НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ наука
о химических элементах и образуемых ими простых и сложных веществах (кроме
соединений углерода, составляющих, за немногими исключениями, предмет органической
химии). H. х.- важнейшая область химии - науки о превращениях
вещества, сопровождающихся изменениями его состава, свойств и (или) строения.
H. х. теснейшим образом связана, помимо органич. химии, с др. разделами
химии - аналитической химией, коллоидной химией, кристаллохимией, физической
химией, термодинамикой химической, электрохимией, радиохимией, химической
физикой', на стыке неорганич. и органич. химии лежит химия металлоорганических
соединений и элементоорганических соединений. H. х. ближайшим
образом соприкасается с геолого-минералогич. науками, особенно с геохимией
и
минералогией,
а
также с технич. науками - химической технологией
(её неорганич.
частью), металлургией - и агрохимией. В H. х. постоянно применяются
теоретич. представления и экспериментальные методы физики.



Историческая справка. История
H. х., особенно до середины 19 в., тесно переплетается с общей историей
хим. знаний. Важнейшие достижения химии кон. 18 - нач. 19 вв. (создание
кислородной теории горения, хим. атомистики, открытие осн. стехиометрич.
законов) явились результатами изучения неорганич. веществ.

Уже в глубокой древности были известны
металлы, к-рые либо встречаются в природе в самородном состоянии (Au, Ag,
Cu, Hg), либо легко получаются (Cu, Sn, Pb) нагреванием их окисленных руд
с углем, а также нек-рые неметаллы (углерод в виде угля и алмаза, S, возможно
As). За 3-2 тыс. лет до н. э. в Египте, Индии, Китае и др. странах умели
получать железо из руд, изготовлять изделия из стекла.

Стремление превратить неблагородные,
"несовершенные" металлы в благородные, "совершенные" (Au и Ag) явилось
причиной возникновения
алхимии, господствовавшей в 4-16 вв. н. э.
Алхимики создали аппаратуру для хим. операций (выпаривания, кристаллизации,
фильтрования, перегонки, возгонки), к-рые и в наше время служат для разделения
и очистки веществ; впервые получили нек-рые простые вещества (As, Sb, P),
соляную, серную и азотную к-ты, многие соли (купоросы, квасцы, нашатырь)
и др. неорганич. вещества. В 16 в. металлургия, керамика, стеклоделие и
др. произ-ва, близко соприкасающиеся с H. х., получили довольно широкое
развитие, что видно из трудов В. Бирин-гуччо (1540) и Г. Агриколы
(1556).
В 1530-х гг. А. Т. Параиельс, к-рому были на опыте известны целебные
свойства препаратов Au, Hg, Sb, Pb, Zn, положил начало ятрохимии - применению
химии в медицине. В 17 в. укоренилось деление веществ, изучаемых химией,
на минеральные, растительные и животные (указанное в 10 в. араб, учёным
ар-Ра-зи), т. е. наметилось расчленение химии на неорганическую и органическую.
В 1661 P. Бойль опроверг учения о четырёх стихиях и трёх началах,
из к-рых якобы состоят все тела, и определил хим. элементы как вещества,
не могущие быть разложенными на другие. В кон. 17 в. Г. Шталъ,
развивая
представления И. Бехера, высказал гипотезу, согласно к-рой при обжигании
и горении тела теряют начало горючести - флогистон.
Эта гипотеза
господствовала вплоть до кон. 18 в.

В дальнейшем становлению H. х. как
науки послужили работы M. В. Ломоносова и А. Лавуазье. Ломоносов
сформулировал закон сохранения вещества и движения (1748), определил химию
как науку об изменениях, происходящих в сложных веществах, приложил атоми-стич.
представления к объяснению хим. явлений, предложил (1752) деление веществ
на органические и неорганические, показал, что увеличение веса металлов
при обжигании происходит за счёт присоединения нек-рой части воздуха (1756).
Лавуазье опроверг гипотезу флогистона, показал роль кислорода в процессах
обжигания и горения, конкретизировал понятие химического элемента, создал
первую рациональную номенклатуру химическую (1787). В нач. 19 в.
Дж. Дальтон ввёл в химию атомизм, открыл кратных отношений закон
и
дал первую таблицу атомных весов химических элементов. Тогда же были открыты
Гей-Люссака
законы (1805-08), постоянства состава закон
(Ж.
Пруст, 1808)
и Авоугдро закон (1811). В 1-й пол. 19 в. И.
Берцелиус окончательно
утвердил атомизм в химии. В сер. 19 в. были сформулированы и разграничены
понятия атома, молекулы и эквивалента (Ш.
Жерар, С. Канниццаро).
К
тому времени было известно св. 60 хим. элементов. Проблему их рациональной
классификации разрешило открытие в 1869 периодического закона Менделеева
и
построение периодической системы элементов Менделеева. На основе
своих открытий Д. И. Менделеев
исправил атомные веса многих элементов
и предсказал атомные веса и свойства ещё неизвестных тогда элементов -
Ga, Ge, Sc и др. После их открытия периодический закон получил всеобщее
признание и стал прочной научной основой химии.

В кон. 19 - нач. 20 вв. особое внимание
химиков-неоргаников привлекли две малоизведанные области - металлич. сплавы
и
комплексные
соединения. Исследование полированной и протравленной поверхности стали
при помощи микроскопа, начатое в 1831 П. П. Аносовым,
было продолжено
Г. К. Сорби (1863), Д. К. Черновым (1868), нем. учёным А.
Мартенсом (с 1878). Оно было усовершенствовано, а также существенно дополнено
методом термического анализа (А. Ле Шателье,
Ф.
Осмондом
- в 1887, англ. учёным У. Робертс-Остовом- в 1899). В дальнейшем крупнейшие
работы по исследованию сплавов с применением новой методики были выполнены
H. С. Курнаковым (с 1899), А. А. Байковым
(с 1900) и их науч.
школами. Обширные исследования сплавов были проведены в Германии Г. Тамманом
(с
1903) и его учениками. Теоретич. основу учения о сплавах дало правило фаз
Дж. У. Гиббса. Систематич. исследования комплексных соединений,
предпринятые в 1860-X гг. К. Бломстрандомк дат. учёным С. Йёргенсеном,
были в 1890-гг. развиты А. Вернером, создавшим координационную теорию,
и H. С. Курнаковым. Особенно широко работы в этой области были поставлены
в России и СССР Л. А. Чугаевым и его школой.

На рубеже 19 и 20 вв. в истории H.
х. произошло крупное событие - были открыты инертные газы: Ar (Дж.
Рэлей.
У. Рамзай, 1894), Не (У. Рамзай, 1895), Kr, Ne, Xe
(англ, учёные У. Рамзай и M. Траверс, 1898), Rn (нем. учёный Ф. Дорн, 1900),
к-рые Д. И. Менделеев по предложению У. Рамзая включил в особую (нулевую)
группу своей периодич. системы элементов (впоследствии были включены в
8-ю группу). Ещё более значительным было открытие самопроизвольной радиоактивности
урана (А. Беккерель, 1896) и тория (M. Скло-довская-Кюри и
независимо нем. учёный Г. Шмидт, 1898), за которым последовало открытие
радиоактивных элементов Po и Ra (M. Склодовская-Кюри, П. Кюри, 1898).
Эти открытия привели к обнаружению существования изотопов, к созданию
радиохимии
и
теории строения атома (Э. Резерфорд, 1911, H.
Бор, 1913,
и др.; см. Атомная физика).

Успехи ядерной физики позволили синтезировать
трансурановые элементы, имеющие атомные номера от 93 по 105(см. Aктиноиды,
Элементы химические, Ядерная химия). Работы по синтезу трансурановых
элементов открыли новую эпоху в истории H. х. Исследования в этой области
ведутся в СССР, США, Франции, ФРГ и нек-рых др. странах.



Методы исследования. В H. х.
применяются два осн. приёма исследования: препаративный метод и метод физико-химического
анализа. Препаративный метод практиковался с древнейших времён. Его
основу составляют проведение реакций между исходными веществами и разделение
образующихся продуктов посредством перегонки, возгонки, кристаллизации,
фильтрования и др. операций. Особенно распространён препаративный метод
в химии комплексных соединений. Метод физико-хим. анализа в основном создан
H. С. Курнаковым, его учениками и последователями. Сущность метода заключается
в измерении различных физ. свойств (темп-р начала и конца кристаллизации,
а также электропроводности, твёрдости и др.) систем из 2, 3 или многих
компонентов. Полученные данные изображают в виде диаграмм состав-свойство.
Их геометрич. анализ позволяет судить о составе и природе образующихся
в системе продуктов, не выделяя и не анализируя их. Физико-хим. анализ
указывает пути синтеза веществ, даёт науч. основу процессов переработки
руд, получения солей, металлов, сплавов и др. важных технич. материалов.
Физико-хим. анализ признан во всём мире ведущим методом H. х.

Для совр. H. х. характерен необычайно
обширный круг новых методов исследования строения и свойств веществ и материалов.
С сер. 20 в. осн. внимание уделяется изучению атомного и молекулярного
строения неорганич. соединений прямым определением их структуры (т. е.
взаимного расположения атомов в молекуле). Оно производится методами кристаллохимии,
спектроскопии,
рентгеновского структурного анализа, ядерного магнитного резонанса, ядерного
квадруполъного резонанса, гамма-спектроскопии, электронного парамагнитного
резонанса и др. Большое значение имеет определение важных для техники
свойств и особенностей (механич., магнитные, электрич. и оптич. свойства,
жаропрочность, жаростойкость, отношение к радиоактивному облучению и др.).
H. х. превратилась в такую науку о неорганич. материалах, к-рая основывается
преимущественно на данных о строении веществ на атомном и молекулярном
уровнях.



Успехи неорганической химии. Открытие
трансурановых элементов, эффективное разделение (посредством хроматографии,
экстрагирования
и др.) редкоземельных и иных трудно разделимых элементов (напр., платиновых
металлов) на индивидуально-чистые, экономичное получение редких элементов
и материалов из них с особыми свойствами или заданным комплексом свойств
привели к качественным изменениям в H. х. Необходимо также отметить прогресс
в технологии получения высокочистых элементов и соединений; получение из
них и применение монокристаллов с определёнными свойствами (напр., пьезо-электриков,
диэлектриков,
полупроводников, сверхпроводников, кристаллов для
лазеров и
др.) составило спец. ветвь пром-сти. Особенно бвктро развивается химия
редких элементов. В 60-е годы возникла химия инертных газов, к-рые ранее
считались неспособными к хим. взаимодействию; получены многие соединения
Kr, Xe и Rn с фтором, окислы Xe и др.

В совр. H. х. очень большое внимание
уделяется изучению химической связи - важнейшей характеристике любого
хим. соединения. С помощью физ. аппаратуры удаётся как бы "видеть" хим.
связь. Методы кристаллографии, порой весьма трудоёмкие, заменяются
скоростными методами (с применением, напр., авто-матич. дифрактометров
в сочетании с ЭВМ). Это позволяет для неорганич. соединений быстро определять
межатомные расстояния (и оценить электронную плотность), на основании чего
можно составить более полное представление о строении молекул и рассчитать
их свойства. Ещё более подробные сведения о хим. связи можно получить с
помощью рентгеноэлектронной спектроскопии. Разработка новых физ. методов
и интерпретация получаемых результатов требуют совместной работы химиков-неоргаников,
физиков и математиков. На основе представлений и методов квантовой механики
всё
более успешно рассматриваются проблемы строения и реакц. способности хим.
соединений и вопросы хим. связи (см. Валентность, Квантовая химия).
Неорганич.
вещества и материалы используются в различных рабочих условиях, при интенсивном
воздействии среды (газов, жидкостей), механич. нагрузок и др. факторов.
Поэтому важное значение имеет изучение кинетики неорганич. реакций, в частности
при разработке новых технологий и материалов (см.
Кинетика химическая,
Макрокинетика).

<Практические применения. H.
х. даёт новые виды горючего для авиации и космич. ракет, вещества, препятствующие
обледенению самолётов, а также посадочных полос на аэродромах. Она создаёт
новые твёрдые и сверхтвёрдые материалы для абрази-вных и режущих инструментов.
Так, использование в них компактного кубического бора нитрида (боразона)
позволяет обрабатывать очень твёрдые сплавы при таких высоких темп-pax
и скоростях, при к-рых алмазные резцы сгорают. Получены новые составы флюсов
для сварки металлов; новые комплексные соединения, применяемые в технологии,
с. х-ве и медицине; новые строит, материалы, в т. ч. значительно облегчённые
(напр., на основе или с участием фосфатов), новые полупроводниковые и лазерные
материалы, жаропрочные металлич. сплавы, новые минеральные удобрения и
многое другое. H. х. удовлетворяет самые разнообразные запросы практики,
весьма бурно развивается и принадлежит к важнейшим основам научно-технич.
прогресса.



Научные учреждения, обществ, орг-ции,
периодич. издания. До 1917 исследования по H. х. велись в России лишь
в лабораториях АН и вузов (горного, политехнического и электротехнического
ин-тов в Петербурге, ун-тов в Петербурге, Москве, Казани, Киеве, Одессе).
В 1918 начали свою деятельность основанные при АН в Петрограде Ин-т физико-химич.
анализа (основатель H. С. Курнаков) и Ин-т по изучению платины и др. благородных
металлов (основатель Л. А. Чугаев). В 1934 оба эти ин-та и Лаборатория
общей химии АН СССР объединены в Ин-т общей и неорганич. химии АН СССР
(в 1944 ему присвоено имя H. С. Курнакова). О др. ин-тах см. Химические
институты научно-исследовательские. Проблемы H. х. рассматриваются
на конгрессах Международного союза теоретической и прикладной химии,
к-рый
имеет секцию H. х., и на съездах нац. химических обществ, в т. ч. Химического
общества имени Д. И. Менделеева.

Работы по H. х. в 18-19 вв. публиковались
(и продолжают публиковаться) в химических журналах, а также в изданиях
нац. АН, ун-тов, высших технич. школ и н.-и. ин-тов. В связи с быстрым
развитием H. х. в 1892 в Германии был основан "Zeitschrift fur anorganische
(с 1915 "...und allgemeine") Chemie". С 1962 в США выходит журнал "Inorganic
Chemistry". B СССР работы по H. х. печатались в основанных в 1919 "Известиях
Института (с 1935 - Сектора) физико-химического анализа" и "Известиях Института
(с 1935 - Сектора) по изучению платины и других благородных металлов".
В 1956 оба издания объединены в "Журнал неорганической химии ".

Лит.:

<Классические работы. Менделеев
Д. И., Основы химии, 13 изд., т. 1 - 1947; L а v о i s i е г A. L., Traite elementaire de chimie, t. I - 2,
Р., 1789; Berzelius J. J., Lehrbuch der Chemie, 5 Aufl., Bd 1-5, Lpz.,
1847 - 56.



История. Д ж у a M., История
химии, пер. с итал., M., 1966; Фигуровский H. А., Очерк общей истории химии.
От древнейших времен до начала XIX в., M., 1969; Кузнецов В. И., Эволюция
представлений об основных законах химии, M., 1967; Соловьев Ю. И., Эволюция
основных теоретических проблем химии, M., 1971; Развитие общей, неорганической
и аналитической химии в СССР, под ред. H. M. Жаеоронкова, M., 1967; Тананаев
И. В., Основные достижения неорганической химии за 30 лет Советской власти,
"Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева". 1967, т.
12, Nb 5; Ф н г у р о вс к и и H. А., Открытие химических элементов и происхождение
их названий, M., 1970; Partington J. R., A history of chemistry, v. 1,
pt 1, L., 1970; v. 2-4, L., 1961-64.



Справочники. G m e II п L.,
Handbucb der anorganischen Chemie, 8 Aufl., Syst. Num. 1 - 70, В., 1924
(изд. продолжается); MellorJ. W., A comprehensive treatise on inorganic
and theoretical chemistry, v. 1 - 16, L., 1952 - 54; Pascal P., Nouveau
traite de chimie minerale, t. 1 - 19, P., 1956- 1963.

Руководства и пособия для высшей
школы.

Некрасов Б. В., Основы общей химии,
т. 1-2, M., 1974; P е м и Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т.
1 - 2, M., 1963 - 66; Щ у к а р е в С. А., Лекции по общему курсу химии,
т. 1 - 2, Л., 1962 - 64; П о л и н г Л., Общая химия, пер. с англ., M.,
1974; Барнард А., Теоретические основы неорганической химии, пер. с англ.,
M., 1968; Д е и M., С е л б и н Д., Теоретическая неорганическая химия,
пер. с англ., 1 изд., M., 1971; К о т т о н Ф., У и л к и нсон Д
ж., Современная неорганическая химия, пер. с англ., ч. 1-2, M., 1969.

Монографии и сборники работ. Руководство
по препаративной неорганической химии, под ред. Г. Брауера, пер. с нем.,
M., 1956; Физические методы исследования и свойства неорганических соединений,
пер. с англ., M., 1970; Курнаков H. С., Введение в физико-химический анализ,
4 изд., М.-Л., 1940; его же, Избр. труды, т. 1 - 3, M., 1960-63; Аносов
В. Я., Погодин С. А., Основные начала физико-химического анализа, M.- Л.,
1947; Гринберг А. А., Введение в химию комплексных соединений, 3 изд.,
M.- Л., 1966; Вдовенко В. M., Современная радиохимия, M., 1969. См. также
лит. при статьях, ссылки на к-рые даны в тексте. И. В. Тананаев, С.
А. Погодин.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я