Química : curso universitario / Bruce M. Mahan, Rollie J. Myers ; versión en español de María Isabel Pouchan, Erwin Baumgartner, Catalina Rotunno ; con la colaboración de Joan Sola

AUTOR: Bruce H. Mahan -  Rollie J. Myers
ISBN: 0201644193
IDIOMA: spa
PÁGINAS: XXI, 950
AÑO: 1990

 
   
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Complementos de química
 
INDICE

1. Estequiometría y la base de la teoría atómica
Orígenes de la teoría atómica 1
Leyes históricas de la estequiometría 2
Compuestos no estequiométricos 3
Determinación de pesos atómicos y fórmulas moleculares 4
Otras guías para los pesos atómicos 5
Pesos atómicos precisos 7
Determinaciones precisas de pesos atómicos 7
El concepto de mol 10
La ecuación química 12
Relaciones estequiométricas 14
Cálculos estequiométricos 17
Epilogo 26
Resumen 27
Bibliografía sugerida 27
Problemas 28
2 Propiedades de los gases
Las leyes de los gases 31
Ley de Boyle 33
La ley de Charles y Gay-Lussac 35
La escala de temperatura absoluta 37
La ecuación del gas ideal 38
Ley de Dalton de las presiones parciales 42
Uso de las leyes de los gases 43
PARTE I Teoría cinética básica 46
La teoría cinética de los gases 46
Deducción de la ley de Boyle 47
Temperatura, energía y la constante de los gases 51
Efusión y difusión 54
Distribución de velocidades moleculares 57
La función de distribución de Maxwell-Boltzmann 59
Capacidades caloríficas 60
PARTE II Los efectos del tamaño molecular y de las interacciones moleculares 65
Gases no ideales 63
Volumen molecular 65
Fuerzas intermoleculares 66
Licuación 70
Fenómenos de transporte 72
El camino libre medio 73
Teoría del transporte 74
Resumen 78
Bibliografía sugerida 79
Problemas 79
3 Líquidos y soluciones
Una teoría cinética de líquidos 86
Equilibrio de fases 88
Evaporación, condensación y presión de vapor 88
Energética de los cambios de frise 90
El estado de equilibrio 93
Dependencia de la presión de vapor con respecto a la temperatura 95
Diagramas de fase 96
Tipos de soluciones 99
Electrólitos fuertes y débiles 102
Unidades de concentración 102
Estequiometría de soluciones 104
Ley de Henry y ley de Raoult 107
Ley de Henry 107
Estados estándar y actividad 109
Ley de Raoult 111
Teoría de las soluciones ideales 111
Puntos de ebullición y congelación de las soluciones 112
Presión osmótica 118
Soluciones ideales de los componentes volátiles 120
Soluciones no ideales 121
Soluciones iónicas 122
Soluciones no ideales de dos líquidos volátiles 123
Solubilidad 126
Reglas de solubilidad para soluciones iónicas 127
Efectos de la temperatura 128
Resumen 130
Bibliografía sugerida 130
Problemas 131
4 Equilibrio químico
La naturaleza del equilibrio químico 135
La constante de equilibrio 139
Interpretación de las constantes de equilibrio 144
Efectos externos sobre los equilibrios 148
Efectos de la concentración 149
Efectos de la temperatura 152
Energía libre y equilibrios en soluciones no ideales 152
Equilibrios en solución 155
No idealidad 156
Equilibrios ignorados 158
Cálculos usando la constante de equilibrio 158
Disociación del N204 159
Problemas que involucran presiones iniciales 162
Resumen 165
Bibliografía sugerida 165
Problemas 166
5 Equilibrio jónico en soluciones acuosas
Sales poco solubles 171
Solubilidad con un in común 174
Métodos exactos para calcular el efecto del ion común 177
Dos equilibrios de solubilidad 178
Ácidos y bases 180
La teoría de Arrhenius de ácidos y bases 181
El concepto de Lowry-BrOnsted 183
Fuerza de ácidos y bases 183
La escala de pH 186
La autoionización del agua 187
Relación entre Ka y Kb 188
Problemas numéricos 189
Soluciones de ácidos y bases débiles 189
Soluciones amortiguadoras 195
Indicadores 199
Resumen de ecuaciones de reacción neta 200
Tratamiento exacto del equilibrio iónico 202
Aspectos especiales de los equilibrios ácido-base 203
Titulaciones ácido-base 204
Ejemplos prácticos de soluciones amortiguadoras 208
Solubilidades de óxidos y sulfuros 213
Ácidos polipróticos 216
Equilibrios entre iones complejos 222
Resumen 227
Bibliografía sugerida 228
Problemas 228
6 Valencia y enlace químico
Radicales 234
Valencia 236
Diagramas electrónicos de Lewis 238
Especies isoelectrónicas 240
Estructuras de octeto 240
Pares electrónicos 241
Diagramas de enlace covalente 241
Enlaces múltiples 244
Carga formal 245
Resonancia 246
Octetos incompletos y expandidos 248
Enlaces jónicos y polares y momentos dipolares 249
Momentos dipolares eléctricos 250
Valencia direccional y geometría molecular 253
¿Núcleos o electrones? 255
Geometrías experimentales 255
El modelo de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (RPECV) 257
Estructuras de octetos completos 258
Octetos incompletos 258
Octetos expandidos 259
Enlaces múltiples 261
Resumen de RPECV 262
Energías de enlace y distancias 263
Energías de disociación de enlace 265
Variaciones en las distancias y en los ángulos de enlace 267
Interacciones no enlazantes y antienlazantes 269
Resumen 271
Bibliografía sugerida 272
Problemas 273
7 Reacciones de oxidación-reducción
Estados de oxidación 280
Concepto de semirreacción 282
Balance de reacciones de oxidación-reducción 283
Celdas galvánicas 288
La ecuación de Nernst 298
Potenciales de celda, energía libre y constantes de equilibrio 301
Reacciones y voltajes de celda 305
Titulaciones de oxidación-reducción 308
Electrólisis 314
Leyes de Faraday de la electrólisis 314
Aplicaciones electroquímicas 316
Corrosión 316
Baterías y celdas de combustible 318
Resumen 310
Bibliografía sugerida 321
Problemas 321
8 Termodinámica química
Sistemas, estados y funciones de estado 328
Estados de equilibrio 328
Funciones de estado 329
Trabajo y calor 330
La primera ley de la termodinámica 333
Mediciones de LE 335
Entalpía 336
Termoquímica 338
Capacidad calorífica 341
Dependencia de AH con respecto a la temperatura 344
Criterios de cambio espontáneo 346
Reversibilidad y espontaneidad 347
Entropía y la segunda ley de la termodinámica 350
Cálculos de entropía 351
Dependencia de la entropía con respecto a la temperatura 353
Interpretación molecular de la entropía 354
Las entropías absolutas y la tercera ley de la termodinámica 356
Energía libre 359
Energía libre y constantes de equilibrio 361
Equilibrios en solución 365
Ejemplos termo químicos 368
Celdas electroquímicas 370
Dependencia de los equilibrios con respecto a la temperatura 372
Propiedades coligativas 374
Máquinas térmicas 378
Resumen 380
Bibliografía sugerida 381
Problemas 382
9 Cinética química
Efectos de la concentración 390
Leyes diferenciales de velocidad 391
Leyes integradas de velocidad 395
Determinación experimental de las leyes de velocidad 398
Mecanismos de reacción 399
Procesos elementales 400
Mecanismos y leyes de velocidad 402
La aproximación del estado estacionario 406
Reacciones en cadena 410
Velocidades de reacción y equilibrios 412
Teoría de las colisiones de las reacciones gaseosas 413
Efectos de la temperatura 418
Velocidad de las reacciones en solución 420
Teoría de complejo activado 423
Superficie de reacción 426
Catálisis 428
Catálisis enzimática 430
Resumen 433
Bibliografía sugerida 434
Problemas 435
10 La estructura electrónica de los átomos
Naturaleza eléctrica de la materia 443
Experimentos de J. J. Thomson 444
Contribución de Millikan 447
La estructura del átomo 448
El experimento de dispersión de Rutherford 448
Los orígenes de la teoría cuántica 451
Teoría clásica de la radiación 451
El efecto fotoeléctrico 453
Espectroscopia y el átomo de Bohr 454
Números atómicos y átomos multielectrónicos 461
Las limitaciones del modelo de Bohr 463
Mecánica cuántica 463
La dualidad onda-partícula 464
El principio de incertidumbre 465
Formulación de la mecánica cuántica 466
La ecuación de Schródinger 467
La partícula en una caja 468
El átomo de hidrógeno 472
Átomos multielectrónicos 482
Efecto de pantalla sobre la carga nuclear 483
Configuraciones electrónicas 484
La tabla periódica 485
Niveles energéticos y espín del electrón 489
Energías de ionización 492
Afinidades electrónicas 497
Cálculos mecánico-cuánticos de las propiedades atómicas 499
Correlación electrónica 500
Resumen 501
Bibliografía sugerida 501
Problemas 502
11 El enlace químico
Enlaces jónicos 509
Polarización 511
Sólidos jónicos 512
Iones en sólidos y en solución 516
Los enlaces covalentes más simples 518
Enlaces en el H2, He, y He2 523
Orbitales atómicos y enlaces químicos 524
OM-CLOA 525
Moléculas que tienen octetos completos 529
Hibridización 531
Hibridización sp2 y sp 533
Octetos expandidos 534
Resultados de cálculos cuantitativos de enlaces 537
HF 538
CH4 540
NH3 541
Orbitales Hückel 542
Resumen 546
Bibliografía sugerida 548
Problemas 548
12 Teoría orbital molecular sistemática
Orbitales de moléculas biatómicas homonucleares 553
Moléculas biatómicas heteronucleares 560
Moléculas triatómicas 563
Hidruros triatómicas 565
Moléculas triatómicas que no son hidruros 570
Resumen 576
Bibliografía sugerida 576
Problemas 576
13 Propiedades periódicas
La tabla periódica 579
Las propiedades periódicas 582
Propiedades eléctricas y estructurales 582
Energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad 584
Estados de oxidación 586
Relaciones de tamaño 588
Propiedades químicas de los óxidos 592
Las propiedades de los hidruros 596
Agua 599
Resumen 602
Bibliografía sugerida 603
Problemas 604
14 Los elementos representativos: grupos 1-1V
Los métodos alcalinos 610
Los óxidos de los metales alcalinos 613
Los haluros alcalinos 614
Los enlaces de los iones de metales .alcalinas 617
Los metales alcalinotérreos 618
Los óxidos e hidróxidos 621
Los haluros 622
Otras sales 624
Los elementos del grupo IIIA 626
Boro 628
Aluminio 633
Galio, indio y talio 635
Los elementos del grupo IVA 636
Carbono 638
Silicio 642
Germanio 646
Estaño y plomo 646
Resumen 648
Bibliografía sugerida 648
Problemas 649
15 Los elementos no metálicos
Los elementos del grupo VA 655
Nitrógeno 656
Fósforo 667
Arsénico, antimonio y bismuto 673
Los elementos del grupo VIA 674
Oxígeno 675
Azufre 679
Selenio y telurio 685
Los elementos del grupo VITA 686
Los haluros 688
Los haluros de hidrógeno 689
Los óxidos de los halógenos 691
Los oxiácidos de los halógenos 692
Los compuestos interhalógenos 695
Los compuestos de los gases nobles 697
Resumen 699
Bibliografía sugerida 700
Problemas 700
16 Los metales de transición
Propiedades generales de los elementos 708
Iones 710
Complejos de metales de transición 712
Estereoquímica 713
Nomenclatura 716
Teorías del enlace en los complejos de los metales de transición 717
Teoría del campo cristalino 718
Teoría del campo ligando 726
Carbonilos de los metales de transición 728
Compuestos organometálicos 730
Los lantánidos 733
La química de los metales de transición 734
Titanio 734
Vanadio 736
Cromo 737
Manganeso 740
Hierro 742
Cobalto 744
Níquel 745
Cobre, plata y oro 745
Cobre 746
Plata 748
Oro 749
Cinc, cadmio y mercurio 750
Cinc 750
Cadmio 751
Mercurio 752
Resumen 754
Bibliografía sugerida 755
Problemas 756
17 Química orgánica
Los alcanos o hidrocarburos parafinicos (C„I-12„2) 760
Isómeros estructurales 762
Nomenclatura IUPAC 762
Estereoisómeros 765
Isómeros conformacionales 766
Los cicloalcanos (Cn H2n1) 767
Hidrocarburos no saturados 769
Alquenos 769
Alquinos 770
Enlaces * deslocalizados 770
Grupos funcionales 772
Alcoholes 773
Eteres 773
Aldehídos 773
Cetonas 774
Ácidos carboxílicos 774
Esteres 775
Aminas 775
Reactividad de los grupos funcionales 776
Reacciones de alcoholes 777
Reacciones de los alquenos 782
Compuestos de carbonilo 785
Resumen 790
Bibliografía sugerida 791
Problemas 791
18 Bioquímica
La célula 795
Energía bioquímica y ATP 797
Reacciones de óxido-reducción 799
Lípidos 802
Lípidos simples 803
Función de los lípidos 803
La oxidación de los ácidos grasos 804
Hidratos de carbono 806
Monosacáridos 807
Polisacáridos 808
Metabolismo de los hidratos de carbono 809
Proteínas 813
Aminoácidos 814
Estructura primaria de las proteínas 818
Estructura secundaria de las proteínas 821
Estructura terciaria de las proteínas 823
Estructura cuaternaria de las proteínas 824
Ácidos nucleicos 825
Estructura del ADN 827
Estructura del ARN 829
Funciones biológicas de los ácidos nucleicos 831
Replicación del ADN 831
Ácidos nucleicos y síntesis proteica 832
El código genético 833
Resumen 835
Bibliografía sugerida 836
Problemas 836
19 El núcleo
La naturaleza del núcleo 841
Tamaño nuclear 841
Forma nuclear 843
Masa nuclear 844
Fuerzas nucleares 846
Radiactividad 848
Procesos de desintegración beta 849
Procesos de desintegración alfa 851
Procesos de desintegración gamma 852
Interacción de la radiación con la materia 853
Velocidades de desintegración radiactiva 854
Fechado radiométrico 856
Reacciones nucleares 858
Energía de las reacciones nucleares 859
Reacciones nucleares en las estrellas 862
Aplicaciones de los isótopos 866
Resumen 867
Bibliografia sugerida 868
Problemas 868
20 Las propiedades de los sólidos
Propiedades macroscópicas de los sólidos 871
Tamaño y forma de los cristales 873
Tipos de sólidos 875
Cristales jónicos 875
Cristales moleculares 877
Sólidos con redes covalentes 877
Cristales metálicos 879
Rayos X y estructura cristalina 880
Ondas electromagnéticas 880
Interferencia de ondas 881
Difracción de rayox X 883
Rayox X y densidad electrónica 885
Análisis químico mediante rayos X 887
Determinación del número de Avogadro 887
Redes cristalinas 887
La celda unitaria 888
Redes de Bravais 888
Estructuras cristalinas comunes 889
Estructuras de empaquetamiento compacto 890
Estructuras relacionadas con las redes de empaquetamiento compacto 893
Ordenamientos de empaquetamiento local 898
Defectos en las estructuras sólidas 900
Defectos de punto 900
Defectos de línea 902
Defectos de plano 903
Propiedades térmicas de los sólidos 903
Energía reticular de los cristales iónicos 908
Enlace metálico 909
Resumen 912
Bibliografía sugerida 913
Problemas 913
Apéndices
A Constantes físicas y factores de conversión 915
B Unidades SI 919
C Ley de Coulomb 921
Respuestas
Respuestas a los problemas impares seleccionados 925
Índice
Índice de materias 939