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Química. La ciencia central (9a edición) | Theodore E. Brown, Bruce E. Bursten, H. Eugene H. LeMay, Julia R. Burdge | download
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Química. La ciencia central (9a edición)
Theodore E. Brown, Bruce E. Bursten, H. Eugene H. LeMay, Julia R. Burdge
Seiten: 1155
ISBN 10: 9702604680
ISBN 13: 9789702604686
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temperatura1293
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cuando1242
enlace1220
este1160
masa1155
ion1149
tanto1130
que la1111
reacciones1092
velocidad983
enlaces973
carbono959
muestra952
constante945
tabla943
la figura918
puede912
orbitales891
compuestos864
cambio818
elementos811
siguientes811
ejercicio804
proceso797
metales786
las moléculas762
calcule759
una disolución750
por ejemplo747
punto728
por tanto717
tienen707
propiedades704
sustancia692
en las681
la tabla672
carga671
Excelente material. Muchas gracias por su aportación. Saludos.
04 March 2016 (17:36)
The Numerical Solution of Systems of Polynomials: Arising in Engineering And Science
Andrew John Sommese, Charles W. Wampler II, Charles W. Wampler II
The Concepts and Practice of Mathematical Finance (Mathematics, Finance and Risk)
Mark S. Joshi
Brown LeMay Bursten
227.03a
243.06a
209.99a
247.07a
264.12a
251.08a
262.11a
252.08a
257.10a
Masa del isótopo más longevo o importante.
Los nombres de los elementos del 110 en adelante todavía no se deciden.
223.02a
269.13a
268.14a
258.10a
237.05a
259.10a
244.06a
LISTA DE ELEMENTOS CON SUS SÍMBOLOS Y PESOS ATÓMICOS
208.98a
226.03a
222.02a
261.11a
271.15a
272.15a
IONES COMUNES
Iones positivos (cationes)
Amonio (NH4)
Cesio (Cs)
Cobre(I) o cuproso (Cu)
Hidrógeno (H)
Litio (Li)
Plata (Ag)
Potasio (K)
Sodio (Na)
Bario (Ba2)
Cadmio (Cd2)
Calcio (Ca2)
Cobalto(II) o cobaltoso (Co2)
Cobre(II) o cúprico (Cu2)
Cromo(II) o cromoso (Cr2)
Estaño(II) o estanoso (Sn2)
Estroncio (Sr2)
Hierro(II) o ferroso (Fe2)
Magnesio (Mg2)
Manganeso(II) o manganoso
(Mn2)
Mercurio(I) o mercuroso (Hg22)
Mercurio(II) o mercúrico (Hg2)
Níquel(II) (Ni2)
Plomo(II) o plumboso (Pb2)
Zinc (Zn2)
Aluminio (Al3)
Cromo(III) o crómico (Cr3)
Hierro(III) o férrico (Fe3)
Iones negativos (aniones)
Acetato (C2H3O2)
Bromuro (Br)
Cianuro (CN)
Clorato (ClO3)
Cloruro (Cl)
Dihidrógeno fosfato
(H2PO4)
Fluoruro (F)
Hidrógeno carbonato o
bicarbonato (HCO3)
Hidrógeno sulfito o bisulfito
(HSO3)
Hidróxido (OH)
Hidruro (H)
Nitrato (NO3)
Nitrito (NO2)
Perclorato (ClO4)
Permanganato (MnO4)
Tiocianato (SCN)
Yoduro (I)
Carbonato (CO32)
Cromato (CrO42)
Dicromato (Cr2O72)
Hidrógeno fosfato (HPO42)
Óxido (O2)
Peróxido (O22)
Sulfato (SO42)
Sulfito (SO32)
Sulfuro (S2)
Arsenato (AsO43)
Fosfato (PO43)
CONSTANTES FUNDAMENTALES*
Constante de los gases
Masa del neutrón
 1.66053873  1024 g
 6.02214199  1023 uma
 6.02214199  1023/mol
 1.3806503  1023 J/K
 1.602176462  1019 C
 9.64853415  104 C/mol
 0.082058205 L-atm/mol-K
 8.314472 J/mol-K
 5.485799  104 uma
 9.10938188  1028 g
 1.0086649 uma
 1.67492716  1024 g
 1.0072765 uma
 1.67262158  1024 g
 3.1415927
 6.62606876  1034 J-s
 2.99792458  108 m/s
* Hay una lista de constantes fundamentales en el sitio Web del National Institute of Standards
and Technology: http://physics.nist.gov/PhysRefData/contents.html
M. en C. Héctor Escalona y García
M. en C. Roberto Escalona García
Rosa Ma. González Muradás
Myrna Carrillo Chávez
Elizabeth Nieto Calleja
Pilar Montagut Bosque
María del Carmen Sansón Ortega
Facultad de Química,
Sección de Química General
Irma Lía Botto
José Clemente Reza García
Química e Industrias Extractivas
José Salvador Pantoja Magaña
Niko Hilje Quirós
Eduardo Minero Torres
Enrique Solís García
Marisol Tejos Rebolledo
de Valparaíso, Chile
BROWN THEODORE L., y cols.
Química. La ciencia central
PEARSON EDUCACIÓN, México, 2004
ISBN: 970-26-0468-0
Área: Universitarios
Formato: 21  27 cm
Authorized 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 0-13-066997-0
Traducción autorizada de la edición en idioma inglés, 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.
Editor: Guillemo Trujano Mendoza
e-mail: guillermo.trujano@pearsoned.com
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Cover Designer: Joseph Sengotta
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NOVENA EDICIÓN, 2004
D.R. © 2004 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V.
Atlacomulco 500-5to. piso
53519 Naucalpan de Juárez, Edo. de México
E-mail: editorial.universidades@pearsoned.com
Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 1031
Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse
o transmitirse, por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio,
sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro,
sin permiso previo por escrito del editor.
El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización
del editor o de sus representantes.
ISBN 970-26-0468-0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 07 06 05 04
A nuestros estudiantes, cuyo entusiasmo
y curiosidad tantas veces nos han inspirado,
y cuyas preguntas y sugerencias a veces
nos han enseñado.
Prefacio xxii
Guía del estudiante para usar este texto xxxii
Acerca de los autores xxxvii
Introducción: materia y medición 1
Átomos, moléculas e iones 34
Estequiometría: cálculos con fórmulas y ecuaciones
químicas 74
Reacciones acuosas y estequiometría de disoluciones 112
Termoquímica 152
Estructura electrónica de los átomos 198
Propiedades periódicas de los elementos 236
Conceptos básicos de los enlaces químicos 274
Geometría molecular y teorías de enlace 314
Gases 364
Fuerzas intermoleculares, líquidos y sólidos 406
Materiales modernos 450
Propiedades de las disoluciones 484
Cinética química 524
Equilibrio químico 574
Equilibrios ácido-base 612
Aspectos adicionales de los equilibrios acuosos 660
Química ambiental 702
Termodinámica química 734
Electroquímica 776
Química nuclear 830
Química de los no metales 866
Metales y metalurgia 918
Química de los compuestos de coordinación 948
Química de la vida: química orgánica y biológica 982
A Operaciones matemáticas 1034
B Propiedades del agua 1040
C Magnitudes termodinámicas de una selección de sustancias a
298.15 K (25°C) 1041
D Constantes de equilibrio en disoluciones acuosas 1044
E Potenciales estándar de reducción a 25°C 1046
Respuestas a ejercicios seleccionados
Créditos de fotografías P-1
Guía del estudiante para usar este libro
El estudio de la química 2
La perspectiva molecular de la química 2 ¿Por qué estudiar química? 3
Clasificaciones de la materia 5
Estados de la materia 5
Sustancias puras 6 Elementos 6
Compuestos 7
Mezclas 8
Propiedades de la materia 9
Cambios físicos y químicos 10
Separación de mezclas 11
Unidades de medición 13
Unidades SI 14
Longitud y masa 14 Temperatura 15 Unidades
derivadas del SI 16
Densidad 17
Incertidumbre en las mediciones 20
Precisión y exactitud 21
Cifras significativas 21 Cifras significativas en
cálculos 22
Análisis dimensional 24
Uso de dos o más factores de conversión 26 Conversiones en que
intervienen volúmenes 26
Resumen y términos clave 28 Ejercicios 29 Ejercicios con el CD-ROM 33
La química en acción La química y la industria química 4
Una perspectiva más detallada El método científico 13
La química en acción La química en las noticias 18
Estrategias en química Cómo estimar las respuestas 25
Estrategias en química
La importancia de la práctica 28
La teoría atómica de la materia 36
El descubrimiento de la estructura atómica 37
Rayos catódicos y electrones 37
Radiactividad 38 El átomo nuclear 39
La visión moderna de la estructura atómica 41
Isótopos, números atómicos y números de masa 43
Pesos atómicos 44
La escala de masa atómica 44
Masa atómica promedio 44
La tabla periódica 46
Moléculas y compuestos moleculares 49
Moléculas y fórmulas químicas 49
Fórmulas moleculares y empíricas 50
Representación de moléculas 51
Iones y compuestos iónicos 52
Predicción de las cargas iónicas 53
Compuestos iónicos 54
Nombrando a los compuestos inorgánicos 56
Nombres y fórmulas de compuestos iónicos 57 Nombres y fórmulas
de ácidos 61
Nombres y fórmulas de compuestos moleculares binarios 62
Algunos compuestos orgánicos simples 62
Alcanos 63
Algunos derivados de los alcanos 63
Resumen y términos clave 65
Ejercicios 66 Ejercicios con el CD-ROM 73
Una perspectiva más detallada
Fuerzas básicas 42
El espectrómetro de masas 45
Una perspectiva más detallada Glenn Seaborg y la historia del seaborgio 49
Química y vida Elementos necesarios para los organismos vivos 55
Estequiometría: cálculos con fórmulas
y ecuaciones químicas 74
Ecuaciones químicas 76
Algunos patrones sencillos de reactividad química 80
Reacciones de combinación y descomposición 80 Combustión en aire 82
Pesos formulares 83
Pesos formulares y moleculares 84 Composición porcentual a partir
de fórmulas 84
El mol 86
Masa molar 87 Interconversión de masas, moles y números de partículas 89
Fórmulas empíricas a partir de análisis 91
Fórmula molecular a partir de la fórmula empírica 93 Análisis por combustión 94
Información cuantitativa a partir de ecuaciones balanceadas 95
Reactivos limitantes 99
Rendimientos teóricos 102
Resumen y términos clave 103 Ejercicios 104 Ejercicios con el CD-ROM 111
Reconocimiento de patrones 56
Resolución de problemas 85
El CO2 y el efecto invernadero 98
de disoluciones 112
Propiedades generales de las disoluciones acuosas 114
Propiedades electrolíticas 114 Compuestos iónicos en agua 115
Compuestos moleculares en agua 115 Electrólitos fuertes y débiles 116
Reacciones de precipitación 117
Reglas de solubilidad para compuestos iónicos 118 Reacciones de
intercambio (metátesis) 119 Ecuaciones iónicas 120
Reacciones ácido-base 121
Ácidos 121 Bases 122 Ácidos y bases fuertes y débiles 122 Cómo
identificar electrólitos fuertes y débiles 123 Reacciones de neutralización y
sales 124 Reacciones ácido-base con formación de gases 126
Introducción a las reacciones de oxidación-reducción 128
Oxidación y reducción 128 Números de oxidación 128 Oxidación de
metales con ácidos y sales 130 La serie de actividad 131
Concentraciones de disoluciones 134
Molaridad 134 Cómo expresar la concentración de un electrólito 135
Interconversión de molaridad, moles y volumen 136 Dilución 137
Estequiometría de disoluciones y análisis químico 139
Titulaciones 140
Resumen y términos clave 144 Ejercicios 145 Ejercicios con el CD-ROM 151
La química en acción Antiácidos 127
Una perspectiva más detallada El aura del oro 133
Análisis de reacciones químicas 134
La naturaleza de la energía 154
Energía cinética y potencial 154
Unidades de energía 155 Sistemas y
entornos 155
Transferencia de energía: trabajo y calor 156
Primera ley de la termodinámica 158
Energía interna 158
Relación entre E y calor y trabajo 159 Procesos
endotérmicos y exotérmicos 160
Funciones de estado 161
Entalpía 163
Entalpías de reacción 166
Calorimetría 169
Capacidad calorífica y calor específico 169 Calorimetría a presión constante 170
Bomba calorimétrica (calorimetría a volumen constante) 171
Ley de Hess 174
Entalpías de formación 176
Empleo de entalpías de formación para calcular entalpías de reacción 178
Alimentos y combustibles 180
Alimentos 181
Combustibles 183
Otras fuentes de energía 184
Resumen y términos clave 187
Ejercicios 188 Ejercicios con el CD-ROM 196
Una perspectiva más detallada Energía, entalpía y trabajo P-V 164
Estrategias en química Empleo de la entalpía como guía 168
Química y vida Regulación de la temperatura del cuerpo humano 173
El automóvil híbrido 185
La naturaleza ondulatoria de la luz 200
Energía cuantizada y fotones 202
Objetos calientes y cuantización de la energía 202 El efecto fotoeléctrico y los
fotones 203
Espectros de líneas y modelo de Bohr 205
Espectros de líneas 206
Modelo de Bohr 207 Los estados de energía
del átomo de hidrógeno 208
Limitaciones del modelo de Bohr 209
El comportamiento ondulatorio de la materia 210
El principio de incertidumbre 211
Mecánica cuántica y orbitales atómicos 212
Orbitales y números cuánticos 213
Representaciones de orbitales 215
Los orbitales s 215
Los orbitales p 216 Los orbitales d y f 217
Átomos con muchos electrones 218
Orbitales y sus energías 218
Espín del electrón y el principio de exclusión de
Pauli 218
Configuraciones electrónicas 220
Regla de Hund 221
Configuraciones electrónicas abreviadas 223 Metales
de transición 223
Los lantánidos y actínidos 224
Configuraciones electrónicas y la tabla periódica 225
Configuraciones electrónicas anómalas 228
Resumen y términos clave 229
Ejercicios 230 Ejercicios con el CD-ROM 235
Una perspectiva más detallada Medición y el principio de incertidumbre 212
Una perspectiva más detallada Pruebas experimentales del espín de los electrones 219
Espín nuclear e imágenes por resonancia magnética 220
Desarrollo de la tabla periódica 238
Carga nuclear efectiva 239
Tamaño de los átomos y de los iones 241
Tendencias periódicas en los radios atómicos 243 Tendencias en los tamaños
de los iones 243
Energía de ionización 246
Variaciones en las energías sucesivas de ionización 246 Tendencias
periódicas en las energías de ionización 247 Configuraciones electrónicas
de iones 249
Afinidades electrónicas 250
Metales, no metales y metaloides 252
Metales 253 No metales 255 Metaloides 256
Tendencias de grupo de los metales activos 256
Grupo 1A: los metales alcalinos 256 Grupo 2A: los metales alcalino-térreos 260
Tendencias de grupo de no metales selectos 261
Hidrógeno 261 Grupo 6A: el grupo del oxígeno 261 Grupo 7A:
los halógenos 262 Grupo 8A: los gases nobles 263
Resumen y términos clave 265 Ejercicios 266 Ejercicios con el CD-ROM 272
El tamaño de los iones es importante 245
El inusitado desarrollo de los fármacos de litio 259
Conceptos básicos de los enlaces químicos
Enlaces químicos, símbolos de Lewis y la regla del octeto 276
Símbolos de Lewis 276 La regla del octeto 276
Enlaces iónicos 277
Aspectos energéticos de la formación de enlaces iónicos 278 Configuración
electrónica de iones de los elementos representativos 280 Iones de metales
de transición 281 Iones poliatómicos 282
Enlaces covalentes 282
Estructuras de Lewis 283 Enlaces múltiples 284
Polaridad de los enlaces y electronegatividad 285
Electronegatividad 285 Electronegatividad y polaridad de los enlaces 286
Momentos dipolares 287 Tipos de enlace y nomenclaturas 290
Cómo dibujar estructuras de Lewis 290
Carga formal 292
Estructuras de resonancia 295
Resonancia en el benceno 297
Excepciones a la regla del octeto 298
Número impar de electrones 298 Menos de un octeto 298 Más de
un octeto 299
Fuerza de los enlaces covalentes 300
Entalpías de enlace y entalpías de reacción 302 Fuerza de los enlaces y
longitud de los enlaces 305
Resumen y términos clave 306 Ejercicios 307 Ejercicios con el CD-ROM 313
Una perspectiva más detallada Cálculo de energías de red: el ciclo Born-Haber 280
Una perspectiva más detallada Números de oxidación, cargas formales y cargas
parciales reales 294
Los explosivos y Alfred Nobel 304
Geometría molecular y teorías de enlace
Formas moleculares 316
El modelo RPECV 318
Efecto de los electrones no enlazantes y de los enlaces múltiples sobre los
ángulos de enlace 323 Moléculas con capas de valencia expandidas 323
Forma de moléculas más grandes 326
Forma y polaridad de las moléculas 328
Enlaces covalentes y traslape de orbitales 330
Orbitales híbridos 331
Orbitales híbridos sp 332 Orbitales híbridos sp2 y sp3 333 Hibridación de
orbitales d 334 Resumen 336
Enlaces múltiples 338
Enlaces p deslocalizados 340 Conclusiones generales 343
Orbitales moleculares 343
La molécula de hidrógeno 343 Orden de enlace 345
Moléculas diatómicas del segundo periodo 346
Orbitales moleculares para Li2 y Be2 346 Orbitales moleculares de orbitales
atómicos 2p 347 Configuraciones electrónicas desde B2 hasta
Ne2 348 Configuraciones electrónicas y propiedades moleculares 350
Moléculas diatómicas heteronucleares 352
Resumen y términos clave 355
Ejercicios 356 Ejercicios con el CD-ROM 363
La química de la visión 342
Colorantes orgánicos 353
Características de los gases 366
Presión 367
Presión atmosférica y el barómetro 367
Las leyes de los gases 370
La relación presión-volumen: ley de Boyle 371
La relación temperatura-volumen: ley de Charles 372
La relación cantidad-volumen: ley de Avogadro 373
La ecuación del gas ideal 375
Relación entre la ecuación del gas ideal y las leyes de los gases 377
Otras aplicaciones de la ecuación del gas ideal 379
Densidades de los gases y masa molar 379 Volúmenes de gases en reacciones
químicas 381
Mezclas de gases y presiones parciales 383
Presiones parciales y fracciones molares 384 Obtención de gases sobre
agua 385
Teoría cinética-molecular 386
Aplicación a las leyes de los gases 388
Efusión y difusión moleculares 389
Ley de efusión de Graham 390
Difusión y trayectoria libre media 392
Gases reales: desviaciones respecto al comportamiento ideal 393
La ecuación de van der Waals 394
Resumen y términos clave 397
Ejercicios 398 Ejercicios con el CD-ROM 405
Química y vida Presión arterial 370
Estrategias en química Cálculos en los que intervienen muchas variables 377
La química en acción Tuberías de gas 382
Una perspectiva más detallada La ecuación del gas ideal 389
Separaciones de gases 392
11 Fuerzas intermoleculares, líquidos y sólidos
Comparación molecular de líquidos y sólidos 408
Fuerzas intermoleculares 409
Fuerzas ion-dipolo 410 Fuerzas dipolo-dipolo 410 Fuerzas de dispersión
de London 411 Puentes de hidrógeno 413 Comparación de fuerzas
intermoleculares 416
Algunas propiedades de los líquidos 418
Viscosidad 418 Tensión superficial 418
Cambios de fase 419
Cambios de energía que acompañan a los cambios de fase 420 Curvas de
calentamiento 421 Temperatura y presión críticas 423
Presión de vapor 425
Explicación de la presión de vapor en el nivel molecular 425 Volatilidad,
presión de vapor y temperatura 426 Presión de vapor y punto
de ebullición 426
Diagramas de fases 427
Los diagramas de fases de H2O y CO2 429
Estructuras de sólidos 430
Celdas unitarias 430 La estructura cristalina del cloruro de sodio 432
Empaquetamiento compacto de esferas 434
Enlaces en los sólidos 435
Sólidos moleculares 437 Sólidos de red covalente 437 Sólidos iónicos 438
Sólidos metálicos 440
Resumen y términos clave 441 Ejercicios 442 Ejercicios con el CD-ROM 449
Una perspectiva más detallada Tendencias en los puentes de hidrógeno 416
La química en acción Extracción con fluidos supercríticos 424
Una perspectiva más detallada La ecuación de Clausius-Clapeyron 427
Una perspectiva más detallada Difracción de rayos X por cristales 436
Buckybola 439
12 Materiales modernos
Cristales líquidos 452
Tipos de fases líquido-cristalinas 452
Polímeros 456
Polimerización por adición 456 Polimerización por condensación 457
Tipos de polímeros 458 Estructuras y propiedades físicas de los polímeros 459
Enlaces cruzados en los polímeros 460
Biomateriales 463
Características de los biomateriales 464 Biomateriales poliméricos 464
Ejemplos de aplicaciones de biomateriales 465
Materiales cerámicos 467
Procesamiento de materiales cerámicos 468 Materiales cerámicos
compuestos 469 Aplicaciones de los materiales cerámicos 470
Superconductividad 470
Óxidos cerámicos superconductores 471 Nuevos superconductores 472
Películas delgadas 473
Usos de las películas delgadas 474 Formación de películas
delgadas 474
Resumen y términos clave 476 Ejercicios 477 Ejercicios con el CD-ROM 483
Pantallas de cristal líquido 455
Reciclaje de plásticos 458
Hacia el automóvil de plástico 462
Alcance de las torres para telefonía celular 473
Recubrimientos de diamante 476
13 Propiedades de las disoluciones
El proceso de disolución 486
Cambios de energía y formación de disoluciones 487 Formación de
disoluciones, espontaneidad y desorden 489 Formación de disoluciones y
reacciones químicas 490
Disoluciones saturadas y solubilidad 491
Factores que afectan la solubilidad 492
Interacciones soluto-disolvente 492
Efectos de presión 495 Efectos de la
temperatura 497
Formas de expresar la concentración 497
Porcentaje en masa, ppm y ppb 498
Fracción molar, molaridad
y molalidad 499
Conversión de unidades de concentración 500
Propiedades coligativas 502
Abatimiento de la presión de vapor 502 Elevación del punto
de ebullición 504
Abatimiento del punto de congelación 506 Ósmosis 507
Determinación de la masa molar 509
Coloides 511
Coloides hidrofílicos e hidrofóbicos 513
coloidales 514
Resumen y términos clave 517
Ejercicios 518 Ejercicios con el CD-ROM 523
Una perspectiva más detallada Hidratos 490
Química y vida Vitaminas solubles en grasas y en agua 494
Química y vida Gases de la sangre y buceo profundo 496
Una perspectiva más detallada Soluciones ideales con dos o más componentes
volátiles 503
Una perspectiva más detallada Propiedades coligativas de las disoluciones
de electrólitos 511
Anemia drepanocítica 515
14 Cinética química
Factores que influyen en las velocidades de reacción 526
Velocidades de reacción 527
Cambio de la velocidad con el tiempo 528 Velocidades de reacción y
estequiometría 530
Concentración y velocidad 532
Exponentes de la ecuación de velocidad 533 Unidades de las constantes de
velocidad 535
Uso de las velocidades iniciales para determinar el orden
de reacción en las ecuaciones de velocidad 535
Cambio de la concentración con el tiempo 537
Reacciones de primer orden 537
Reacciones de segundo orden 539
Vida media 541
Temperatura y velocidad 543
Modelo de colisiones 543 Factor de orientación 544 Energía de activación 544
Ecuación de Arrhenius 546 Cómo determinar la energía de activación 547
Mecanismos de reacción 549
Pasos elementales 549
Mecanismos de pasos múltiples 549 Ecuaciones
de velocidad para pasos elementales 551
Ecuaciones de velocidad de
mecanismos de pasos o etapas múltiples 552 Mecanismos con un paso
inicial rápido 553
Catálisis 555
Catálisis homogénea 556
Catálisis heterogénea 557 Enzimas 559
Resumen y términos clave 563
Ejercicios 564 Ejercicios con el CD-ROM 573
Una perspectiva más detallada Uso de métodos espectroscópicos para medir
velocidades de reacción 532
La química en acción Bromuro de metilo en la atmósfera 542
La química en acción Convertidores catalíticos 559
Química y vida Fijación de nitrógeno y nitrogenasa 561
15 Equilibrio químico
Concepto de equilibrio 577
Constante de equilibrio 578
Magnitud de las constantes de equilibrio 582 Sentido de la ecuación química
y Keq 583 Otras formas de manipular ecuaciones químicas y valores
de Keq 584 Unidades de las constantes de equilibrio 586
Equilibrios heterogéneos 586
Cálculo de constantes de equilibrio 588
Aplicaciones de las constantes de equilibrio 590
Predicción del sentido de la reacción 591 Cálculo de concentraciones en el
equilibrio 592
Principio de Le Châtelier 594
Cambios de concentración de reactivos o productos 594 Efectos de los
cambios de volumen y presión 596 Efecto de los cambios
de temperatura 598 Efecto de los catalizadores 601
Resumen y términos clave 604 Ejercicios 604 Ejercicios con el CD-ROM 611
El proceso Haber 579
Control de las emisiones de óxido nítrico 603
Co(H2O)6
CoCl42
16 Equilibrios ácido-base
Ácidos y bases: un breve repaso 614
Ácidos y bases de Brønsted-Lowry 614
El ion H en agua 614 Reacciones de transferencia de protones 615
Pares conjugados ácido-base 616 Fuerza relativa de ácidos y bases 618
Autodisociación del agua 620
Producto iónico del agua 620
La escala de pH 621
Otras escalas “p” 624 Medición del pH 624
Ácidos y bases fuertes 625
Ácidos fuertes 625 Bases fuertes 626
Ácidos débiles 627
Cálculo de Ka a partir del pH 629 Cálculo del pH con base en Ka 630
Ácidos polipróticos 634
Bases débiles 636
Tipos de bases débiles 637
Relación entre Ka y Kb 639
Propiedades ácido-base de las disoluciones de sales 641
Capacidad de un anión para reaccionar con agua 641 Capacidad de un
catión para reaccionar con agua 642 Efecto combinado del catión y el anión
en disolución 642
Comportamiento ácido-base y estructura química 644
Factores que influyen en la fuerza de los ácidos 644 Ácidos binarios 645
Oxiácidos 645 Ácidos carboxílicos 647
Ácidos y bases de Lewis 648
Iones metálicos 650
Resumen y términos clave 652 Ejercicios 653 Ejercicios con el CD-ROM 659
La química en acción Aminas y clorhidratos de amina 640
Química y vida Comportamiento anfótero de los aminoácidos 649
17 Aspectos adicionales de los equilibrios acuosos
Efecto del ion común 662
Disoluciones amortiguadoras 664
Acción y composición de las disoluciones amortiguadoras 664 Capacidad
amortiguadora y pH 666
Adición de ácidos o bases fuertes a disoluciones
amortiguadoras 668
Titulaciones ácido-base 671
Titulaciones de ácido fuerte con base fuerte 671 Titulaciones de ácido débil
con base fuerte 673
Titulaciones de ácidos polipróticos 677
Equilibrios de solubilidad 678
Constante del producto de solubilidad, Kps 678 Solubilidad y Kps 679
Factores que afectan a la solubilidad 681
Efecto del ion común 681
Solubilidad y pH 683 Formación de iones
complejos 686
Anfoterismo 689
Precipitación y separación de iones 690
Precipitación selectiva de iones 691
Análisis cualitativo de elementos metálicos 692
Resumen y términos clave 696
Ejercicios 697 Ejercicios con el CD-ROM 701
Química y vida La sangre como disolución amortiguadora 669
Una perspectiva más detallada Limitaciones de los productos de solubilidad 682
Química y vida Hundimientos 684
Caries dental y fluoruración 688
18 Química ambiental
La atmósfera de la Tierra 704
Composición de la atmósfera 705
Las regiones exteriores de la atmósfera 706
Fotodisociación 706
Fotoionización 707
El ozono de la atmósfera superior 708
Reducción de la capa de ozono 710
Química de la troposfera 711
Compuestos de azufre y lluvia ácida 712 Monóxido de carbono 713
Óxidos de nitrógeno y smog fotoquímico 715 Vapor de agua, dióxido
de carbono y clima 716
El océano terrestre 718
Agua de mar 718
Desalinización 719
Agua dulce 720
Oxígeno disuelto y calidad del agua 721 Tratamiento de abastos municipales
de agua 722
Química verde 723
Disolventes y reactivos 724
Otros procesos 725 Purificación del agua 726
Resumen y términos clave 728
Ejercicios 729 Ejercicios con el CD-ROM 733
El metano como gas de invernadero 717
Ablandamiento de agua 723
19 Termodinámica química
Procesos espontáneos 736
Procesos reversibles e irreversibles 737
Entropía y segunda ley de la termodinámica 740
Expansión espontánea de un gas 740 Entropía 742 Relación de
la entropía con la transferencia de calor y la temperatura 744 Segunda ley
de la termodinámica 745
Interpretación molecular de la entropía 748
Cambios de entropía en las reacciones químicas 753
Cambios de entropía del entorno 754
Energía libre de Gibbs 755
Cambios de energía libre estándar 756
Energía libre y temperatura 759
Energía libre y constante de equilibrio 761
Resumen y términos clave 767 Ejercicios 768 Ejercicios con el CD-ROM 775
Una perspectiva más detallada Reversibilidad y trabajo 738
Una perspectiva más detallada Cambio de entropía de la expansión 745
Química y vida Entropía y vida 747
Una perspectiva más detallada Entropía, desorden y Ludwig Boltzmann 750
Una perspectiva más detallada ¿Qué tiene de “libre” la energía libre? 757
Cómo impulsar las reacciones no espontáneas 765
20 Electroquímica
Reacciones de oxidación-reducción 778
Balanceo de ecuaciones de oxidación-reducción 779
Medias reacciones 780 Balanceo de ecuaciones por el método de medias
reacciones 780 Balanceo de ecuaciones de reacciones que se llevan a cabo
en disolución básica 783
Celdas voltaicas 784
Punto de vista molecular de los procesos de electrodo 787
FEM de celda 788
Potenciales estándar de reducción (de media celda) 789 Agentes oxidantes
y reductores 794
Espontaneidad de las reacciones redox 796
FEM y cambio de energía libre 797
Efecto de la concentración en la FEM de celda 798
Ecuación de Nernst 799 Celdas de concentración 801 FEM de celda
y equilibrio químico 803
Baterías 805
Batería de plomo y ácido 806 Batería alcalina 807 Baterías de níquel y
cadmio, níquel e hidruro metálico y ion litio 807 Celdas de combustible 808
Corrosión 809
Corrosión del hierro 809 Cómo prevenir la corrosión del hierro 810
Electrólisis 812
Electrólisis de disoluciones acuosas 813 Electrólisis con electrodos activos 815
Aspectos cuantitativos de la electrólisis 816 Trabajo eléctrico 817
Resumen y términos clave 820 Ejercicios 821 Ejercicios con el CD-ROM 829
Latidos cardiacos y electrocardiografía 804
21 Química nuclear
Radiactividad 832
Ecuaciones nucleares 832 Tipos de desintegración radiactiva 833
Patrones de estabilidad nuclear 835
Relación de neutrones a protones 835 Series radiactivas 837 Observaciones
adicionales 837
Transmutaciones nucleares 838
Uso de partículas con carga 839 Uso de neutrones 839 Elementos
transuránicos 839
Velocidades de desintegración radiactiva 840
Fechado 841
Cálculos con base en la vida media 842
Detección de la radiactividad 844
Radiotrazadores 845
Cambios de energía en las reacciones nucleares 846
Energías nucleares de enlace 847
Fisión nuclear 850
Reactores nucleares 851
Fusión nuclear 854
Efectos biológicos de la radiación 855
Dosis de radiación 856
Radón 856
Resumen y términos clave 859
Ejercicios 860 Ejercicios con el CD-ROM 865
Química y vida Aplicaciones médicas de los radiotrazadores 848
Una perspectiva más detallada La aurora de la era atómica 852
Química y vida Radioterapia 857
22 Química de los no metales
Conceptos generales: tendencias periódicas y reacciones químicas 868
Reacciones químicas 869
Hidrógeno 871
Isótopos de hidrógeno 871
Propiedades del hidrógeno 872 Preparación
de hidrógeno 872
Usos del hidrógeno 873 Compuestos binarios de
hidrógeno 873
Grupo 8A: los gases nobles 875
Compuestos de los gases nobles 875
Grupo 7A: los halógenos 876
Propiedades y preparación de los halógenos 877 Usos de los halógenos 878
Halogenuros de hidrógeno 879
Interhalógenos 880 Oxiácidos
y oxianiones 880
Oxígeno 881
Propiedades del oxígeno 881
Preparación de oxígeno 882 Usos del
oxígeno 882
Ozono 882
Óxidos 884 Peróxidos y superóxidos 885
Los otros elementos del grupo 6A: S, Se, Te y Po 886
Características generales de los elementos del grupo 6A 886 Presencia en
la naturaleza y preparación de S, Se y Te 887 Propiedades y usos del azufre,
selenio y telurio 887
Sulfuros 888
Óxidos, oxiácidos y oxianiones
de azufre 889
Nitrógeno 890
Propiedades del nitrógeno 890
Preparación y usos del nitrógeno 891
Compuestos hidrogenados de nitrógeno 892 Óxidos y oxiácidos
de nitrógeno 893
Los otros elementos del grupo 5A: P, As, Sb y Bi 895
Características generales de los elementos del grupo 5A 895 Presencia en
la naturaleza, obtención y propiedades del fósforo 896 Halogenuros
de fósforo 896
Oxicompuestos de fósforo 897
Carbono 900
Formas elementales de carbono 900
Óxidos de carbono 901 Ácido
carbónico y carbonatos 903
Carburos 904 Otros compuestos inorgánicos
de carbono 905
Los otros elementos del grupo 4A: Si, Ge, Sn y Pb 905
Características generales de los elementos del grupo 4A 905 Presencia en la
naturaleza y preparación del silicio 906
Silicatos 906 Vidrio 908
Silicones 909
Boro 909
Resumen y términos clave 911
Ejercicios 913 Ejercicios con el CD-ROM 917
Nitritos en los alimentos 894
Química y vida Arsénico en el agua potable 900
La química en acción Fibras de carbono y materiales compuestos 902
23 Metales y metalurgia
Presencia de los metales y su distribución en la naturaleza 920
Minerales 920 Metalurgia 921
Pirometalurgia 922
Pirometalurgia del hierro 923 Formación del acero 924
Hidrometalurgia 925
Hidrometalurgia del aluminio 925
Electrometalurgia 926
Electrometalurgia del sodio 926 Electrometalurgia del aluminio 927
Electrorrefinación del cobre 928
El enlace metálico 930
Propiedades físicas de los metales 930 Modelo de mar de electrones del
enlace metálico 930 Modelo de orbitales moleculares para los metales 931
Aleaciones 933
Compuestos intermetálicos 935
Metales de transición 936
Propiedades físicas 936 Configuraciones electrónicas y estados de
oxidación 937 Magnetismo 939
Química de algunos metales de transición 940
Cromo 940 Hierro 940 Cobre 941
Resumen y términos clave 943 Ejercicios 944 Ejercicios con el CD-ROM 947
Charles M. Hall 928
Aislantes y semiconductores 932
Aleaciones con memoria de forma 935
24 Química de los compuestos de coordinación
Complejos metálicos 950
El desarrollo de la química de coordinación: teoría de Werner 950
Enlace metal-ligando 952 Cargas, números de coordinación
y geometrías 952
Ligandos con más de un átomo donador 954
Metales y quelatos en los sistemas vivos 956
Nomenclatura de la química de coordinación 960
Isomería 961
Isomería estructural 962 Estereoisomería 962
Color y magnetismo 966
Color 966 Magnetismo 968
Teoría del campo cristalino 968
Configuraciones electrónicas en complejos octaédricos 971 Complejos
tetraédricos y cuadrados planos 972
Resumen y términos clave 975 Ejercicios 976 Ejercicios con el CD-ROM 981
Una perspectiva más detallada Entropía y el efecto del quelato 956
Química y vida La batalla por el hierro en los sistemas vivos 959
Color por transferencia de carga 974
25 Química de la vida: química orgánica
y biológica
Algunas características generales de las moléculas orgánicas 984
Estructura de las moléculas orgánicas 984 Estabilidad de las sustancias
orgánicas 984
Estabilidad y propiedades ácido-base de las
sustancias orgánicas 985
Introducción a los hidrocarburos 986
Alcanos 987
Estructura de los alcanos 988
Isómeros estructurales 988 Nomenclatura
de alcanos 989
Cicloalcanos 992
Reacciones de los alcanos 994
Hidrocarburos insaturados 994
Alquenos 994
Alquinos 996
Reacciones de adición de alquenos
y alquinos 997
Mecanismo de las reacciones de adición 998
Hidrocarburos aromáticos 1000
Grupos funcionales: alcoholes y éteres 1001
Alcoholes (R ¬ OH) 1003
Éteres (R ¬ O ¬ R¿) 1004
Compuestos con un grupo carbonilo 1004
Aldehídos (R ¬ C ¬ H) y Cetonas (R ¬ C ¬ R¿) 1005
Ácidos Carboxílicos (R ¬ C ¬ OH) 1005 Ésteres (R ¬ C ¬ O ¬ R¿) 1007
Aminas y amidas 1009
Quiralidad en química orgánica 1009
Introducción a la bioquímica 1011
Proteínas 1012
Aminoácidos 1012
Polipéptidos y proteínas 1013
Estructura de las proteínas 1015
Carbohidratos 1017
Disacáridos 1018
Polisacáridos 1019
Ácidos nucleicos 1020
Resumen y términos clave 1025 Ejercicios 1026 Ejercicios con el CD-ROM 1033
Gasolina 992
Descubrimiento accidental del TeflónMR 998
Una perspectiva más detallada Estabilización aromática 1001
Orígenes de la quiralidad en los sistemas vivos 1016
¿Qué sigue ahora? 1025
Operaciones matemáticas 1034
Propiedades del agua 1040
Magnitudes termodinámicas de una selección de sustancias
a 298.15 K (25°C) 1041
Constantes de equilibrio en disoluciones acuosas 1044
Potenciales estándar de reducción a 25°C 1046
Aplicaciones químicas y ensayos
La química y la industria química 4
La química en las noticias 18
Antiácidos 127
Tuberías de gas 382
Extracción con fluidos supercríticos 424
Bromuro de metilo en la atmósfera 542
Convertidores catalíticos 559
Aminas y clorhidratos de amina 640
Fibras de carbono y materiales compuestos 902
El método científico 13
Glenn Seaborg y la historia del seaborgio 49
El aura del oro 133
Energía, entalpía y trabajo P-V 164
Medición y el principio de incertidumbre 212
Pruebas experimentales del espín de los electrones 219
Cálculo de energías de red: el ciclo Born-Haber 280
Números de oxidación, cargas formales y cargas
La ecuación del gas ideal 389
Tendencias en los puentes de hidrógeno 416
La ecuación de Clausius-Clapeyron 427
Difracción de rayos X por cristales 436
Hidratos 490
Soluciones ideales con dos o más componentes
Uso de métodos espectroscópicos para medir
Limitaciones de los productos de solubilidad 682
Reversibilidad y trabajo 738
Cambio de entropía de la expansión 745
Entropía, desorden y Ludwig Boltzmann 750
¿Qué tiene de “libre” la energía libre? 757
La aurora de la era atómica 852
Entropía y el efecto del quelato 956
Estabilización aromática 1001
Elementos necesarios para los organismos vivos 55
Regulación de la temperatura del cuerpo humano 173
Presión arterial 370
Vitaminas solubles en grasas y en agua 494
Gases de la sangre y buceo profundo 496
Fijación de nitrógeno y nitrogenasa 561
Comportamiento anfótero de los aminoácidos 649
La sangre como disolución amortiguadora 669
Hundimientos 684
Entropía y vida 747
Aplicaciones médicas de los radiotrazadores 848
Radioterapia 857
Arsénico en el agua potable 900
La batalla por el hierro en los sistemas vivos 959
Cómo estimar las respuestas 25
Empleo de la entalpía como guía 168
Cálculos en los que intervienen muchas variables 377
Durante la evolución de este texto, hemos guiado nuestras labores hacia ciertos objetivos. El primero es que un texto debe mostrar a los estudiantes la importancia de
la química en sus principales áreas de estudio y también en su vida cotidiana. Creemos que, a medida que los estudiantes adquieren conocimiento de la importancia
de la química para sus propias metas e intereses, se entusiasman más por aprender
la materia. Con esto en mente, hemos incluido aplicaciones interesantes e importantes de la química. Al mismo tiempo, el texto proporciona los conocimientos de química moderna que los estudiantes necesitan para su vida profesional y, en su caso,
prepararlos para cursos de química más avanzados.
Segundo, queremos mostrar que la química no sólo es fundamental para gran
parte de lo que sucede en nuestro mundo, sino que también es una ciencia vital en
continuo desarrollo. Hemos mantenido el libro actualizado en términos de conceptos y aplicaciones y tratado de comunicar algo de la emoción de trabajar en este
Tercero, creemos que, para que el texto apoye eficazmente al profesor, debe ir dirigido a los estudiantes. Hemos procurado que nuestra redacción sea clara e interesante y que el libro resulte atractivo y bien ilustrado. Además, se han incluido
numerosas ayudas para el estudio, incorporadas en el texto, como las cuidadosas
descripciones de estrategias para resolver problemas. Juntos, tenemos más de cien
años de experiencia en la enseñanza. Esperamos que esto sea evidente en nuestro
ritmo y selección de ejemplos.
En la presente edición, los primeros cinco capítulos ofrecen una perspectiva en gran
medida macroscópica y fenomenológica de la química. Los conceptos básicos que en
ellos se introducen —como nomenclatura, estequiometría y termoquímica— proporcionan los antecedentes necesarios para muchos de los experimentos de laboratorio
que suelen efectuarse en química general. Creemos que una introducción temprana a
la termoquímica es deseable, porque buena parte de lo que sabemos de los procesos
químicos se basa en las consideraciones de cambios de energía. La termoquímica también es importante al tratar las entalpías de enlace.
Los cuatro capítulos siguientes (6 al 9) se ocupan de la estructura electrónica y
los enlaces. Después, el enfoque cambia al siguiente nivel de organización de la materia: los estados de la materia (Capítulos 10 y 11) y las disoluciones (Capítulo 13).
También se incluye en esta sección un capítulo sobre la química de los materiales
modernos (Capítulo 12) que se apoya en los conocimientos que el estudiante ha adquirido sobre enlaces químicos e interacciones intermoleculares.
Los capítulos siguientes examinan los factores que determinan la velocidad y el
alcance de las reacciones químicas: cinética (Capítulo 14); equilibrios (Capítulos 15 al
17), Termodinámica (Capítulo 19) y Electroquímica (Capítulo 20). Esta Sección incluye, además, un capítulo sobre química ambiental (Capítulo 18) en el que los
conceptos desarrollados en capítulos anteriores se aplican a un tratamiento de la atmósfera y la hidrosfera.
Después de una explicación de la química nuclear (Capítulo 21), los capítulos finales cubren la química de los no metales, metales, química orgánica y bioquímica
(Capítulos 22 al 25). Estos capítulos se desarrollan en forma paralela y se pueden tratar en cualquier orden.
Aunque la secuencia de capítulos corresponde a una organización más o menos
estándar, sabemos que no todo mundo enseña los temas en este orden exacto. Por tanto, nos hemos asegurado de que los profesores puedan realizar cambios comunes en
la secuencia de la enseñanza, sin menoscabo de la comprensión por parte de los estudiantes. En particular, muchos profesores prefieren introducir los gases (Capítulo 10)
después de la estequiometría o después de la termoquímica, y no junto con los estados de la materia. El capítulo sobre gases se preparó a modo de permitir este cambio sin perturbación del flujo del material. También es posible tratar el balanceo de
ecuaciones redox (Secciones 20.1 y 20.2) antes, después de la introducción de las reacciones redox en la Sección 4.4. Por último, algunos profesores gustan de cubrir la
química orgánica (Capítulo 25) inmediatamente después de los enlaces (Capítulo 9).
Con excepción del tratamiento de la estereoquímica (que se presenta en la Sección 24.3),
eso podrá hacerse sin problemas.
Siempre hemos intentado introducir a los estudiantes a la química descriptiva y
la inorgánica, integrando ejemplos a todo lo largo del texto. Hay ejemplos pertinentes e importantes de la química “real” entretejidos en todos los capítulos como una
forma de ilustrar los principios y aplicaciones. Algunos capítulos, desde luego, tratan
más directamente las propiedades de los elementos y sus compuestos, sobre todo los
capítulos 4, 7, 12, 18 y 22 al 25. También incorporamos la química descriptiva orgánica e inorgánica en los ejercicios de final de capítulo.
Nuestro objetivo principal en la novena edición ha sido reforzar un libro de texto ya
de por sí completo y confiable pero conservando su estilo eficaz y tan gustado. Los
puntos fuertes tradicionales de Química: la ciencia central incluyen la claridad en la redacción, la exactitud científica actualizada, los valiosos ejercicios de fin de capítulo y
la consistencia de todos los temas tratados en el texto. Al hacer los cambios para esta
edición, hemos tratado de responder a la retroalimentación recibida de los profesores
y estudiantes que usaron la octava edición. Los estudiantes aprecian el estilo de redacción amable con ellos, y se ha preservado el mismo estilo en la novena edición. Las
Secciones que han parecido más difíciles a los estudiantes se reescribieron y, en muchos casos, se ilustraron con dibujos mejorados. A fin de facilitar el uso del texto por
parte de los estudiantes, hemos conservado un diseño limpio, más abierto, en la formación del libro.
Además, seguimos fortaleciendo el programa de ilustraciones a fin de comunicar mejor la belleza, la emoción y los conceptos de la química. El mayor uso de ilustraciones moleculares generadas por computadora, proporciona a los estudiantes
una mejor idea de la arquitectura molecular con modelos de esferas y varillas. Además, se han agregado mapas de distribución de carga en casos selectos en los que
pensamos que ayudan al estudiante a entender los conceptos. Hemos hecho hincapié en las representaciones tridimensionales en los dibujos. Nuestro objetivo sigue
siendo utilizar el color y fotografías para subrayar los puntos importantes, concentrar la atención del estudiante y hacer el texto atractivo e incitante, sin distraer al lector.
Seguimos haciendo hincapié en el aprendizaje orientado hacia los conceptos en
todo el libro. Una nueva característica de esta edición es el resumen “Lo que veremos” al principio de cada capítulo. Ahí se proporciona un panorama somero de las
principales ideas y relaciones que se cubrirán en el capítulo. Cabe esperar que los estudiantes iniciarán el estudio del capítulo con más confianza al tener una idea de la
dirección en que su estudio los llevará. Los vínculos de conceptos (•) siguen proporcionando referencias cruzadas fáciles de ver que conectan con material pertinente
expuesto en un punto anterior del texto. Los ensayos titulados Estrategias en química, que proporcionan consejos a los estudiantes sobre cómo resolver problemas y “pensar como químico”, siguen siendo una característica importante. Se han incorporado
más ejercicios conceptuales al final de capítulo. También se ha aumentado el número de ejercicios integradores, que ofrecen a los estudiantes la oportunidad de resol-
ver problemas más difíciles que integran los conceptos del capítulo actual con los de
Hemos mantenido la frescura del texto conservando su actualidad. Las referencias
a sucesos actuales ayudan a los estudiantes a relacionar su estudio de la química con sus
experiencias cotidianas. Nuevos ensayos en nuestras populares series La química en acción y Química y vida destacan los sucesos mundiales, descubrimientos científicos y avances médicos que han ocurrido desde la publicación de la octava edición. Seguimos
concentrándonos en los aspectos positivos de la química, pero sin ocultar los problemas
que pueden surgir en un mundo cada vez más tecnológico. Nuestro objetivo es ayudar
a los estudiantes a apreciar la perspectiva de la química del mundo real y las formas en
que la química afecta su vida.
También, usted encontrará que hemos:
• Revisado los ejercicios de fin de capítulo, concentrándonos sobre todo en los
ejercicios con número negro (cuya respuesta no se da en el Apéndice).
• Integrado más preguntas conceptuales al material de fin de capítulo.
• Actualizado los ejercicios con el CD en el material al final del capítulo. Estos
ejercicios aprovechan los componentes de medios integrados y amplían la comprensión del estudiante gracias a las ventajas de las presentaciones interactivas.
Los ejercicios de esta Sección con número azul, no se incluyen en el CD. Sin embargo, aparecen en la dirección www.pearsoneducacion.net/ brown
• Continuado la práctica de usar un icono para el estudiante en los márgenes, para indicar dónde se puede ampliar la comprensión de un concepto o tema realizando una actividad del sitio Web o del CD.
• Incorporado la estrategia de resolución de problemas por pasos de Análisis, Estrategia, Resolución y Comprobación a la mayor parte de los Ejercicios tipo de
muestra del libro, a fin de orientar mejor al estudiante en la resolución del problema.
• Agregado estrategias de resolución de problemas a dos columnas en Ejercicios
tipo, selectos, a fin de delinear el proceso en que se basan los cálculos matemáticos y enseñar a los estudiantes la mejor forma de efectuar esos cálculos.
• Revisado y modificado todos los capítulos con base en retroalimentación de revisores y usuarios. Por ejemplo, hemos:
— Agregado una breve introducción a la química orgánica en el capítulo 2.
— Mejorado la presentación de la primera ley de la termodinámica en el capítulo 5.
— Ampliado el tratamiento de la superconductividad en el capítulo 12.
— Revisado el tratamiento introductorio de equilibrio para eliminar la distinción artificial entre constantes de equilibrio en fase gaseosa y acuosa.
— Añadido una nueva Sección sobre química verde, que se concentra en los
impactos ambientales de los procesos químicos.
— Mejorado el tratamiento de los compuestos de coordinación en el capítulo 24.
En las páginas que siguen se dan detalles más específicos de cómo el programa
integrado de aprendizaje de la novena edición contribuirá al éxito de los alumnos
(Material disponible sólo en inglés) para el profesor.
• Soluciones a los ejercicios (0-13-009798-5) Se dan las respuestas completas de
todos los ejercicios de fin de capítulo.
• Manual de recursos del profesor (0-13-0098902-7) Esta útil guía describe todos
los recursos con que cuentan los profesores y explica cómo integrarlos en el curso. El manual está organizado por capítulos y ofrece esquemas detallados para
cada clase y descripciones completas de todas las demostraciones en clase disponibles, las secuencias animadas de conceptos, todas las demostraciones en
vídeo, ideas erróneas comunes que tienen los estudiantes y mucho más.
• Banco de preguntas de examen (0-13-009792-6) Este archivo ahora ofrece un
surtido de más de 3,800 preguntas, 25% más que la edición anterior.
• TestGen-EQ (0-13-009793-4) Nuevo software de banco de exámenes diseñado
pensando en preguntas algorítmicas. Esta versión computarizada del Archivo de
preguntas de examen incluye versiones electrónicas de las 3,800 preguntas. TestGen-EQ permite crear y adaptar exámenes según sus necesidades particulares
e incluye herramientas para administración de cursos, generación algorítmica de
preguntas y administración de exámenes a través de una red de área local.
• Central Science Live — Sitio Web acompañante www.pearsoneducacion. net/
brown El sitio Web acompañante es el punto central de acceso al conjunto de
medios. Los profesores pueden pedir a sus estudiantes que practiquen su comprensión de lectura y sus destrezas en el Problem Solving Center, navegar la
Web en busca de recursos relacionados con los capítulos, 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, más de 30 segmentos de vídeo
con demostraciones de laboratorio y más de 100 animaciones de conceptos centrales. Con el software MediaPortfolio acompañante, los profesores pueden buscar figuras y otros elementos audiovisuales en índices de imágenes miniatura
y descripciones, y también por palabra clave o título. Además, todas las Actividades del estudiante que vienen en el CD de este libro aparecen también en el
CD/DVD para el profesor. Las imágenes y vídeos se pueden copiar y pegar,
o incluir en presentaciones MS PowerPoint ® u otros documentos. El juego
también contiene el Manual de recursos del profesor en formato MS Word ®,
una presentación PowerPoint preconstruida para cada capítulo, así como todos
los elementos audiovisuales interactivos desarrollados específicamente para Química: la ciencia central, novena edición.
• Laboratory Experiments (Nelson/Kemp) (0-13-009797-7) Este manual incluye 41 experimentos bien afinados que introducen al estudiante a las técnicas básicas de laboratorio e ilustran principios centrales de la química. Contiene
preguntas previas a la práctica y hojas de informe desprendibles. Esta nueva
edición se ha modificado de modo que se correlacione más estrechamente con
el texto. También se ha actualizado la información de seguridad y disposición de
(Material disponible sólo en inglés) Para el estudiante
• Central Science Live—El paquete audiovisual para la novena edición consta de
dos componentes que pueden ser independientes o usarse juntos: el sitio Web
acompañante y el CD. El acceso al material completo del sitio Web acompañante requiere un código de acceso.
Central Science Live — sitio Web acompañante www.pearsoneducacion.net/
brown Ahora más integrado aún y más fácil de usar, este innovador centro de
recursos en línea está diseñado específicamente para apoyar y complementar
Química: la ciencia central, novena edición. Es la puerta de acceso a Central Science
Live e incluye:
— Un centro de resolución de problemas, donde los estudiantes tienen acceso a más de 2000 problemas adicionales que incluyen preguntas generadas
algorítmicamente y preguntas que no son de opción múltiple, todo organizado por capítulo y cada uno con sugerencias específicas y retroalimentación detallada.
— Un módulo de visualización de moléculas, con modelos tridimensionales
preconstruidos de las moléculas que se ven en el texto, los cuales pueden
manipularse en tiempo real y exhibirse en diferentes representaciones.
— Módulo de temas de actualidad, renovado continuamente, que vincula a
los estudiantes con artículos recientes de la prensa, así como un centro de
recursos de Web que vincula a los estudiantes con otros sitios Web selectos relacionados con la química.
— Un módulo de actividades del estudiante, con cientos de vídeos, animaciones y simulaciones interactivas que ayudan a los estudiantes a descubrir la
química. Los vídeos muestran demostraciones reales de química, mientras
que las animaciones se concentran en los procesos moleculares que no se
pueden ver de ninguna otra manera, y las simulaciones interactivas permiten a los estudiantes realizar experimentos y sacar conclusiones con base
en resultados experimentales simulados.
Central Science Live — CD Este apoyo hecho específicamente para Química: la
ciencia central, novena edición, presenta temas fundamentales de la química de
forma dinámica e interactiva. Está diseñado para el estudiante e incluye:
— Más de 60 animaciones cortas, narradas, que presentan temas selectos más
fáciles de entender visualmente que con palabras, y más de 30 vídeos de
demostración de laboratorio que muestran a la química en acción.
— Más de 100 Actividades del estudiante, actividades interactivas y simulaciones que permiten al estudiante aprender tomando la iniciativa, modificando condiciones, ajustando variables y estableciendo tendencias.
— El software MediaPortfolio que permite buscar temas con imágenes miniatura, o buscar por palabras o tipos de medio, con vínculos al contenido
Química: la ciencia central, novena edición, pretende introducir al lector a la química moderna. Durante los muchos años en que hemos practicado la química, hemos constatado que esta ciencia es un reto intelectual emocionante y una parte
extraordinariamente rica y variada de nuestra herencia cultural. Esperamos que,
a medida que el lector avance en el estudio de la química, compartirá con nosotros algo de ese entusiasmo, emoción y apreciación. También esperamos que se
convenza de la importancia de la química en su vida diaria. Como autores, hemos sido efectivamente contratados por su profesor para ayudarle a usted a
aprender química. Con base en los comentarios de estudiantes y profesores que
han utilizado este libro en sus ediciones anteriores, creemos que hemos realizado bien esa tarea. Desde luego, confiamos en que el texto seguirá evolucionando
a través de ediciones futuras. Lo invitamos a escribirnos para comunicarnos lo
que le gusta de este libro, a fin de saber en qué le hemos ayudado más. También,
nos gustaría conocer las deficiencias, con objeto de mejorar el libro en ediciones
subsecuentes. Nuestras direcciones se proporcionan al final del prefacio.
Consejos para aprender y estudiar química
El aprendizaje de la química requiere tanto la asimilación de muchos conceptos nuevos como el desarrollo de habilidades analíticas. En este texto, le ofrecemos
numerosas herramientas para ayudarle a tener éxito en ambas cosas. Proporcionamos los detalles de las características de este libro en la “visita guiada”
de las páginas xxxii a la xxxvi. Creemos que le resultará útil examinar dichas
Conforme vaya avanzando en el curso de química, es importante que adquiera buenos hábitos de estudio para facilitar el proceso de aprendizaje. Ofrecemos las siguientes sugerencias para tener éxito en el estudio de la química:
¡No se atrase! En el curso de química, los nuevos temas se apoyan en el material ya presentado. Si se atrasa en su lectura y en la resolución de problemas,
se le dificultará mucho más entender las exposiciones y explicaciones de los temas actuales. Estudiar un día antes del examen por lo general es una forma muy
poco eficaz de aprender cualquier materia, incluida la química.
Concentre su estudio. La cantidad de información que recibirá en el curso de
química a veces le parecerá abrumadora. Es indispensable reconocer los conceptos y destrezas que tienen especial importancia. Escuche con cuidado las pautas
y el hincapié hecho por los profesores. Ponga atención en las destrezas que se destacan en los ejercicios de muestra y en las tareas. Tome nota de las frases que
aparecen en cursivas en el texto, y estudie los conceptos que se presentan en los
resúmenes de los capítulos.
Tome buenos apuntes durante la clase. Sus apuntes serán un registro claro y
conciso del material que su profesor considera más importante. Utilice los apuntes junto con el presente texto; es la mejor manera de determinar cuál material
se debe estudiar.
Lea someramente los temas del texto, antes de que se traten en clase. Reseñar un tema antes de la clase le permitirá tomar mejores apuntes. Primero lea la introducción y el resumen, y luego haga una lectura rápida del capítulo, saltándose los
Ejercicios tipo y las secciones suplementarias. Preste atención a los títulos de las
secciones y subsecciones, que dan una idea del alcance de los temas. Evite la idea
de que debe aprender y entender todo en la primera vez.
Después de la clase, lea con cuidado los temas tratados en ella. Es probable que necesite leer el material asignado más de una vez para dominarlo. Al leer, preste
atención a los conceptos presentados y a su aplicación en los Ejercicios tipo. Una
vez que sienta que entiende un Ejercicio tipo, ponga a prueba su comprensión
resolviendo el Ejercicio de aplicación que lo acompaña. Al avanzar en el texto,
encontrará Ejercicios integradores resueltos: síntesis de conceptos. Éstos están diseñados para ver cómo los conceptos y métodos aprendidos en capítulos anteriores
se relacionan con el material recién aprendido.
Aprenda el lenguaje de la química. Al estudiar química, encontrará muchas palabras nuevas. Es importante fijarse en ellas y conocer su significado, o las entidades a las que se refieren. Saber identificar las sustancias químicas por su
nombre es una destreza importante; puede ayudarle a evitar dolorosos errores
en los exámenes.
Intente resolver todos los ejercicios de fin de capítulo asignados. La resolución de
los ejercicios señalados por el profesor permite adquirir la práctica necesaria para recordar y utilizar las ideas fundamentales del capítulo. No se puede aprender sólo observando; hay que participar. En particular, no sucumba a la tentación
de ver el Manual de soluciones (si tiene acceso a uno), antes de haber hecho
un esfuerzo sincero por resolver por su cuenta el ejercicio. Si realmente se atora
con un ejercicio, pida ayuda a su profesor, a su asistente o a otro estudiante. Dedicar más de 20 minutos a un solo ejercicio pocas veces es productivo, a menos
que se sepa que su grado de dificultad es excepcional.
Aproveche el sitio Web. Algunas cosas se aprenden más fácil descubriéndolas,
y otras se aprecian mejor en tres dimensiones. Use el sitio Web que acompaña a
este texto para sacar el máximo provecho del tiempo que dedique a la química.
Lo fundamental es trabajar duro, estudiar eficazmente y aprovechar las herramientas disponibles, incluido este libro. Queremos ayudarle a aprender más acerca del mundo de la química y a entender por qué es la ciencia central.
Este libro debe su forma y organización finales a la ayuda y el asiduo trabajo de muchas personas. Varios colegas nos ayudaron inmensamente compartiendo su perspicacia, reseñando nuestra redacción original u ofreciendo sugerencias para mejorar el texto. Queremos agradecer en especial a:
Revisores de la novena edición
David Lehmpuhl
Merrill Blackman (Col.)
Gary L. Lyon
Daeg Scott Brenner
Albert H. Martin
Gregory Alan Brewer
William A. Meena
Massoud Miri
Gene O. Carlisle
Dana Chatellier
Mohammad Moharerrzadeh
Elzbieta Cook
Robert T. Paine
Dwaine Davis
Broward C. C
Kim Percell
Clark L. Fields
Jan M. Fleischner
Eugene Stevens
Edmund Tisko
John M. Halpin
Richard S. Treptow
Roger K. House
Siam Kahmis
Linda M. Wilkes
Darren L. Williams
George P. Kreishman
Troy D. Wood
Paul Kreiss
Verificadores de exactitud de la novena edición
Boyd Beck
B. Edward Cain
Christopher J. Peeples
Thomas Edgar Crumm
Jimmy R. Rogers
Jeffrey Madura
Hilary L. Maybaum
Think Quest, Inc.
Nuestro agradecimiento especial a quienes proporcionaron valiosa retroalimentación a los autores y/o a la casa editorial:
James Birk
Roger DeKock
Rik Blumenthal
Friedrich Koknat
Daniel T. Haworth
Thomas R. Webb
Revisores de ediciones previas
Donald E. Linn, Jr.
Robert Allendoerfer
Boyd R. Beck
College at Geneseo-SUNY
Ramón López de la Vega
Preston J. MacDougall
Asoka Marasinghe
Earl L. Mark
Robert D. Cloney
Edward Werner Cook
Tunxis Community Technical College
Massoud (Matt) Miri
John M. DeKorte
Ross Nord
Joe Franek
John I. Gelder
Thomas J. Greenbowe
Robert C. Pfaff
Jeffrey A. Rahn
Marie Hankins
Mark G. Rockley
Gary G. Hoffman
Michael J. Sanger
Jerry L. Sarquis
Manickam Krishnamurthy
Gray Scrimgeour
Brian D. Kybett
William R. Lammela
Laurence Werbelow
N. Dale Ledford
Donald Kleinfelter
Verificadores de exactitud de ediciones previas
Leslie Kinsland
Nuestro agradecimiento especial a otras personas que intervinieron en la revisión del texto de la edición anterior y
sus diversos componentes:
Pat Amateis
Neil Kestner
Karen Weichelman
También nos gustaría expresar nuestro profundo agradecimiento a nuestros
colegas de Prentice Hall, quienes han trabajado tan duro para hacer posible esta edición: Nicole Folchetti, nuestra editora de química, que aportó imaginación
y energía a esta edición y ensambló todas las partes, a veces contra nuestra interferencia; Carol Trueheart y Ray Mullaney, nuestros editores de desarrollo editorial, cuyo compromiso a largo plazo con este libro han ayudado a mantenerlo
en primer plano; John Challice, editor en jefe, que sigue con su costumbre de
apoyarnos y hacer valiosas aportaciones; Kathleen Schiaparelli, editora ejecutiva adjunta, por su apoyo y estímulo; John Murdzek, nuestro editor de desarrollo, cuyo buen juicio y perspicaz ojo han cuidado el estilo y calidad de
presentación del libro; Fran Daniele, que trabajó con un programa muy difícil
para sacarnos avante en el proceso de producción; Paul Draper, nuestro editor
audiovisual; y Ann Madura, editora de desarrollo audiovisual, que han seguido ampliando el valor y el alcance de los materiales audiovisuales del libro; Jerry
Marshall, nuestro investigador de fotografías, Kristen Kaiser, gerente de proyecto y Eliana Ortiz, asistente editorial, por sus valiosas aportaciones especiales al
Hacemos patente en especial nuestra gratitud a todos los estudiantes y profesores que nos proporcionaron comentarios y sugerencias acerca de Química: la
ciencia central, octava edición. Verán muchas de sus sugerencias incorporadas en
la novena edición.
Por último, agradecemos a nuestros familiares y amigos su amor, apoyo y paciencia durante la realización de esta edición.
tlbrown@uiuc.edu
lemay@unr.edu
bursten.1@osu.edu
jburdge@fau.edu
Guía del estudiante para usar este texto
as páginas siguientes presentan un recorrido de las características principales del texto y de sus
componentes audiovisuales integrados. Este sistema de aprendizaje se diseñó pensando en usted,
el estudiante. Esperamos que disfrute su estudio de la química, la ciencia central.
Secciones “Lo que veremos”
Si al principio de cada capítulo lee las secciones “Lo que veremos”, tendrá una
idea de lo que se verá en el capítulo y podrá reconocer las ideas y relaciones clave
de los temas del capítulo.
Iniciaremos nuestro estudio con
una perspectiva muy breve de qué
es la química y por qué es útil estudiarla.
Luego examinaremos las formas
fundamentales de clasificar los materiales, distinguiendo entre sustancias puras y mezclas, y observando
que hay dos tipos de sustancias puras básicamente distintas: elementos
y compuestos.
Luego consideraremos algunas de
las propiedades que usamos para caracterizar, identificar y separar sustancias.
Aprender a resolver eficazmente problemas es una de las metas más importantes
de este curso. Para ayudarle a adquirir confianza en la resolución de problemas,
el texto integra varias características pedagógicas.
Muchas propiedades se basan en
mediciones cuantitativas, que tienen tanto números como unidades.
Muestran la estrategia y los procesos mentales que intervienen en la resolución
de cada ejercicio.
EJERCICIO TIPO 3.13
El ácido ascórbico (vitamina C) contiene 40.92% en masa de C, 4.58% en masa de H y 54.50% en masa de O. Determine la fórmula empírica
del ácido ascórbico.
Análisis: Se nos dan los porcentajes en masa de los elementos en el ácido ascórbico y se nos pide la fórmula empírica.
Estrategia: La estrategia para determinar la fórmula empírica de una sustancia a partir de su composición elemental implica los cuatro pasos que se dan en la figura 3.11.
Resolución: Primero suponemos, por
sencillez, que tenemos exactamente 100 g
del material (aunque podríamos usar
cualquier cantidad). En 100 g de ácido
ascórbico tenemos
40.92 g C, 4.58 g H, y 54.50 g O.
Segundo, calculamos el número de moles de cada elemento en esta muestra:
Moles de C = (40.92 g C ) a
b = 3.407 mol C
Moles de H = (4.58 g H ) a
b = 4.54 mol H
1.008 g H
Moles de O = (54.50 g O ) a
Tercero, determinamos la proporción
entera de moles más simple dividiendo
cada número de moles entre el número
más pequeño de moles, 3.406:
b = 3.406 mol O
La relación para H se aleja demasiado
de 1 para atribuir la diferencia a errores
experimentales; de hecho, es muy cercana a 1 13 . Esto sugiere que, si multiplicamos las proporciones por 3,
obtendremos números enteros:
C : H : O = 3(1 : 1.33 : 1) = 3 : 4 : 3
Las proporciones molares enteras nos
dan los subíndices de la fórmula empírica. Así, la fórmula empírica es
C3H 4O 3
Comprobación: Es tranquilizador ver que los subíndices son números enteros de tamaño moderado. De otra forma, no tendríamos muchas
bases para juzgar qué tan razonable es nuestra respuesta.
Se determina que una muestra de 5.325 g de benzoato de metilo, un compuesto empleado en la elaboración de perfumes, contiene 3.758 g de
carbono, 0.316 g de hidrógeno y 1.251 g de oxígeno. Obtenga la fórmula empírica de esta sustancia.
Respuesta: C4H4O
Análisis/estrategia/
resolución/comprobación
Ofrece un marco coherente
para entender mejor qué
nos están pidiendo,
planear cómo resolver cada
problema y verificar que la
respuesta sea correcta.
Ejemplos resueltos a dos
En EJERCICIO TIPO, se
explican los procesos
mentales que intervienen en
cada paso de un cálculo
matemático, a fin de que el
lector entienda conceptualmente el cálculo.
Incluyen respuestas pero
no soluciones, lo que da al
lector la oportunidad de
probar sus conocimientos y
obtener retroalimentación
Los recuadros de Estrategias en química le
enseñan a analizar la información y organizar sus ideas; están diseñados para ayudarle a mejorar tanto su capacidad de resolución de problemas como su habilidad
de razonamiento crítico.
Estrategias en química Reconocimiento de patrones
Alguien dijo alguna vez que beber de la fuente del conocimiento en
un curso de química equivale a beber de una toma de agua para incendio. Es verdad que en ocasiones el ritmo parece vertiginoso, pero
lo más importante es que nos podemos ahogar en los datos si no percibimos los patrones generales. La importancia del uso de patrones y
del aprendizaje de reglas y generalizaciones es que nos ahorran tener
que aprender (o memorizar) muchos datos individuales; vinculan las
ideas principales para que no nos perdamos en los detalles.
A muchos estudiantes les cuesta trabajo la química porque no
perciben las relaciones entre los temas, los vínculos entre las ideas.
En consecuencia, tratan cada idea y problema como algo único, en lugar de un ejemplo o aplicación de una regla, procedimiento o relación general. Comience a percibir la estructura del tema. Preste
atención a las tendencias y reglas que se dan para resumir una colec-
ción amplia de información. Advierta, por ejemplo, cómo la estructura atómica nos ayuda a entender la existencia de isótopos (como se
observa en la tabla 2.2) y cómo la tabla periódica nos ayuda a recordar las cargas de los iones (como se ve en la figura 2.22). Tal vez el
lector se sorprenda a sí mismo observando patrones que ni siquiera
hemos mencionado explícitamente. Es posible incluso que haya observado ciertas tendencias en las fórmulas químicas. Si nos movemos a lo ancho de la tabla periódica desde el elemento 11, Na, vemos
que los elementos forman compuestos con F que tienen las siguientes composiciones: NaF, MgF2 y AlF3. ¿Continúa esta tendencia?
¿Existen SiF4, PF5 y SF6? Claro que sí. Si ha captado tendencias como
éstas a partir de las migajas de información que ha visto, está en ventaja y ya se ha preparado para algunos temas que abordaremos en capítulos posteriores.
Ejercicios de fin de capítulo
La primera sección de ejercicios se agrupa
por tema. Los ejercicios se presentan en
5.1 ¿En qué dos formas puede estar la energía que tiene un
objeto? ¿En qué difieren esas dos formas?
pares que ofrecen múltiples oportunidades
5.2 Suponga que lanza una pelota de tenis hacia arriba. (a)
¿La energía cinética de la pelota aumenta o disminuye
de probar cada concepto.
conforme asciende? (b) ¿Qué sucede con la energía potencial de la pelota conforme ésta asciende? (c) Si se impartiera la misma cantidad de energía a una esfera del mismo
● Los ejercicios apareados van seguidos de una
tamaño que la pelota de tenis, pero con el doble de masa, ¿qué altura alcanzaría en comparación con la pelota de
serie de ejercicios adicionales. Éstos no vienen
tenis? Explique sus respuestas.
en categorías, porque en muchos de ellos
5.3 (a) Calcule la energía cinética en joules de una pelota de
golf de 45 g que se mueve a 61 m/s. (b) Convierta esta
intervienen múltiples conceptos del capítulo.
energía a calorías. (c) ¿Qué sucede con esta energía cuan●
do la pelota cae en una trampa de arena?
5.5 En muchos trabajos de ingeniería es común usar la unidad térmica británica (Btu). Una Btu es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 lb de
agua en 1ºF. ¿Cuántos joules hay en una Btu?
5.6 El watt es una unidad de potencia (la rapidez de cambio
de la energía) igual a 1 J/s. ¿Cuántos joules hay en un kilowatt-hora?
5.7 Un adulto irradia aproximadamente el mismo calor a su
entorno que una bombilla incandescente de 100 watts.
¿Cuánta energía total en kcal irradia a su entorno un adulto en 24 horas?
5.8 Describa la fuente de la energía y la naturaleza de las conversiones de energía que se efectúan cuando una bombilla
eléctrica de 100 watts irradia energía a su entorno. Compare esto con la fuente de energía y las conversiones de
energía que se efectúan cuando una persona adulta irradia energía a su entorno.
5.4 (a) ¿Qué energía cinética en joules tiene una motocicleta de
Hay ejercicios integradores al final de los
950 lb que avanza a 68 mph? (b) ¿En qué factor cambiará
la energía cinética si la velocidad de la motocicleta baja a
5.9 Suponga que se dispara un perdigón con un rifle de aire
capítulos apropiados que conectan conceptos
34 mph?
(c) ¿Qué sucede
con la energía cinética
de la moverticalmente
hacia arriba. ¿Por qué llega un momento
11: Síntesis
tocicleta
detenerla?
en queyelun
subir y regresa
al suelo,Su
endenvez
La sustancia CS2 tiene un punto de fusión de 110.8°C
puntodeja
de 46.3°C.
del capítulo en curso con los de capítulos
sidad a 20°C es de 1.26 g/cm3, y es altamente inflamable. (a) ¿Cómo se llama este compuesto?
anteriores. Estos ejercicios ayudan a entender
Physics, se dirigiría a la sección de compuestos inorgánicos u orgánicos? Explique. (c) ¿Cómo clasificaría
más a fondo las interrelaciones de la química.
la combustión de este compuesto en aire. (Tendrá que decidir cuáles son los productos de oxidación más probables.) (e) La temperatura y presión críticas de CS2 son 552 K y 78 atm, respecAdemás, sirven como repaso general de los
tivamente. Compare estos valores con los del CO2 (Tabla 11.5) y comente los posibles orígenes
las diferencias. (f) ¿Cabría esperar que la densidad de CS2 a 40°C sea mayor o menor que a
conceptos importantes. Muchos capítulos contienen de
20°C? ¿Qué explica la diferencia?
también un Ejercicio integrador resuelto al final del
Solución (a) El compuesto se llama disulfuro de carbono, por analogía con los nombres de otros
compuestos moleculares binarios. • (Sección 2.8) (b) La sustancia aparecerá como compuescapítulo que permite practicar la resolución de
to inorgánico; no contiene enlaces carbono-carbono ni enlaces C⎯ H, que son las características estructurales comunes de los compuestos orgánicos. (c) Dado que CS2(s) consiste en
problemas que abarcan más de un concepto.
moléculas individuales de CS2, sería un sólido molecular en el esquema de clasificación de la
Al final del libro se dan las respuestas de los ejercicios con número rojo. Los ejercicios más difíciles se
indican encerrando en corchetes el número del
Los Ejercicios con el CD-ROM se contestan usando
los vídeos y simulaciones del sitio Web acompañan
te. Si contesta estas preguntas, ampliará su compren
sión práctica del material.
tabla 11.7. (d) Los productos más probables de la combustión son CO2 y SO2. • (Secciones 3.2
y 7.6) En ciertas condiciones, podría formarse SO3, pero esto sería menos probable. Por tanto, tenemos la ecuación siguiente para la combustión:
Ejercicios con el CD-ROM
4.105 El vídeo Electrólitos no electró
ítulo 4.1) y los vídeos Ácidos
acuosos y
(Aqueous Acids and Aqueous
siete sustancias
en l vídeos,
ecuació
ímica que corr
rmula quí
12H22O11.) Si
4 106 E l íd El t ólit f
débil (St
4.109 Despu s
el ví
ó o (Solution
from a Solid,
eCapítulo
4.5), conteste las preguntas siguientes:
ó r
solución? )
el oceso de pr
a partir de un
(c) ¿
ñ di l l t ?
Central Science Live - sitio Web acompañante
www.pearsoneducacion.net/brown
El sitio Web Brown/LeMay/Bursten se diseñó
específicamente para apoyar y ampliar el estudio de
la química. Cuenta con un Centro de resolución
de problemas donde el lector tendrá acceso a más de
2500 ejercicios conceptuales y cuantitativos adicionales. Cada problema se clasifica por capítulo y se
relaciona con el texto; además, ofrece sugerencias y
retroalimentación específica cuando la respuesta es
Uno de los retos que el estudiante enfrenta en
química general es la naturaleza a menudo abstracta
del tema. En primer lugar, la química utiliza un
lenguaje simbólico basado en fórmulas y ecuaciones
químicas. En segundo lugar, la química se basa en el
comportamiento de moléculas y átomos: partículas
tan pequeñas que no podemos verlas.
Este texto se diseñó expresamente para ayudar al
lector a visualizar la química que necesita aprender
en su curso. Dedique tiempo a las ilustraciones del
texto, le ayudarán a comprender los conceptos
de química expuestos.
y moleculares
La cuidadosa inclusión de dibujos
moleculares en algunas fórmulas químicas
ayuda a ver la relación entre los símbolos
que escribimos y las moléculas a las que
se refieren
Ilustraciones compuestas
Estas ilustraciones combinan fotografías y dibujos
moleculares, y permiten entender mejor las
relaciones entre las propiedades macroscópicas de
la materia y su estructura microscópica subyacente
en los niveles atómico y molecular.
Al(H2O)63(ac)
Al(H2O)3(OH)3 (s)
Al(H2O)2(OH)43(ac)
Al3
Ilustraciones moleculares
Las imágenes de moléculas y materiales generadas por computadora
proporcionan representaciones visuales de la materia en el nivel atómico.
Estos dibujos le ayudarán a visualizar
las moléculas en tres dimensiones y
mejorarán su comprensión de la arquitectura molecular.
Á Fi
ól d
Central Science Live — CD
Aunque la ventana primaria a los elementos audiovisuales es el sitio Web acompañante, se cargarán con
mucha mayor rapidez si el lector usa el CD. Incluso
podrá ver los elementos fuera de línea empleando
una herramienta de navegación que viene en el CD.
El acompañante audiovisual de Química: la ciencia
central, novena edición infunde vida al mundo molecular con más de 90 vídeos (incluidas animaciones
escritas y desarrolladas por Ted Brown) así como
numerosos modelos en tres dimensiones
(3-D). Además, el sitio Web acompañante ofrece más
de 40 simulaciones, que guían al estudiante en la
realización de experimentos virtuales para descubrir
y endender mejor conceptos químicos. La indicación
de visitar el sitio Web acompañante es el icono
El sitio Web Brown/LeMay/Bursten ofrece un módulo de visualización de moléculas que contiene cientos
de modelos moleculares. Lo nuevo para esta edición
es el módulo de Actividades del estudiante, que contiene vídeos, animaciones y actividades.
¿Por qué es la química “la ciencia central”? En este texto y en su curso reconocerá la importancia de la
química para sus principales áreas de estudio y en el mundo a su alrededor. Verá por qué la química es
fundamental para entender nuestro entorno, los nuevos avances tecnológicos y nuestra sociedad.
Química y vida y La química en acción
En 2001 la Oficina de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA,
por sus siglas en inglés) emitió una regla que reduce la norma de arsénico en los abastos públicos de agua de 50,000 ppm (equivalentes a
50 μg/L) a 10,000 ppm y que entrará en vigor en 2006. Casi todas las
regiones de Estados Unidos tienden a tener niveles de arsénico de bajos
a moderados (2000 a 10,000 ppb) en las aguas freáticas (Figura 22.43 »).
La región occidental tiende a tener niveles más altos, provenientes
principalmente de fuentes geológicas naturales de la zona.
En el agua las formas más comunes de arsénico son el ion arseniato
y sus hidrogenaniones protonados (AsO4, HAsO42 y H2AsO4), y
el ion arsenito y sus formas protonadas (AsO33, HAsO32, H2AsO3
y H3AsO3). En conjunto, se hace referencia a estas especies, de acuerdo
con el número de oxidación del arsénico, como arsénico(V) y arsénico(III),
respectivamente. El arsénico(V) es el más frecuente en las aguas de superficie ricas en oxígeno (aeróbicas), en tanto que el arsénico(III) tiene
más probabilidad de estar presente en aguas freáticas pobres en oxígeno (anaeróbicas). En el intervalo de pH de 4 a 10, el arsénico(V)
está presente principalmente como HAsO42 y H2AsO4, y el arsénico(III), como el ácido neutro, H3AsO3.
Una de las dificultades que se tienen para establecer los efectos
sobre la salud del arsénico del agua potable es la diferente química
del arsénico(V) y el arsénico(III), así como las distintas concentraciones que se requieren para que haya respuesta fisiológica en las diferentes
personas. Sin embargo, los estudios estadísticos que correlacionan
importantes en la introducción de polímeros de ingeniería como comlos niveles de arsénico con la incidencia de enfermedades indican un
ponentes de los motores y partes de carrocerías de los automóviles.
riesgo de cáncer pulmonar y de la vejiga, incluso con niveles bajos de
Por ejemplo, la figura 12.14 « muestra el múltiple de una serie de moarsénico. Un informe de 2001 del Consejo Nacional de Investigación sutores V-8 para camionetas y vagonetas
Ford. El uso de un polímero de
giere, por ejemplo, que las personas que consumen agua con 3000 ppb
ingeniería en esta aplicación ahorra
en- de alrededor de 1 en 1000 de
de arsénico
underiesgo
samblado. El múltiple, hechocontraer
de nylon,
ser estable
a altasdurante
tem- su vida. Con 10,000 ppb, el
peraturas.
riesgo es de aproximadamente 3 en 1000.
También es posible moldear partes
conpara
polímeLas tecnologías
eliminar el arsénico funcionan con
ros de ingeniería. Los componentes
sue- en la forma de arsénico(V), por
len pesar menos que los componentes
a los que sustituyen,
lo cual las estrategias
de agua requieren una preoxidamejora el rendimiento del combustible.
Lospotable.
delenNueción del agua
forma de arsénico(V), se dispone
vo Beetle de Volkswagen (Figura 12.15 «), por ejemplo, están
hechos de nylon reforzado con un segundo polímero, éter de polifenileno (ppe), que tiene la estructura siguiente:
Los recuadros Química y vida y La química en
acción subrayan el impacto de la química
sobre los sucesos mundiales, descubrimientos científicos y avances médicos. Su profesor podría pedirle leer estos ensayos, o usted
podría querer leerlos por su cuenta. Le
mostrarán una nueva perspectiva del mundo
Hacia el automóvil
Hay muchos polímeros que se pueden formular y procesar de modo que adquieran suficiente resistencia estructural, rigidez y estabilidad ante el calor como para sustituir a los metales, el vidrio y otros
materiales en diversas aplicaciones. La cubierta exterior de los motores eléctricos y aparatos caseros como cafeteras y abrelatas, por
ejemplo, se fabrican con polímeros de fórmula especial. Los polímeros
de ingeniería se producen específicamente para aplicaciones especiales mediante la selección y combinación de polímeros y la modificación de los pasos de su procesamiento. Por lo regular, cuestan menos
o tienen un mejor desempeño que los materiales a los que sustituyen.
Además, suele ser mucho más fácil moldear y dar color a las piezas
individuales y ensamblarlas para crear el producto final.
El automóvil moderno ofrece muchos ejemplos de los avances
que han logrado los polímeros de ingeniería en el diseño y la construcción de automóviles. Desde hace mucho, el interior de los vehículos consta principalmente de materiales plásticos. Gracias al
desarrollo de materiales de alto desempeño, se han logrado avances
Al menos 10% de las muestras tienen más de 10 ppm de As
Al menos 10% de las muestras tienen más de 5 ppm de As
Al menos 10% de las muestras tienen más de 3 ppm de As
Menos de 10% de las muestras tienen más de 3 ppm de As
Á Figura 22.43
Los condados (municipios) en los que al
menos 10% de las muestras de agua freática tienen más de
10 ppm de As se indican mediante el color más intenso de la
escala. A medida que el color de la escala se torna más claro,
la escala pasa de 10 ppm, a 5 ppm, 3 ppm y finalmente a los
casos donde menos de 10% de las muestras tienen más de
3 ppm. Las áreas blancas corresponden a las regiones de las
que se tienen datos insuficientes.
de varias estrategias de eliminación posibles. Por ejemplo, se puede
agregar Fe2(SO4)3 para precipitar FeAsO4, que después se elimina
por filtración. Las pequeñas compañías proveedoras de agua de regiones donde el arsénico se encuentra presente de modo natural en
las aguas freáticas temen que los costos de reducir el arsénico incluso al nivel de 10, 000 ppb las deje fuera del negocio, con lo cual los
hogares dependerían totalmente de agua de pozos no tratada.
Dado que el polímero de éter de polifenileno es lineal y más bien rígido, confiere rigidez y permanencia de la forma.Una perspectiva más detallada Glenn Seaborg y la historia del seaborgio
í d l
to número 92. Desde
ífico ha
un pacto tan
2.18 »)
de ofesor en
el departamento de química de la
of California, Berkeley,
en 1937. En 1940, é y sus colegas Edwin McMillan, Arthur Wahl
W y Jo-
Los ensayos Una perspectiva más detallada complementan el material del capítulo cubriendo con
mayor profundidad los temas de gran interés.
reacci n
neutrones.
e , en el capí
én veremos el papel clave que el plutonio
ña en las reacciones de
que se efectúan en las
éctriómicas.
o atómico del
Central Science Live — sitio Web acompañante
El sitio Web Brown/LeMay/Bursten ofrece un centro
de recursos de Web que lo vincula con sitios Web selectos relacionados con la química. El sitio también le
permite acceder a una área de Temas de actualidad
en la que publicamos con regularidad artículos sobre
química tomados de la prensa científica popular.
Theodore L. Brown recibió su doctorado de la Michigan State
University en 1956; desde entonces, ha sido miembro del profesorado de la University of Illinois, Urbana-Champaign, donde ahora es profesor emérito de química. El profesor Brown
fungió como vicecanciller de investigación y rector de The Graduate College durante 1980-1986, y como director fundador del
Arnold and Mabel Beckman Institute for Advanced Science and
Technology durante 1987-1993. El profesor Brown ha sido un
Alfred P. Sloan Foundation Research Fellow y recibió una Guggenheim Fellowship. En 1972, recibió el American Chemical Society Award por investigaciones en química inorgánica, y otro
American Chemical Society Award por servicios distinguidos
en la promoción de la química inorgánica en 1993. Fue elegido
miembro tanto de la American Association for the Advancement of Science como de la American Academy of Arts and
Bruce E. Bursten Recibió su doctorado en química de la University of Wisconsin en 1978. Después de dos años como National Science Foundation Postdoctoral Fellow en la Texas A&M
University, se unió al profesorado de The Ohio State University, donde actualmente es Distinguished University Professor.
El profesor Bursten ha sido Camille and Henry Dreyfus Foundation Teacher-Scholar y Alfred P. Sloan Foundation Research
Fellow. En Ohio State, recibió el University Distinguished Teaching Award en 1982 y en 1996, el Arts and Sciences Student
Council Outstanding Teaching Award en 1984, y el University
Distinguished Scholar Award en 1990. Además de sus actividades docentes, el programa de investigación del profesor Bursten se concentra en compuestos de los metales de transición y
elementos actínidos. Sus investigaciones reciben el apoyo financiero de la National Science Foundation y el Department of
H. Eugene LeMay, Jr. recibió su grado de licenciatura en química de la Pacific Lutheran University (Washington) y su
doctorado en química en 1996 de la University of Illinois
(Urbana). Después, se unió al profesorado de la University of
Nevada, Reno, donde actualmente es profesor de química, siendo profesor visitante en la University of North Carolina at Chapel Hill, en el University College of Wales en Gran Bretaña y en
la University of California, Los Angeles. El doctor LeMay es
un profesor popular y eficaz, que ha enseñado a miles de estudiantes durante más de 35 años de docencia universitaria.
Reconocido por la claridad de sus exposiciones y su sentido del
humor, ha recibido varios premios universitarios por docencia,
incluidos el University Distinguished Teacher of the Year Award
(1991) y el primer Regent’s Teacher Award otorgado por la State of Nevada Board of Regents.
Julia R. Burdge recibió sus grados de licenciatura (1987) y de
maestría (1990) en química de la University of South Florida
(Tampa) y su doctorado en química de la University of Idaho
(Moscow) en 1994. Después, se unió al profesorado de la University of Akron, donde dirigió el programa de química general entre 1994 y 2001. La profesora Burdge implementó el uso
de nuevas tecnologías de educación, aportando importantes recursos a la ampliación del plan de estudios de química general,
incluido un moderno laboratorio de computación para el uso de
los estudiantes de química general. Goza de gran popularidad
en las aulas por su capacidad para explicar los principios de la
química en formas que los estudiantes pueden entender y apreciar. En fechas recientes, la profesora Burdge aceptó un puesto
en el nuevo Honors College de

References: Resolución 
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