А.А. Гуров, Ф.З. Бадаев, Л.П. Овчаренко, В.Н. Шаповал
"Химия"
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям и специальностям.
Москва, Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2004

 

Оглавление
Предисловие 5
I. Ведение в химию • 9
1. Понятия вещества и химической реакции 10
1.1. Основные определения 10
1.2. Классификация и номенклатура неорганических соединений 12
1.3. Окислительно-восстановительные реакции 18
2. Стехиометрия. Закономерности изменения и способы определения
количества вещества 34
2.1. Основные определения 34
2.2. Количественные законы протекания химических реакций 35
2.3. Растворы. Общие понятия 40
Практические занятия 46
Фундаментальные понятия и законы химии 46
Примеры решения задач 46
Задачи для самостоятельного решения 52
ЛР 1. Окислительно-восстановительные реакции 55
ЛР 2. Химический эквивалент 65
ЛР 3. Приготовление раствора и определение его концентрации 71
II. Строение вещества 75
3. Строение атомов 76
3.1. Основные положения квантовой механики 76
3.2. Стационарное уравнение Шрёдингера 79
3.3. Уравнение Шрёдингера для атома водорода 81
3.4. Квантовые числа 82
3.5. Атомные орбитали водорода 89
3.6. Принципы построения электронной структуры атомов элементов 92
3.7. Электронные конфигурации атомов элементов Периодической
системы 95
3.8. Периодический закон и Периодическая система химических
элементов Д.И. Менделеева 100
3.9. Периодическое изменение некоторых свойств атомов химических
элементов 102
4. Химическая связь и строение вещества 106
4.1. Основные характеристики химической связи 106
4.2. Квантово-механические представления о природе химической связи.
Основные методы описания ковалентной связи 111
4.3. Метод валентных связей 115
4.4. Метод молекулярных орбиталей 128
4.5. Невалентные типы связей 137
4.6. Межмолекулярное взаимодействие 143
4.7. Строение вещества в конденсированном состоянии 149
Практические занятия 156
Строение атомов и ионов. Периодический закон и периодическое
изменение свойств элементов 156
Примеры решения задач 156
Задачи для самостоятельного решения 160
Химическая связь и строение вещества 163
Примеры решения задач 163
Задачи для самостоятельного решения 172
III. Закономерности протекания химических процессов 175
5. Тепловой эффект химической реакции 176
5.1. Основные понятия и определения химической термодинамики 176
5.2. Первый закон термодинамики и его приложение к процессам в
идеальном газе 179
5.3. Понятие теплового эффекта химической реакции 181
5.4. Стандартные энтальпии образования и сгорания веществ 184
5.5. Закон Гесса и следствия из него 187
6. Направление химической реакции 191
6.1. Второй закон термодинамики. Энтропия как функция состояния
системы 191
6.2. Изменение энтропии в некоторых процессах 195
6.3. Третий закон термодинамики. Абсолютные значения стандартных
энтропии веществ 198
6.4. Критерии направленности самопроизвольного процесса в закрытой
системе 201
6.5. Химический потенциал 205
6.6. Температурная зависимость стандартных энергии Гиббса, энтальпии
и энтропии химической реакции 208
Практические занятия 212
Энергетика химических реакций и фазовых переходов 212
Примеры решения задач 212
Задачи для самостоятельного решения 217
Направление самопроизвольного протекания химических реакций 221
Примеры решения задач 221
Задачи для самостоятельного решения 228
ЛР 4. Определение энтальпий химических реакций и процессов
растворения солей 232
IV. Кинетика химических процессов 239
7. Кинетика гомогенных химических реакций 240
7.1. Основные понятия и определения 240
7.2. Основной постулат химической кинетики 244
7.3. Кинетические уравнения односторонних реакций 246
7.4. Методы определения порядка химических реакций 253
7.5. Влияние температуры на скорость химических реакций 256
7.6. Теоретические представления о скоростях элементарных реакций 258
8. Особенности кинетики гетерогенных реакций 265
8.1. Реакции на границе раздела твердое тело — газ и твердое тело —
жидкость 265
8.2. Скорость гетерогенных реакций 268
8.3. Твердофазные реакции 270
9. Основы катализа 273
9.1. Основные понятия и определения 273
9.2. Механизм протекания каталитических реакций 276
9.3. Гомогенный катализ 279
9.4. Адсорбция 284
9.5. Гетерогенный катализ 289
Практические занятия 294
Кинетика химических реакций 294
Примеры решения задач 294
Задачи для самостоятельного решения 297
ЛР 5. Кинетика гомогенных химических реакций 305
ЛР 6. Гетерогенные химические реакции 309
ЛР7. Каталитические реакции 313
V. Химическое равновесие 321
10. Виды, особенности и характеристики химического равновесия 322
10.1. Обратимые и необратимые химические реакции 322
10.2. Виды и особенности химического равновесия 325
10.3. Количественные характеристики химического равновесия 328
10.4. Кинетический вывод закона Гульдберга—Вааге 334
11. Термодинамическое описание химического равновесия 340
11.1. Термодинамические критерии. Термодинамический вывод закона
Гульдберга—Вааге 340
11.2. Уравнения изотермы, изобары и изохоры химической реакции 345
11.3. Правило фаз Гиббса 351
12. Влияние различных факторов на химическое равновесие. Особенности
равновесий в гетерогенных системах 360
12.1. Введение катализатора и изменение концентрации компонентов 360
12.2. Изменение температуры 364
12.3. Изменение давления и разбавление системы инертным газом 365
12.4. Особенности описания равновесия в гетерогенных химических
системах 373
Практические занятия 378
Химическое равновесие в гомогенных и гетерогенных системах 378
Примеры решения задач 378
Задачи для самостоятельного решения 390
ЛР 8. Химическое равновесие 401
VI. Растворы 417
13. Общие свойства растворов 418
13.1. Основные понятия и определения 418
13.2. Термодинамические характеристики процесса образования
растворов 423
13.3. Коллигативные свойства растворов 428
14. Растворы электролитов 435
14.1. Влияние различных факторов на свойства растворов электролитов 435
14.2. Диссоциация слабых электролитов 437
14.3. Растворы сильных электролитов. Ионная сила и активность 440
14.4. Ионные равновесия в водных растворах электролитов 444
14.5. Гидролиз солей 447
14.6. Произведение растворимости 453
14.7. Электропроводность растворов электролитов 455
15. Свойства природной воды 461
15.1. Состав природной воды 461
15.2. Жесткость воды: виды, единицы измерения 465
15.3. Требования, предъявляемые к питьевой и технической воде 467
15.4. Способы умягчения воды 469
Практические занятия 475
Общие свойства водных растворов 475
Примеры решения задач 475
Задачи для самостоятельного решения 483
Свойства водных растворов электролитов 487
Примеры решения задач 487
Задачи для самостоятельного решения 494
ЛР 9. Растворы электролитов 498
ЛР 10. Жесткость и умягчение воды 515
VII. Электрохимические явления и процессы 523
16. Электродные процессы 524
16.1. Основные определения. Законы Фарадея 524
16.2. Потенциалы электрохимической системы. Двойной электрический
слой 528
16.3. Уравнение Нернста 533
16.4. Стандартный водородный электрод. Ряд стандартных электродных
потенциалов металлов 536
16.5. Классификация электродов 542
17. Химические источники тока и электролиз 551
17.1. Химические и концентрационные гальванические элементы. Элемент
Даниэля—Якоби 551
17.2. Термодинамика окислительно-восстановительных реакций,
протекающих в гальванических элементах 557
17.3. Практическое применение химических источников тока 562
17.4. Электролиз. Потенциал разложения, последовательность процессов
на электродах 566
17.5. Практическое применение электролиза 570
17.6. Кинетика электрохимических процессов 572
Практические занятия 578
Электрохимические процессы 578
Примеры решения задач 578
Задачи для самостоятельного решения 583
ЛР 11. Химические источники тока 587
VIII. Коррозия и борьба с ней 593
18. Коррозия металлов и сплавов 594
18.1. Классификация коррозионных сред, разрушений и процессов.
Показатели скорости коррозии 594
18.2. Химическая коррозия: виды и разновидности 597
18.3. Термодинамика и кинетика газовой коррозии 600
18.4. Законы роста толщины оксидных пленок 605
18.5. Электрохимическая коррозия: причины и механизм возникновения 608
18.6. Термодинамика электрохимической коррозии 613
18.7. Кинетика электрохимической коррозии 615
18.8. Влияние различных факторов на скорость электрохимической
коррозии 620
18.9. Коррозия в естественных условиях 622
19. Защита от коррозии 628
19.1. Основные факторы рационального конструирования. Легирование
металлических материалов 628
19.2. Изменение состава и свойств коррозионной среды 631
19.3. Электрохимическая защита: виды и механизм действия 635
19.4. Защитные покрытия: виды, методы нанесения и области применения ..638
Практические занятия 643
Коррозия и защита металлов и сплавов 643
Примеры решения задач 643
Задачи для самостоятельного решения 653
ЛР 12. Коррозия металлов и сплавов 660
ЛР 13. Защита от коррозии 682
IX. Основы практических занятий 697
20. Правила поведения и порядок работы в химической лаборатории 698
20.1. Общие требования 698
20.2. Техника безопасности и противопожарная безопасность 699
20.3. Оказание помощи при несчастных случаях 700
20.4. Рабочий журнал 701
21. Реактивы, посуда и оборудование учебной химической лаборатории 705
21.1. Реактивы 705
21.2. Посуда 705
21.3. Оборудование 710
22. Техника эксперимента 713
22.1. Мытье и сушка посуды 713
22.2. Нагревание и прокаливание. Нагревательные приборы 714
22.3. Измерение температуры 716
22.4. Весы и взвешивание 718
22.5. Перемешивание, осаждение и фильтрование 720
22.6. Приборы для получения газов 723
22.7. Определение плотности и реакции растворов. Отбор проб 725
Приложения 727
П.1. Наименования неорганических веществ 728
П.2. Основные характеристики атомов и молекул 732
П.З. Физические свойства неорганических веществ 736
П.4. Свойства воды и водных растворов 738
П.5. Термодинамические характеристики некоторых веществ 744
П.6. Электрохимические системы 750
Список рекомендованной литературы 756
Предметный указатель 758
Именной указатель 770