В основу двухтомника положен легендарный трехтомник под редакцией Ю.Д.Третьякова, структура которого претерпела существенные изменения с учетом современного развития неорганической химии.

Во втором томе систематизирована химия переходных элементов в соответствии с программой для химических факультетов университетов.

Учебник предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по основным образовательным программам высшего образования уровня бакалавриата и специалитета по направлениям подготовки 04.03.01 «Химия», 04.03.02 «Химия физика и механика материалов» и специальности 04.05.0l «Фундаментальная и прикладная химия».

ПРЕДИСЛОВИЕ

Неорганическая химия как наука сформировалась по историческим меркам совсем недавно, приблизительно во второй половине XVIII века. Возникла она не на пустом месте. Еще с античных времен известны достижения древних химиков, имена которых зачастую не сохранились в истории. Их труды позволили человечеству получить металлы и сплавы, достичь совершенства в приготовлении пигментов, научиться лить разнообразное стекло — в общем, они заложили основы прогресса человечества, даже не уделяя внимания систематизации знаний. Через много веков ученые-естествоиспытатели пришли к пониманию того, что существуют химические элементы, составляющие основу идентичности химических соединений. Разнообразие элементов, подпитываемое их интригующим открытием на протяжении XVIII—XIX веков, и затем систематизация элементов, вершиной которой стал Периодический закон Д. И. Менделеева, обеспечили становление и развитие неорганической химии как самостоятельного раздела химической науки.

Неудивительно, что со становлением неорганической химии возник и стал развиваться предмет неорганической химии в университетах мира. Во второй половине XIX века он пришел и в Московский университет, где в 1875 году открылось отделение неорганической химии на кафедре химии физико-математического факультета. С той поры преподавание неорганической химии претерпело множество изменений, поменялся и сам Московский университет, и сегодня обучение студентов неорганической химии проводится преподавателями и сотрудниками кафедры неорганической химии, которые не только чтут традиции, но и модифицируют предмет в соответствии с современными тенденциями развития неорганической химии.

Фундамент предмета неорганической химии как учебной дисциплины незыблемо составляет Периодический закон Д. И. Менделеева, вокруг которого развиваются представления о периодичности свойств элементов и их соединений. По-прежнему неорганическая химия рассматривается как раздел, изучающий строение, свойства и реакционную способность всех неорганических соединений. Но сегодня круг самих неорганических соединений существенно расширился по сравнению даже с 1875 годом — от оксидов, галогенидов, кислот, основании и солей неорганическая химия прошла путь к координационным соединениям, кластерам, полиоксометаллатам, бионеорганическим соединениям, интерметаллидам, наноструктурам. Одновременно менялись и развивались представления о строении молекул и химической связи, механизмах реакций, электронном строении твердых тел. С развитием новых и улучшенных методов исследования обновленные сведения о неорганических соединениях и их свойствах появляются все быстрее и быстрее, что, в свою очередь, требует создания новых учебников по неорганической химии, которые, основываясь на традициях предмета и периодичности свойств элементов и их соединений, изложат неорганическую химию как современный и динамично развивающийся раздел науки, учитывающий достижения последних лет.

В настоящее время неорганическая химия по-прежнему находится на передовом крае отрасли знания, называемой «химия и науки о материалах». Только в XXI веке три Нобелевские премии присуждены за открытия, имеющие непосредственное отношение к неорганической химии. В 2011 году лауреатом стал Д. Шехтман за открытие квазикристаллов, в 2019 году премии удостоены Д. Гуденаф, С. Уиттингем и А. Ёсино за усовершенствование литий-ионных аккумуляторов, а в 2023 году премия присуждена М. Бавенди, Л. Брюсу и А. И. Екимову за открытие и синтез квантовых точек. Интенсивное развитие получила в последние годы и бионеорганическая химия.

Стремительное изменение наших представлений о химии элементов, их новых соединениях с особыми молекулярными, кристаллическими и электронными структурами и интересными, зачастую практически важными свойствами делает современную неорганическую химию очень богатой наукой. Вместе с тем по мере лавинообразного накопления научной информации исследователям становится все сложнее следить за всеми аспектами развития неорганической химии и смежных с ней областей. Для того чтобы следовать современным тенденциям развития неорганической химии и информировать о новых достижениях, в наш учебник включены важные современные научные данные о химии элементов и их соединений, которые стали известны в последние годы и изменили или обогатили химию того или иного элемента. Все такие сведения сопровождены ссылкой на оригинальные статьи, опубликованные в ведущих отечественных и международных журналах.

Настоящий учебник написан в соответствии с программой дисциплины «Неорганическая химия» для студентов 1-го курса химического факультета МГУ и с учетом традиций преподавания этого предмета. Два тома охватывают все разделы неорганической химии, включая физико-химические основы и систематическую химию элементов, где центральное место отведено описанию закономерностей и тенденций в изменении свойств элементов и их соединений с точки зрения современных представлений неорганической химии, основанных на Периодическом законе Д. И. Менделеева.

Первый том открывается кратким изложением основ термодинамики и кинетики, электронного строения атома и химической связи, основ координационной химии соединений в объеме, необходимом для понимания структуры химических соединений, их свойств и реакционной способности. Большая часть материала изложена доступным для начинающих химиков языком, однако в первый том также включены разделы, предназначенные для более глубокого изучения теоретических основ неорганической химии. Значительная часть этого тома посвящена химии непереходных элементов, объединенных в s- и р-блоки Периодической таблицы. Их число, за вычетом короткоживущих тяжелых элементов, примерно равно сорока. Химия этих элементов получила бурное развитие, не только открыты новые необычные соединения, но и получены новые аллотропные модификации кислорода, азота, фосфора и некоторых других неметаллов.

Во втором томе рассматривается химия переходных металлов. Элементы, входящие в состав d- и ?-блоков, составляют почти две трети Периодической системы. Их объединяет общее свойство — все они металлы, однако будучи расположенными в разных группах таблицы Менделеева они демонстрируют различную структуру, физические и химические свойства, реакционную способность. Также различны их распространенность в земной коре и области (и масштабы) использования. Тридцать элементов трех переходных рядов и два семейства внутренних переходных элементов — лантаноидов и актиноидов—рассмотрены в этом томе. При обсуждении их химии внимание уделено не только свойствам простых веществ и бинарным соединениям, но и их координационным и твердотельным производным.

В 2020—2023 годах был подготовлен и издан новый однотомный учебник, представляющий курс неорганической химии в его кратком изложении, доступном как для бакалавров, так и для специалистов. В отличие от него представляемый вам двухтомник рассчитан на более глубокое изучение предмета, он содержит много фактического материала, в том числе основанного на научных публикациях последних лет. Некоторые сведения, почерпнутые из оригинальных статей, в нем впервые введены в учебный курс.

При создании этой книги использованы наработки преподавателей кафедры неорганической химии химического факультета МГУ, внесших огромный вклад в развитие неорганической химии как науки и предмета. В первую очередь, отмечаем учебник «Неорганическая химия» в трех томах под редакцией академика Ю.Д.Третьякова, вышедший в свет в 2004—2007 годах и послуживший основным учебником для студентов, изучающих неорганическую химию в МГУ. Этот учебник отражал программу лекций по неорганической химии, читавшихся в МГУ на протяжении двух десятилетий под руководствоми и при активном участии академика Ю. Д. Третьякова. За прошедшие с тех времен годы произошли существенные изменения в программе курса неорганической химии, заметно изменилась и сама неорганическая химия, даже Периодическая система Менделеева пополнилась восемью новыми элементами. Это потребовало создания нового учебника, отражающего все новое в современной неорганической химии как науке и дисциплине и сохраняющего традиции преподавания в университетах России.

Авторы благодарны всем преподавателям и сотрудникам кафедры неорганической химии, помогавшим готовить настоящий учебник. Особую благодарность хотим высказать доцентам МГУ Е. И. Ардашниковой, Ю. А. Белоусову, В. Д. Долженко, Е. В. Карповой и аспиранту КФУ Б. К. Курамшину за обсуждение как отдельных разделов учебника, так и анализ его соответствия программе по неорганической химии для университетов России.

Учебник предназначен для студентов и аспирантов химических факультетов университетов и будет полезен преподавателям и научным работникам, а также учащимся старших классов, интересующимся химией.

Член-корреспондент РАН
Л. В. Шевелько