1.http://libreria-universitaria.blogspot.comQUMICAL A C I E N C I AC E N T R A LNovena edicinBrown LeMay Bursten

2. LISTA DE ELEMENTOS CON SUS SMBOLOS Y PESOS ATMICOSNmero PesoNmeroPesoNmeroPesoElemento Smboloatmicoatmico ElementoSmbolo atmico atmicoElemento Smbolo atmico atmicoActinioAc 89 227.03aFrancio Fr87 223.02aPolonioPo84 208.98aAluminio Al 1326.981538 Gadolinio Gd64 157.25 PotasioK 1939.0983Americio Am 95 243.06aGalio Ga3169.723PraseodimioPr59 140.90765AntimonioSb 51 121.760GermanioGe3272.64 Prometio Pm61 145aArgnAr 1839.948HafnioHf72 178.49 ProtactinioPa91 231.03588Arsnico As 3374.92160Hasio Hs 108 269.13aRadioRa88 226.03aAstato At 85 209.99aHelio He 2 4.002602 RadnRn86 222.02aAzufre S1632.065Hidrgeno H1 1.00794RenioRe75 186.207BarioBa 56 137.327HierroFe2655.845RodioRh45 102.90550BerilioBe4 9.012182 HolmioHo67 164.93032RubidioRb3785.4678Berkelio Bk 97 247.07aIndio In49 114.818RutenioRu44 101.07BismutoBi 83 208.98038IridioIr77 192.217Rutherfordio Rf 104 261.11aBohrio Bh107 264.12aIterbio Yb70 173.04 SamarioSm62 150.36Boro B 510.811Itrio Y 3988.90585SeaborgioSg 106 266aBromoBr 3579.904Lantano La57 138.9055 SelenioSe3478.96Cadmio Cd 48 112.411Lawrencio Lr 103 262.11aSilicioSi1428.0855Calcio Ca 2040.078Litio Li 3 6.941SodioNa1122.989770Californio Cf 98 251.08aLutecio Lu71 174.967TalioTl81 204.3833CarbonoC 612.0107 MagnesioMg1224.3050 Tantalio Ta73 180.9479CerioCe 58 140.116Manganeso Mn2554.938049 Tecnecio Tc4398aCesioCs 55 132.90545Meitnerio Mt 109 268.14aTelurioTe52 127.60Circonio Zr 4091.224MendelevioMd 101 258.10aTerbio Tb65 158.92534CloroCl 1735.453MercurioHg80 200.59 TitanioTi2247.867CobaltoCo 2758.933200 Molibdeno Mo4295.94 TorioTh90 232.0381CobreCu 2963.546NeodimioNd60 144.24 TulioTm69 168.93421CriptnKr 3683.80 NenNe1020.1797 TungstenoW 74 183.84CromoCr 2451.9961 NeptunioNp93 237.05aUranio U 92 238.02891CurioCm 96 247.07aNiobioNb4192.90638VanadioV 2350.9415DisprosioDy 66 162.50 NquelNi2858.6934 XennXe54 131.293 http://libreria-universitaria.blogspot.comDubnio Db105 262.11aNitrgeno N714.0067 Yodo I 53 126.90447EinstenioEs 99 252.08aNobelio No 102 259.10aZinc Zn3065.39ErbioEr 68 167.259Oro Au79 196.96655*b110 271.15aEscandio Sc 2144.955910 Osmio Os76 190.23 *b111 272.15aEstao Sn 50 118.710Oxgeno O815.9994 *b112 277aEstroncioSr 3887.62 Paladio Pd46 106.42 *b114 285aEuropioEu 63 151.964Plata Ag47 107.8682 *b116 289aFermio Fm100 257.10aPlatino Pt78 195.078FlorF 918.9984032Plomo Pb82 207.2FsforoP1530.973761 PlutonioPu94 244.06aa Masa del istopo ms longevo o importante.b Los nombres de los elementos del 110 en adelante todava no se deciden. 3. http://libreria-universitaria.blogspot.com IONES COMUNESIones positivos (cationes)Mercurio(II) o mercrico (Hg2)Hidrxido (OH)1Nquel(II) (Ni2)Hidruro (H)Amonio (NH4) Plomo(II) o plumboso (Pb2)Nitrato (NO3)Cesio (Cs) Zinc (Zn2)Nitrito (NO2)Cobre(I) o cuproso (Cu) Perclorato (ClO4)Hidrgeno (H)3 Permanganato (MnO4)Litio (Li) Aluminio (Al3)Tiocianato (SCN)Plata (Ag) Cromo(III) o crmico (Cr3)Yoduro (I)Potasio (K)Hierro(III) o frrico (Fe3) 2Sodio (Na) Carbonato (CO32)2Iones negativos (aniones)Cromato (CrO42)Bario (Ba2)1 Dicromato (Cr2O72)Cadmio (Cd2) Acetato (C2H3O2)Hidrgeno fosfato (HPO42)Calcio (Ca2) Bromuro (Br)xido (O2)Cobalto(II) o cobaltoso (Co2)Cianuro (CN)Perxido (O22)Cobre(II) o cprico (Cu2)Clorato (ClO3)Sulfato (SO42)Cromo(II) o cromoso (Cr2)Cloruro (Cl)Sulfito (SO32)Estao(II) o estanoso (Sn2)Dihidrgeno fosfatoSulfuro (S2)Estroncio (Sr2) (H2PO4)Hierro(II) o ferroso (Fe2) Fluoruro (F)3Magnesio (Mg2) Hidrgeno carbonato oArsenato (AsO43)Manganeso(II) o manganosobicarbonato (HCO3) Fosfato (PO43) (Mn2) Hidrgeno sulfito o bisulfitoMercurio(I) o mercuroso (Hg22) (HSO3)CONSTANTES FUNDAMENTALES* Unidad de masa atmica1 uma 1.66053873 1024 g 1g 6.02214199 1023 uma Nmero de AvogadroN 6.02214199 1023/mol Constante de Boltzmannk 1.3806503 1023 J/K Carga del electrne 1.602176462 1019 C Constante de FaradayF 9.64853415 104 C/mol Constante de los gasesR 0.082058205 L-atm/mol-K 8.314472 J/mol-K Masa del electrn me 5.485799 104 uma 9.10938188 1028 g Masa del neutrnmn 1.0086649 uma 1.67492716 1024 g Masa del protn mp 1.0072765 uma 1.67262158 1024 g Pi 3.1415927 Constante de Planck h 6.62606876 1034 J-s Velocidad de la luz c 2.99792458 108 m/s* Hay una lista de constantes fundamentales en el sitio Web del National Institute of Standardsand Technology: http://physics.nist.gov/PhysRefData/contents.html 4. http://libreria-universitaria.blogspot.comQumicaLa ciencia centralNovena edicinTheodore L. BrownUniversity of Illinois at Urbana-ChampaignH. Eugene LeMay, Jr.University of Nevada, RenoBruce E. BurstenThe Ohio State UniversityJulia R. BurdgeFlorida Atlantic UniversityTRADUCCINM. en C. Hctor Escalona y GarcaIrma La BottoEduardo Minero TorresFacultad de QumicaFacultad de Ciencias Exactas, Escuela de QumicaUniversidad Nacional AutnomaUniversidad Nacional de La PlataUniversidad de Costa Ricade MxicoArgentina Silvia Ponce LpezM. en C. Roberto Escalona Garca Jos Clemente Reza Garca Departamento de QumicaFacultad de QumicaDepartamento de Ciencias BsicasInstituto Tecnolgico y de EstudiosUniversidad Nacional AutnomaEscuela Superior de IngenieraSuperiores de Monterreyde MxicoQumica e Industrias ExtractivasCampus MonterreyREVISIN TCNICA Instituto Politcnico NacionalEnrique Sols GarcaRosa Ma. Gonzlez MuradsJos Salvador Pantoja MagaaDepartamento de Ciencias BsicasMyrna Carrillo ChvezDepartamento de Ciencias BsicasInstituto Tecnolgico y de Estudios Instituto Tecnolgico y de Estudios Superiores de MonterreyElizabeth Nieto Calleja Superiores de Monterrey Campus Ciudad de MxicoPilar Montagut Bosque Campus Estado de Mxico Marisol Tejos RebolledoMara del Carmen Sansn Ortega Niko Hilje Quirs Pontificia Universidad CatlicaFacultad de Qumica, de Valparaso, Chile Escuela de QumicaSeccin de Qumica General Universidad de Costa RicaUniversidad Nacional Autnomade Mxico 5. http://libreria-universitaria.blogspot.comBROWN THEODORE L., y cols.Qumica. La ciencia centralPEARSON EDUCACIN, Mxico, 2004 ISBN: 970-26-0468-0 rea: UniversitariosFormato: 21 27 cm Pginas: 1152Authorized translation from the English language edition, entitled Chemistry The Central Science, Ninth Edition,by Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Jr., Bruce E. Bursten and Julia R. Burdge, published by Pearson Education,Inc., publishing as PRENTICE HALL, INC., Copyright 2003. All rights reserved.ISBN 0-13-066997-0Traduccin autorizada de la edicin en idioma ingls, titulada Chemistry The Central Science, Ninth Edition,por Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Jr., Bruce E. Bursten y Julia R. Burdge, publicada por Pearson Education,Inc., publicada como PRENTICE-HALL INC., Copyright 2003. Todos los derechos reservados.Esta edicin en espaol es la nica autorizada.Edicin en espaolEditor: Guillemo Trujano Mendozae-mail: guillermo.trujano@pearsoned.comEditor de desarrollo: Jorge Bonilla TalaveraSupervisor de produccin: Jos D. Hernndez GarduoEdicin en inglsSenior Editor: Nicole Folchetti Assistant Manufacturing Manager: Michael BellMedia Editor: Paul Draper Editor in Chief, Physical Science: John ChalliceArt Director: Heather Scott Editor in Chief, Development: Ray MullaneyAssistant Art Director: John Christiana Vice President ESM Production and Manufacturing: David W.Executive Managing Editor: Kathleen SchiaparelliRiccardiAssistant Managing Editor, Science Media: Nicole Bush Interior Design: Judith A. Matz-ConiglioAssistant Managing Editor, Science Supplements: Dinah Thong Photo Researcher: Truitt & MarshallDevelopment Editor, Text: John MurdzekArt Studio: Artworks: Senior Manager: Patty Burns/ProductionDevelopment Editor, Media: Anne MaduraManager: Ronda WhitsonProject Manager: Kristen Kaiser Manager, Production Technologies: Matthew Haas/ProjectMedia Production Editor: Richard Barnes Coordinator: Connie LongSupplements Production Editor: Natasha WolfeIllustrators: Royce Copenheaver, Jay McElroy, DanielArt Editor: Thomas Benfatti Knopsnyder, Mark Landis, Jonathan DerkEditorial Assistants: Nancy Bauer/Eliana OrtizQuality Assurance: Stacy Smith, Pamela Taylor, TimothyPhoto Editor: Debbie Hewitson NguyenSenior Marketing Manager: Steve Sartori Contributing Art Studio: Precision GraphicsCreative Director: Carole Anson Cover Art: Ken Eward, BiografxDirector, Creative Services: Paul BelfantiCover Designer: Joseph SengottaManufacturing Manager: Trudy PisciottiProduction Services/Composition: Prepar, Inc.NOVENA EDICIN, 2004D.R. 2004 por Pearson Educacin de Mxico, S.A. de C.V.Atlacomulco 500-5to. pisoIndustrial Atoto53519 Naucalpan de Jurez, Edo. de MxicoE-mail: editorial.universidades@pearsoned.comCmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Nm. 1031Prentice 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, registrarseo 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 autorizacindel editor o de sus representantes. ISBN 970-26-0468-0 Impreso en Mxico. Printed in Mexico. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 07 06 05 04 6. http://libreria-universitaria.blogspot.comA nuestros estudiantes, cuyo entusiasmoy curiosidad tantas veces nos han inspirado,y cuyas preguntas y sugerencias a vecesnos han enseado. 7. http://libreria-universitaria.blogspot.comResumen de contenidoPrefacio xxiiGua del estudiante para usar este texto xxxiiAcerca de los autores xxxvii 1Introduccin: materia y medicin 1 2tomos, molculas e iones 34 3Estequiometra: clculos con frmulas y ecuacionesqumicas 74 4Reacciones acuosas y estequiometra de disoluciones 112 5Termoqumica 152 6Estructura electrnica de los tomos 198 7Propiedades peridicas de los elementos 236 8Conceptos bsicos de los enlaces qumicos 274 9Geometra molecular y teoras de enlace 31410Gases 36411Fuerzas intermoleculares, lquidos y slidos 40612Materiales modernos 45013Propiedades de las disoluciones 48414Cintica qumica 52415Equilibrio qumico 57416Equilibrios cido-base 61217Aspectos adicionales de los equilibrios acuosos 66018Qumica ambiental 70219Termodinmica qumica 73420Electroqumica 77621Qumica nuclear 83022Qumica de los no metales 86623Metales y metalurgia 91824Qumica de los compuestos de coordinacin 94825Qumica de la vida: qumica orgnica y biolgica 982ApndicesA Operaciones matemticas 1034B Propiedades del agua 1040C Magnitudes termodinmicas de una seleccin de sustancias a298.15 K (25C) 1041D Constantes de equilibrio en disoluciones acuosas 1044E Potenciales estndar de reduccin a 25C 1046Respuestas a ejercicios seleccionados A-1Glosario G-1Crditos de fotografas P-1ndice I-1vi 8. http://libreria-universitaria.blogspot.comContenidoPrefacio xxiiGua del estudiante para usar este libro xxxiiAcerca de los autores xxxvii1 Introduccin: materia y medicin11.1 El estudio de la qumica 2La perspectiva molecular de la qumica 2 Por qu estudiar qumica? 31.2 Clasificaciones de la materia 5Estados de la materia 5Sustancias puras 6 Elementos 6Compuestos 7 Mezclas 81.3 Propiedades de la materia 9Cambios fsicos y qumicos 10 Separacin de mezclas 111.4 Unidades de medicin 13Unidades SI 14Longitud y masa 14 Temperatura 15 Unidadesderivadas del SI 16Volumen 16Densidad 171.5 Incertidumbre en las mediciones 20Precisin y exactitud 21 Cifras significativas 21 Cifras significativas enclculos 221.6 Anlisis dimensional 24Uso de dos o ms factores de conversin 26 Conversiones en queintervienen volmenes 26Resumen y trminos clave 28 Ejercicios 29 Ejercicios con el CD-ROM 33 La qumica en accin La qumica y la industria qumica 4 Una perspectiva ms detallada El mtodo cientfico 13 La qumica en accin La qumica en las noticias 18 Estrategias en qumica Cmo estimar las respuestas 25 Estrategias en qumica La importancia de la prctica 282 tomos, molculas y iones 342.1 La teora atmica de la materia 362.2 El descubrimiento de la estructura atmica 37Rayos catdicos y electrones 37 Radiactividad 38 El tomo nuclear 392.3 La visin moderna de la estructura atmica 41Istopos, nmeros atmicos y nmeros de masa 432.4 Pesos atmicos 44La escala de masa atmica 44Masa atmica promedio 442.5 La tabla peridica 462.6 Molculas y compuestos moleculares 49Molculas y frmulas qumicas 49Frmulas moleculares y empricas 50Representacin de molculas 512.7 Iones y compuestos inicos 52Prediccin de las cargas inicas 53 Compuestos inicos 542.8 Nombrando a los compuestos inorgnicos 56Nombres y frmulas de compuestos inicos 57 Nombres y frmulasde cidos 61Nombres y frmulas de compuestos moleculares binarios 622.9 Algunos compuestos orgnicos simples 62Alcanos 63 Algunos derivados de los alcanos 63Resumen y trminos clave 65 Ejercicios 66 Ejercicios con el CD-ROM 73 vii 9. http://libreria-universitaria.blogspot.comviii Contenido Una perspectiva ms detallada Fuerzas bsicas 42 Una perspectiva ms detallada El espectrmetro de masas 45 Una perspectiva ms detallada Glenn Seaborg y la historia del seaborgio 49 Qumica y vida Elementos necesarios para los organismos vivos 55 Estrategias en qumica Reconocimiento de patrones 56 3Estequiometra: clculos con frmulasy ecuaciones qumicas 74 3.1Ecuaciones qumicas 76 3.2Algunos patrones sencillos de reactividad qumica 80Reacciones de combinacin y descomposicin 80 Combustin en aire 82 3.3Pesos formulares 83Pesos formulares y moleculares 84 Composicin porcentual a partirde frmulas 84 3.4El mol 86Masa molar 87 Interconversin de masas, moles y nmeros de partculas 89 3.5Frmulas empricas a partir de anlisis 91Frmula molecular a partir de la frmula emprica 93 Anlisis por combustin 94 3.6Informacin cuantitativa a partir de ecuaciones balanceadas 95 3.7Reactivos limitantes 99Rendimientos tericos 102Resumen y trminos clave 103 Ejercicios 104 Ejercicios con el CD-ROM 111 Estrategias en qumica Resolucin de problemas 85 La qumica en accin El CO2 y el efecto invernadero 98 4Reacciones acuosas y estequiometrade disoluciones 112 4.1Propiedades generales de las disoluciones acuosas 114Propiedades electrolticas 114 Compuestos inicos en agua 115Compuestos moleculares en agua 115 Electrlitos fuertes y dbiles 116 4.2Reacciones de precipitacin 117Reglas de solubilidad para compuestos inicos 118 Reacciones deintercambio (mettesis) 119 Ecuaciones inicas 120 4.3Reacciones cido-base 121cidos 121 Bases 122 cidos y bases fuertes y dbiles 122 Cmoidentificar electrlitos fuertes y dbiles 123 Reacciones de neutralizacin ysales 124 Reacciones cido-base con formacin de gases 126 4.4Introduccin a las reacciones de oxidacin-reduccin 128Oxidacin y reduccin 128 Nmeros de oxidacin 128 Oxidacin demetales con cidos y sales 130 La serie de actividad 131 4.5Concentraciones de disoluciones 134Molaridad 134 Cmo expresar la concentracin de un electrlito 135Interconversin de molaridad, moles y volumen 136 Dilucin 137 4.6Estequiometra de disoluciones y anlisis qumico 139Titulaciones 140Resumen y trminos clave 144 Ejercicios 145 Ejercicios con el CD-ROM 151 La qumica en accin Anticidos 127 Una perspectiva ms detallada El aura del oro 133 Estrategias en qumica Anlisis de reacciones qumicas 134 10. http://libreria-universitaria.blogspot.comContenido ix5 Termoqumica 1525.1 La naturaleza de la energa 154Energa cintica y potencial 154Unidades de energa 155 Sistemas yentornos 155 Transferencia de energa: trabajo y calor 1565.2 Primera ley de la termodinmica 158Energa interna 158 Relacin entre E y calor y trabajo 159 Procesosendotrmicos y exotrmicos 160Funciones de estado 1615.3 Entalpa 1635.4 Entalpas de reaccin 1665.5 Calorimetra 169Capacidad calorfica y calor especfico 169 Calorimetra a presin constante 170Bomba calorimtrica (calorimetra a volumen constante) 1715.6 Ley de Hess 1745.7 Entalpas de formacin 176Empleo de entalpas de formacin para calcular entalpas de reaccin 1785.8 Alimentos y combustibles 180Alimentos 181Combustibles 183Otras fuentes de energa 184Resumen y trminos clave 187Ejercicios 188 Ejercicios con el CD-ROM 196 Una perspectiva ms detallada Energa, entalpa y trabajo P-V 164 Estrategias en qumica Empleo de la entalpa como gua 168 Qumica y vida Regulacin de la temperatura del cuerpo humano 173 La qumica en accin El automvil hbrido 1856 Estructura electrnica de los tomos1986.1 La naturaleza ondulatoria de la luz 2006.2 Energa cuantizada y fotones 202Objetos calientes y cuantizacin de la energa 202 El efecto fotoelctrico y losfotones 2036.3 Espectros de lneas y modelo de Bohr 205Espectros de lneas 206 Modelo de Bohr 207 Los estados de energadel tomo de hidrgeno 208 Limitaciones del modelo de Bohr 2096.4 El comportamiento ondulatorio de la materia 210El principio de incertidumbre 2116.5 Mecnica cuntica y orbitales atmicos 212Orbitales y nmeros cunticos 2136.6 Representaciones de orbitales 215Los orbitales s 215Los orbitales p 216Los orbitales d y f 2176.7 tomos con muchos electrones 218Orbitales y sus energas 218 Espn del electrn y el principio de exclusin dePauli 2186.8 Configuraciones electrnicas 220Regla de Hund 221 Configuraciones electrnicas abreviadas 223 Metalesde transicin 223 Los lantnidos y actnidos 2246.9 Configuraciones electrnicas y la tabla peridica 225Configuraciones electrnicas anmalas 228Resumen y trminos clave 229Ejercicios 230 Ejercicios con el CD-ROM 235 Una perspectiva ms detallada Medicin y el principio de incertidumbre 212 Una perspectiva ms detallada Pruebas experimentales del espn de los electrones 219 Qumica y vida Espn nuclear e imgenes por resonancia magntica 220 11. http://libreria-universitaria.blogspot.comx Contenido7 Propiedades peridicas de los elementos2367.1 Desarrollo de la tabla peridica 2387.2 Carga nuclear efectiva 2397.3 Tamao de los tomos y de los iones 241Tendencias peridicas en los radios atmicos 243 Tendencias en los tamaosde los iones 2437.4 Energa de ionizacin 246Variaciones en las energas sucesivas de ionizacin 246 Tendenciasperidicas en las energas de ionizacin 247 Configuraciones electrnicasde iones 2497.5 Afinidades electrnicas 2507.6 Metales, no metales y metaloides 252Metales 253 No metales 255 Metaloides 2567.7 Tendencias de grupo de los metales activos 256Grupo 1A: los metales alcalinos 256 Grupo 2A: los metales alcalino-trreos 2607.8 Tendencias de grupo de no metales selectos 261Hidrgeno 261 Grupo 6A: el grupo del oxgeno 261 Grupo 7A:los halgenos 262 Grupo 8A: los gases nobles 263Resumen y trminos clave 265 Ejercicios 266 Ejercicios con el CD-ROM 272 Qumica y vida El tamao de los iones es importante 245 Qumica y vida El inusitado desarrollo de los frmacos de litio 2598 Conceptos bsicos de los enlaces qumicos 2748.1 Enlaces qumicos, smbolos de Lewis y la regla del octeto 276Smbolos de Lewis 276 La regla del octeto 2768.2 Enlaces inicos 277Aspectos energticos de la formacin de enlaces inicos 278 Configuracinelectrnica de iones de los elementos representativos 280 Iones de metalesde transicin 281 Iones poliatmicos 2828.3 Enlaces covalentes 282Estructuras de Lewis 283 Enlaces mltiples 2848.4 Polaridad de los enlaces y electronegatividad 285Electronegatividad 285 Electronegatividad y polaridad de los enlaces 286Momentos dipolares 287 Tipos de enlace y nomenclaturas 2908.5 Cmo dibujar estructuras de Lewis 290Carga formal 2928.6 Estructuras de resonancia 295Resonancia en el benceno 2978.7 Excepciones a la regla del octeto 298Nmero impar de electrones 298 Menos de un octeto 298 Ms deun octeto 2998.8 Fuerza de los enlaces covalentes 300Entalpas de enlace y entalpas de reaccin 302 Fuerza de los enlaces ylongitud de los enlaces 305Resumen y trminos clave 306 Ejercicios 307 Ejercicios con el CD-ROM 313 Una perspectiva ms detallada Clculo de energas de red: el ciclo Born-Haber 280 Una perspectiva ms detallada Nmeros de oxidacin, cargas formales y cargas parciales reales 294 La qumica en accin Los explosivos y Alfred Nobel 304 12. http://libreria-universitaria.blogspot.com Contenido xi 9 Geometra molecular y teoras de enlace 314 9.1 Formas moleculares 316 9.2 El modelo RPECV 318 Efecto de los electrones no enlazantes y de los enlaces mltiples sobre los ngulos de enlace 323 Molculas con capas de valencia expandidas 323 Forma de molculas ms grandes 326 9.3 Forma y polaridad de las molculas 328 9.4 Enlaces covalentes y traslape de orbitales 330 9.5 Orbitales hbridos 331 Orbitales hbridos sp 332 Orbitales hbridos sp2 y sp3 333 Hibridacin de orbitales d 334 Resumen 336 9.6 Enlaces mltiples 338 Enlaces p deslocalizados 340 Conclusiones generales 343 9.7 Orbitales moleculares 343 La molcula de hidrgeno 343 Orden de enlace 345 9.8 Molculas diatmicas del segundo periodo 346 Orbitales moleculares para Li2 y Be2 346 Orbitales moleculares de orbitales atmicos 2p 347 Configuraciones electrnicas desde B2 hasta Ne2 348 Configuraciones electrnicas y propiedades moleculares 350 Molculas diatmicas heteronucleares 352 Resumen y trminos clave 355 Ejercicios 356 Ejercicios con el CD-ROM 363Qumica y vida La qumica de la visin 342La qumica en accin Colorantes orgnicos 35310 Gases 36410.1 Caractersticas de los gases 36610.2 Presin 367 Presin atmosfrica y el barmetro 36710.3 Las leyes de los gases 370 La relacin presin-volumen: ley de Boyle 371 La relacin temperatura-volumen: ley de Charles 372 La relacin cantidad-volumen: ley de Avogadro 37310.4 La ecuacin del gas ideal 375 Relacin entre la ecuacin del gas ideal y las leyes de los gases 37710.5 Otras aplicaciones de la ecuacin del gas ideal 379 Densidades de los gases y masa molar 379 Volmenes de gases en reacciones qumicas 38110.6 Mezclas de gases y presiones parciales 383 Presiones parciales y fracciones molares 384 Obtencin de gases sobre agua 38510.7 Teora cintica-molecular 386 Aplicacin a las leyes de los gases 38810.8 Efusin y difusin moleculares 389 Ley de efusin de Graham 390Difusin y trayectoria libre media 39210.9 Gases reales: desviaciones respecto al comportamiento ideal 393 La ecuacin de van der Waals 394 Resumen y trminos clave 397Ejercicios 398 Ejercicios con el CD-ROM 405Qumica y vida Presin arterial 370Estrategias en qumica Clculos en los que intervienen muchas variables 377La qumica en accin Tuberas de gas 382Una perspectiva ms detallada La ecuacin del gas ideal 389La qumica en accin Separaciones de gases 392 13. http://libreria-universitaria.blogspot.comxii Contenido11 Fuerzas intermoleculares, lquidos y slidos 40611.1 Comparacin molecular de lquidos y slidos 40811.2 Fuerzas intermoleculares 409 Fuerzas ion-dipolo 410 Fuerzas dipolo-dipolo 410 Fuerzas de dispersin de London 411 Puentes de hidrgeno 413 Comparacin de fuerzas intermoleculares 41611.3 Algunas propiedades de los lquidos 418 Viscosidad 418 Tensin superficial 41811.4 Cambios de fase 419 Cambios de energa que acompaan a los cambios de fase 420 Curvas de calentamiento 421 Temperatura y presin crticas 42311.5 Presin de vapor 425 Explicacin de la presin de vapor en el nivel molecular 425 Volatilidad, presin de vapor y temperatura 426 Presin de vapor y punto de ebullicin 42611.6 Diagramas de fases 427 Los diagramas de fases de H2O y CO2 42911.7 Estructuras de slidos 430 Celdas unitarias 430 La estructura cristalina del cloruro de sodio 432 Empaquetamiento compacto de esferas 43411.8 Enlaces en los slidos 435 Slidos moleculares 437 Slidos de red covalente 437 Slidos inicos 438 Slidos metlicos 440 Resumen y trminos clave 441 Ejercicios 442 Ejercicios con el CD-ROM 449Una perspectiva ms detallada Tendencias en los puentes de hidrgeno 416La qumica en accin Extraccin con fluidos supercrticos 424Una perspectiva ms detallada La ecuacin de Clausius-Clapeyron 427Una perspectiva ms detallada Difraccin de rayos X por cristales 436Una perspectiva ms detallada Buckybola 43912 Materiales modernos45012.1 Cristales lquidos 452 Tipos de fases lquido-cristalinas 45212.2 Polmeros 456 Polimerizacin por adicin 456 Polimerizacin por condensacin 457 Tipos de polmeros 458 Estructuras y propiedades fsicas de los polmeros 459 Enlaces cruzados en los polmeros 46012.3 Biomateriales 463 Caractersticas de los biomateriales 464 Biomateriales polimricos 464 Ejemplos de aplicaciones de biomateriales 46512.4 Materiales cermicos 467 Procesamiento de materiales cermicos 468 Materiales cermicos compuestos 469 Aplicaciones de los materiales cermicos 47012.5 Superconductividad 470 xidos cermicos superconductores 471 Nuevos superconductores 47212.6 Pelculas delgadas 473 Usos de las pelculas delgadas 474 Formacin de pelculas delgadas 474 Resumen y trminos clave 476 Ejercicios 477 Ejercicios con el CD-ROM 483La qumica en accin Pantallas de cristal lquido 455La qumica en accin Reciclaje de plsticos 458La qumica en accin Hacia el automvil de plstico 462La qumica en accin Alcance de las torres para telefona celular 473La qumica en accin Recubrimientos de diamante 476 14. http://libreria-universitaria.blogspot.com Contenido xiii13 Propiedades de las disoluciones48413.1 El proceso de disolucin 486 Cambios de energa y formacin de disoluciones 487 Formacin de disoluciones, espontaneidad y desorden 489 Formacin de disoluciones y reacciones qumicas 49013.2 Disoluciones saturadas y solubilidad 49113.3 Factores que afectan la solubilidad 492 Interacciones soluto-disolvente 492Efectos de presin 495 Efectos de la temperatura 49713.4 Formas de expresar la concentracin 497 Porcentaje en masa, ppm y ppb 498Fraccin molar, molaridad y molalidad 499 Conversin de unidades de concentracin 50013.5 Propiedades coligativas 502 Abatimiento de la presin de vapor 502 Elevacin del punto de ebullicin 504Abatimiento del punto de congelacin 506 smosis 507 Determinacin de la masa molar 50913.6 Coloides 511 Coloides hidroflicos e hidrofbicos 513 Eliminacin de partculas coloidales 514 Resumen y trminos clave 517Ejercicios 518 Ejercicios con el CD-ROM 523Una perspectiva ms detallada Hidratos 490Qumica y vida Vitaminas solubles en grasas y en agua 494Qumica y vida Gases de la sangre y buceo profundo 496Una perspectiva ms detallada Soluciones ideales con dos o ms componentes voltiles 503Una perspectiva ms detallada Propiedades coligativas de las disolucionesde electrlitos 511Qumica y vida Anemia drepanoctica 51514 Cintica qumica52414.1 Factores que influyen en las velocidades de reaccin 52614.2 Velocidades de reaccin 527 Cambio de la velocidad con el tiempo 528 Velocidades de reaccin y estequiometra 53014.3 Concentracin y velocidad 532 Exponentes de la ecuacin de velocidad 533 Unidades de las constantes de velocidad 535 Uso de las velocidades iniciales para determinar el orden de reaccin en las ecuaciones de velocidad 53514.4 Cambio de la concentracin con el tiempo 537 Reacciones de primer orden 537 Reacciones de segundo orden 539 Vida media 54114.5 Temperatura y velocidad 543 Modelo de colisiones 543 Factor de orientacin 544 Energa de activacin 544 Ecuacin de Arrhenius 546 Cmo determinar la energa de activacin 54714.6 Mecanismos de reaccin 549 Pasos elementales 549 Mecanismos de pasos mltiples 549 Ecuaciones de velocidad para pasos elementales 551 Ecuaciones de velocidad de mecanismos de pasos o etapas mltiples 552 Mecanismos con un paso inicial rpido 55314.7 Catlisis 555 Catlisis homognea 556Catlisis heterognea 557 Enzimas 559 Resumen y trminos clave 563 Ejercicios 564 Ejercicios con el CD-ROM 573Una perspectiva ms detallada Uso de mtodos espectroscpicos para medir velocidades de reaccin 532La qumica en accin Bromuro de metilo en la atmsfera 542La qumica en accin Convertidores catalticos 559Qumica y vida Fijacin de nitrgeno y nitrogenasa 561 15. http://libreria-universitaria.blogspot.comxiv Contenido 15 Equilibrio qumico 574 15.1Concepto de equilibrio 577 15.2Constante de equilibrio 578 Magnitud de las constantes de equilibrio 582 Sentido de la ecuacin qumica y Keq 583 Otras formas de manipular ecuaciones qumicas y valores de Keq 584 Unidades de las constantes de equilibrio 586 15.3Equilibrios heterogneos 586 15.4Clculo de constantes de equilibrio 588 15.5Aplicaciones de las constantes de equilibrio 590 Prediccin del sentido de la reaccin 591 Clculo de concentraciones en el equilibrio 592 15.6Principio de Le Chtelier 594 Cambios de concentracin de reactivos o productos 594 Efectos de los cambios de volumen y presin 596 Efecto de los cambios de temperatura 598 Efecto de los catalizadores 601 Resumen y trminos clave 604 Ejercicios 604 Ejercicios con el CD-ROM 611La qumica en accin El proceso Haber 579La qumica en accin Control de las emisiones de xido ntrico 603Co(H2O)62 CoCl42 16 Equilibrios cido-base 612 16.1cidos y bases: un breve repaso 614 16.2cidos y bases de Brnsted-Lowry 614 El ion H en agua 614 Reacciones de transferencia de protones 615 Pares conjugados cido-base 616 Fuerza relativa de cidos y bases 618 16.3Autodisociacin del agua 620 Producto inico del agua 620 16.4La escala de pH 621 Otras escalas p 624 Medicin del pH 624 16.5cidos y bases fuertes 625 cidos fuertes 625 Bases fuertes 626 16.6cidos dbiles 627 Clculo de Ka a partir del pH 629 Clculo del pH con base en Ka 630 cidos poliprticos 634 16.7Bases dbiles 636 Tipos de bases dbiles 637 16.8Relacin entre Ka y Kb 639 16.9Propiedades cido-base de las disoluciones de sales 641 Capacidad de un anin para reaccionar con agua 641 Capacidad de un catin para reaccionar con agua 642 Efecto combinado del catin y el anin en disolucin 642 16.10 Comportamiento cido-base y estructura qumica 644 Factores que influyen en la fuerza de los cidos 644 cidos binarios 645 Oxicidos 645 cidos carboxlicos 647 16.11 cidos y bases de Lewis 648 Iones metlicos 650 Resumen y trminos clave 652 Ejercicios 653 Ejercicios con el CD-ROM 659La qumica en accin Aminas y clorhidratos de amina 640Qumica y vida Comportamiento anftero de los aminocidos 649 16. http://libreria-universitaria.blogspot.com Contenido xv17 Aspectos adicionales de los equilibrios acuosos 66017.1 Efecto del ion comn 66217.2 Disoluciones amortiguadoras 664 Accin y composicin de las disoluciones amortiguadoras 664 Capacidad amortiguadora y pH 666Adicin de cidos o bases fuertes a disoluciones amortiguadoras 66817.3 Titulaciones cido-base 671 Titulaciones de cido fuerte con base fuerte 671 Titulaciones de cido dbil con base fuerte 673 Titulaciones de cidos poliprticos 67717.4 Equilibrios de solubilidad 678 Constante del producto de solubilidad, Kps 678 Solubilidad y Kps 67917.5 Factores que afectan a la solubilidad 681 Efecto del ion comn 681Solubilidad y pH 683 Formacin de iones complejos 686Anfoterismo 68917.6 Precipitacin y separacin de iones 690 Precipitacin selectiva de iones 69117.7 Anlisis cualitativo de elementos metlicos 692 Resumen y trminos clave 696Ejercicios 697 Ejercicios con el CD-ROM 701Qumica y vida La sangre como disolucin amortiguadora 669Una perspectiva ms detallada Limitaciones de los productos de solubilidad 682Qumica y vida Hundimientos 684Qumica y vida Caries dental y fluoruracin 68818 Qumica ambiental 70218.1 La atmsfera de la Tierra 704 Composicin de la atmsfera 70518.2 Las regiones exteriores de la atmsfera 706 Fotodisociacin 706 Fotoionizacin 70718.3 El ozono de la atmsfera superior 708 Reduccin de la capa de ozono 71018.4 Qumica de la troposfera 711 Compuestos de azufre y lluvia cida 712Monxido de carbono 713 xidos de nitrgeno y smog fotoqumico 715 Vapor de agua, dixido de carbono y clima 71618.5 El ocano terrestre 718 Agua de mar 718Desalinizacin 71918.6 Agua dulce 720 Oxgeno disuelto y calidad del agua 721 Tratamiento de abastos municipales de agua 72218.7 Qumica verde 723 Disolventes y reactivos 724Otros procesos 725 Purificacin del agua 726 Resumen y trminos clave 728Ejercicios 729 Ejercicios con el CD-ROM 733Una perspectiva ms detallada El metano como gas de invernadero 717Una perspectiva ms detallada Ablandamiento de agua 72319 Termodinmica qumica73419.1 Procesos espontneos 736 Procesos reversibles e irreversibles 73719.2 Entropa y segunda ley de la termodinmica 740 Expansin espontnea de un gas 740 Entropa 742 Relacin de la entropa con la transferencia de calor y la temperatura 744 Segunda ley de la termodinmica 745 17. http://libreria-universitaria.blogspot.comxvi Contenido19.3 Interpretacin molecular de la entropa 74819.4 Cambios de entropa en las reacciones qumicas 753 Cambios de entropa del entorno 75419.5 Energa libre de Gibbs 755 Cambios de energa libre estndar 75619.6 Energa libre y temperatura 75919.7 Energa libre y constante de equilibrio 761 Resumen y trminos clave 767 Ejercicios 768 Ejercicios con el CD-ROM 775Una perspectiva ms detallada Reversibilidad y trabajo 738Una perspectiva ms detallada Cambio de entropa de la expansin 745Qumica y vida Entropa y vida 747Una perspectiva ms detallada Entropa, desorden y Ludwig Boltzmann 750Una perspectiva ms detallada Qu tiene de libre la energa libre? 757Qumica y vida Cmo impulsar las reacciones no espontneas 76520 Electroqumica77620.1 Reacciones de oxidacin-reduccin 77820.2 Balanceo de ecuaciones de oxidacin-reduccin 779 Medias reacciones 780 Balanceo de ecuaciones por el mtodo de medias reacciones 780 Balanceo de ecuaciones de reacciones que se llevan a cabo en disolucin bsica 78320.3 Celdas voltaicas 784 Punto de vista molecular de los procesos de electrodo 78720.4 FEM de celda 788 Potenciales estndar de reduccin (de media celda) 789 Agentes oxidantes y reductores 79420.5 Espontaneidad de las reacciones redox 796 FEM y cambio de energa libre 79720.6 Efecto de la concentracin en la FEM de celda 798 Ecuacin de Nernst 799 Celdas de concentracin 801 FEM de celda y equilibrio qumico 80320.7 Bateras 805 Batera de plomo y cido 806 Batera alcalina 807 Bateras de nquel y cadmio, nquel e hidruro metlico y ion litio 807 Celdas de combustible 80820.8 Corrosin 809 Corrosin del hierro 809 Cmo prevenir la corrosin del hierro 81020.9 Electrlisis 812 Electrlisis de disoluciones acuosas 813 Electrlisis con electrodos activos 815 Aspectos cuantitativos de la electrlisis 816 Trabajo elctrico 817 Resumen y trminos clave 820 Ejercicios 821 Ejercicios con el CD-ROM 829Qumica y vida Latidos cardiacos y electrocardiografa 80421 Qumica nuclear83021.1 Radiactividad 832 Ecuaciones nucleares 832 Tipos de desintegracin radiactiva 83321.2 Patrones de estabilidad nuclear 835 Relacin de neutrones a protones 835 Series radiactivas 837 Observaciones adicionales 83721.3 Transmutaciones nucleares 838 Uso de partculas con carga 839 Uso de neutrones 839 Elementos transurnicos 839 18. http://libreria-universitaria.blogspot.comContenido xvii21.4Velocidades de desintegracin radiactiva 840Fechado 841 Clculos con base en la vida media 84221.5Deteccin de la radiactividad 844Radiotrazadores 84521.6Cambios de energa en las reacciones nucleares 846Energas nucleares de enlace 84721.7Fisin nuclear 850Reactores nucleares 85121.8Fusin nuclear 85421.9Efectos biolgicos de la radiacin 855Dosis de radiacin 856 Radn 856Resumen y trminos clave 859 Ejercicios 860 Ejercicios con el CD-ROM 865 Qumica y vida Aplicaciones mdicas de los radiotrazadores 848 Una perspectiva ms detallada La aurora de la era atmica 852 Qumica y vida Radioterapia 85722 Qumica de los no metales86622.1Conceptos generales: tendencias peridicas y reacciones qumicas 868Reacciones qumicas 86922.2Hidrgeno 871Istopos de hidrgeno 871Propiedades del hidrgeno 872 Preparacinde hidrgeno 872Usos del hidrgeno 873 Compuestos binarios dehidrgeno 87322.3Grupo 8A: los gases nobles 875Compuestos de los gases nobles 87522.4Grupo 7A: los halgenos 876Propiedades y preparacin de los halgenos 877 Usos de los halgenos 878Halogenuros de hidrgeno 879 Interhalgenos 880 Oxicidosy oxianiones 88022.5Oxgeno 881Propiedades del oxgeno 881 Preparacin de oxgeno 882 Usos deloxgeno 882Ozono 882 xidos 884 Perxidos y superxidos 88522.6Los otros elementos del grupo 6A: S, Se, Te y Po 886Caractersticas generales de los elementos del grupo 6A 886 Presencia enla naturaleza y preparacin de S, Se y Te 887 Propiedades y usos del azufre,selenio y telurio 887 Sulfuros 888 xidos, oxicidos y oxianionesde azufre 88922.7Nitrgeno 890Propiedades del nitrgeno 890 Preparacin y usos del nitrgeno 891Compuestos hidrogenados de nitrgeno 892 xidos y oxicidosde nitrgeno 89322.8Los otros elementos del grupo 5A: P, As, Sb y Bi 895Caractersticas generales de los elementos del grupo 5A 895 Presencia enla naturaleza, obtencin y propiedades del fsforo 896 Halogenurosde fsforo 896 Oxicompuestos de fsforo 89722.9Carbono 900Formas elementales de carbono 900 xidos de carbono 901 cidocarbnico y carbonatos 903Carburos 904 Otros compuestos inorgnicosde carbono 90522.10 Los otros elementos del grupo 4A: Si, Ge, Sn y Pb 905Caractersticas generales de los elementos del grupo 4A 905 Presencia en lanaturaleza y preparacin del silicio 906 Silicatos 906 Vidrio 908Silicones 90922.11 Boro 909Resumen y trminos clave 911Ejercicios 913 Ejercicios con el CD-ROM 917 19. http://libreria-universitaria.blogspot.comxviii ContenidoQumica y vida Nitritos en los alimentos 894Qumica y vida Arsnico en el agua potable 900La qumica en accin Fibras de carbono y materiales compuestos 90223 Metales y metalurgia 91823.1 Presencia de los metales y su distribucin en la naturaleza 920 Minerales 920 Metalurgia 92123.2 Pirometalurgia 922 Pirometalurgia del hierro 923 Formacin del acero 92423.3 Hidrometalurgia 925 Hidrometalurgia del aluminio 92523.4 Electrometalurgia 926 Electrometalurgia del sodio 926 Electrometalurgia del aluminio 927 Electrorrefinacin del cobre 92823.5 El enlace metlico 930 Propiedades fsicas de los metales 930 Modelo de mar de electrones del enlace metlico 930 Modelo de orbitales moleculares para los metales 93123.6 Aleaciones 933 Compuestos intermetlicos 93523.7 Metales de transicin 936 Propiedades fsicas 936 Configuraciones electrnicas y estados de oxidacin 937 Magnetismo 93923.8 Qumica de algunos metales de transicin 940 Cromo 940 Hierro 940 Cobre 941 Resumen y trminos clave 943 Ejercicios 944 Ejercicios con el CD-ROM 947Una perspectiva ms detallada Charles M. Hall 928Una perspectiva ms detallada Aislantes y semiconductores 932Una perspectiva ms detallada Aleaciones con memoria de forma 93524 Qumica de los compuestos de coordinacin 94824.1 Complejos metlicos 950 El desarrollo de la qumica de coordinacin: teora de Werner 950 Enlace metal-ligando 952 Cargas, nmeros de coordinacin y geometras 95224.2 Ligandos con ms de un tomo donador 954 Metales y quelatos en los sistemas vivos 95624.3 Nomenclatura de la qumica de coordinacin 96024.4 Isomera 961 Isomera estructural 962 Estereoisomera 96224.5 Color y magnetismo 966 Color 966 Magnetismo 96824.6 Teora del campo cristalino 968 Configuraciones electrnicas en complejos octadricos 971 Complejos tetradricos y cuadrados planos 972 Resumen y trminos clave 975 Ejercicios 976 Ejercicios con el CD-ROM 981Una perspectiva ms detallada Entropa y el efecto del quelato 956Qumica y vida La batalla por el hierro en los sistemas vivos 959Una perspectiva ms detallada Color por transferencia de carga 974 20. http://libreria-universitaria.blogspot.comContenido xix25 Qumica de la vida: qumica orgnicay biolgica 98225.1Algunas caractersticas generales de las molculas orgnicas 984Estructura de las molculas orgnicas 984 Estabilidad de las sustanciasorgnicas 984Estabilidad y propiedades cido-base de lassustancias orgnicas 98525.2Introduccin a los hidrocarburos 98625.3Alcanos 987Estructura de los alcanos 988 Ismeros estructurales 988 Nomenclaturade alcanos 989Cicloalcanos 992 Reacciones de los alcanos 99425.4Hidrocarburos insaturados 994Alquenos 994 Alquinos 996 Reacciones de adicin de alquenosy alquinos 997Mecanismo de las reacciones de adicin 998Hidrocarburos aromticos 100025.5Grupos funcionales: alcoholes y teres 1001Alcoholes (R OH) 1003teres (R O R) 100425.6Compuestos con un grupo carbonilo 1004O O Aldehdos (R C H) y Cetonas (R C R) 1005OOcidos Carboxlicos (R C OH) 1005 steres (R C O R) 1007Aminas y amidas 100925.7Quiralidad en qumica orgnica 100925.8Introduccin a la bioqumica 101125.9Protenas 1012Aminocidos 1012 Polipptidos y protenas 1013Estructura de las protenas 101525.10 Carbohidratos 1017Disacridos 1018 Polisacridos 101925.11 cidos nucleicos 1020Resumen y trminos clave 1025 Ejercicios 1026 Ejercicios con el CD-ROM 1033 La qumica en accin Gasolina 992 La qumica en accin Descubrimiento accidental del TeflnMR 998 Una perspectiva ms detallada Estabilizacin aromtica 1001 Qumica y vida Orgenes de la quiralidad en los sistemas vivos 1016 Estrategias en qumica Qu sigue ahora? 1025ApndicesA Operaciones matemticas 1034B Propiedades del agua 1040C Magnitudes termodinmicas de una seleccin de sustanciasa 298.15 K (25C) 1041D Constantes de equilibrio en disoluciones acuosas 1044E Potenciales estndar de reduccin a 25C 1046Respuestas a los ejercicios seleccionadosA-1Glosario G-1Crditos de fotografas P-1ndice I-1 21. http://libreria-universitaria.blogspot.comAplicaciones qumicas y ensayos La qumica en accinLa ecuacin de Clausius-Clapeyron 427La qumica y la industria qumica 4Difraccin de rayos X por cristales 436La qumica en las noticias 18Buckybola 439El CO2 y el efecto invernadero 98Hidratos 490Anticidos 127 Soluciones ideales con dos o ms componentesEl automvil hbrido 185voltiles 503Los explosivos y Alfred Nobel 304Propiedades coligativas de las disolucionesColorantes orgnicos 353de electrlitos 511Tuberas de gas 382Uso de mtodos espectroscpicos para medirSeparaciones de gases 392 velocidades de reaccin 532Extraccin con fluidos supercrticos 424 Limitaciones de los productos de solubilidad 682Pantallas de cristal lquido 455 El metano como gas de invernadero 717Reciclaje de plsticos 458 Ablandamiento de agua 723Hacia el automvil de plstico 462 Reversibilidad y trabajo 738Alcance de las torres para telefona celular 473 Cambio de entropa de la expansin 745Recubrimientos de diamante 476 Entropa, desorden y Ludwig Boltzmann 750Bromuro de metilo en la atmsfera 542Qu tiene de libre la energa libre? 757Convertidores catalticos 559La aurora de la era atmica 852El proceso Haber 579 Charles M. Hall 928Control de las emisiones de xido ntrico 603Aislantes y semiconductores 932Aminas y clorhidratos de amina 640 Aleaciones con memoria de forma 935Fibras de carbono y materiales compuestos 902Entropa y el efecto del quelato 956Gasolina 992 Color por transferencia de carga 974Descubrimiento accidental del TeflnMR 998 Estabilizacin aromtica 1001 Una perspectiva ms detallada Qumica y vidaEl mtodo cientfico 13Elementos necesarios para los organismos vivos 55Fuerzas bsicas 42 Regulacin de la temperatura del cuerpo humano 173El espectrmetro de masas 45 Espn nuclear e imgenes por resonancia magntica 220Glenn Seaborg y la historia del seaborgio 49 El tamao de los iones es importante 245El aura del oro 133El inusitado desarrollo de los frmacos de litio 259Energa, entalpa y trabajo P-V 164La qumica de la visin 342Medicin y el principio de incertidumbre 212 Presin arterial 370Pruebas experimentales del espn de los electrones 219 Vitaminas solubles en grasas y en agua 494Clculo de energas de red: el ciclo Born-Haber 280Gases de la sangre y buceo profundo 496Nmeros de oxidacin, cargas formales y cargas Anemia drepanoctica 515parciales reales 294 Fijacin de nitrgeno y nitrogenasa 561La ecuacin del gas ideal 389Comportamiento anftero de los aminocidos 649Tendencias en los puentes de hidrgeno 416 La sangre como disolucin amortiguadora 669xx 22. Aplicaciones qumicas y ensayos xxiHundimientos 684Caries dental y fluoruracin 688Estrategias en qumicaEntropa y vida 747Cmo estimar las respuestas 25Cmo impulsar las reacciones no espontneas 765La importancia de la prctica 28Latidos cardiacos y electrocardiografa 804Reconocimiento de patrones 56Aplicaciones mdicas de los radiotrazadores 848Resolucin de problemas 85Radioterapia 857 Anlisis de reacciones qumicas 134Nitritos en los alimentos 894Empleo de la entalpa como gua 168Arsnico en el agua potable 900Clculos en los que intervienen muchas variables 377La batalla por el hierro en los sistemas vivos 959 Qu sigue ahora? 1025Orgenes de la quiralidad en los sistemas vivos 1016 23. Prefacio Al profesor Filosofa Durante la evolucin de este texto, hemos guiado nuestras labores hacia ciertos ob- jetivos. El primero es que un texto debe mostrar a los estudiantes la importancia de la qumica en sus principales reas de estudio y tambin en su vida cotidiana. Cree- mos que, a medida que los estudiantes adquieren conocimiento de la importancia de la qumica para sus propias metas e intereses, se entusiasman ms por aprender la materia. Con esto en mente, hemos incluido aplicaciones interesantes e importan- tes de la qumica. Al mismo tiempo, el texto proporciona los conocimientos de qu- mica moderna que los estudiantes necesitan para su vida profesional y, en su caso, prepararlos para cursos de qumica ms avanzados.Segundo, queremos mostrar que la qumica no slo es fundamental para gran parte de lo que sucede en nuestro mundo, sino que tambin es una ciencia vital en continuo desarrollo. Hemos mantenido el libro actualizado en trminos de concep- tos y aplicaciones y tratado de comunicar algo de la emocin de trabajar en este campo.Tercero, creemos que, para que el texto apoye eficazmente al profesor, debe ir di- rigido a los estudiantes. Hemos procurado que nuestra redaccin sea clara e intere- sante y que el libro resulte atractivo y bien ilustrado. Adems, se han incluido numerosas ayudas para el estudio, incorporadas en el texto, como las cuidadosas descripciones de estrategias para resolver problemas. Juntos, tenemos ms de cien aos de experiencia en la enseanza. Esperamos que esto sea evidente en nuestro ritmo y seleccin de ejemplos. Organizacin En la presente edicin, los primeros cinco captulos ofrecen una perspectiva en gran medida macroscpica y fenomenolgica de la qumica. Los conceptos bsicos que en ellos se introducen como nomenclatura, estequiometra y termoqumica propor- cionan los antecedentes necesarios para muchos de los experimentos de laboratorio que suelen efectuarse en qumica general. Creemos que una introduccin temprana a la termoqumica es deseable, porque buena parte de lo que sabemos de los procesos qumicos se basa en las consideraciones de cambios de energa. La termoqumica tam- bin es importante al tratar las entalpas de enlace.Los cuatro captulos siguientes (6 al 9) se ocupan de la estructura electrnica y los enlaces. Despus, el enfoque cambia al siguiente nivel de organizacin de la ma- teria: los estados de la materia (Captulos 10 y 11) y las disoluciones (Captulo 13). Tambin se incluye en esta seccin un captulo sobre la qumica de los materiales modernos (Captulo 12) que se apoya en los conocimientos que el estudiante ha ad- quirido sobre enlaces qumicos e interacciones intermoleculares.Los captulos siguientes examinan los factores que determinan la velocidad y el alcance de las reacciones qumicas: cintica (Captulo 14); equilibrios (Captulos 15 al 17), Termodinmica (Captulo 19) y Electroqumica (Captulo 20). Esta Seccin in- cluye, adems, un captulo sobre qumica ambiental (Captulo 18) en el que los conceptos desarrollados en captulos anteriores se aplican a un tratamiento de la at- msfera y la hidrosfera.Despus de una explicacin de la qumica nuclear (Captulo 21), los captulos fi- nales cubren la qumica de los no metales, metales, qumica orgnica y bioqumica (Captulos 22 al 25). Estos captulos se desarrollan en forma paralela y se pueden tra- tar en cualquier orden.xxii 24. Prefacio xxiii Aunque la secuencia de captulos corresponde a una organizacin ms o menosestndar, sabemos que no todo mundo ensea los temas en este orden exacto. Por tan-to, nos hemos asegurado de que los profesores puedan realizar cambios comunes enla secuencia de la enseanza, sin menoscabo de la comprensin por parte de los es-tudiantes. En particular, muchos profesores prefieren introducir los gases (Captulo 10)despus de la estequiometra o despus de la termoqumica, y no junto con los esta-dos de la materia. El captulo sobre gases se prepar a modo de permitir este cam-bio sin perturbacin del flujo del material. Tambin es posible tratar el balanceo deecuaciones redox (Secciones 20.1 y 20.2) antes, despus de la introduccin de las reac-ciones redox en la Seccin 4.4. Por ltimo, algunos profesores gustan de cubrir laqumica orgnica (Captulo 25) inmediatamente despus de los enlaces (Captulo 9).Con excepcin del tratamiento de la estereoqumica (que se presenta en la Seccin 24.3),eso podr hacerse sin problemas. Siempre hemos intentado introducir a los estudiantes a la qumica descriptiva yla inorgnica, integrando ejemplos a todo lo largo del texto. Hay ejemplos pertinen-tes e importantes de la qumica real entretejidos en todos los captulos como unaforma de ilustrar los principios y aplicaciones. Algunos captulos, desde luego, tratanms directamente las propiedades de los elementos y sus compuestos, sobre todo loscaptulos 4, 7, 12, 18 y 22 al 25. Tambin incorporamos la qumica descriptiva orgni-ca e inorgnica en los ejercicios de final de captulo.Cambios en esta edicinNuestro objetivo principal en la novena edicin ha sido reforzar un libro de texto yade por s completo y confiable pero conservando su estilo eficaz y tan gustado. Lospuntos fuertes tradicionales de Qumica: la ciencia central incluyen la claridad en la re-daccin, la exactitud cientfica actualizada, los valiosos ejercicios de fin de captulo yla consistencia de todos los temas tratados en el texto. Al hacer los cambios para estaedicin, hemos tratado de responder a la retroalimentacin recibida de los profesoresy estudiantes que usaron la octava edicin. Los estudiantes aprecian el estilo de redac-cin amable con ellos, y se ha preservado el mismo estilo en la novena edicin. LasSecciones que han parecido ms difciles a los estudiantes se reescribieron y, en mu-chos casos, se ilustraron con dibujos mejorados. A fin de facilitar el uso del texto porparte de los estudiantes, hemos conservado un diseo limpio, ms abierto, en la for-macin del libro. Adems, seguimos fortaleciendo el programa de ilustraciones a fin de comuni-car mejor la belleza, la emocin y los conceptos de la qumica. El mayor uso de ilus-traciones moleculares generadas por computadora, proporciona a los estudiantesuna mejor idea de la arquitectura molecular con modelos de esferas y varillas. Ade-ms, se han agregado mapas de distribucin de carga en casos selectos en los quepensamos que ayudan al estudiante a entender los conceptos. Hemos hecho hinca-pi en las representaciones tridimensionales en los dibujos. Nuestro objetivo siguesiendo utilizar el color y fotografas para subrayar los puntos importantes, concen-trar la atencin del estudiante y hacer el texto atractivo e incitante, sin distraer al lec-tor. Seguimos haciendo hincapi en el aprendizaje orientado hacia los conceptos entodo el libro. Una nueva caracterstica de esta edicin es el resumen Lo que vere-mos al principio de cada captulo. Ah se proporciona un panorama somero de lasprincipales ideas y relaciones que se cubrirn en el captulo. Cabe esperar que los es-tudiantes iniciarn el estudio del captulo con ms confianza al tener una idea de ladireccin en que su estudio los llevar. Los vnculos de conceptos () siguen propor-cionando referencias cruzadas fciles de ver que conectan con material pertinenteexpuesto en un punto anterior del texto. Los ensayos titulados Estrategias en qumi-ca, que proporcionan consejos a los estudiantes sobre cmo resolver problemas y pen-sar como qumico, siguen siendo una caracterstica importante. Se han incorporadoms ejercicios conceptuales al final de captulo. Tambin se ha aumentado el nme-ro de ejercicios integradores, que ofrecen a los estudiantes la oportunidad de resol- 25. xxiv Prefaciover problemas ms difciles que integran los conceptos del captulo actual con los decaptulos anteriores. Hemos mantenido la frescura del texto conservando su actualidad. Las referenciasa sucesos actuales ayudan a los estudiantes a relacionar su estudio de la qumica con susexperiencias cotidianas. Nuevos ensayos en nuestras populares series La qumica en ac-cin y Qumica y vida destacan los sucesos mundiales, descubrimientos cientficos y avan-ces mdicos que han ocurrido desde la publicacin de la octava edicin. Seguimosconcentrndonos en los aspectos positivos de la qumica, pero sin ocultar los problemasque pueden surgir en un mundo cada vez ms tecnolgico. Nuestro objetivo es ayudara los estudiantes a apreciar la perspectiva de la qumica del mundo real y las formas enque la qumica afecta su vida.Tambin, usted encontrar que hemos: Revisado los ejercicios de fin de captulo, concentrndonos sobre todo en los ejercicios con nmero negro (cuya respuesta no se da en el Apndice). Integrado ms preguntas conceptuales al material de fin de captulo. Actualizado los ejercicios con el CD en el material al final del captulo. Estos ejercicios aprovechan los componentes de medios integrados y amplan la com- prensin del estudiante gracias a las ventajas de las presentaciones interactivas. Los ejercicios de esta Seccin con nmero azul, no se incluyen en el CD. Sin em- bargo, aparecen en la direccin www.pearsoneducacion.net/ brown Continuado la prctica de usar un icono para el estudiante en los mrgenes, pa- ra indicar dnde se puede ampliar la comprensin de un concepto o tema reali- zando una actividad del sitio Web o del CD. Incorporado la estrategia de resolucin de problemas por pasos de Anlisis, Es- trategia, Resolucin y Comprobacin a la mayor parte de los Ejercicios tipo de muestra del libro, a fin de orientar mejor al estudiante en la resolucin del pro- blema. Agregado estrategias de resolucin de problemas a dos columnas en Ejercicios tipo, selectos, a fin de delinear el proceso en que se basan los clculos matem- ticos y ensear a los estudiantes la mejor forma de efectuar esos clculos. Revisado y modificado todos los captulos con base en retroalimentacin de re- visores y usuarios. Por ejemplo, hemos: Agregado una breve introduccin a la qumica orgnica en el captulo 2. Mejorado la presentacin de la primera ley de la termodinmica en el ca- ptulo 5. Ampliado el tratamiento de la superconductividad en el captulo 12. Revisado el tratamiento introductorio de equilibrio para eliminar la dis- tincin artificial entre constantes de equilibrio en fase gaseosa y acuosa. Aadido una nueva Seccin sobre qumica verde, que se concentra en los impactos ambientales de los procesos qumicos. Mejorado el tratamiento de los compuestos de coordinacin en el captu- lo 24.En las pginas que siguen se dan detalles ms especficos de cmo el programaintegrado de aprendizaje de la novena edicin contribuir al xito de los alumnos 26. Prefacio xxvSuplementos(Material disponible slo en ingls) para el profesor. Soluciones a los ejercicios (0-13-009798-5) Se dan las respuestas completas de todos los ejercicios de fin de captulo. Manual de recursos del profesor (0-13-0098902-7) Esta til gua describe todos los recursos con que cuentan los profesores y explica cmo integrarlos en el cur- so. El manual est organizado por captulos y ofrece esquemas detallados para cada clase y descripciones completas de todas las demostraciones en clase dis- ponibles, las secuencias animadas de conceptos, todas las demostraciones en vdeo, ideas errneas comunes que tienen los estudiantes y mucho ms. Banco de preguntas de examen (0-13-009792-6) Este archivo ahora ofrece un surtido de ms de 3,800 preguntas, 25% ms que la edicin anterior. TestGen-EQ (0-13-009793-4) Nuevo software de banco de exmenes diseado pensando en preguntas algortmicas. Esta versin computarizada del Archivo de preguntas de examen incluye versiones electrnicas de las 3,800 preguntas. Test- Gen-EQ permite crear y adaptar exmenes segn sus necesidades particulares e incluye herramientas para administracin de cursos, generacin algortmica de preguntas y administracin de exmenes a travs de una red de rea local. Central Science Live Sitio Web acompaante www.pearsoneducacion. net/ brown El sitio Web acompaante es el punto central de acceso al conjunto de medios. Los profesores pueden pedir a sus estudiantes que practiquen su com- prensin de lectura y sus destrezas en el Problem Solving Center, navegar la Web en busca de recursos relacionados con los captulos, o ver las Actividades del estudiante mencionadas en el texto. Portafolio audiovisual (0-13-009805-1) Juego de CD/DVD para el profesor que contiene casi todas las ilustraciones del libro, ms de 30 segmentos de vdeo con demostraciones de laboratorio y ms de 100 animaciones de conceptos cen- trales. Con el software MediaPortfolio acompaante, los profesores pueden bus- car figuras y otros elementos audiovisuales en ndices de imgenes miniatura y descripciones, y tambin por palabra clave o ttulo. Adems, todas las Activi- dades del estudiante que vienen en el CD de este libro aparecen tambin en el CD/DVD para el profesor. Las imgenes y vdeos se pueden copiar y pegar, o incluir en presentaciones MS PowerPoint u otros documentos. El juego tambin contiene el Manual de recursos del profesor en formato MS Word , una presentacin PowerPoint preconstruida para cada captulo, as como todos los elementos audiovisuales interactivos desarrollados especficamente para Qu- mica: la ciencia central, novena edicin.Para el laboratorio Laboratory Experiments (Nelson/Kemp) (0-13-009797-7) Este manual inclu- ye 41 experimentos bien afinados que introducen al estudiante a las tcnicas b- sicas de laboratorio e ilustran principios centrales de la qumica. Contiene preguntas previas a la prctica y hojas de informe desprendibles. Esta nueva edicin se ha modificado de modo que se correlacione ms estrechamente con el texto. Tambin se ha actualizado la informacin de seguridad y disposicin de materiales. 27. xxvi Prefacio(Material disponible slo en ingls) Para el estudiante Central Science LiveEl paquete audiovisual para la novena edicin consta de dos componentes que pueden ser independientes o usarse juntos: el sitio Web acompaante y el CD. El acceso al material completo del sitio Web acompaan- te requiere un cdigo de acceso. Central Science Live sitio Web acompaante www.pearsoneducacion.net/ brown Ahora ms integrado an y ms fcil de usar, este innovador centro de recursos en lnea est diseado especficamente para apoyar y complementar Qumica: la ciencia central, novena edicin. Es la puerta de acceso a Central Science Live e incluye: Un centro de resolucin de problemas, donde los estudiantes tienen acce-so a ms de 2000 problemas adicionales que incluyen preguntas generadasalgortmicamente y preguntas que no son de opcin mltiple, todo orga-nizado por captulo y cada uno con sugerencias especficas y retroalimen-tacin detallada. Un mdulo de visualizacin de molculas, con modelos tridimensionalespreconstruidos de las molculas que se ven en el texto, los cuales puedenmanipularse en tiempo real y exhibirse en diferentes representaciones. Mdulo de temas de actualidad, renovado continuamente, que vincula alos estudiantes con artculos recientes de la prensa, as como un centro derecursos de Web que vincula a los estudiantes con otros sitios Web selec-tos relacionados con la qumica. Un mdulo de actividades del estudiante, con cientos de vdeos, animacio- nes y simulaciones interactivas que ayudan a los estudiantes a descubrir la qumica. Los vdeos muestran demostraciones reales de qumica, mientras que las animaciones se concentran en los procesos moleculares que no se pueden ver de ninguna otra manera, y las simulaciones interactivas permi- ten a los estudiantes realizar experimentos y sacar conclusiones con base en resultados experimentales simulados. Central Science Live CD Este apoyo hecho especficamente para Qumica: la ciencia central, novena edicin, presenta temas fundamentales de la qumica de forma dinmica e interactiva. Est diseado para el estudiante e incluye: Ms de 60 animaciones cortas, narradas, que presentan temas selectos msfciles de entender visualmente que con palabras, y ms de 30 vdeos dedemostracin de laboratorio que muestran a la qumica en accin. Ms de 100 Actividades del estudiante, actividades interactivas y simulacio-nes que permiten al estudiante aprender tomando la iniciativa, modifican-do condiciones, ajustando variables y estableciendo tendencias. El software MediaPortfolio que permite buscar temas con imgenes mi-niatura, o buscar por palabras o tipos de medio, con vnculos al contenidodel texto. 28. Prefacio xxviiAl estudianteQumica: la ciencia central, novena edicin, pretende introducir al lector a la qumi-ca moderna. Durante los muchos aos en que hemos practicado la qumica, he-mos constatado que esta ciencia es un reto intelectual emocionante y una parteextraordinariamente rica y variada de nuestra herencia cultural. Esperamos que,a medida que el lector avance en el estudio de la qumica, compartir con noso-tros algo de ese entusiasmo, emocin y apreciacin. Tambin esperamos que seconvenza de la importancia de la qumica en su vida diaria. Como autores, he-mos sido efectivamente contratados por su profesor para ayudarle a usted aaprender qumica. Con base en los comentarios de estudiantes y profesores quehan utilizado este libro en sus ediciones anteriores, creemos que hemos realiza-do bien esa tarea. Desde luego, confiamos en que el texto seguir evolucionandoa travs de ediciones futuras. Lo invitamos a escribirnos para comunicarnos loque le gusta de este libro, a fin de saber en qu le hemos ayudado ms. Tambin,nos gustara conocer las deficiencias, con objeto de mejorar el libro en edicionessubsecuentes. Nuestras direcciones se proporcionan al final del prefacio.Consejos para aprender y estudiar qumicaEl aprendizaje de la qumica requiere tanto la asimilacin de muchos concep-tos nuevos como el desarrollo de habilidades analticas. En este texto, le ofrecemosnumerosas herramientas para ayudarle a tener xito en ambas cosas. Propor-cionamos los detalles de las caractersticas de este libro en la visita guiadade las pginas xxxii a la xxxvi. Creemos que le resultar til examinar dichascaractersticas. Conforme vaya avanzando en el curso de qumica, es importante que ad-quiera buenos hbitos de estudio para facilitar el proceso de aprendizaje. Ofre-cemos las siguientes sugerencias para tener xito en el estudio de la qumica: No se atrase! En el curso de qumica, los nuevos temas se apoyan en el ma-terial ya presentado. Si se atrasa en su lectura y en la resolucin de problemas,se le dificultar mucho ms entender las exposiciones y explicaciones de los te-mas actuales. Estudiar un da antes del examen por lo general es una forma muypoco eficaz de aprender cualquier materia, incluida la qumica. Concentre su estudio. La cantidad de informacin que recibir en el curso dequmica a veces le parecer abrumadora. Es indispensable reconocer los concep-tos y destrezas que tienen especial importancia. Escuche con cuidado las pautasy el hincapi hecho por los profesores. Ponga atencin en las destrezas que se des-tacan en los ejercicios de muestra y en las tareas. Tome nota de las frases queaparecen en cursivas en el texto, y estudie los conceptos que se presentan en losresmenes de los captulos. Tome buenos apuntes durante la clase. Sus apuntes sern un registro claro yconciso del material que su profesor considera ms importante. Utilice los apun-tes junto con el presente texto; es la mejor manera de determinar cul materialse debe estudiar. Lea someramente los temas del texto, antes de que se traten en clase. Resear un te-ma antes de la clase le permitir tomar mejores apuntes. Primero lea la introduc-cin y el resumen, y luego haga una lectura rpida del captulo, saltndose losEjercicios tipo y las secciones suplementarias. Preste atencin a los ttulos de lassecciones y subsecciones, que dan una idea del alcance de los temas. Evite la ideade que debe aprender y entender todo en la primera vez. 29. xxviii Prefacio Despus de la clase, lea con cuidado los temas tratados en ella. Es probable que ne-cesite leer el material asignado ms de una vez para dominarlo. Al leer, presteatencin a los conceptos presentados y a su aplicacin en los Ejercicios tipo. Unavez que sienta que entiende un Ejercicio tipo, ponga a prueba su comprensinresolviendo el Ejercicio de aplicacin que lo acompaa. Al avanzar en el texto,encontrar Ejercicios integradores resueltos: sntesis de conceptos. stos estn disea-dos para ver cmo los conceptos y mtodos aprendidos en captulos anterioresse relacionan con el material recin aprendido. Aprenda el lenguaje de la qumica. Al estudiar qumica, encontrar muchas pa-labras nuevas. Es importante fijarse en ellas y conocer su significado, o las enti-dades a las que se refieren. Saber identificar las sustancias qumicas por sunombre es una destreza importante; puede ayudarle a evitar dolorosos erroresen los exmenes. Intente resolver todos los ejercicios de fin de captulo asignados. La resolucin delos ejercicios sealados por el profesor permite adquirir la prctica necesaria pa-ra recordar y utilizar las ideas fundamentales del captulo. No se puede apren-der slo observando; hay que participar. En particular, no sucumba a la tentacinde ver el Manual de soluciones (si tiene acceso a uno), antes de haber hechoun esfuerzo sincero por resolver por su cuenta el ejercicio. Si realmente se atoracon un ejercicio, pida ayuda a su profesor, a su asistente o a otro estudiante. De-dicar ms de 20 minutos a un solo ejercicio pocas veces es productivo, a menosque se sepa que su grado de dificultad es excepcional. Aproveche el sitio Web. Algunas cosas se aprenden ms fcil descubrindolas,y otras se aprecian mejor en tres dimensiones. Use el sitio Web que acompaa aeste texto para sacar el mximo provecho del tiempo que dedique a la qumica. Lo fundamental es trabajar duro, estudiar eficazmente y aprovechar las herra-mientas disponibles, incluido este libro. Queremos ayudarle a aprender ms acer-ca del mundo de la qumica y a entender por qu es la ciencia central. 30. http://libreria-universitaria.blogspot.com PrefacioxxixAgradecimientosEste libro debe su forma y organizacin finales a la ayuda y el asiduo trabajo de muchas personas. Varios colegas nos ayu-daron inmensamente compartiendo su perspicacia, reseando nuestra redaccin original u ofreciendo sugerencias para me-jorar el texto. Queremos agradecer en especial a:Revisores de la novena edicinJohn ArnoldUniversity of California, BerkeleyDavid Lehmpuhl University of Southern ColoradoMerrill Blackman (Col.)US Military Academy Gary L. Lyon Louisiana State UniversityDaeg Scott Brenner Clark UniversityAlbert H. Martin Moravian CollegeGregory Alan BrewerCatholic University of AmericaWilliam A. Meena Rock Valley CollegeGary Buckley Cameron UniversityMassoud Miri Rochester Institute of TechnologyGene O. Carlisle Texas A&M UniversityEric MillerSan Juan CollegeDana ChatellierUniversity of DelawareMohammad Moharerrzadeh Bowie State UniversityWilliam CleaverUniversity of Vermont Kathleen E. Murphy Daemen CollegeElzbieta CookUniversity of Calgary Robert T. PaineUniversity of New MexicoDwaine Davis Forsyth Tech Community CollegeAlbert PaytonBroward C. CAngel C. de Dios Georgetown University Kim PercellCape Fear Community CollegeJohn FarrarUniversity of St. Francis Nancy Peterson North Central CollegeClark L. FieldsUniversity of Northern Colorado James P. Schneider Portland Community CollegeJan M. FleischnerThe College of New Jersey Eugene Stevens Binghamton UniversityPeter Gold Penn State University James SymesCosumnes River CollegeMichael GreenliefUniversity of MissouriEdmund Tisko University of NE at OmahaJohn M. Halpin New York University Richard S. Treptow Chicago State UniversityRobin Horner Fayetteville Tech Community College Claudia TurroThe Ohio State UniversityRoger K. House Moraine Valley CollegeMaria Vogt Bloomfield CollegeWilliam Jensen South Dakota State University Sarah West University of Notre DameSiam KahmisUniversity of PittsburghLinda M. WilkesUniversity of Southern ColoradoJohn W. Kenney Eastern New Mexico University Darren L. Williams West Texas A&M UniversityGeorge P. KreishmanUniversity of CincinnatiTroy D. Wood SUNY-BuffaloPaul KreissAnne Arundel Community CollegeDavid ZaxCornell UniversityVerificadores de exactitud de la novena edicinBoyd BeckSnow CollegeRobert Paine Rochester Institute of TechnologyB. Edward Cain Rochester Institute of Technology Christopher J. Peeples University of TulsaThomas Edgar Crumm Indiana University of PennsylvaniaJimmy R. RogersUniversity of Texas at ArlingtonAngel de DiosGeorgetown University Iwao Teraoka Polytechnic UniversityDavid Easter Southwest Texas State UniversityRichard TreptowChicago State UniversityJeffrey Madura Duquesne University Maria Vogt Bloomfield CollegeHilary L. MaybaumThink Quest, Inc.Nuestro agradecimiento especial a quienes proporcionaron valiosa retroalimentacin a los autores y/o a la casa editorial:James Birk Arizona State UniversityRoger DeKock Calvin CollegeRik Blumenthal Auburn University Friedrich Koknat Youngstown State UniversityDaniel T. HaworthMarquette UniversityThomas R. Webb Auburn University 31. xxxPrefacioRevisores de ediciones previasJohn J. AlexanderUniversity of Cincinnati Donald E. Linn, Jr.Indiana University-Purdue UniversityRobert AllendoerferSUNY-BuffaloIndianapolisBoyd R. Beck Snow College David Lippmann Southwest Texas StateJames A. BoianiCollege at Geneseo-SUNYRamn Lpez de la Vega Florida International UniversityKevin L. BrayWashington State UniversityPreston J. MacDougallMiddle Tennessee State UniversityEdward Brown Lee University Asoka Marasinghe Moorhead State UniversityDonald L. Campbell University of Wisconsin-Eau Claire Earl L. Mark ITT Technical InstituteStanton ChingConnecticut CollegeWilliam A. Meena Rock Valley CollegeRobert D. Cloney Fordham University Gordon MillerIowa State UniversityEdward Werner Cook Tunxis Community Technical College Massoud (Matt) MiriRochester Institute of TechnologyJohn M. DeKorteGlendale Community College Kathleen E. Murphy Daemon CollegeRoger Frampton Tidewater Community CollegeRoss NordEastern Michigan UniversityJoe Franek University of MinnesotaRobert H. PaineRochester Institute of TechnologyJohn I. Gelder Oklahoma State UniversityMary Jane PattersonBrazosport CollegeThomas J. GreenboweIowa State UniversityRobert C. PfaffSaint Josephs CollegeEric P. Grimsrud Montana State University Jeffrey A. RahnEastern Washington UniversityMarie HankinsUniversity of Southern Indiana Mark G. RockleyOklahoma State UniversityRobert M. Hanson St. Olaf College Jimmy Rogers University of Texas, ArlingtonGary G. HoffmanFlorida International University James E. Russo Whitman CollegeRobin Horner Fayetteville Tech Community CollegeMichael J. SangerUniversity of Northern IowaDonald Kleinfelter University of Tennessee-KnoxvilleJerry L. Sarquis Miami UniversityManickam Krishnamurthy Howard UniversityGray ScrimgeourUniversity of TorontoBrian D. KybettUniversity of Regina Richard TreptowChicago State UniversityWilliam R. Lammela Nazareth College Laurence WerbelowNew Mexico Institute of Mining andJohn T. LandrumFlorida International UniversityTechnologyN. Dale LedfordUniversity of South AlabamaTroy D. Wood SUNY-BuffaloErnestine LeeUtah State UniversityVerificadores de exactitud de ediciones previasLeslie KinslandUniversity of Louisiana, LafayetteRobert H. PaineRochester Institute of TechnologyAlbert MartinMoravian CollegeRichard PerkinsUniversity of Louisiana, LafayetteRobert NelsonGeorgia Southern UniversityNuestro agradecimiento especial a otras personas que intervinieron en la revisin del texto de la edicin anterior ysus diversos componentes:Pat AmateisVirginia Polytechnic Institute Barbara Mowery Yorktown, VAand State UniversityHelen RichterUniversity of AkronRandy Hall Louisiana State University David ShinnUniversity of Hawaii at HiloDaniel T. HaworthMarquette University John Vincent University of AlabamaNeil Kestner Louisiana State University Karen Weichelman University of Louisiana, Lafayette 32. Prefacio xxxi Tambin nos gustara expresar nuestro profundo agradecimiento a nuestroscolegas de Prentice Hall, quienes han trabajado tan duro para hacer posible es-ta edicin: Nicole Folchetti, nuestra editora de qumica, que aport imaginaciny energa a esta edicin y ensambl todas las partes, a veces contra nuestra in-terferencia; Carol Trueheart y Ray Mullaney, nuestros editores de desarrollo edi-torial, cuyo compromiso a largo plazo con este libro han ayudado a mantenerloen primer plano; John Challice, editor en jefe, que sigue con su costumbre deapoyarnos y hacer valiosas aportaciones; Kathleen Schiaparelli, editora ejecu-tiva adjunta, por su apoyo y estmulo; John Murdzek, nuestro editor de desa-rrollo, cuyo buen juicio y perspicaz ojo han cuidado el estilo y calidad depresentacin del libro; Fran Daniele, que trabaj con un programa muy difcilpara sacarnos avante en el proceso de produccin; Paul Draper, nuestro editoraudiovisual; y Ann Madura, editora de desarrollo audiovisual, que han segui-do ampliando el valor y el alcance de los materiales audiovisuales del libro; JerryMarshall, nuestro investigador de fotografas, Kristen Kaiser, gerente de proyec-to y Eliana Ortiz, asistente editorial, por sus valiosas aportaciones especiales alproyecto. Hacemos patente en especial nuestra gratitud a todos los estudiantes y pro-fesores que nos proporcionaron comentarios y sugerencias acerca de Qumica: laciencia central, octava edicin. Vern muchas de sus sugerencias incorporadas enla novena edicin. Por ltimo, agradecemos a nuestros familiares y amigos su amor, apoyo y pa-ciencia durante la realizacin de esta edicin.Theodore L. Brown H. Eugene LeMay, Jr.School of Chemical Sciences Department of ChemistryUniversity of IllinoisUniversity of NevadaUrbana, IL 61801Reno, NV 89557tlbrown@uiuc.edulemay@unr.eduBruce E. BurstenJulia R. BurdgeDepartment of Chemistry Florida Atlantic UniversityThe Ohio State University Honors CollegeColumbus, OH 43210Jupiter, Florida 33458bursten.1@osu.edu jburdge@fau.edu 33. xxxii PrefacioGua del estudiante para usar este textoLas pginas siguientes presentan un recorrido de las caractersticas principales del texto y de suscomponentes audiovisuales integrados. Este sistema de aprendizaje se dise pensando en usted,el estudiante. Esperamos que disfrute su estudio de la qumica, la ciencia central.Cmo orientarse Lo que veremosSecciones Lo que veremos Iniciaremos nuestro estudio conSi al principio de cada captulo lee las secciones Lo que veremos, tendr unauna perspectiva muy breve de qu idea de lo que se ver en el captulo y podr reconocer las ideas y relaciones clavees la qumica y por qu es til estu-diarla. de los temas del captulo. Luego examinaremos las formasfundamentales de clasificar los ma-teriales, distinguiendo entre sustan-cias puras y mezclas, y observandoque hay dos tipos de sustancias pu-ras bsicamente distintas: elementosy compuestos. Luego consideraremos algunas delas propiedades que usamos para ca-racterizar, identificar y separar sus-tancias. Resolucin de problemas Muchas propiedades se basan en Aprender a resolver eficazmente problemas es una de las metas ms importantesmediciones cuantitativas, que tie- de este curso. Para ayudarle a adquirir confianza en la resolucin de problemas,nen tanto nmeros como unidades. el texto integra varias caractersticas pedaggicas. Soluciones detalladas Muestran la estrategia y los procesos mentales que intervienen en la resolucin de cada ejercicio. EJERCICIO TIPO 3.13Anlisis/estrategia/ El cido ascrbico (vitamina C) contiene 40.92% en masa de C, 4.58% en masa de H y 54.50% en masa de O. Determine la frmula empricaresolucin/comprobacin del cido ascrbico.Ofrece un marco coherente Solucin Anlisis: Se nos dan los porcentajes en masa de los elementos en el cido ascrbico y se nos pide la frmula emprica. para entender mejor qu Estrategia: La estrategia para determinar la frmula emprica de una sustancia a partir de su composicin elemental implica los cuatro pa- sos que se dan en la figura 3.11.nos estn pidiendo, Resolucin: Primero suponemos, por sencillez, que tenemos exactamente 100 g planear cmo resolver cada del material (aunque podramos usar cualquier cantidad). En 100 g de cidoproblema y verificar que la ascrbico tenemos40.92 g C, 4.58 g H, y 54.50 g O. respuesta sea correcta. Segundo, calculamos el nmero de mo-1 mol C les de cada elemento en esta muestra:Moles de C = (40.92 g C ) a12.01 g Cb = 3.407 mol C Ejemplos resueltos a dos1 mol H columnasMoles de H = (4.58 g H ) a b = 4.54 mol H 1.008 g HEn EJERCICIO TIPO, se 1 mol Oexplican los procesosMoles de O = (54.50 g O ) a b = 3.406 mol O Tercero, determinamos la proporcin16.00 g O mentales que intervienen en entera de moles ms simple dividiendo 3.4074.543.406cada paso de un clculo cada nmero de moles entre el nmero C: = 1.000H: = 1.33O: = 1.000 ms pequeo de moles, 3.406:3.406 3.4063.406 matemtico, a fin de que el La relacin para H se aleja demasiadolector entienda conceptual- de 1 para atribuir la diferencia a errores mente el clculo. experimentales; de hecho, es muy cer- cana a 1 1 . Esto sugiere que, si multi-3 plicamos las proporciones por 3, obtendremos nmeros enteros: C : H : O = 3(1 : 1.33 : 1) = 3 : 4 : 3 Ejercicio de aplicacin Las proporciones molares enteras nos Incluyen respuestas pero dan los subndices de la frmula emp- rica. As, la frmula emprica esC3H 4O 3no soluciones, lo que da al Comprobacin: Es tranquilizador ver que los subndices son nmeros enteros de tamao moderado. De otra forma, no tendramos muchas lector la oportunidad de bases para juzgar qu tan razonable es nuestra respuesta.probar sus conocimientos y EJERCICIO DE APLICACIN Se determina que una muestra de 5.325 g de benzoato de metilo, un compuesto empleado en la elaboracin de perfumes, contiene 3.758 g deobtener retroalimentacin carbono, 0.316 g de hidrgeno y 1.251 g de oxgeno. Obtenga la frmula emprica de esta sustancia. inmediata. Respuesta: C4H4Oxxxii 34. Prefacio xxxiiiEstrategias en qumicaEstrategias en qumica Reconocimiento de patronesLos recuadros de Estrategias en qumica leAlguien dijo alguna vez que beber de la fuente del conocimiento en cin amplia de informacin. Advierta, por ejemplo, cmo la estruc-un curso de qumica equivale a beber de una toma de agua para in-tura atmica nos ayuda a entender la existencia de istopos (como seensean a analizar la informacin y orga- cendio. Es verdad que en ocasiones el ritmo parece vertiginoso, pero observa en la tabla 2.2) y cmo la tabla peridica nos ayuda a recor-lo ms importante es que nos podemos ahogar en los datos si no per-dar las cargas de los iones (como se ve en la figura 2.22). Tal vez elnizar sus ideas; estn diseados para ayu-cibimos los patrones generales. La importancia del uso de patrones y lector se sorprenda a s mismo observando patrones que ni siquieradel aprendizaje de reglas y generalizaciones es que nos ahorran tenerhemos mencionado explcitamente. Es posible incluso que haya ob-darle a mejorar tanto su capacidad de re- que aprender (o memorizar) muchos datos individuales; vinculan las servado ciertas tendencias en las frmulas qumicas. Si nos move-ideas principales para que no nos perdamos en los detalles.mos a lo ancho de la tabla peridica desde el elemento 11, Na, vemossolucin de problemas como su habilidadA muchos estudiantes les cuesta trabajo la qumica porque noque los elementos forman compuestos con F que tienen las siguien-de razonamiento crtico.perciben las relaciones entre los temas, los vnculos entre las ideas.En consecuencia, tratan cada idea y problema como algo nico, en lu- tes composiciones: NaF, MgF2 y AlF3. Contina esta tendencia? Existen SiF4, PF5 y SF6? Claro que s. Si ha captado tendencias comogar de un ejemplo o aplicacin de una regla, procedimiento o rela- stas a partir de las migajas de informacin que ha visto, est en ven-cin general. Comience a percibir la estructura del tema. Preste taja y ya se ha preparado para algunos temas que abordaremos en ca-Ejercicios de fin de captuloEjercicios atencin a las tendencias y reglas que se dan para resumir una colec-ptulos posteriores. La primera seccin de ejercicios se agrupa Naturaleza de la energa 5.5 En muchos trabajos de ingeniera es comn usar la uni-por tema. Los ejercicios se presentan en5.1 En qu dos formas puede estar la energa que tiene undad trmica britnica (Btu). Una Btu es la cantidad de ca-lor que se requiere para elevar la temperatura de 1 lb deobjeto? En qu difieren esas dos formas?pares que ofrecen mltiples oportunidades 5.2 Suponga que lanza una pelota de tenis hacia arriba. (a) agua en 1F. Cuntos joules hay en una Btu?5.6 El watt es una unidad de potencia (la rapidez de cambioLa energa cintica de la pelota aumenta o disminuyede probar cada concepto.conforme asciende? (b) Qu sucede con la energa poten-de la energa) igual a 1 J/s. Cuntos joules hay en un ki-lowatt-hora?cial de la pelota conforme sta asciende? (c) Si se impar- Los ejercicios apareados van seguidos de unatiera la misma cantidad de energa a una esfera del mismo 5.7 Un adulto irradia aproximadamente el mismo calor a sutamao que la pelota de tenis, pero con el doble de ma- entorno que una bombilla incandescente de 100 watts.serie de ejercicios adicionales. stos no vienensa, qu altura alcanzara en comparacin con la pelota detenis? Explique sus respuestas.Cunta energa total en kcal irradia a su entorno un adul-to en 24 horas?en categoras, porque en muchos de ellos5.3 (a) Calcule la energa cintica en joules de una pelota de5.8 Describa la fuente de la energa y la naturaleza de las con-versiones de energa que se efectan cuando una bombillagolf de 45 g que se mueve a 61 m/s. (b) Convierta estaintervienen mltiples conceptos del captulo. energa a caloras. (c) Qu sucede con esta energa cuan-elctrica de 100 watts irradia energa a su entorno. Com-pare esto con la fuente de energa y las conversiones dedo la pelota cae en una trampa de arena?5.4 (a) Qu energa cintica en joules tiene una motocicleta deenerga que se efectan cuando una persona adulta irra- Hay ejercicios integradores al final de los 950 lb que avanza a 68 mph? (b) En qu factor cambiar dia energa a su entorno.la energa cintica si la velocidad de la motocicleta baja a 5.9 Suponga que se dispara un perdign con un rifle de airecaptulos apropiados que conectan conceptos 34 mph? (c) Qu sucede con la energa cintica de la mo- Sntesis de conceptosEJERCICIO INTEGRADOR RESUELTO 11:verticalmente hacia arriba. Por qu llega un momentotocicleta cuando su conductor frena hasta detenerla?La sustancia CS2 tiene un punto de fusin de 110.8C y un punto de de subir y regresa al suelo, enden- en que el perdign deja ebullicin de 46.3C. Su vezdel captulo en curso con los de captulossidad a 20C es de 1.26 g/cm3, y es altamente inflamable. (a) Cmo se llama este compuesto?anteriores. Estos ejercicios ayudan a entender(b) Si quisiera consultar las propiedades de esta sustancia en el CRC Handbook of Chemistry andPhysics, se dirigira a la seccin de compuestos inorgnicos u orgnicos? Explique. (c) Cmo cla-ms a fondo las interrelaciones de la qumica.sificara CS2(s) en cuanto a tipo de slido cristalino? (d) Escriba una ecuacin balanceada parala combustin de este compuesto en aire. (Tendr que decidir cules son los productos de oxi-Adems, sirven como repaso general de los dacin ms probables.) (e) La temperatura y presin crticas de CS2 son 552 K y 78 atm, respec-tivamente. Compare estos valores con los del CO2 (Tabla 11.5) y comente los posibles orgenesconceptos importantes. Muchos captulos contienen de las Qu explica laCabra esperar que la densidad de CS2 a 40C sea mayor o menor que a20C?diferencias. (f)diferencia?tambin un Ejercicio integrador resuelto al final del Solucin (a) El compuesto se llama disulfuro de carbono, por analoga con los nombres de otroscompuestos moleculares binarios. (Seccin 2.8) (b) La sustancia aparecer como compues-captulo que permite practicar la resolucin de to inorgnico; no contiene enlaces carbono-carbono ni enlaces C H, que son las caractersti-cas estructurales comunes de los compuestos orgnicos. (c) Dado que CS2(s) consiste enproblemas que abarcan ms de un concepto. molculas individuales de CS2, sera un slido molecular en el esquema de clasificacin de latabla 11.7. (d) Los productos ms probables de la combustin son CO2 y SO2. (Secciones 3.2 Al final del libro se dan las respuestas de los ejerci- y 7.6) En ciertas condiciones, podra formarse SO3, pero esto sera menos probable. Por tanto, te-nemos la ecuacin siguiente para la combustin:cios con nmero rojo. Los ejercicios ms difciles seindican encerrando en corchetes el nmero del Ejercicios con el CD-ROMejercicio. 4.105 El vdeo Electrlitos no electrs( and 4.109 Despu s el vFormacin de unan a, tulo 4.1) y los vdeos cidospartir o (Solutionfrom a Solid, acuosos y (Aqueous Acids and Aqueous eCaptulo 4.5), conteste las preguntas siguientes: Si no Los Ejercicios con el CD-ROM se contestan usando Bases,4.3) -, sasn las diferir ocla r -los vdeos y simulaciones del sitio Web acompaansiete sustancias ecuaci mica que corren l vdeos, adn en la solucin? )ci deel oceso de prnsolu-a partir de unte. Si contesta estas preguntas, ampliar su compren re rmula qu 12H22O11.) Sila(c) en v hacer lan deelsin prctica del material.4 106 E l d El t lit f t dbil (St d t h t ll di l l t ?Central Science Live - sitio Web acompaantewww.pearsoneducacion.net/brownEl sitio Web Brown/LeMay/Bursten se diseespecficamente para apoyar y ampliar el estudio dela qumica. Cuenta con un Centro de resolucinde problemas donde el lector tendr acceso a ms de2500 ejercicios conceptuales y cuantitativos adiciona-les. Cada problema se clasifica por captulo y serelaciona con el texto; adems, ofrece sugerencias yretroalimentacin especfica cuando la respuesta esincorrecta. xxxiii 35. xxxiv PrefacioVisualizacinUno de los retos que el estudiante enfrenta enqumica general es la naturaleza a menudo abstractadel tema. En primer lugar, la qumica utiliza unlenguaje simblico basado en frmulas y ecuacionesqumicas. En segundo lugar, la qumica se basa en elcomportamiento de molculas y tomos: partculastan pequeas que no podemos verlas.Este texto se dise expresamente para ayudar allector a visualizar la qumica que necesita aprenderen su curso. Dedique tiempo a las ilustraciones deltexto, le ayudarn a comprender los conceptosde qumica expuestos. HHHH H HRepresentaciones simblicasH H H H H H C C C C C C CCCC C Cy moleculares H H H H H HLa cuidadosa inclusin de dibujosHHHH H H EtilenoPolietilenomoleculares en algunas frmulas qumicasayuda a ver la relacin entre los smbolosque escribimos y las molculas a las que se refierenIlustraciones compuestasEstas ilustraciones combinan fotografas y dibujosmoleculares, y permiten entender mejor las Al(H2O)63(ac)Al(H2O)3(OH)3 (s) Al(H2O)2(OH)43(ac)relaciones entre las propiedades macroscpicas dela materia y su estructura microscpica subyacente H2Oen los niveles atmico y molecular. Al3 (a) (b)(c)xxxiv 36. Prefacio xxxvIlustraciones molecularesLas imgenes de molculas y mate-riales generadas por computadoraproporcionan representaciones visua-les de la materia en el nivel atmico.Estos dibujos le ayudarn a visualizarlas molculas en tres dimensiones ymejorarn su comprensin de la ar- (a) (b) (c)quitectura molecular. Fi 13 1 l d l d d l d l d Central Science Live CD Aunque la ventana primaria a los elementos audiovi- suales es el sitio Web acompaante, se cargarn con mucha mayor rapidez si el lector usa el CD. Incluso podr ver los elementos fuera de lnea empleando una herramienta de navegacin que viene en el CD. El acompaante audiovisual de Qumica: la ciencia central, novena edicin infunde vida al mundo molecu- lar con ms de 90 vdeos (incluidas animaciones escritas y desarrolladas por Ted Brown) as como numerosos modelos en tres dimensiones (3-D). Adems, el sitio Web acompaante ofrece ms de 40 simulaciones, que guan al estudiante en la realizacin de experimentos virtuales para descubrir y endender mejor conceptos qumicos. La indicacin de visitar el sitio Web acompaante es el iconoCentral Science Live - sitio Web acompaantewww.pearsoneducacion.net/brownEl sitio Web Brown/LeMay/Bursten ofrece un mdu-lo de visualizacin de molculas que contiene cientosde modelos moleculares. Lo nuevo para esta edicines el mdulo de Actividades del estudiante, que con-tiene vdeos, animaciones y actividades.xxxv 37. AplicacionesPor qu es la qumica la ciencia central? En este texto y en su curso reconocer la importancia de laqumica para sus principales reas de estudio y en el mundo a su alrededor. Ver por qu la qumica esfundamental para entender nuestro entorno, los nuevos avances tecnolgicos y nuestra sociedad.Qumica y vidaArsnico en el agua potableQumica y vida y La qumica en accinEn 2001 la Oficina de Proteccin Ambiental de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en ingls) emiti una regla que reduce la norma de ar-Los recuadros Qumica y vida y La qumica en snico en los abastos pblicos de agua de 50,000 ppm (equivalentes a 50 g/L) a 10,000 ppm y que entrar en vigor en 2006. Casi todas lasaccin subrayan el impacto de la qumica regiones de Estados Unidos tienden a tener niveles de arsnico de bajos a moderados (2000 a 10,000 ppb) en las aguas freticas (Figura 22.43 ).sobre los sucesos mundiales, descubrimien- La regin occidental tiende a tener niveles ms altos, provenientes principalmente de fuentes geolgicas naturales de la zona.tos cientficos y avances mdicos. Su profe- En el agua las formas ms comunes de arsnico son el ion arseniato y sus hidrogenaniones protonados (AsO4, HAsO42 y H2AsO4), ysor podra pedirle leer estos ensayos, o usted el ion arsenito y sus formas protonadas (AsO33, HAsO32, H2AsO3 y H3AsO3). En conjunto, se hace referencia a estas especies, de acuerdopodra querer leerlos por su cuenta. Lecon el nmero de oxidacin del arsnico, como arsnico(V) y arsnico(III),Alaska EXPLICACIN respectivamente. El arsnico(V) es el ms frecuente en las aguas de su- Al menos 10% de las muestras tienen ms de 10 ppm de Asmostrarn una nueva perspectiva del mundoperficie ricas en oxgeno (aerbicas), en tanto que el arsnico(III) tieneHawaii Al menos 10% de las muestras tienen ms de 5 ppm de As Al menos 10% de las muestras tienen ms de 3 ppm de As Menos de 10% de las muestras tienen ms de 3 ppm de A