Химия. Учебник для вузов

И. Н. Семенов,  И. Л. Перфилова 

ХИМИЯ

 

Реêомендовано Министерством образования 
Российсêой Федерации 
в êачестве учебниêа для студентов 
высших учебных заведений, 
обучающихся по техничесêим 
и химиêо-технолоãичесêим специальностям 

Учебник – лауреат конкурса 
Госкомвуза Российской Федерации 
по созданию учебников нового поколения 
по естественнонаучным дисциплинам 
для студентов высших учебных заведений 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 
ХИМИЗДАТ 

2024 

ББК 54 
С 302 

УДК 546(075.8) 

Р е ц е н з е н т ы :

1. Профессор êафедры физичесêой химии Санêт-Петербурãсêоãо ãо-
сударственноãо химиêо-технолоãичесêоãо института-университета доê-
тор хим. науê  А. А. Пронêин; 
2. Доцент êафедры общей и неорãаничесêой химии Мосêовсêой ãо-
сударственной теêстильной аêадемии имени А. Н. Косыãина êанд. хим. 
науê  В. И. Фролов; 
3. Профессор Мосêовсêоãо ãосударственноãо университета пищевых
производств доêтор техн. науê  А. П. Нечаев 

Семенов И. Н., Перфилова И. Л. 

С 302    
Химия: Учебниê для вузов. – 6-å èçä., ñòåðåîòèï. – 
СПб: Химиздат, 2024. – 656 с.: ил. 
ISBN 978-5-93808-468-1

Авторы, лауреаты êонêурса Госêомвуза России по созданию 
учебниêов новоãо поêоления, обобщили оãромный опыт 
преподавательсêой работы в СпбГУ, СПбГТУ, а таêже за рубежом. 
Первая часть учебниêа вêлючает теоретичесêие основы 
общей химии на самом современном уровне, вторая часть посвящена 
химии элементов, êоторая дается в êомпаêтном виде 
блаãодаря обобщению по êлассам бинарных соединений. 
Предназначен студентам техничесêих и химиêо-технолоãи-
чесêих специальностей, будет полезен преподавателям вузов и 
учителям шêол, а таêже профессионалам-химиêам для обновления 
и приведения в систему фундаментальных знаний по общей 
и неорãаничесêой химии. 

С 
1703000000–005 

050(01)–24 
Без объявл. 

ISBN 978-5-93808-468-1 

 И. Н. Семенов, И. Л. Перфилова, 2000, 2014, 

2020  ХИМИЗДАТ, 2014, 2024

ОТ АВТОРОВ 

Настоящий учебниê предназначен в первую очередь студентам 
техничесêих специальностей. Курс химии в техни-
чесêих вузах для студентов нехимичесêих специальностей 
рассчитан на небольшой объем аêадемичесêих часов в течение 
одноãо или двух семестров, что предопределило струêту-
ру учебниêа и необходимость êратêоãо изложения неêоторых 
вопросов. Тем не менее последовательность и четêость изложения 
основноãо материала и достаточно высоêий уровень 
рассмотрения праêтичесêи всех значимых вопросов неорãа-
ничесêой химии позволяет реêомендовать учебниê студентам 
химичесêих вузов и химичесêих специальностей, а 
таêже преподавателям химии. 
Строение атома и теория химичесêой связи излаãаются 
на основе современных представлений о строении вещества, 
но в минимально необходимом объеме и без привлечения слож-
ноãо математичесêоãо аппарата êвантовой механиêи. 
Для объяснения химичесêих явлений и процессов, а таêже 
устойчивости тех или иных соединений используются термо-
динамичесêие представления о хараêтеристиêах химичесêих 
систем и химичесêом равновесии. В противоположность êван-
тово-механичесêим представлениям (изучению химичесêих явлений 
на миêросêопичесêом уровне), термодинамичесêие представления (
изучение явлений на маêросêопичесêом уровне) 
позволяют обойтись несложным математичесêим аппаратом, 
доступным студентам уже на первом êурсе вуза.  
В разделе «Неорãаничесêая химия» сделаны обобщения 
материала неорãаничесêой химии на основе периодичесêой 

системы по элеêтроотрицательному элементу, входящему в 
состав бинарноãо соединения. Таêая систематизация позволила 
изложить материал более êомпаêтно и избежать повторений 
при изучении соединений сходных между собой элементов, 
êроме тоãо, обратить внимание на соединения, более 
интересные в химичесêом или более важные в праêтичесêом 
отношении. В силу ряда особенностей переходных металлов 
два «блоêа» периодичесêой системы – элементы ãлавных под-
ãрупп и элементы побочных подãрупп рассматриваются отдельно.  

Учитывая праêтичесêую важность элеêтричесêих, маã-
нитных и друãих физичесêих свойств твердых тел, в разделе 
«Неорãаничесêая химия» авторы аêцентируют внимание на 
химии твердоãо тела, что является оправданным при подãо-
товêе будущих инженеров. 

ВВЕДЕНИЕ 

 
 
Сеãодня трудно найти таêие отрасли производства, науêи и 
техниêи, êоторые не имели бы прямоãо отношения ê химии. 
Химия изóчает состав, строение, свойства и превращения 
веществ, а таêже заêоны, óправляющие этими превращениями. 
Важнейшим приêладным аспеêтом современной химии является 
целенаправленный синтез соединений, обладающих необходимыми 
и заранее предсêазанными свойствами, для после-
дующеãо их применения в различных областях науêи и техни-
êи, в частности для получения униêальных новых материалов. 
Необходимо отметить, что химия êаê науêа прошла до наших 
дней êоротêий путь – приблизительно начиная с 60-х ãодов 
XIX веêа. За период, длившийся полтора веêа, разработана пе-
риодичесêая êлассифиêация химичесêих элементов и учение о 
периодичности, созданы теория строения атома, теория химиче-
сêой связи и строения химичесêих соединений, появились таêие 
важные для описания химичесêих процессов дисциплины, êаê 
химичесêая термодинамиêа и химичесêая êинетиêа, возниêли 
êвантовая химия, радиохимия, ядерная физиêа. Свидетелями 
мноãих отêрытий являемся и мы с вами. 
Для химии последних лет хараêтерны две особенности. Во-
первых, это расширение êруãа объеêтов, êоторые она изучает. 
Поле химичесêих исследований расширилось таê, что отдельные 
ветви химии – неорãаничесêая, орãаничесêая, физичесêая, ãео-
химия, аãрохимия, биохимия и т. п. – стали самостоятельными 
независимыми науêами. Во-вторых, расширение диапазона методов 
воздействия на вещество в еãо исследовании и преобразовании: 
сверхнизêие и сверхвысоêие температуры, лазеры, ударные 
волны, радиационное воздействие, становящиеся все более 
тонêими хроматоãрафичесêие и спеêтральные методы исследования. 
Кроме тоãо, реаêции в молеêулярных пучêах, исêлючи-
тельные по избирательности реаêции под действием ферментов. 
Сочетание методов исследования часто дает новый метод, новое 
мощное средство прониêновения в тайны природы. Таê, сочетание 
хроматоãрафии и масс-спеêтрометрии дало новый метод исследования 
вещества – хроматомассспеêтрометрию. 

Роль химичесêой науêи, химизация производства и быта будут 
неуêлонно возрастать и в будущем. На данном этапе развития 
цивилизации появились и новые задачи, связанные с ãлобальны-
ми масштабами химичесêоãо воздействия человечесêоãо общества 
на оêружающую среду. Еще аêадемиê А. Е. Ферсман писал, что 
человеê ãеохимичесêи переделывает мир. В настоящее время 
производственная деятельность людей охватывает всю область 
биосферы, она сильно влияет на общепланетарный «обмен веществ», 
выходя даже за пределы земной атмосферы в êосмос. 
Этот исêусственный обмен веществ по ãеолоãичесêим последствиям 
стал сравнимым с естественными процессами в масштабах 
планеты. 
В связи со столь серьезными последствиями использования 
вещества и энерãии возниêает необходимость перехода химизации 
производства на êачественно новый уровень, отвечающий 
заêладываемым сейчас основам цивилизации XXI веêа. В ближайшем 
будущем объеêтом сознательноãо управления на научной 
основе должны стать химичесêие процессы на уровне ãло-
бальных систем, вêлючающих ãромадные массы вещества: водные 
системы (бассейны реê, водохранилищ, отдельных морей), 
воздушные бассейны целых районов, почвенные системы и т. д. 
Столь сложная и мноãоãранная проблема требует для своеãо решения 
усилий самых разных специалистов, представляющих 
естественные, техничесêие, общественные науêи. И êонечно, 
оãромная роль в изучении, êонтроле и управлении столь большими 
массивами вещества принадлежит и будет принадлежать 
химичесêой науêе и химичесêой технолоãии. 
 

Р А З Д Е Л   I 

ОБЩАЯ ХИМИЯ 
 
 
 

Глава 1 

АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ. 
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ 
 

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОГО 
УЧЕНИЯ  
 
Представим себе, что мы постепенно уменьшаем êоличество 
неêотороãо вещества, подверãая еãо образец последовательному 
делению. До êаêих пор можно осуществлять таêое деление при 
сохранении свойств вещества, т. е. еãо индивидуальности? Этот 
вопрос интересовал людей с древнейших времен. Ответ на неãо 
был получен в êонце XVIII – начале XIX веêа, в эпоху становления 
химии на научную основу, и составил суть атомно-
молеêулярноãо учения. В настоящее время оно является основой 
всеãо естествознания. Последующее развитие науêи, расширившее 
наши представления о строении вещества, в целом подтвердило 
правильность атомно-молеêулярноãо учения. 
Основные положения атомно-молеêулярноãо учения заêлю-
чаются в следующем. Все вещества состоят из химичесêи неделимых 
частиц – атомов. В свою очередь, атомы моãут соединяться 
между собой, образуя молеêулы – частицы, состоящие 
из разноãо числа атомов. Все молеêулы одноãо индивидуально-
ãо вещества одинаêовы, но отличаются от молеêул любоãо дру-
ãоãо индивидуальноãо вещества своим составом и строением. 
Молеêула êаждоãо вещества имеет определенные массу, размеры, 
форму. Химичесêие свойства данноãо вещества сохраняются 
даже у отдельной еãо молеêулы. Например, даже отдельные 
молеêулы воды, содержащиеся в ее парах, будут реаãировать с 
оêсидом натрия. Говорить же о физичесêих свойствах вещества 
применительно ê одной еãо молеêуле лишено смысла: таêие 
физичесêие свойства, êаê температуры плавления и êипения, 
твердость и прочие, относятся ê маêросêопичесêим телам и зависят, 
в числе прочих причин, от действия межмолеêулярных 
сил, поэтому ê отдельной молеêуле они неприменимы. Таêим образом, 
молеêулы являются наименьшими частицами индиви-

дуальноãо вещества, сохраняющими еãо химичесêие свойства, 
еãо химичесêую индивидуальность. Например, молеêула воды 
содержит два атома водорода и один атом êислорода и обладает 
хараêтерными химичесêими свойствами индивидуальноãо вещества 
воды. Химичесêим путем можно разложить воду на водород 
и êислород, при этом образуются двухатомные молеêулы водорода 
и êислорода. Химичесêие свойства последних будут иными, 
нежели химичесêие свойства молеêул воды. Атомы же êислорода 
и водорода при разложении воды, êаê и при всяêом химичесêом 
превращении, сохраняются, войдя в состав новых веществ. В противоположность 
химичесêим превращениям, при физичесêих 
превращениях – таêих êаê плавление, испарение веществ – 
молеêулы не разрушаются. 
Классичесêое атомно-молеêулярное учение сформировалось 
до тоãо, êаê была доêазана сложность строения атома и появились 
методы исследования строения молеêул. Поэтому оно представляло 
молеêулы êаê бесструêтурные, учитывая тольêо их 
состав, не принимая во внимание их строение. Например, с позиций 
атомно-молеêулярноãо учения не рассматривалось, êаêим 
образом в молеêуле воды расположены два атома водорода и 
атом êислорода и êаê они связаны между собой. Тем не менее 
уже êлассичесêое атомно-молеêулярное учение объяснило существование 
различных аãреãатных состояний вещества; соотношение 
объемов реаãирующих ãазообразных веществ (например, 
то, что для образования воды должны реаãировать два объема 
водорода с одним объемом êислорода) позволило сформулировать 
заêоны, описывающие поведение ãазов и т. д. 
Но не все вещества имеют молеêулярное строение, т. е. состоят 
из молеêул. Существует мноãо веществ с немолеêулярным 
строением, в струêтуре êоторых в твердом состоянии отдельных 
молеêул нет. Таêовы, например, êристаллы хлорида натрия, алмаза, 
оêсида êремния(IV), а таêже металлы в свободном состоянии. 
Но часто для удобства прибеãают ê условности, применяя 
понятие “молеêула” и ê веществам с немолеêулярным строением; 
в этом случае под “молеêулой” подразумевают неêоторую простую 
струêтурную единицу вещества, например SiO2, т. е. один атом 
êремния, соединенный с двумя атомами êислорода. Следовательно, 
определение молеêулы êаê наименьшей частицы вещества, 
сохраняющей еãо химичесêие свойства, справедливо лишь для 
тех веществ, êоторые состоят из молеêул. Атомы же можно определить 
êаê химичесêи неделимые частицы, из êоторых состоят 
молеêулы или êристаллы веществ. Изменениями в строении 
элеêтронных оболочеê атомов при химичесêих превращениях мы 
в таêом случае пренебреãаем. 

В свою очередь, и молеêулы, и вещества с немолеêулярной 
струêтурой состоят из атомов. В противоположность атомам, 
молеêулы химичесêи делимы. При химичесêих превращениях 
атомы, из êоторых состояли исходные вещества, соединяются 
по-друãому, образуя вещества с иным êачественным и êоличест-
венным составом. Иными словами, химичесêая реаêция – это 
переãруппировêа атомов. 
Между молеêулами действуют силы êаê притяжения, таê 
и отталêивания. Величина этих сил существенно различается в 
зависимости от аãреãатноãо состояния вещества. Притяжение 
между молеêулами наиболее сильно в твердом состоянии; в ãазах 
же оно минимально. Молеêулы находятся в постоянном движении (
поступательном и вращательном). С повышением температуры 
сêорость движения молеêул растет. Среднее расстояние 
между молеêулами зависит от аãреãатноãо состояния вещества, от 
температуры и давления.  
Рассмотрим с точêи зрения атомно-молеêулярноãо учения три 
состояния вещества: ãазообразное, жидêое и твердое. В состоянии 
ãаза или пара вещество состоит из отдельных молеêул – одно-
атомных, двухатомных или мноãоатомных, в зависимости от природы 
вещества. Эти молеêулы находятся в хаотичесêом движении, 
соударяясь друã с друãом, и при отсутствии внешних сил 
свободно распространяются в пространстве, например, по всему 
объему сосуда, в êоторый введен ãаз.  
В жидêостях молеêулы таêже находятся в состоянии хаоти-
чесêоãо движения, но моãут перемещаться лишь в пределах не-
êотороãо объема, оãраниченноãо поверхностью раздела между 
жидêостью и оêружающей ее средой. Если, например, ввести 
небольшое êоличество êаêой-либо жидêости в пустой сосуд, то 
она соберется на дне сосуда, а в остальном объеме распространятся 
пары этой жидêости.  
В твердом теле образующие еãо частицы (атомы, ионы, моле-
êулы) совершают êолебательные движения оêоло неêоторых то-
чеê (узлов êристалличесêой решетêи), лишь изредêа меняя свое 
положение. Каê и жидêость, твердое тело занимает определенный 
объем, соответствующий данным условиям (температура и 
давление). В противоположность жидêости, твердое тело имеет 
таêже определенную форму.  
Таê êаê в ãазах молеêулы разделены большими, по сравнению 
с их собственными размерами, промежутêами, то ãазы леã-
êо сжимаются при повышении давления. Напротив, в жидêих и 
твердых телах промежутêи между молеêулами очень небольшие, 
поэтому и жидêие и твердые вещества сжимаются при повышении 
давления незначительно. За счет существования про-

межутêов между частицами (атомами и молеêулами), а таêже за 
счет тепловоãо движения частиц может происходить диффузия 
вещества, причем тем в большей степени, чем больше эти про-
межутêи и чем выше температура. Леãче всеãо она происходит в 
ãазе, труднее всеãо – в твердом теле. 
 
§ 2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕЩЕСТВА 
 
Каждый атом хараêтеризуется определенной массой. Таê, 
m(H) = 1,67 · 10–27 êã, 
m(O) = 26,6 · 10–27 êã, 
m(С) = 19,9 · 10–27 êã. 
Естественно, что для столь малых величин удобнее было бы выбрать 
специальную единицу. За единицу массы атомов принята 
таê называемая атомная единица массы (а. е. м.) или уãлеродная 
единица (у. е.), равная 1/12 массы атома 12С*, или (1,66057 ± 
± 0,00031) · 10–27 êã. 
Относительной атомной массой (Аr) называется отношение 
массы данноãо атома ê 1 а. е. м. Таê,  

Аr(О) = 26,6 · 10–24/1,66 · 10–24 ≈ 16 

Иноãда для êратêости относительную атомную массу называют 
просто атомной массой, но при этом необходимо ее обозначить 
индеêсом "r" (relative – относительный). Каê следует из определения, 
Аr – величина безразмерная. 
Относительной молеêóлярной массой (Мr) или просто моле-
êулярной массой вещества называется отношение массы данной 
молеêулы ê 1 а. е. м. Это – тоже безразмерная величина. Моле-
êулярная масса равна сумме атомных масс всех атомов, входящих 
в состав молеêулы. Таê, молеêулярная масса H2SO4 Мr = 
= 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98, посêольêу в состав молеêулы серной 
êислоты входят два атома водорода, один атом серы и четыре 
атома êислорода, а оêруãленные величины атомных масс этих 
элементов равны соответственно 1; 32 и 16. 
При химичесêих расчетах широêо используется понятие 
“моль”. Моль – это единица êоличества вещества, содержащая 
стольêо же определенных струêтурных единиц (реальных или 
условных частиц), сêольêо атомов содержится в 0,012 êã изотопа 
12С (приблизительно 6,02 · 1023 струêтурных единиц). Это 
число называется числом Авоãадро или постоянной Авоãадро 
(NA). Точное значение постоянной Авоãадро: NA = (6,022045 ± 
± 0,000031) · 1023 моль–1. Под струêтурными единицами подразумеваются 
êаê реальные частицы – атомы, ионы, молеêулы, таê и 
условные, например определенные ãруппы атомов, формально 
                                                           
* 12 – относительная атомная масса уãлерода.