические соединения $11.5. Нуклеиновые кислоты. Глава 12. Строение атомных частиц $12.1. Основные характеристики частиц, важные для химии..... $12.2.

Атомные термы . $12.3. Электронная конфигурация атома $12.4. Энергия атомных термов $12.5. Электронное строение и периодичность свойств элементов .. $12.6. Приближение независимых электронов $ 12.7. Радиусы, энергии ионизации и сродство к электрону атомов Глава 13. Химическая связь в молекулах и ионах 913.1. Термы двухатомных молекул $13.2. Теория локализованных электронных пар (валентных связей) .

3 13.3. Пространственная направленность ковалентной связи $ !3.4. Длина, энергия и полярность ковалентной связи.......... $ !3.5. Теория молекулярных орбиталей (МО) Глава 14. Межмолекулярные взаимодействия. Конденсированное состояние вещества . 914.1. Силы Ван-дер-Ваальса з!4.2. Водородная связь . з14.3. Состояния вещества, Глава 15. Кристаллическое состояние $15.1. Сведения из кристаллографии $15.2. Шаровые упаковки .

315.3. Химическая связь в кристаллах 315.4. Строение некоторых простых веществ-неметаллов. Глава 16. Ионные кристаллы $16.1. Ионная модель $16.2. Ионные радиусы $16.3. Важнейшие структурные типы ионных соединений Ч а с т ь П1. Химическая термодинамика Глава !7.

Основные понятия и постулаты термодинамики $!7.1. Термодинамические величины, системы и их контакты 917.2. Исходные положения термодинамики 9 17.3. Уравнения состояния 3 17.4. Аддитивность термодннамических величин 366 366 370 373 379 382 388 396 405 406 411 420 428 437 479 480 486 491 498 520 520 524 529 534 6 Оглавление 579 579 581 584 Глава 18.

Первое начало термодинамики. Термохимия $18.1. Энергия, работа н теплота. $18.2. Калорические коэффициенты . $18.3. Энтальпия 918.4. Термохимическая теплота реакции $18.5. Стандартные состояния. $18.6. Энтальпия образования соединения $18.7. Закон Гесса. Термохимические циклы $18.8. Важнейшие термохимические величины Глава 19. Второе и третье начала термодинамики $19.1.

Энтропия $19.2. Термодинамическая температура. $19.3. Неравенство Клаузиуса . $19.4. Фундаментальное уравнение . 9 19.5. Третье начало термодинамики $19.6. Стандартная энтропия химических соединений . Глава 20. Термодинамические потенциалы $20.!. Свободная энергия . $ 20.2. Термодинамические соотношения 920.3. Химический потенциал . Глава 21. Фвзовые равновесия в системах с одним компонентом .

9 21.1. Условия равновесия фаз 921.2. Фазовые диаграммы . 921.3. Фазовые переходы 1-го рода $21.4. Полиморфные превращения . 9 21.5. Испарение и плавление. Глава 22. Термодинамика многокомпонентных систем .... $22.1. Компоненты н составляющие вещества $22.2. Фундаментальные уравнения термодинамики 9 22.3.