Химия элементов, Том 1, Гринвуд Н.Н., Эрншо А., 2008

Химия элементов, Том 1, Гринвуд Н.Н., Эрншо А., 2008.
    В фундаментальном учебном издании английских авторов химия элементов представлена как развивающаяся дисциплина, объединяющая разные области (неорганическую, аналитическую, теоретическую, металлоорганическую, бионеорганическую химию и химическую технологию). Огромный фактический материал изложен в рамках современных теоретических концепций. Вводные главы посвящены вопросам происхождения и распространенности элементов, а также периодичности изменения химических свойств в зависимости от положения в Периодической системе.
В каждой из последующих глав систематически изложена химия отдельного элемента или группы родственных элементов. Книга хорошо иллюстрирована, содержит обширный справочный материал и подробную библиографию. В русском издании книга выходит в двух томах. Для студентов старших курсов, аспирантов и преподавателей химических факультетов и ВУЗов, а также для научных сотрудников и широкого круга специалистов.

Содержание.
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ 5
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ 7
ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ 8
ГЛАВА 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ. ИЗОТОПЫ И АТОМНЫЕ МАССЫ 10
1.1. Введение 10
1.2. Происхождение Вселенной 10
1.3. Распространенность элементов во Вселенной 11
1.4. Эволюция звезд и их спектральные классы 14
1.5. Синтез элементов 17
1.5.1. Горение водорода 17
1.5.2. Горение гелия и углерода 18
1.5.3. юс-Процесс 19
1.5.4. е-Процесс (равновесный процесс) 20
1.5.5. s-, r-Процессы (медленный и быстрый захват нейтронов) 20
1.5.6. р-Процесс (захват протона) 21
1.5.7. х-Процесс 21
1.6. Атомные массы 23
1.6.1. Неопределенность атомных масс 24
1.6.2. Проблема радиоактивных элементов 26
Литература 27
ГЛАВА 2. ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРИОДИЧНОСТЬ И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 28
2.1. Введение 28
2.2. Электронное строение атомов 28
2.3. Периодическое изменение свойств элементов 30
2.3.1. Изменение атомных и физических свойств 30
2.3.2. Закономерности в изменении химических свойств 33
2.4. Предсказание новых элементов и соединений 35
Литература 38
ГЛАВА 3. ВОДОРОД 39
3.1. Введение 39
3.2. Атомные и физические свойства водорода 40
3.2.1. Изотопы водорода 40
3.2.2. Орто- и пара-водород 41
3.2.3. Ионизированные формы водорода 43
3.3. Получение, производство и применение 44
3.3.1. Водород 44
3.3.2. Дейтерий 46
3.3.3. Тритий 46
3.4. Химические свойства 49
3.4.1. Координационная химия водорода 50
3.5. Протонные кислоты и основания 53
3.6. Водородная связь 57
3.6.1. Влияние на свойства 58
3.6.2. Влияние на структуру 61
3.6.3. Прочность водородных связей и их теоретическое описание 65
3.7. Водородные соединения элементов 68
Литература 71
ГЛАВА 4. ЛИТИЙ, НАТРИЙ, КАЛИЙ, РУБИДИЙ, ЦЕЗИЙ И ФРАНЦИЙ 74
4.1. Введение 74
4.2. Элементы 74
4.2.1. Открытие и выделение 74
4.2.2. Распространенность и нахождение в природе 75
4.2.3. Производство и использование металлов 76
4.2.4. Атомные и физические свойства 80
4.2.5. Химические свойства 81
4.2.6. Растворы в жидком аммиаке и других растворителях 82
4.3. Соединения 84
4.3.1. Модель ионной связи 84
4.3.2. Галогениды и гидриды 86
4.3.3. Оксиды, пероксиды, надпероксиды и субоксиды 88
4.3.4. Гидроксиды 90
4.3.5. Соли оксокислот и другие соединения 91
4.3.6. Координационная химия 94
4.3.7. Имиды, амиды и родственные соединения 101
4.3.8. Металлоорганические соединения 104
Литература 107
ГЛАВА 5. БЕРИЛЛИЙ, МАГНИЙ, КАЛЬЦИЙ, СТРОНЦИЙ, БАРИЙ И РАДИЙ 110
5.1. Введение 110
5.2. Элементы 111
5.2.1. Распространенность и нахождение в природе 111
5.2.2. Производство и применение металлов 112
5.2.3. Атомные и физические свойства 113
5.2.4. Химические свойства 115
5.3. Соединения 115
5.3.1. Введение 115
5.3.2. Гидриды и галогениды 117
5.3.3. Оксиды и гидроксиды 121
5.3.4. Соли оксокислот и координационные соединения 123
5.3.5. Металлоорганические соединения 126
Бериллий 126
Магний 131
Кальций, стронций и барий 136
Литература 137
ГЛАВА 6. БОР 139
6.1. Введение 139
6.2. Бор [1] 139
6.2.1. Выделение и очистка простого вещества 139
6.2.2. Структура кристаллического бора 140
6.2.3. Атомные и физические свойства бора 142
6.2.4. Химические свойства 144
6.3. Бориды 145
6.3.1. Введение 145
6.3.2. Получение и стехиометрия 145
6.3.3. Структуры боридов 146
6.4. Бораны (гидриды бора) 150
6.4.1. Введение 150
6.4.2. Образование связей и топология 156
6.4.3. Получение и свойства боранов 160
6.4.4. Химия малых боранов и борогидридных анионов (В,-В4) 161
6.4.5. Бораны и борогидридные анионы среднего размера (В5-В9) 167
6.4.6. Химия нидо-декаборана В10Н14 169
6.4.7. Химия клозо-В„Н„2" 174
6.5. Карбораны 175
6.6. Металлокарбораны 182
6.7. Галогениды бора 187
6.7.1. Тригалогениды бора 187
6.7.2. Низшие галогениды бора 191
6.8. Кислородные соединения бора 194
6.8.1. Оксиды и оксокислоты бора 194
6.8.2. Бораты 196
6.8.3. Органические соединения со связью бор-кислород 198
6.9. Соединения бора с азотом 198
6.10. Другие соединения бора 202
6.10.1. Соединения, содержащие связи атомов бора с атомами фосфора, мышьяка или сурьмы 202
6.10.2. Соединения, содержащие связи атомов бора с атомами серы, селена и теллура 203
Литература 205
ГЛАВА 7. АЛЮМИНИЙ, ГАЛЛИЙ, ИНДИЙ И ТАЛЛИЙ 208
7.1. Введение 208
7.2. Элементы 209
7.2.1. Распространенность и нахождение в природе 209
7.2.2. Получение и использование металлов 210
7.2.3. Атомные и физические свойства 213
7.2.4. Химические свойства 216
7.3. Соединения 218
7.3.1. Гидриды и родственные соединения 218
7.3.2. Галогениды и галогенидные комплексы 223
Тригалогениды алюминия 223
Тригалогениды галлия, индия и таллия 226
Низшие галогениды галлия, индия и таллия 229
7.3.3. Оксиды и гидроксиды 231
7.3.4. Тройные и более сложные оксиды 235
Шпинели и родственные соединения 235
Натриевый р-глинозем и родственные фазы 237
Алюминат трикальция Са3А1206 238
7.3.5. Другие неорганические соединения 239
Халькогениды 239
Соединения, содержащие связи с N, P, As, Sb или Bi 242
Некоторые соединения с необычной стереохимией 243
7.3.6. Металлоорганические соединения 245
Алюминийорганические соединения 245
Металлоорганические соединения галлия, индия и таллия 249
Гетероциклы и кластеры со связью Al-N6 251
Литература 253
ГЛАВА 8. УГЛЕРОД 255
8.1. Введение 255
8.2. Углерод 256
8.2.1. Распространенность и нахождение в природе 256
8.2.2. Аллотропные формы 260
8.2.3. Атомные и физические свойства 262
8.2.4. Фуллерены 264
Строение фуллеренов 266
Другие аллотропные формы углерода 267
Химия фуллеренов 268
8.2.5. Химические свойства углерода 273
8.3. Соединения включения графита 276
8.4. Карбиды 280
Металлокарбоэдрены (меткары) 283
8.5. Гидриды, галогениды и оксогалогениды 284
8.6. Оксиды и карбонаты 288
8.7. Халькогениды и родственные соединения 295
8.8. Цианиды и другие соединения со связью углерод-азот 299
8.9. Металлоорганические соединения 305
Литература 305
ГЛАВА 9. КРЕМНИЙ 310
9.1. Введение 310
9.2. Кремний 311
9.2.1. Распространенность и нахождение в природе 311
9.2.2. Выделение, промышленное производство и технологическое применение 311
9.2.3. Атомные и физические свойства 312
9.2.4. Химические свойства 313
9.3. Соединения 316
9.3.1. Силициды 316
9.3.2. Гидриды кремния (силаны) 317
9.3.3. Галогениды кремния и родственные комплексы 320
9.3.4. Диоксид кремния и кремниевые кислоты 322
9.3.5. Силикатные минералы 326
Силикаты, содержащие дискретные анионы (островные силикаты) 327
Цепочечные силикаты 328
Слоистые силикаты 329
Каркасные силикаты 334
9.3.6. Другие неорганические соединения кремния 338
9.3.7. Кремнийорганические соединения и полимеры на их основе (силиконы) 340
Литература 344
ГЛАВА 10. ГЕРМАНИЙ, ОЛОВО, СВИНЕЦ 347
10.1. Введение 347
10.2. Элементы 348
10.2.1. Распространенность и нахождение в природе 348
10.2.2. Производство и применение простых веществ 348
10.2.3. Атомные и физические свойства 350
10.2.4. Химические свойства 352
10.3. Соединения 353
10.3.1. Гидриды и гидрогалогениды 353
10.3.2. Галогениды и родственные комплексы 354
Галогениды германия 355
Галогениды олова 356
Галогениды свинца 359
10.3.3. Оксиды и гидроксиды 360
10.3.4. Производные оксокислот 363
10.3.5. Другие неорганические соединения 366
10.3.6. Связи металл-металл, кластеры 368
10.3.7. Металлоорганические соединения 371
Германий 371
Олово 374
Свинец 377
Литература 379
ГЛАВА 11. АЗОТ 382
11.1. Введение 382
11.2. Элемент 383
11.2.1. Распространенность и нахождение в природе 383
11.2.2. Производство и использование азота 386
11.2.3. Атомные и физические свойства 387
11.2.4. Химические свойства 387
11.3. Соединения 391
11.3.1. Нитриды, азиды и нитридокомплексы 391
11.3.2. Аммиак и соли аммония 394
Жидкий аммиак как растворитель 397
11.3.3. Другие гидриды азота 399
Гидразин 400
Гидроксиламин 403
Азид водорода 405
11.3.4. Термодинамические соотношения между N-содержащими частицами 406
11.3.5. Галогениды азота и родственные соединения 410
11.3.6. Оксиды азота 414
Закись азота (монооксид диазота) N20 414
Оксид азота (монооксид азота) NO 416
Триоксид диазота N203 423
Диоксид азота N02 и тетраоксид диазота N204 424
Пентаоксид диазота N2Os и триоксид азота N03 427
11.3.7. Оксокислоты, оксоанионы и соли оксокислот азота 428
Азотноватистая кислота и гипонитриты 428
Азотистая кислота и нитриты 430
Азотная кислота и нитраты 433
Ортонитраты МзМ04 439
Литература 440
ГЛАВА 12. ФОСФОР 444
12.1. Введение 444
12.2. Элемент 446
12.2.1. Распространенность и нахождение в природе 446
12.2.2. Производство и применение фосфора в виде простого вещества 449
12.2.3. Аллотропные формы фосфора 449
12.2.4. Атомные и физические свойства 452
12.2.5. Химические свойства и стереохимия 453
12.3. Соединения фосфора 457
12.3.1. Фосфиды 457
12.3.2. Фосфин и его производные 460
12.3.3. Галогениды фосфора 462
Тригалогениды фосфора 463
Тетрагалогениды дифосфора и другие низшие галогениды фосфора 465
Пентагалогениды фосфора 465
Псевдогалогениды фосфора(Ш) 468
12.3.4. Оксогалогениды и тиогалогениды фосфора 468
12.3.5. Оксиды, сульфиды, селениды фосфора и их производные 469
Оксиды 470
Сульфиды 472
Оксосульфиды 475
12.3.6. Оксокислоты фосфора и их соли 475
Гипофосфористая кислота и гипофосфиты [Н2РО(ОН) и Н2Р02] 478
Фосфористая кислота и фосфиты [НРО(ОН)2 и НР032"] 479
Гипофосфорная кислота (Н4Р206) и гипофосфаты 480
Другие низшие оксокислоты фосфора 481
Фосфорные кислоты 481
Ортофосфаты 487
Цепочечные полифосфаты 490
12.3.7. Соединения со связями фосфор-азот 494
Циклофосфазаны 496
Фосфазены 496
Полифосфазены 498
12.3.8. Фосфорорганические соединения 504
Литература 507
ГЛАВА 13. МЫШЬЯК, СУРЬМА, ВИСМУТ 511
13.1. Введение 511
13.2. Элементы 512
13.2.1. Распространенность, нахождение в природе и получение 512
13.2.2. Атомные и физические свойства 514
13.2.3. Химические свойства и общие групповые закономерности 516
13.3. Соединения мышьяка, сурьмы и висмута 518
13.3.1. Интерметаллические соединения и сплавы 518
13.3.2. Гидриды мышьяка, сурьмы и висмута 519
13.3.3. Галогениды и их производные 521
Тригалогениды МХ3 522
Пентагалогениды МХ5 524
Смешанные и низшие галогениды 525
Галогенидные комплексы М,п и Mv 527
Оксогалогениды 531
13.3.4. Оксиды и оксосоедиения 533
Оксосоединения Мш 533
Оксиды со смешанной валентностью элемента 536
Оксосоединения Mv 537
13.3.5. Сульфиды и родственные соединения 539
13.3.6. Связи металл-металл и кластеры 542
13.3.7. Другие неорганические соединения 549
13.3.8. Металлоорганические соединения 550
Органические производные AsHI 550
Органические производные Asv 551
Физиологическое действие мышьякосодержащих соединений 552
Сурьмаорганические и висмуторганические соединения 554
Литература 556
ГЛАВА 14. КИСЛОРОД 560
14.1. Элемент 560
14.1.1. Введение 560
14.1.2. Распространение в природе 561
14.1.3. Получение 562
14.1.4. Атомные и физические свойства . 563
14.1.5. Другие формы кислорода 566
Озон 566
Атомарный кислород 570
14.1.6. Химические свойства дикислорода 02 570
14.2. Соединения кислорода 573
14.2.1. Координационная химия: кислород в роли лиганда 573
14.2.2. Вода 577
Введение 577
Распространение воды в природе и ее запасы 578
Физические свойства и строение 579
Кристаллизационная вода, аквакомплексы и твердые гидраты 581
Химические свойства 583
Паливода 588
14.2.3. Пероксид водорода 588
Физические свойства 588
Химические свойства 589
14.2.4. Фториды кислорода 592
14.2.5. Оксиды 594
Различные варианты классификации 594
Нестехиометрия 596
Литература 598
ПРЕДИСЛОВИЕ.
    Многие даже хорошие учебники по общей и неорганической химии очень похожи друг на друга, так как оперируют одним и тем же набором теоретических представлений и экспериментальных фактов, значительная часть которых вошла в научный обиход много десятилетий или даже одно-два столетия тому назад. Предлагаемая вниманию российского читателя книга Н. Гринвуда и А. Эрншо не похожа ни на один из таких учебников. Отдавая должное исторически важным ранним этапам развития химии, авторы не просто доводят изложение предмета вплоть до сегодняшнего дня (вернее, почти до дня сдачи в печать второго издания своей книги), но уделяют открытиям и интересным экспериментам последнего времени особенно много внимания.
Стремясь освободиться от сложившихся стереотипов, создающих впечатление статичности науки, и представить химию в ее развитии, авторы даже в названии книги открыто отказались от традиционного термина «неорганическая химия», полагая его устаревшим, и заменили его «химией элементов». Если вспомнить известную шутку о том, что неорганическая химия - это то, чем занимаются химики-неорганики, этот терминологический радикализм не покажется столь уж неуместным, тем более что занимаются они, как правило, именно химией элементов.
 
   При создании своего труда авторы, помимо идеи непрерывного развития химии как науки и постоянной опоры на Периодическую систему элементов Д.И. Менделеева, руководствовались несколькими четко обозначенными в их предисловиях принципами. В кратком изложении они выглядят так:
вынесение на первый план фактических сторон излагаемого предмета, а не покоящихся на этих основаниях теоретических концепций (впрочем, утверждение авторов об «эфемерности» любых теорий представляется излишне категоричным); сбалансированное включение в изложение химии элементов всех связанных с ней разделов из других областей химии (физической, аналитической, элементоорганической, химической технологии и т.п.) и даже глобальных проблем развития общества (так, в главе о водороде достаточно детально обсуждаются перспективы водородной энергетики).