Пособие содержит материал по общей химии и химии непереходных элементов. Оно включает важнейшие сведения по теоретическим основам неорганической химии и информацию о строении и свойствах веществ, их реакционной способности, методах получения и применения.
Пособие написано преподавателями химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, имеющими большой опыт работы со школьниками, интересующимися химией. Материал дан в объёме, немного выходящем за рамки школьной программы углубленного уровня.
Пособие ориентировано на тех школьников, которые направленно изучают неорганическую химию с целью подготовки к олимпиадам высокого уровня.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
|
|
7 |
Часть I. Общая химия
|
| 9 |
Глава 1. Строение атома |
| 10 |
1.1. Ядро атома. Ядерные реакции |
| 10 |
1.2. Квантовые числа электрона.
Электронная конфигурация атома |
| 14 |
1.3. Периодические свойства элементов |
| 22 |
Глава 2. Строение молекул
|
| 25 |
2.1. Ковалентная связь и её характеристики |
| 25 |
2.2. Геометрическая форма молекул |
|
31 |
Глава 3. Строение твёрдых веществ |
| 34 |
3.1. Кристаллы. Элементарная ячейка |
| 34 |
3.2. Кристаллические структуры металлов.
Плотнейшие упаковки . |
| 35 |
3.3. Структуры ионных кристаллов |
| 36 |
Глава 4. Химическая термодинамика |
|
43 |
4.1. Первый закон термодинамики.
Энергия, работа и теплота |
| 43 |
4.2. Второй закон термодинамики.
Энтропия и энергия Гиббса
|
|
51 |
4.3. Химическое равновесие в газовой фазе.
Принцип Ле Шателье |
| 55 |
Глава 5. Растворы. Ионные равновесия в растворах |
|
61 |
5.1. Растворимость. Термодинамические свойства
растворов |
| 61 |
5.2. Ионные равновесия в растворах.
Сопряжённые кислоты и основания. Амфолиты |
| 65 |
Глава 6. Окислительно-восстановительные реакции.
Источники тока и электролиз |
| 73 |
6.1. Окислители и восстановители.
Полуреакции окисления и восстановления |
| 71 |
6.2. Электродные потенциалы |
| 76 |
6.3. Химические источники тока |
| 81 |
Часть II. Неорганическая химия |
| 87 |
Глава 1. Водород |
| 88 |
1.1. Общая характеристика |
| 88 |
1.2. Простое вещество |
| 89 | 1.2.1. Физические свойства |
| 89 |
1.2.2. Химические свойства |
| 90 |
1.2.3. Получение и применение |
| 93 |
1.3. Гидриды |
| 94 |
1.4. Соединения водорода с кислородом |
| 96 |
1.4.1. Вода |
| 96 |
1.4.2. Пероксид водорода |
| 98 |
Глава 2. Химия элементов 1-й группы |
| 101 |
2.1. Общая характеристика |
| 101 |
2.2. Особенности химии лития |
| 103 |
2.3. Простые вещества . |
| 103 |
2.3.1. Получение и применение |
| 103 |
2.3.2. Физические свойства |
| 104 |
2.3.3. Химические свойства |
| 105 |
2.4. Соединения с кислородом |
| 107 |
2.5. Гидроксиды |
| 108 |
2.6. Соли и комплексные соединения щелочных металлов |
| 109 |
Глава 3. Химия элементов 2-й группы |
| 112 |
3.1. Общая характеристика |
| 112 |
3.2. Простые вещества |
| 114 |
3.2.1. Физические свойства |
| 114 |
3.2.2. Химические свойства. Получение |
| 114 |
3.3. Соединения с кислородом |
| 116 |
3.4. Гидроксиды |
| 117 |
3.5. Соли и комплексные соединения |
| 118 |
Глава 4. Химия элементов 13-й группы |
| 123 |
4.1. Общая характеристика |
| 123 |
4.2. Простые вещества |
| 125 |
4.2.1. Физические свойства |
| 125 |
4.2.2. Химические свойства |
| 126 |
4.2.3. Получение |
| 130 |
4.3. Соединения c водородом и металлами |
| 131 |
4.4. Оксиды, гидроксиды, соли и комплексные соединения |
| 132 |
4.5. Соединения с галогенами и азотом |
| 140 |
Глава 5. Химия элементов 14-й группы |
| 142 |
5.1. Общая характеристика |
| 142 |
5.2. Простые вещества |
| 144 |
5.2.1. Физические свойства |
| 144 |
5.2.2. Химические свойства |
| 146 |
5.2.3. Получение |
| 148 |
5.3. Соединения с металлами |
| 149 |
5.4. Водородные соединения и высшие галогениды |
| 149 |
5.5. Оксиды, гидроксиды, соли, комплексные соединения |
| 151 |
Глава 6. Химия элементов 15-й группы |
| 161 |
6.1. Общая характеристика |
| 161 |
6.2. Простые вещества |
| 162 |
6.2.1. Физические свойства |
| 162 |
6.2.2. Химические свойства |
| 164 |
6.2.3. Получение |
| 165 |
6.3. Водородные соединения |
| 166 |
6.4. Галогениды |
| 170 |
6.5. Кислородсодержащие соединения |
| 172 |
Глава 7. Химия элементов 16-й группы |
|
190 |
7.1. Общая характеристика |
| 190 |
7.2. Простые вещества |
|
192 |
7.2.1. Физические свойства |
| 192 |
7.2.2. Химические свойства |
| 194 |
7.2.3. Получение |
| 196 |
7.3. Водородные соединения |
| 196 |
7.4. Соединения с кислородом |
|
198 |
Глава 8. Химия элементов 17-й группы |
| 204 |
8.1. Общая характеристика |
| 204 |
8.2. Простые вещества |
| 206 |
8.2.1. Физические свойства |
| 206 |
8.2.2. Химические свойства |
| 207 |
8.2.3. Получение |
| 210 |
8.3. Галогеноводороды и галогениды |
| 210 |
8.4. Соединения с кислородом |
| 213 |
8.5. Межгалогенные соединения |
| 217 |
Глава 9. Химия элементов 18-й группы |
|
219 |
9.1. Общая характеристика |
| 219 |
9.2. Простые вещества |
| 220 |
9.2.1. Физические свойства |
| 220 |
9.2.2. Химические свойства. Фториды ксенона |
| 221 |
Приложения |
| 225 |
Приложение 1. Качественные реакции на различные ионы |
| 226 |
Приложение 2. Диаграммы Латимера некоторых неметаллов |
| 235 |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Дорогие ребята!
Каждый сентябрь во всех школах нашей страны стартует Всероссийская олимпиада школьников. Она проводится по всем предметам,
в том числе и по химии. Год от года возрастает число и других олимпиад по химии, растёт количество школьников, вовлечённых в олимпиадное движение. Каждая олимпиада требует комплексной подготовки,
главная роль в которой принадлежит вам, а не учителям и наставникам из числа победителей олимпиад прошлых лет. Изучение химии —
кропотливый, но очень благодарный труд. Работая с книгами и с интернетом, вы узнаёте много нового, определяетесь с выбором своей
будущей профессии. Подготовиться к олимпиадам невозможно, бесконечно штудируя один лишь школьный учебник или одну любимую
книгу, какими бы хорошими и интересными они ни были. С целью
подготовки к олимпиадам можно обращаться к учебникам, рекомендованным для студентов классических университетов. Но чтение этих
книг зачастую требует специальной подготовки. Мы хотим помочь
вам, предложив пособие, которое находится на пути от школьных
знаний к университетским.
Школьный курс химии условно можно разделить на несколько разделов. Самый крупный и разнообразный из них — неорганическая химия. Ему и посвящена книга, первую часть которой вы держите в руках.
В ней рассмотрена химия непереходных элементов, то есть s- и p-элементов, занимающих в короткопериодном варианте Периодической
таблицы главные подгруппы. При изложении материала мы придерживались длиннопериодного варианта Периодической таблицы. В нём sи p-элементам отведены отдельные блоки, между которыми находятся d- и f-элементы. Их химия будет рассмотрена во второй части.
Изучение химии элементов, как и любого другого раздела химии,
невозможно без первоначальных представлений о физической химии,
которая включает строение вещества, химическую термодинамику
и химическую кинетику. Первые два раздела представлены в данном пособии. В них вы получите важнейшие сведения о строении атома, химической связи, строении кристаллических веществ. Мы
рассмотрим основные положения термодинамики и применим их
к кислотно-основным и окислительно-восстановительным равновесиям, создав тем самым теоретическую базу для изучения фактического
материала по неорганической химии.
Изучив данное пособие, вы сможете обратиться и к более сложной
литературе, в том числе к следующим книгам.
1. Еремин В. В. Теоретическая и математическая химия для школьников. М.: МЦНМО, 2018.
2. Неорганическая химия. В 3 т. / Под ред. акад. Ю. Д. Третьякова.
М.: Академия, 2004–2007.
3. Шевельков А. В., Дроздов А. А., Тамм М. Е. Неорганическая химия.
М.: Лаборатория знаний, 2020.
Мы будем рады, если наше пособие окажется для вас полезным
и интересным. Если же что-то будет непонятным и у вас возникнут
вопросы, напишите нам, мы будем рады помочь.
Желаем вам успехов в познании химии и побед на химических
олимпиадах!
А. А. Дроздов (camertus@mail.ru)
А. В. Шевельков (andrei.shevelkov@gmail.com)
В. В. Еремин (vv_er@mail.ru)
май 2020
|