Неорганічна хімія

Неоргані́чна хі́мія — галузь науки про хімічні елементи, їх прості та складні сполуки (крім органічних), а також закономірності перетворення цих речовин. Неорганічна хімія вивчає хімічні елементи і утворені ними прості і складні речовини (крім органічних сполук вуглецю). Забезпечує створення матеріалів новітньої техніки. На цей момент у світі нараховується близько 400 000 неорганічних речовин.

Неорганічна хімія
Тема вивчення/дослідження	неорганічна сполука
Протилежне	органічна хімія
Неорганічна хімія у Вікісховищі

Теоретичним фундаментом неорганічної хімії є періодичний закон і заснована на ньому періодична система хімічних елементів. Найважливіше завдання неорганічної хімії полягає в розробці та науковому обґрунтуванні способів створення нових матеріалів з потрібними для сучасної техніки властивостями.

Історичне визначення

Історично назва неорганічна хімія походить від уявлення про частину хімії, яка займається дослідженням елементів, сполук, а також реакцій речовинами неживої та живої природи, оскільки живі істоти продукують багато неорганічних речовин, а майже всі органічні сполуки можна синтезувати в лабораторії. Проте розподіл на різні галузі хімії є актуальним та потрібним як і раніше, оскільки механізми реакцій, структура речовин у неорганічній та органічній хімії розрізняються. Це дає змогу простіше систематизувати методи та способи дослідження у кожній із галузей.

Основні напрямки досліджень

Прості речовини

Оскільки прості речовини дуже широко використовуються у хімічній промисловості, неорганічна хімія вивчає будову простих речовин, їх хімічні та фізичні властивості, методи отримання.

Сполуки елементів основних груп

Неорганічна хімія вивчає методи отримання сполук елементів основних груп періодичної таблиці, їх властивості, поширення в природі та використання. Також неорганічна хімія вивчає загальні правила та закони, які витікають із порівняння властивостей різних речовин, а також шукає пояснення цих правил та законів.

Сполуки перехідних металів

Сполуки металів 4—11 груп в довгоперіодному варіанті таблиці називають сполуками перехідних металів.

Сполуки перехідних металів можуть утворювати дуже велику кількість координаційних сполук з різноманітною геометрією: від тетраедра для титану, планарного квадрата для деяких комплексів нікелю до октаедра для комплексних сполук кобальту. Багато перехідних металів виконують важливу роль у біологічних процесах (залізо в гемоглобіні).

Металоорганічні сполуки

До металоорганічних сполук належать сполуки, в яких метал безпосередньо зв'язаний з органічним вуглецем. Метал може бути як з основної групи, так і перехідним металом.

Металоорганічні сполуки виділяють в окрему категорію, оскільки органічні ліганди часто є чутливими до гідролізу або окиснення, що вимагає від металоорганічної хімії використання особливих препаративних засобів та методів.

Хімічні реакції

У неорганічній хімії важливу роль відіграють хімічні реакції. Найважливішими з них є кислотно-основні реакції та окисно-відновні реакції. Як правило ці реакції є рівноважними та з високою ентальпією. Через це хімічні реакції у неорганічній хімії є дуже швидкими і з високим виходом продуктів реакції. На противагу, хімічні реакції у органічній хімії є часто повільними і не завжди з високим виходом продуктів реакції.

У процесі окисно-відновної реакції відновник віддає електрони, тобто окиснюється; окисник приєднує електрони, тобто відновлюється. Причому будь-яка окисно-відновна реакція є єдність двох протилежних перетворень — окиснення та відновлення, що відбуваються одночасно та без відриву одне від одного. Типовими і найпростішими окисно-відновними реакціями є утворення сполук з окремих елементів: наприклад утворення води з кисню і водню, чи корозія металів коли, наприклад, ферум реагує з киснем з утворенням оксидів.

У кислотно-основних реакціях відбувається перенесення протону. Кислота передає основі протон. При цих реакціях в основному утворюється вода і сіль. Наприклад:

$\mathrm {H_{3}O_{(aq)}^{+}+Cl_{(aq)}^{-}+Na_{(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}\longrightarrow \ Na_{(aq)}^{+}+Cl_{(aq)}^{-}+2\ H_{2}O}$

Хлоридна кислота + Гідроксид натрію реагують у водному розчині з утворенням хлориду натрію та води.

Такі реакції протікають також швидко і легко контролюються за допомогою індикатора, що дає змогу використовувати їх у аналітичній хімії.

Утворення нерозчинних чи газоподібних продуктів реакції є їх важливою рушійною силою. При цьому ці продукти залишають зону реакції і при цьому зрушують рівновагу у сторону утворення цих продуктів так, що реакція протікає до кінця. Так наприклад при реакції розчинів хлориду барію та сульфату натрію, утворюється важкорозчинний сульфат барію. При його відфільтруванні у розчині, що залишився не знаходять більше йонів барію.

$\mathrm {BaCl_{2}+Na_{2}SO_{4}\longrightarrow BaSO_{4}+2\ NaCl}$

Реакції такого типу відіграють також важливу роль у аналітичній хімії. Різномнітні неорганічні сполуки можуть при високих температурах розкладатися з виділенням газів. Так, при нагріванні карбонат кальцію, не плавлячись, розкладається з утворенням оксиду кальцію і діоксиду вуглецю:

$\mathrm {CaCO_{3}\longrightarrow CaO+CO_{2}}$↑

Методи дослідження неорганічних сполук

З погляду на велику різноманітність неорганічних сполук та їх властивостей у неорганічній хімії використовують багато методів аналізу для їх характеристики. Старішими методами є визначенення загальних властивостей речовини, таких як температура плавлення, електропровідність, розчинність чи кислотність тощо. З приходом квантової теорії та розвитком електронного обладнання у вжиток входять нові інструменти для дослідження будови, властивостей неорганічної речовини чи перебігу процесів. Часто паралельно з описом експериментальних даних використовують також і відповідно розраховані теоретичні моделі.

Часто використовуються такі методи дослідження неорганічних сполук:

• Рентгеноструктурний аналіз, дає змогу описати кристалічну структуру неорганічних речовин
• Різноманітні методи спектроскопії:
  • Оптична спектроскопія
  • ЯМР-спектроскопія
  • Інфрачервона спектроскопія
  • Електронний парамагнітний резонанс
  • Мессбауерівська спектроскопія
• електрохімічні методи, наприклад Циклічна вольтамперометрія

та ін.

Галузі неорганічної хімії

• Хімія твердого тіла
• Хімія комплексних сполук
• Хімія неметалів
• Хімія металів
• Кристалографія
• Атмосферна хімія
• та ін.

Технічне застосування

Неорганічна хімія є основою для багатьох хімічних процесів і використовується у:

• Хімії напівпровідників
• Мінералогії
• Металургії
• Виробництво сталі, заліза
• Виробництво цементу, бетону, будівельних розчинів
• Виробництво кераміки

Неорганічна хімія в Україні

В Україні дослідження з неорганічної хімії проводяться в Інститут загальної та неорганічної хімії імені В. І. Вернадського НАН України та в інших науково-дослідних і науково-технічних інститутах, на хімічних факультетах університетів.

Провідні наукові журнали

• Advances in Inorganic Chemistry
• Inorganic Chemistry
• Inorganic Chemistry Communications
• Inorganic and Nuclear Chemistry Letters (з 1982 року виходить під назвою Polyhedron)
• Inorganica Chimica Acta
• Inorganica Chimica Acta Reviews
• Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry (з 1982 року виходить під назвою Polyhedron)
• Журнал неорганической химии
• Український хімічний журнал

Див. також

• Хімія
• Органічна хімія

Література

• В. Т. Яворський. Основи теоретичної хімії: підручник. — Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2016. — 378 с. — ISBN 978-617-607-907-1
• В. Т. Яворський. Неорганічна хімія. Підручник. — Друге видання, доповнене і доопрацьоване. — Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2016. — 324 с. — ISBN 978-617-607-939-2 (коротко про видання)
• ВАК України. Паспорт спеціальності. № 17-09/1 від 29.01.98.
• Загальна та неорганічна хімія: навч. посіб. / Г. С. Дмитрів, В. В. Павлюк ; Львів. нац. ун-т ім. І. Франка. — Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. Івана Франка, 2008. — 300 с.: рис., табл. — ISBN 978-966-613-625-4
• Загальна і неорганічна хімія. Частина І (загальнотеоретична): навч. посібн. / Ф. М. Боднарюк. — Рівне: НУВГП, 2006. — 241 с.
• Загальна і неорганічна хімія. Частина II (хімія елементів): навч. посібн. / Ф. М. Боднарюк. — Рівне: НУВГП, 2009. — 286 с., іл.
• Загальна та неорганічна хімія: підруч. для студ. вищ. навч. закл. / В. А. Копілевич [та ін.]. — К. : Фенікс, 2003. — 751 с.: іл. — ISBN 966-651-034-0
• Загальгна та неорганічна хімія: підруч. для студентів ВНЗ / Є. Я. Левітін, А. М. Бризицька, Р. Г. Клюєва ; за заг. ред. д-ра фармацевт. наук, проф. Є. Я. Левітіна ; Нац. фармацевт. ун-т. — 3-тє вид. — Харків: НФаУ: Золоті сторінки, 2017. — 511 с. : рис., табл. — (Національний підручник). — ISBN 978-966-615-523-1. — ISBN 978-966-400-430-2. — ISBN 978-966-615-500-2 (серія)
• Н. В. Романова. Загальна та неорганічна хімія. — К.; Ірпінь: Вид-во «Перун», 2007. — 480 с. — ISBN 966-569-106-6
• Основи біонеорганічної хімії: навч. посіб. / М. П. Чепига. — Львів: ТеРУС, 2006. — 192 с. : іл. — Бібліогр.: с. 189. — ISBN 966-7987-08-6
• Скопенко В. В., Григор'єва В. В. Найважливіші класи неорганічних сполук. — К.: Либідь, 1996. — 152 с.
• Капустинский А. Ф. Очерки по истории неорганической и физической химии в России. — М.-Л., 1949.
• Жамбулова М. Ш. Развитие неорганической химии (Историко-методологический аспект). Алма-Ата, 1981. — 187 с.
• Неорганическое материаловедение в СССР. Под ред. И. В. Тананаева — Киев: Наукова думка, 1983. — 720 с.
• Популярная библиотека химических элементов. Т. 1,2. / Под ред. И. В. Петрянова-Соколова — М.: Наука, 1983. — 575 с. — 572 с.
• Реми Г. Курс неорганической химии. Т. 1. М.: Изд-во иностранной ли-тературы, 1963. — 920 с.
• Реми Г. Курс неорганической химии. Т. 2. М.: Мир, 1974. — 775 с.
• Шрайвер Э. Неорганическая химия. Т. 1,2. / Э. Шрайвер, П. Эткинс — М.: Мир, 2004. — 679 с. — 486 с.
• Энциклопедия неорганических материалов / Под ред. И. М. Федорчен-ко. В 2-х т. — Киев: Укр. сов. энциклопедия, 1977. — 1652 с.
• Аблесимов Н. Е. Синопсис химии: Справочно-учебное пособие по общей химии — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. — 84 с. — http://www.neablesimov.narod.ru/pub04c.html
• Аблесимов Н. Е. Сколько химий на свете? ч. 1. // Химия и жизнь — XXI век. — 2009. — № 5. — С. 49—52.

Посилання

• (англ.) Inorganic Molecules — таблиця основних неорганічних сполук.