Química General, por John E. McMurry y Robert C. Fay (5ta edición) (2009)

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    12-Jun-2015

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Al preparar esta quinta edicin, hemos vuelto a trabajar todo el libro al nivel de frases para que nuestros lectores comprendan y aprendan qumica de la manera ms fcil posible. Entre los muchos cambios y mejoras es digno de mencionarse que casi todas las ilustraciones se elaboraron de nuevo para hacerlas ms realistas; adems, se agregaron muchos modelos moleculares nuevos. Lo ms notable de los cambios tal vez sea el uso de dos nuevas herramientas para unificar y aclarar el tema. La primera es un mtodo propio de este libro de hacer anotaciones en las figuras. En vez de colocar explicaciones largas bajo las figuras, hemos puesto leyendas pequeas y abundantes, directamente encima de las partes relevantes de las figuras. Creemos que el efecto es que el texto fluye de manera natural hacia las figuras, con lo que incitamos a los lectores a dedicar ms tiempo a comprenderlas. La segunda herramienta exclusiva es el uso de notas breves al margen con el encabezado Recuerde El propsito de tales anotaciones es refrescar la memoria del lector sobre temas importantes de los captulos anteriores que le ayudarn a comprender el tema nuevo. Tambin se puso atencin en los problemas y su resolucin. La primera edicin del libro fue pionera en cuanto al uso de problemas visuales no numricos sobre concepto clave, los cuales ponan a prueba la comprensin de los principios, ms que la capacidad de sustituir nmeros en una frmula. Cada edicin posterior aument su utilizacin, y la quinta no es la excepcin. No cometa el error de pensar que estos problemas de concepto clave son sencillos slo porque no tienen nmeros. Muchos son verdaderos desafos que pondrn a prueba la capacidad de cualquier estudiante. Otros cambios incluyen la reorganizacin de los captulos; por ejemplo, el captulo sobre hidrgeno, oxgeno y agua se presenta ahora ms adelante que antes, de manera que los captulos sobre equilibrios acuosos se cubran pronto. Adems, se agregaron seis secciones de Interludio, las cuales tratan con temas de actualidad tan importantes como la qumica verde, los lquidos inicos, los biocombustibles y la nanotecnologa. Esperamos con sinceridad que esta nueva edicin cumpla las metas que nos fijamos para ella, y que los estudiantes la encuentren amigable, accesible y, sobre todo, eficaz para aprender qumica.

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<ul><li> 1. www.FreeLibros.org </li></ul><p> 2. LISTA DE LOS ELEMENTOS CON SUS SMBOLOS ATMICOS Y MASAS ATMICAS Nmero Masa Nombre Smbolo atmico atmica Actinio Ac 89 (227)* Aluminio Al 13 26.981538 Americio Am 95 (243) Antimonio Sb 51 121.760 Argn Ar 18 39.948 Arsnico As 33 74.92160 stato At 85 (210) Azufre S 16 32.065 Bario Ba 56 137.327 Berkelio Bk 97 (247) Berilio Be 4 9.012182 Bismuto Bi 83 208.98038 Bohrio Bh 107 (264) Boro B 5 10.811 Bromo Br 35 79.904 Cadmio Cd 48 112.411 Calcio Ca 20 40.078 Californio Cf 98 (251) Carbono C 6 12.0107 Cerio Ce 58 140.116 Cesio Cs 55 132.90545 Cinc (o zinc) Zn 30 65.39 Cloro Cl 17 35.453 Cromo Cr 24 51.9961 Cobalto Co 27 58.933200 Cobre Cu 29 63.546 Curio Cm 96 (247) Darmstadtio Ds 110 (271) Disprosio Dy 66 162.50 Dubnio Db 105 (262) Eisteinio Es 99 (252) Erbio Er 68 167.259 Europio Eu 63 151.964 Escandio Sc 21 44.955910 Estao Sn 50 118.710 Estroncio Sr 38 87.62 Fermio Fm 100 (257) Flor F 9 18.998403 Fsforo P 15 30.973761 Francio Fr 87 (223) Gadolinio Gd 64 157.25 Galio Ga 31 69.723 Germanio Ge 32 72.64 Hafnio Hf 72 178.49 Hassio Hs 108 (269) Helio He 2 4.002602 Hidrgeno H 1 1.00794 Hierro Fe 26 55.845 Holmio Ho 67 164.93032 Indio In 49 114.818 Iridio Ir 77 192.217 Iterbio Yb 70 173.04 Itrio Y 39 88.90585 Kriptn Kr 36 83.798 Lantano La 57 138.9055 Lawrencio Lr 103 (262) Nmero Masa Nombre Smbolo atmico atmica Litio Li 3 6.941 Lutecio Lu 71 174.967 Magnesio Mg 12 24.3050 Manganeso Mn 25 54.938049 Meitnerio Mt 109 (268) Mendelevio Md 101 (258) Mercurio Hg 80 200.59 Molibdeno Mo 42 95.94 Neodimio Nd 60 144.24 Nen Ne 10 20.1797 Neptunio Np 93 (237) Nquel Ni 28 58.6934 Niobio Nb 41 92.90638 Nitrgeno N 7 14.0067 Nobelio No 102 (259) Oro Au 79 196.96655 Osmio Os 76 190.23 Oxgeno O 8 15.9994 Paladio Pd 46 106.42 Plata Ag 47 107.8682 Platino Pt 78 195.078 Plomo Pb 82 207.2 Plutonio Pu 94 (244) Polonio Po 84 (209) Potasio K 19 39.0983 Praseodimio Pr 59 140.90765 Prometio Pm 61 (145) Protactinio Pa 91 231.03588 Radio Ra 88 (226) Radn Rn 86 (222) Renio Re 75 186.207 Rodio Rh 45 102.90550 Roentgenio Rg 111 (272) Rubidio Rb 37 85.4678 Rutenio Ru 44 101.07 Rutherfordio Rf 104 (261) Samario Sm 62 150.36 Seaborgio Sg 106 (266) Selenio Se 34 78.96 Silicio Si 14 28.0855 Sodio Na 11 22.989770 Tantalio Ta 73 180.9479 Talio Tl 81 204.3833 Tecnecio Tc 43 (98) Teluro Te 52 127.60 Terbio Tb 65 158.92534 Titanio Ti 22 47.867 Torio Th 90 232.0381 Tulio Tm 69 168.93421 Tungsteno W 74 183.84 Uranio U 92 238.02891 Vanadio V 23 50.9415 Xenn Xe 54 131.293 Yodo I 53 126.90447 Zirconio Zr 40 91.224 *Los valores entre parntesis son de nmeros de masa de los istopos ms comunes o de ms larga vida de los elementos radiactivos. www.FreeLibros.org 3. *Seriedelantnidos Seriedeactnidos Gruposrepresentativos Metalesdetransicin Gruposrepresentativos Loselementos112yposteriores,descubiertosenfechareciente,annohanrecibidounnombre.Enfecharecientesehainformadosobre laexistenciadeloselementos113,115y118,perosudescubrimientonohasidoconfirmadoporinvestigadoresenotrolaboratorio 6.941 3 Li 22.989770 11 Na 39.0983 19 K 85.4678 37 Rb 132.90545 55 Cs (223) 87 Fr 9.01218 24.3050 12 Mg 40.078 20 Ca 87.62 38 Sr 137.327 56 Ba (226) 88 RaRfDbSg Be 4 34567891011 13 4A 151617 18 2 2A 44.955910 21 Sc 47.867 22 Ti 88.90585 39 Y 174.967 71 Lu (262) 103 Lr (261) 104 50.9415 23 V 51.9961 24 Cr 91.224 40 Zr 92.90638 41 Nb 72 Hf 178.49180.9479 73 Ta 183.84 74 W (262) 105 (266) 106107108109110111112 54.938049 25 Mn 55.845 26 Fe 95.94 42 Mo (98) 43 Tc 101.07 44 Ru 186.207 75 Re 76 Os 140.116 58 Ce 140.90765 59 Pr 144.24 60 Nd (145) 61 Pm 150.36 62 Sm 232.0381 90 Th 231.03588 91 Pa 238.02891 92 U (237) 93 Np (244) 94 Pu 58.933200 27 Co 102.90550 45 Rh 192.217190.23 77 Ir 3B4B5B6B7B8B 39.948 18 Ar 20.1797 10 Ne 4.002602 2 He 36 Kr 131.293 54 Xe (222) 86 Rn 35.453 17 Cl 18.998403 9 F 35 Br 126.90447 53 I 85 At 32.065 16 S 15.9994 8 O 34 Se 127.60 52 Te 84 Po 30.973761 15 P 14.0067 7 N 33 As 121.760 51 Sb 83 Bi 28.0855 14 Si 12.0107 6 C 32 Ge 118.710 50 Sn 82 Pb 26.981538 13 Al 10.811 5 B 31 Ga 114.818 49 In 204.3833207.2208.98038(209)(210) 81 Tl 30 Zn 112.411 48 Cd 200.59 80 Hg 63.54665.3969.72372.6474.9216078.9679.90483.798 29 Cu 107.8682 47 Ag 196.96655 79 Au 58.6934 28 Ni 106.42 46 Pd 195.078 78 Pt 173.04 70 Yb 168.93421 69 Tm 167.259 68 Er 164.93032 67 Ho 162.50 66 Dy 158.92534 65 Tb 157.25 64 Gd 151.964 63 Eu 138.9055 71 *La (227) 89 Ac (259) 102 No (258) 101 Md (257) 100 Fm (252) 99 Es (251) 98 Cf (247) 97 Bk (247) 96 Cm (243) 95 Am 1B2B 12 3A 14 5A6A7A 8A BhHsMtDsRg (264)(272)(285)(271)(269) 1.00794 1 H 1A 1 114 (289) 116 (292)(268) TABLAPERIDICADELOSELEMENTOS www.FreeLibros.org 4. QUMICA GENERALQ U I N T A E D I C I N JOHN E. MCMURRY Cornell University ROBERT C. FAY Cornell University TRADUCCIN: Javier Enrquez Brito Traductor profesional Virgilio Gonzlez Pozo Traductor profesional REVISIN TCNICA: Gisela Hernndez Milln Norma Mnica Lpez Villa Elizabeth Nieto Calleja Myrna Carrillo Chvez Facultad de Qumica Universidad Nacional Autnoma de Mxico Susana F. Llesuy Facultad de Farmacia y Bioqumica Universidad de Buenos Aires Marcelo Videa Vargas Departamento de Qumica ITESM campus Monterrey Mxico Argentina Brasil Colombia Costa Rica Chile Ecuador Espaa Guatemala Panam Per Puerto Rico Uruguay Venezuela www.FreeLibros.org 5. Authorized translation from the English language edition, entitled Chemistry, 5th edition by John E. McMurry and Robert C. Fay, published by Pearson Education, Inc., publishing as Prentice Hall, Copyright 2008. All rights reserved. ISBN 9780131993235 Traduccin autorizada de la edicin en idioma ingls titulada Chemistry, 5a. edicin por John E. McMurry y Robert C. Fay, publicada por Pearson Education, Inc., publicada como Prentice Hall, Copyright 2008. Todos los derechos reservados. Esta edicin en espaol es la n ica autorizada. Edicin en espaol Editor: Rubn Fuerte Rivera e-mail: ruben.fuerte@pearsoned.com Editor de desarrollo: Felipe Hernndez Carrasco Supervisor de produccin: Jos D. Hernndez Garduo Edicin en ingls Senior Editor: Andrew Gilfillan Senior Managing Editor,Visual Assets: Patricia Burns Development Editor: John Murdzek Manager, Production Technologies: Matthew Haas Marketing Manager: Elizabeth Averbeck Managing Editor,Visual Assets: Abigail Bass Production Editor: Donna Young Visual Assets Production Editor: Connie Long Media Editor: Patrick Shriner Production Manager and Illustration Art Director: Sean Hogan Assistant Editor: Jennifer Hart Assistant Production Manager, Illustration: Ronda Whitson Art Director: John Christiana Illustrations: ESM Art ProductionRoyce Copenheaver, Daniel Knopsnyder, Mark Landis Argosy Editor in Chief, Science: Nicole Folchetti Electronic Page Makeup: ICC Macmillan Inc. Editor in Chief, Development: Carol Trueheart Media Production: Dana Dunn, Gina Cheselka Director of Marketing: Patrice Jones Copyediting: Marcia Youngman Executive Managing Editor: Kathleen Schiaparelli Proofreading: Karen Bosch Manufacturing Manager: Alexis Heydt-Long Director, Image Resource Center: Melinda Patelli-Reo Creative Director: Juan Lpez Manager, Rights and Permissions: Zina Arabia Manufacturing Buyer: Alan Fischer Manager,Visual Research: Beth Boyd-Brenzel Editorial Assistant: Lisa Tarabokjia Image Permission Coordinator: Joanne Dippel Production Assistant: Nancy Bauer Photo Researcher: Yvonne Gerin Cover and Interior Designer: John Christiana Image credits appear in the back of the book. QUINTA EDICIN, 2009 D.R. 2009 por Pearson Educacin de Mxico, S.A. de C.V. Atlacomulco 500-5o. piso Col. Industrial Atoto 53519 Naucalpan de Jurez, Estado de Mxico Cmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Nm. 1031. Prentice Hall es una marca registrada de Pearson Educacin de Mxico, S.A. de C.V. Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicacin pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un sistema de recuperacin de informacin, en ninguna forma ni por ningn medio, sea electrnico, mecnico, fotoqumico, magntico o electroptico, por fotocopia, grabacin o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor. El prstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesin de uso de este ejemplar requerir tambin la autorizacin del editor o de sus representantes. ISBN 10: 970-26-1286-1 ISBN 13: 978-970-26-1286-5 Impreso en Mxico. Printed in Mexico. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 12 11 10 09 Datos de catalogacin bibliogrfica McMURRY E., JOHN y FAY C., ROBERT Qumica general. Quinta edicin PEARSON EDUCACIN, Mxico, 2009 ISBN: 978-970-26-1286-5 rea: Qumica Formato: 21 27 cm Pginas: 1176 www.FreeLibros.org 6. Contenido general Prefacio xix Suplementos xxiii 1 Qumica: Materia y medicin 1 2 tomos, molculas y iones 33 3 Frmulas, ecuaciones y moles 69 4 Reacciones en disolucin acuosa 107 5 Periodicidad y estructura atmica 147 6 Enlaces inicos y qumica de algunos grupos o familias representativos 185 7 Enlaces covalentes y estructura molecular 223 8 Termoqumica: Energa qumica 273 9 Gases: Propiedades y comportamiento 315 10 Lquidos, slidos y cambios de fase 353 11 Disoluciones y sus propiedades 399 12 Cintica qumica 439 13 Equilibrio qumico 497 14 Equilibrios en fase acuosa: cidos y bases 543 15 Aplicaciones de los equilibrios acuosos 593 16 Termodinmica: Entropa, energa libre y equilibrio 647 17 Electroqumica 687 18 Hidrgeno, oxgeno y agua 737 19 Elementos de las familias o grupos representativos 769 20 Elementos de transicin y qumica de coordinacin 813 21 Metales y materiales de estado slido 865 22 Qumica nuclear 903 23 Qumica orgnica 937 24 Bioqumica 979 Apndice A Operaciones matemticas A-1 Apndice B Propiedades termodinmicas a 25 C A-9 Apndice C Constantes de equilibrio a 25 C A-14 Apndice D Potenciales de reduccin estndar a 25 C A-18 Apndice E Propiedades del agua A-20 Apndice F Resmenes de conceptos clave A-21 Respuestas a problemas seleccionados A-45 Glosario G-1 ndice I-1 Crditos de fotografas C-1 vii www.FreeLibros.org 7. Prefacio xix Suplementos xxiii 1 Qumica: Materia y medicin 1 1.1 Acercamiento a la qumica: La experimentacin 1 1.2 La qumica y los elementos 2 1.3 Los elementos y la tabla peridica 4 1.4 Algunas propiedades qumicas de los elementos 7 1.5 Experimentacin y medicin 10 1.6 Medicin de la masa 11 1.7 Medicin de la longitud 12 1.8 Medicin de la temperatura 12 1.9 Unidades derivadas: Medicin del volumen 14 1.10 Unidades derivadas: Medicin de la densidad 16 1.11 Exactitud, precisin y cifras significativas en la medicin 17 1.12 Redondeo de nmeros 19 1.13 Clculos: Conversiones de una unidad en otra 21 Interludio Productos qumicos, toxicidad y riesgo 25 Resumen Trminos clave Problemas de conceptos clave Problemas por secciones Problemas del captulo Contenido viii 2 tomos, molculas y iones 33 2.1 La conservacin de la masa y la ley de las proporciones definidas 33 2.2 La teora atmica de Dalton y la ley de las proporciones mltiples 35 2.3 La estructura de los tomos: Los electrones 37 2.4 La estructura de los tomos: Protones y neutrones 39 2.5 Nmero atmico 41 2.6 Masa atmica 43 2.7 Compuestos y mezclas 44 2.8 Molculas, iones y enlaces qumicos 46 2.9 cidos y bases 52 2.10 Nomenclatura de los compuestos qumicos 53 Interludio Son reales los tomos? 60 Resumen Trminos clave Problemas de conceptos clave Problemas por secciones Problemas del captulo 3 Frmulas, ecuaciones y moles 69 3.1 Balanceo de ecuaciones qumicas 69 3.2 Smbolos qumicos en niveles diferentes 72 3.3 El nmero de Avogadro y el mol 73 3.4 Estequiometra: Aritmtica qumica 77 3.5 Rendimiento de las reacciones qumicas 79 www.FreeLibros.org 8. C O N T E N I D O ix 3.6 Reacciones con reactivo limitante 81 3.7 Concentraciones de los reactivos en disolucin: Molaridad 84 3.8 Dilucin de disoluciones concentradas 86 3.9 Estequiometra en disoluciones 87 3.10 Titulacin 88 3.11 Composicin porcentual y frmulas empricas 90 3.12 Determinacin de las frmulas empricas: Anlisis elemental 93 3.13 Determinacin de las masas moleculares: Espectrometra de masas 96 Interludio Benjamn Franklin conoca el nmero de Avogadro? 98 Resumen Trminos clave Problemas de conceptos clave Problemas por secciones Problemas del captulo 4 Reacciones en disolucin acuosa 107 4.1 Algunas formas en que ocurren las reacciones qumicas 107 4.2 Electrolitos en una disolucin acuosa 108 4.3 Las reacciones acuosas y las ecuaciones inicas netas 110 4.4 Reacciones de precipitacin y reglas de solubilidad 112 4.5 cidos, bases y reacciones de neutralizacin 114 4.6 Reacciones de oxidacin-reduccin (redox) 116 4.7 Identificacin de reacciones redox 120 4.8 La serie de actividad de los elementos 122 4.9 Balanceo de reacciones redox: El mtodo del nmero de oxidacin 125 4.10 Balanceo de reacciones redox: El mtodo de la media reaccin 129 4.11 Titulaciones redox 133 4.12 Algunas aplicaciones de las reacciones redox 136 Interludio Qumica verde 138 Resumen Trminos clave Problemas de conceptos clave Problemas por secciones Problemas del captulo Problemas de conceptos mltiples 5 Periodicidad y estructura atmica 147 5.1 Desarrollo de la tabla peridica 148 5.2 La luz y el espectro electromagntico 149 5.3 La energa electromagntica y los espectros atmicos de lneas 152 5.4 Propiedades corpusculares de la energa electromagntica 154 5.5 Propiedades ondulatorias de la materia 157 5.6 La mecnica cuntica y el principio de incertidumbre de Heisenberg 158 5.7 Funciones de onda y nmeros cunticos 160 5.8 Las formas de los orbitales 162 5.9 La mecnica cuntica y los espectros atmicos de lneas 166 5.10 El espn del electrn y el principio de exclusin de Pauli 168 5.11 Niveles de orbitales de energa en tomos polielectrnicos 168 5.12 Configuraciones electrnicas de tomos polielectrnicos 169 5.13 Algunas configuraciones electrnicas anmalas 173 5.14 Las configuraciones electrnicas y la tabla peridica 173 5.15 Las configuraciones electrnicas y las propiedades peridicas: Radios atmicos 175 Interludio Luces fluorescentes compactas: Ahorro de energa por medio de espectro atmico de lneas 178 Resumen Trminos clave Problemas de conceptos clave Problemas por secciones Problemas del captulo Problemas de conceptos mltiples 6 Enlaces inicos y qumica de algunos grupos o familias representativos 185 6.1 Los iones y sus configuraciones electrnicas 185 6.2 Radios inicos 187 www.FreeLibros.org 9. 6.3 Energa de ionizacin 188 6.4 Energas de ionizacin ms altas 191 6.5 Afinidad electrnica 192 6.6 Los enlaces inicos y la formacin de slidos inicos 194 6.7 Energas de red en slidos inicos 197 6.8 La regla del octeto 199 6.9 Qumica de los elementos del grupo 1A: Metales alcalinos 201 6.10 Qumica de los elementos del grupo 2A: Metales alcalinotrreos 205 6.11 Qumica de los elementos del grupo 3A: Aluminio 208 6.12 Qumica de los elementos del grupo 7A: Halgenos 210 6.13 Qumica de los elementos del grupo 8A: Gases nobles 213 Interludio Sal 216 Resumen Trminos clave Problemas de conceptos clave Problemas por secciones Problemas del captulo Problemas de conceptos mltiples 7 Enlaces covalentes y estructura molecular 223 7.1...</p>