МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского

Э.А. ГЮННЕР,

В.Ф. ШУЛЬГИН, Н.С. ПЕВЗНЕР

ЛЕКЦИИ ПО ОБЩЕЙ

ХИМИИ

учебное пособие

для студентов химических специальностей

Симферополь - 2009

Учебное пособие издается по решению научно-методического совета

Таврического национального университета им. В.И. Вернадского от 21.01.04 г.

Рекомендовано методической комиссией химического факультета Таврического

национального университета им. В.И. Вернадского

Рецензент: д.х.н., профессор В.И. Гришковец (Таврический национальный университет

им. В.И. Вернадского)

Э.А. Гюннер, В.Ф. Шульгин, Н.С. Певзнер. Лекции по общей химии / Учебное пособие для студентов химических специальностей. Симферополь: Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, 2009. - 160 с.; ил.

В учебном пособии кратко освещены основные вопросы программы по общей химии для студентов химических специальностей Таврического национального университета (химия, биохимия). Материал, изложенный в книге, может быть использован студентами вузов другого профиля, например, сельскохозяйственного или медицинского, а также студентами нехимических специальностей.

© Э.А. Гюннер, В.Ф. Шульгин, Н.С. Певзнер, 2009

Введение. Предмет химии

Особенностью окружающего нас мира является материальность его объектов том смысле, что они существуют вне и независимо от нашего сознания. Все известные к настоящему времени проявления материи в доступной части нашей Вселенной можно свести к двум видам - веществу и полю. Вещество - это форма материи, носители которой имеют ненулевую массу покоя. Примерами таких носителей могут служить протон, нейтрон и электрон - элементарные частицы, из которых построены атомы. Носители свойств поля (например, фотоны) характеризуются нулевой массой покоя. Под химическим веществом подразумевают конкретный вид материи, образованный атомами химических элементов.

Химия - это наука о химических веществах и закономерностях их взаимных превращений. При исследовании химических веществ химия решает цепочку взаимосвязанных задач: состав – структура – свойство – функция (область практического применения).

Особенностью материи является постоянное ее движение, под которым понимают любое изменение материального объекта. Различают несколько форм движения материи, основными из которых являются физическая, химическая и биологическая. Под химической формой движения подразумеваются превращения веществ в другие вещества, при которых сохраняются ядра атомов - носителей химических свойств материи. В основе химической формы движения лежит перестройка структуры валентных электронных оболочек атомов - явление физическое. Тем не менее, химическая форма является самостоятельным видом изменения материи и не может рассматриваться как частный случай физической формы ее движения. В свою очередь, химическая форма движения является основой биологической, поскольку в основе жизнедеятельности любого живого организма лежит сложный комплекс химических реакций.

Поскольку химия занимается изучением как химических, так физических явлений, важным является проведение границы между ними. В настоящее время критериями протекания химического процесса (химической реакции) считают:

• образование новых химических частиц;

• тепловой эффект процесса более 20-40 кДж/моль.

Тем не менее, в ряде случаев процесс не удается четко отнести к физическому или химическому. Примерами таких явлений могут служить растворение или испарение некоторых веществ. Так, процесс испарения вольфрама идет с образованием в газовой фазе двухатомных молекул W₂, которые отсутствуют в кристаллическом состоянии, и сопровождается значительным по величине тепловым эффектом (770 кДж/моль). Несмотря на то, что новых химических веществ не образуется, этот процесс нельзя считать чисто физическим, в подобном случае лучше подходит термин "физико-химическое явление".

Являясь самостоятельной наукой, химия связана с другими естественными науками – физикой, биологией, геологией, сельскохозяйственными науками. Связь эта иногда бывает столь тесной, что на границе наук возникают их новые ветви, представляющие собой самостоятельные науки. Примерами таких наук могут служить физическая химия, квантовая химия, геохимия, космохимия, биохимия, бионеорганическая и биоорганическая химия. Широкое применение в современной химии математических методов и вычислительной техники привело к возникновению таких специфических наук как математическая и компьютерная химия. В то же время для химии, как и для других естественных наук, характерна тенденция к дифференциации, т.е. к выделению в относительно самостоятельные науки ее отдельных частей. Современная химия представляет собой комплекс наук, важнейшими составными частями которого являются:

1. Общая химия - наука об общих закономерностях химических процессов.

2. Неорганическая химия, изучающая химические элементы и их соединения.

3. Органическая химия, изучающая специфические соединения углерода - углеводороды и их производные.

4. Физическая химия - наука о физических процессах, сопровождающих химические явления.

5. Аналитическая химия (химическая метрология), предметом изучения которой являются методы определения качественного и количественного состава веществ.

6. Квантовая химия. Использует идеи и методы квантовой механики для исследования химических объектов и процессов.

7. Коллоидная химия, изучающая дисперсные системы и поверхностные явления на границе раздела фаз.

8. Нанохимия. Изучает химические объектами с размерами порядка 1–10 нм (хотя бы в одном измерении).

9. Супрамолекулярная химия – химия межмолекулярных взаимодействий.

10. Координационная химия. Изучает частицы и вещества, образованные в результате сочетания химических частиц, способных к самостоятельному существованию.

11. Радиохимия. Изучает химию радиоактивных изотопов и ядерные превращения.

12. Бионеорганическая химия. Изучает комплексы металлов с биомолекулами (белками, аминокислотами, нуклеиновыми кислотами, липидами и т.д.).

13. Биоорганическая химия. Изучает связь между строением органических соединений и их биологическими функциями.

14. Химическая технология. Наука о методах и средствах масштабной химической переработки природных материалов в практически важные продукты.

Основу современной общей химии составляет ряд концепций, главными из которых являются:

• химическая атомистика (атомно-молекулярное учение);

• учение о строении вещества (теория строения атома и химической связи);

• Периодический закон и периодическая система химических элементов им. Д.И. Менделеева;

• учение о химическом процессе (химическая кинетика и химическая термодинамика);

• теория растворов и дисперсных систем.