Нәорганик химия

Нәорганик химия — химиянең зур өлкәсе, органик химиядән тыш, ул химиянең башка бүлекләре: аналитик химия, коллоидлар химиясе, биохимия, кристаллохимия, физик химия, химик термодинамика, электрохимия, радиохимия, химик физика һ.б. белән тыгыз бәйләнгән. Нәорганик һәм органик химияләр чигендә металлорганик кушылмалар һәм элементорганик кушылмалар химиясе аерылып тора. Нәорганик химия геология-минералогия фәннәре, барыннан да элек геохимия һәм минералогия,шулай ук техник фәннәр — химия технологиясе (аның нәорганика өлеше), металлургия һәм агрохимия белән бәйләнгән.

Нәорганик химиянең төп бурычлары:

• атомнарның электрон төзелешен һәм алар төзегән кушылмаларның составын, үзлекләрен һәм структурасын ачыклау;
• заманча техника өчен алдан билгеләнгән үзлекләргә ия булган яңа материаллар табу юлларын эшләү һәм фәнни нигезләү.

Нәорганик химия тикшеренүләренең төп ысуллары — перспектив алым (юнәлтүле кристаллаштыру, зоналап яңача кристаллаштыру, вакуумлы сублимация, фракцияләп кудыру һ.б.) һәм физик-химик анализ алымы (системадан кушылманы (фазаны) турыдан-туры аерып алу таләп ителми). Хәзерге нәорганик химиядә шулай ук тикшерүнең физик алымнары: спектроскопия, беренче чиратта оптик һәм радиоспек­троскопия, структур рентген анализы, масс-спектроскопия, дериватография һ.б. кулланыла.

Нәорганик материаллар турында беренче төшенчәләр борынгы заманда чүлмәк ясау, металлургия, пыяла ясау, ману һ.б. һөнәрләргә бәйле рәвештә туа. Дөньяда барган химик әверелешләрнең табигатен аңларга тырышулар шушы чорга карый: дүрт элемент (стихия) — ут, су, һава, җир турында тәгълимат; алхимиядә «фәлсәфи таш»; ятрахимиядә (дарулар турындагы фән) өч башлангыч (терекөмеш, күкерт һәм тоз) теориясе; флогистон теориясе барлыкка килә. Гарәп алхимигы әр-Рази (Х йөз) матдәләрне килеп чыгышы буенча җир (минерал), үсемлек һәм хайван чыгышлыларга бүлә.

Инглиз галиме Р.Бойль, химик элементларга билгеләмә биргәндә (XVII йөзнең 2 нче яртысы), алар башкаларына таркала алмый торган матдәләр, дип әйтә, экспериментка (анализ һәм синтезга) беренчел дәрәҗәдә әһәмият бирә. Нәорганик химиянең фән буларак формалашуына рус галиме М.В.Ломоносов һәм француз химигы А.Лавуазье хезмәтләре йогынты ясый, алар бер-берсенә бәйсез рәвештә химик реакцияләрдә матдә массасы саклану законын ачалар. Ломоносов тагын йөз елдан соң гына үсеш алачак корпускуляр (атом-молекуляр) тәгълимат нигезләрен бәян итә (1740 еллар); җылылыкның кинетик теориясен аерып күрсәтә, химик күренешләрне аңлату өчен физика төшенчәләрен куллану кирәклеген нигезли һәм химиянең теоретик өлеше өчен — «физик химия», гамәли өлеше өчен «техник химия» терминнарын кертә. Лавуазье химик элемент төшенчәсен конкретлаштыра, барлык матдәләрне гади һәм катлаулыга бүлеп, беренче рациональ химик номенклатураны һәм җисемнәрнең классификациясен эшли (1786–89).

XIX йөз гомуми химик законнар ачылу, атом-молекуляр тәгълиматның үсеше, структур күзаллаулар белән тарихка керә. Инглиз галиме Дж.Дальтон химиягә атомизмны кертә, элементларның беренче атом үлчәүләре таблицасын эшли, тапкырлы нисбәтләр законын формалаштыра. Гей-Люссак, Авогадро, составның даимилеге (француз химигы Ж.Пруст) законнары ачыла. Англия галиме Г.Дэви электрохимик якынлык теориясен бастырып чыгара, элек­тролиз юлы белән калий, натрий, барий, кальцийны, стронций һәм барий амальгамаларын таба. Швед галиме Й.Я.Берцелиус химиядә атомизмны тулысы белән ныгыта, химик элемент символларының хәзерге тамгаланышын һәм кушылмаларының беренче формулаларын кертә; церий, селен, торийны ача; кремний, титан, тантал, цирконийны таба; атом үлчәүләренең яңа системасын тәкъдим итә һәм күп кенә кушылмаларның формуласын төзәтә. Берцелиус һәм аның шәкерте Ф.Вёллер заманыннан химияне нәорганик һәм органикка бүлү башлана.

XIX йөз уртасыннан атом, молекула һәм эквивалент төшенчәләре ачык билгеләнә (француз химигы Ш.Ф.Жерар, итальян химигы С.Канниццаро). XIX йөз ахырында — XX йөз башында физик химиянең төп законнары һәм теориясе формалаша (массалар тәэсире законы, электорлитик диссоциация законы, Освальдның сыеклау законы, Ле Шателье принцибы, Нернст теоремасы һ.б.). Алар Д.И.Менделеевның периодик законы (1869 да ачыла) һәм периодик системасы белән бергә хәзерге нәорганик химиянең һәм технологиянең теоретик нигезен тәшкил итәләр. Химик-нәорганиклар металл эретмәләрне өйрәнә башлыйлар, термик анализ алымнарын нигезләүгә керешәләр (француз физик-химигы А.Ле Шателье, рус химиклары Н.С.Курнаков, А.А.Байков һ.б.) Дж.У.Гиббсның фазалар кагыйдәсе эретмәләр тәгълиматының теоретик нигезен тәшкил итә.

XX йөздә нәорганик химиянең төп юнәлешләреннән берсе — комплекслы (координацияле) кушылмалар химиясе, аларның төзелеше һәм үзлекләренең гомуми теориясе төзелә (Швейцария химигы А.Вернер, рус галимнәре Л.А.Чугаев, И.И.Черняев). Инерт газлар — аргон, гелий, криптон, неон, ксенон, радон (инглиз галимнәре Д.Рэлей, У.Рамзай, М.Траверс, немец химигы Ф.Дорн); уранның (француз физигы А.Беккерель) һәм торийның үзлегеннән радиоактивлыгы (француз химигы һәм физигы М.Склодовская-Кюри, рус химигы Г.Шмидт), полоний һәм радий элементларының радиоактивлыгы (П.Кюри, М.Склодовская-Кюри) ачыла. Бу ачышлар изотопларны табуга, радиохимия һәм атом төзелеше теориясе (инглиз физигы Э.Резерфорд, Дания физигы Н.Бор һ.б.) барлыкка килүгә этәргеч була. Кристалларда рентген нурларының интерференциясе ачылу нәорганик матдәләр структурасын (фәзада урнашуы һәм кристаллда атомнарның бәйләнеше) аларның химик һәм физик үзлекләре белән бәйләргә мөмкинлек бирә.

1920 еллар ахырында — 1930 еллар башында квант механикасының үсеше һәм аның химиядә кулланылуы квант химиясе һәм химик физика кебек фәнни дисциплиналар формалашуга китерә. Төш физикасындагы уңышлар трансуран элементлар синтезлау мөмкинлеген бирә. Сирәк мәгъдән һәм платиналы элементларны аерып алуның нәтиҗәле алымнарын (хромотография, экстракция һ.б.) эшләү, алардан махсус үзлекле яки алдан билгеләнгән үзлекле сирәк элементлар һәм материаллар табу Нәорганик химиядә яңа сыйфат үзгәрешләре тууга сәбәп була, 1940 еллар уртасында ЭПР һәм ТМР күренешләре ачылу нәорганик химиягә кушылмаларның төзелешен һәм реакция сәләтен тикшерүнең куәтле ысулларын бирә. 1950 елларда биополимерлар комплексларын яки тере организмнарда була торган металл ионнары катнаш түбән молекулалы табигый матдәләрне өйрәнүче бионәорганик химия формалаша; химик тәэсир итешүгә сәләтсез дип саналган инерт газлар химиясе барлыкка килә. 1960 елларда каты җисем химиясе мөстәкыйль фән булып бүленеп чыга, ХХ йөз ахырында, биологик молекулалар кебек, үз-үзен оештыруга, көйләүгә һәм репликациягә сәләтле супромолекуляр кушылмалар химиясе үсеш ала.

Фундаменталь нәорганик химия ачышлары гамәли химиянең алгарышын тәэмин итә: абразив һәм кискеч кораллар өчен үтә каты материаллар, үтә саф металл һәм эретмәләр, пьезоэлектриклар, ярымүткәргечләр, электрон техника өчен үтә үткәргечләр, нәорганик полимерлар, җиңеләйтелгән төзелеш материаллары, космик ракеталар өчен ягулык, оксидлагычлар, керамик капламнар, шулай ук радиация, югары температура, басым, механик йөкләнешләр һәм агрессив мохитнең җимергеч тәэсиренә тотрыклы башка нәорганик матдәләр булдырыла.

Россиядә 1820 еллар башында 7 университет (шул исәптән Казанда) эшләп килә, алар каршында химия кафедралары һәм лабораторияләре оештырыла.

Казан университетында нәорганик химиянең үсеше химик-аналитик тикшеренүләр кысасында алып барыла. Казандагы коеларның суы анализлана (Ф.Л.Эвест), тоз, скипидар, табигый су үрнәкләре тикшерелә (И.И.Дунаев), бакыр кою өчен күрсәтмәләр эшләнә (И.Ф.Вуттиг), бинар металл системалар өйрәнелә, һавага анализ ясала (А.Я.Купфер), күкертле минераль суларның, дәвалау ләменең составы билгеләнә (К.Клаус).

Химик-органиклар Н.Н.Зинин, А.М.Бутлеров, В.В.Марковниковның, химик-технолог М.Я.Киттарының беренче хезмәтләре нәорганик химиягә карый. Урал чыганакларының платиналы рудалар калдыкларыннан платиналы металларны аерган вакытта Клаус рутений элементын ача, аның химик үзлекләрен өйрәнә, атом массасын билгели, рутений-родий-палладий һәм осмий-иридий-платина триадалары арасындагы охшашлыкка игътибар итә, металларның бер-берсенә модификация ясаучы тәэсирен ачыклый, ком­плекслы кушылмалар төшенчәсенә якын килә. XIX йөз ахырында эремәләрдәге һәм каты халәттәге металл тозларын тикшерү, аларны өйрәнү алымнарын булдыру нәорганик химиянең үсешенә сәбәп була.

Химик кушылмалар төзелеше һәм формасы теориясе, яңа химик анализ системасы тәкъдим ителә, эремәләрнең химик теориясе төзелә (Ф.М.Флавицкий).

Термохимия һәм электрохимия фәнни юнәлеше формалаша. Эретелгән тозлар элек­тролизы буенча тикшеренүләр үткәрелә, «состав-үзлек» диаграммаларын төзү өчен электр үткәрүчәнлекне үлчәү тәкъдим ителә, диссоциациянең гидролитик теориясе үстерелә, электр үткәрүчәнлеккә нәэлектролитларның йогынтысы өйрәнелә (А.Я.Богородский). Факеллы бушануның химик тәэсирен (К.Н.Мочалов), химик процессларга ультракыска дулкыннар тәэсирен (В.Я.Куренев) тикшерү, электр үткәрүчәнлекне өйрәнү методикаларын эшкәртү (Г.П.Дезидерьев) гамәли әһәмияткә ия була. Коллоид системалар химиясе буенча (А.Ф.Герасимов), химик анализның классик алымнарын камилләштерү, нәорганик матдәләрнең эвтексиясе һәм төзелеше буенча (А.М.Васильев) тикшеренүләр үсеш ала. Физик-химик анализ алымы буларак, җылыту кәкреләрен (термографияне) билгеләүнең теоретик һәм эксперименталь нигезләре эшләнә, тозлы һәм ярымүткәргечле системалар өйрәнелә (Л.Г.Берг).

Бинар системалар диаграммаларын төзү закончалыклары ачыла, катлаулылык дәрәҗәсе һәм типлары төрле булган системалар өчен интерполяцион формулалар чыгарыла, аларга термодинамик нигезләмә бирелә (С.Д.Громаков). Тозлы тигезләнешләр өйрәнелә; элек­тролитта үзара химик тәэсир итешми торган изотоник эремәләрне катнаштырганда суның активлыгы үзгәрми дигән кагыйдә чыгарыла; тоз системаларының эрүчәнлеге буенча 4 томлы белешмәлек төзелә (А.Б.Здановский).

1930 еллар ахырында, полярография алымын кулланып, эремәләрдә комплекслар барлыкка килүне системалы тикшерә башлыйлар, аналитик һәм нәорганик химияләрдә электрохимик алымнар куллану буенча фәнни юнәлеш барлыкка килә (В.Ф.Торопова). Бөек Ватан сугышы елларында затлы металларның фосфорорганик (элементорганик) лигандлар белән комплекслы кушылмаларын тикшерүләр оештырыла (А.А.Гринберг). Бу юнәлеш белән А.Д.Троицкая җитәкчелек итә, ул күрсәтелгән лигандлар һәм аларның үз сферасындагы әверелешләре (таутомерия, гидролиз, сольволиз, редокс-процесслар) транстәэсиренең гомуми закончалыкларын ачыклый. Палладий, платина һәм родийның элементорганик лигандлар белән гадәти булмаган оксидлашу дәрәҗәләрендәге кушылмалары синтезлана, яңа кайтаргычлар кулланып, платина төркемендәге югары дисперслы металлар алу юллары эшләнә (В.К.Половняк). Платиналы һәм күчеш металларының азот- һәм күкерторганик лигандлар (шул исәптән биоактив) белән реакцияләре өйрәнелә, сусыз тирәлекләрдә хелат комплекслар катнашында барган электродлы процессларның һәм реакцияләрнең үзенчәлекләре ачыклана (Н.А.Улахович). 1950 елларда нәорганик кушылмаларны яңа физик-химик анализлау һәм тикшерү ысулы — төш-магнит релаксациясе ысулы эшләнә, аның ярдәмендә эремәдәге кисәкчекләрнең составы, тотрыклылыгы һәм динамик тотышы билгеләнә, металл-лиганд бәйләнешенең характеры ачыклана (А.А.Попель). Бу ысулны аналитик һәм нәорганик химияләрдә куллану мөмкинлекләре (Е.Д.Гражданников), парамагнитик ионнар эремәсендә кисәкчәара тәэсирләшүләрнең характеры (З.А.Сапрыкова) өйрәнелә; төрле тирәлекләрдә физик-химик үлчәү нәтиҗәләрен математик модельләштерү аспектлары карала (Ю.И.Сальников); күчеш металларының гетеровалент һәм гетеротөш комплекслары барлыкка килү шартлары һәм аларның үзлекләре өйрәнелә (А.Н.Глебов). Комплекслар эремәләрендә сольват, лиганд, протон һәм электрон алмашу реакцияләре турында яңа мәгълүмат алына (А.В.Захаров, В.Г.Штырлин) һәм ул процессларның механизмы тәкъдим ителә. Металл катыш желатин иммобильләшкән матрицалы системаларда комплекслар хасил булу һәм темплат синтезы реакцияләре өйрәнелә (О.В.Михайлов). Бинар тирәлекләрдә сольватлашу һәм комплекслар хасил булуны тикшерү өчен яңа структур-динамик юл тәкъдим ителә (Ф.В.Девятов). Молибденның элек билгеле булмаган кушылмалары синтезлана, аларның структурасы һәм үзлекләре өйрәнелә (Н.Д.Чичирова), сулы эремәдә лантаноидларның гомо- һәм гетеротөшле каты булмаган конформацион комплексларының төзелеше билгеләнә (В.В.Чевела).

Г.С.Воздвиженский җитәкчелегендә комплекслы кушылмалар электрохимиясе буенча фәнни юнәлешкә нигез салына, бу тикшеренүләрнең гамәли мөмкинлекләре билгеләнә. Металлар һәм эремәләрне электрохимик утырымга төшерү һәм металларны анодлы эретү процессларына күләмле (электролит массасында) һәм өслекчә (электродларда) комплекслар оештыруның, шулай ук тирәлек ачылыгының тәэсире өйрәнелә (Н.В.Гудин, С.И.Березина), композицион капламнар табу шартлары ачыклана (Р.С.Сәйфуллин). Матдә төзелеше турында квант-механик күзаллауларны һәм химик процессның термодинамик сыйфатларын файдаланып, мәктәпләр һәм югары уку йортлары өчен яңа фәнни-методик нигездәге гомуми һәм нәорганик химия дәреслеге эшләнә (Н.С.Әхмәтов). Молекуляр һәм ионлы адсорбациянең фазара электрохимик чикләрдәге ролен ачыклау, шулай ук редокс-процессларның термодинамик параметрларын теоретик бәяләү, металл комплекслары катнашкан реакцияләрдә элементар акт кинетикасын һәм механизмын өйрәнү өчен, электрохимик процесслар квант химиясе ысулларын кулланып модельләштерелә (М.С.Шапник, А.М.Кузнецов). Корылма күчерүнең традицион булмаган микроскопик модельләре (Р.Р.Нәҗметдинов), эремәләрдә металларның комплекслы кушылмалары электрохимиясе мөмкинлекләре (Г.К.Будников һ.б.) тикшерелә.

ХХ йөзнең 2 нче яртысыннан нәорганик химиянең яңа перспективалы юнәлешләре үсеш ала: күчеш металларының координацион һәм бионәорганик кушылмалары структурасы, термодинамикасы, кинетикасы, аларны хасил итү һәм электрон күчерү реакцияләре һәм механизмнары, биол. актив кушылмалар синтезлау (А.В.Захаров, В.Г.Штырлин); күп компонентлы супрамолекуляр системаларда металл ионы-лиганд (функцияләшкән каликсареннар)-амфифиль субстрат нигезендә идарә ителешле үзоешу (А.Р.Мостафина, Р.Р.Әмиров); супрамолекуляр системаларда — актив өслекле матдәләрнең оешкан ансамбльләрендә, шулай ук макроциклик лигандларда комплекслар хасил булу процесслары (Р.Р.Әмиров); координацион һәм металлорганик сыек кристаллы кушылмалар — металломезогеннар (И.В.Овчинников, Ю.Г.Галәметдинов); югары һәм түбән молекуляр эффекторлы ДНК комплекслары хасил булу (С.С.Бабкина); яңа типтагы супрамолекуляр лигандлар синтезлау һәм аларның металл ионнары белән тәэсир итешүләрен өйрәнү (Н.Г.Зәбиров); фосфорлы һәм металл координацияле эпоксид олигомерлар нигезендә яңа материаллар (Л.М.Әмирова), оптик квант генераторлары өчен I–III төркем металл фторидлары һәм лигандлар (З.М.Латыйпов, Р.Ю.Абдулсабитов һ.б.) булдыру. Нәорганик химия буенча төп фәнни тикшеренүләр Казан университетында, Казан техник һәм технологик университетларында, ТРның кайбер тармак фәнни-тикшеренү институтларында алып барыла. Төп эшләр: нефть химиясе синтезы өчен яңа катализаторлар (А.А.Ламбедов), төрле ашламалар, полимер фосфатлар, бәйләгеч матдәләр, пыяла ясау материаллары технологияләре (Л.И.Кузнецов-Фетисов), минераль тозлар, кислоталар, катлаулы ашламалар, аеруча саф металлар табу технологияләре (Т.Г.Әхмәтов); саф магнит оксиды алу өчен гадәти булмаган магнезиаль чимал эшкәртүнең физик-химик нигезләре (В.А.Хөснетдинов) һ.б., шулай ук ионлы плазма җиһазлары ярдәмендә тотрыклы капламнар ясау, металларны югары сыйфатлы өрдерү нигезләре эшләнә. Заманча перспектив материаллар, биол. актив препаратларның яңа классын булдыру эшләре алып барыла.

Фәнни эшкәртмәләр машиналар төзелеше, космик, электрон, фармацевтика сәнәгатьләрендә, төзелештә, авыл хуҗалыгында һ.б. тармакларда зур гамәли әһәмияткә ия.

Неорганическая химия в Казанском университете: Люди, события, направления исследований. К., 2001;

Хаускрофт К., Констебл Э. Современный курс общей химии: В 2 т. М., 2002.

Автор — А.В.Захаров