Química, raymond chang

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  1. 1. www.FreeLibros.com
  2. 2. q u m i c a 00_FRONT MATTER.indd 1 12/22/09 6:04:53 PM www.mundoindustrial.net
  3. 3. RevisoRes tcnicos MXico Alicia Blanco Aquino universidad de Guadalajara Alejandra Montes servn Escuela Superior de ingeniera mecnica y Elctrica del instituto Politcnico Nacional Rosario Alicia Glvez chan instituto Tecnolgico de Sonora violeta Luz Mara Bravo Hernndez Facultad de contadura, uNam Randall Gregory Jesus coffie Goedhoop Tecnolgico de monterrey, campus Guadalajara teresita Guadalupe Avalos Mungua universidad de Guadalajara Jos Arturo Len velzquez universidad autnoma de Sinaloa Julio scar Quintana Grado universidad autnoma de chihuahua Luis Alfonso Guerrero Rodrguez universidad Panamericana campus Bonaterra nely Ros Donato universidad de Guadalajara oralia orduo Fragoza universidad de Sonora Fredy cullar Robles instituto Tecnolgico de Toluca Ma. Luisa Martnez Medel universidad iberoamericana Len vctor Hugo del valle Muoz universidad anhuac Amador osorio Prez universidad autnoma de Sinaloa coLoMBiA carlos Alberto Arango M universidad icesi scar eduardo osorno Reyes universidad Nacional de colombia Jorge Hernando castaeda Lizarazo universidad de amrica Germn viveros cobo colegio Lacordaire - Dominicos Jorge e. Granados A Fundacin universidad autnoma de colombia PeR susana esther Morales cabeza universidad Nacional de Piura tulio Guido vignolo Boggio universidad Nacional de Piura csar Augusto Loayza Morales universidad Nacional del centro del Per 00_FRONT MATTER.indd 2 12/22/09 6:04:54 PM www.mundoindustrial.net www.FreeLibros.com
  4. 4. q u m i c a Dcima EDicin Raymond chang Williams College Revisin tcnica Rodolfo lvarez Manzo Departamento de Qumica Orgnica Facultad de Qumica Universidad Nacional Autnoma de Mxico silvia Ponce Lpez Instituto Tecnolgico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Monterrey Rosa Zugazagoitia Herranz Universidad Autnoma Metropolitana Unidad Xochimilco MXICO BOGOT BUENOS AIRES CARACAS GUATEMALA MADRID NUEVA YORK SAN JUAN SANTIAGO SO pAULO AUCKLAND LONDRES MILN MONTREAL NUEVA DELHI SAN FRANCISCO SINGApUR ST. LOUIS SIDNEY TORONTO 00_FRONT MATTER.indd 3 12/22/09 6:04:59 PM www.mundoindustrial.net
  5. 5. Director Higher education: miguel ngel Toledo castellanos editor sponsor: Pablo E. Roig V. coordinadora editorial: marcela i. Rocha martnez editora de desarrollo: ana L. Delgado Rodrguez supervisor de produccin: Zeferino Garca Garca traduccin: Erika Jasso Hernn DBorneville QuMicA Dcima edicin Prohibida la reproduccin total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin la autorizacin escrita del editor. DEREcHOS RESERVaDOS 2010 respecto a la sexta edicin en espaol por mcGRaW-HiLL/iNTERamERicaNa EDiTORES, S.a. DE c.V. A Subsidiary of The McGraw-Hill Companies, Inc. Edificio Punta Santa Fe Prolongacin Paseo de la Reforma 1015, Torre a Piso 17, colonia Desarrollo Santa Fe, Delegacin lvaro Obregn c.P. 01376, mxico, D. F. miembro de la cmara Nacional de la industria Editorial mexicana, Reg. Nm. 736 isBn: 978-607-15-0307-7 (iSBN edicin anterior: 970-10-6111-X) Traducido de la dcima edicin de: chemistry, by Raymond chang, copyright 2010 by The mcGraw-Hill companies, inc. all rights reserved. iSBN: 978-007-351109-2 1234567890 19876543210 impreso en mxico Printed in Mexico 00_FRONT MATTER.indd 4 12/22/09 6:04:59 PM www.mundoindustrial.net www.FreeLibros.com
  6. 6. acERca DEL auTOR Raymond chang naci en Hong Kong y creci en Shangai y en Hong Kong. Obtuvo la licenciatura en qumica por la London uni- versity, en inglaterra y se doctor en qumica en Yale university. Despus de realizar su investigacin posdoctoral en Washington univer- sity y ensear durante un ao en Hunter college of the city university of New York, se uni al Departamento de qumica en Williams college, donde ha enseado desde 1968. El profesor chang ha prestado sus servicios en el american chemical Society Examination committee, el National chemistry Olympiad Exa- mination committee y el Graduate Record Examinations (GRE) commit- tee. Es editor de la obra titulada The Chemical Educator. chang ha escrito libros sobre fisicoqumica, qumica industrial y ciencia fsica. Tambin ha participado como autor de libros sobre el idioma chino, libros infantiles de fotografas y una novela de literatura juvenil. Para relajarse, el doctor chang cultiva un jardn selvtico, juega tenis, ping-pong, toca la armnica y practica el violn. 00_FRONT MATTER.indd 5 12/22/09 6:05:01 PM www.mundoindustrial.net
  7. 7. 1 qumica. El estudio del cambio 2 2 tomos, molculas y iones 40 3 Relaciones de masa en las reacciones qumicas 78 4 Reacciones en disolucin acuosa 120 5 Gases 172 6 Termoqumica 228 7 Teora cuntica y la estructura electrnica de los tomos 274 8 Relaciones peridicas entre los elementos 322 9 Enlace qumico i: conceptos bsicos 364 10 Enlace qumico ii: Geometra molecular e hibridacin de orbitales atmicos 408 11 Fuerzas intermoleculares y lquidos y slidos 460 12 Propiedades fsicas de las disoluciones 512 13 cintica qumica 556 14 Equilibrio qumico 614 15 cidos y bases 658 16 Equilibrios cido-base y equilibrios de solubilidad 712 17 qumica en la atmsfera 768 18 Entropa, energa libre y equilibrio 800 19 Electroqumica 836 20 metalurgia y la qumica de los metales 884 21 Elementos no metlicos y sus compuestos 912 22 qumica de los metales de transicin y compuestos de coordinacin 952 23 qumica nuclear 986 24 qumica orgnica 1024 25 Polmeros orgnicos sintticos y naturales 1060 APnDice 1 Derivacin de los nombres de los elementos a-1 APnDice 2 unidades para la constante de los gases a-7 APnDice 3 Datos termodinmicos a 1 atm y 25c a-8 APnDice 4 Operaciones matemticas a-13 00_FRONT MATTER.indd 6 12/22/09 6:05:03 PM www.FreeLibros.com
  8. 8. Prefacio xxi Herramientas para obtener mayor provecho xxvi Nota para el estudiante xxx qumica. El estudio del cambio 2 1.1 qumica: una ciencia para el siglo xxi 2 1.2 Estudio de la qumica 7 1.3 El mtodo cientfico 8 QUMICA en accin El helio primordial y la teora del Big Bang 10 1.4 clasificacin de la materia 10 1.5 Los tres estados de la materia 13 1.6 Propiedades fsicas y qumicas de la materia 14 1.7 mediciones 16 QUMICA en accin La importancia de las unidades 21 1.8 manejo de los nmeros 22 1.9 anlisis dimensional en la resolucin de problemas 27 Ecuaciones bsicas 31 Resumen de conceptos 31 Trminos bsicos 31 Preguntas y problemas 32 MISTERIO de la qumica La desaparicin de los dinosaurios 38 tomos, molculas y iones 40 2.1 Teora atmica 42 2.2 Estructura del tomo 43 2.3 Nmero atmico, nmero de masa e isotopos 49 2.4 La tabla peridica 51 QUMICA en accin Distribucin de los elementos en la Tierra y en los sistemas vivos 52 2.5 molculas y iones 53 2.6 Frmulas qumicas 55 2.7 Nomenclatura de los compuestos 59 00_FRONT MATTER.indd 7 12/22/09 6:05:07 PM www.mundoindustrial.net
  9. 9. viii contenido 2.8 introduccin a los compuestos orgnicos 68 Ecuaciones bsicas 70 Resumen de conceptos 70 Trminos bsicos 70 Preguntas y problemas 71 Relaciones de masa en las reacciones qumicas 78 3.1 masa atmica 80 3.2 Nmero de avogadro y masa molar de un elemento 81 3.3 masa molecular 85 3.4 Espectrmetro de masas 88 3.5 composicin porcentual de los compuestos 88 3.6 Determinacin experimental de frmulas empricas 92 3.7 Reacciones qumicas y ecuaciones qumicas 94 3.8 cantidades de reactivos y productos 99 3.9 Reactivo limitante 103 3.10 Rendimiento de reaccin 106 QUMICA en accin Fertilizantes qumicos 108 Ecuaciones bsicas 109 Resumen de conceptos 109 Trminos bsicos 109 Preguntas y problemas 110 Reacciones en disolucin acuosa 120 4.1 Propiedades generales de las disoluciones acuosas 122 4.2 Reacciones de precipitacin 124 QUMICA en accin Una reaccin de precipitacin indeseable 129 4.3 Reacciones cido-base 129 4.4 Reacciones de oxidacin-reduccin 135 QUMICA en accin Alcoholmetro 146 4.5 concentracin de las disoluciones 147 4.6 anlisis gravimtrico 151 4.7 Valoraciones cido-base 153 4.8 Valoraciones redox 156 QUMICA en accin Metal proveniente del mar 158 Ecuaciones bsicas 159 Resumen de conceptos 159 00_FRONT MATTER.indd 8 12/22/09 6:05:10 PM www.mundoindustrial.net www.FreeLibros.com
  10. 10. ixcontenido Trminos bsicos 160 Preguntas y problemas 160 MISTERIO de la qumica Quin asesin a Napolen? 170 Gases 172 5.1 Sustancias que existen como gases 174 5.2 Presin de un gas 175 5.3 Leyes de los gases 179 5.4 Ecuacin del gas ideal 185 5.5 Estequiometra de los gases 194 5.6 Ley de Dalton de las presiones parciales 196 5.7 Teora cintica molecular de los gases 201 QUMICA en accin El buceo y las leyes de los gases 202 QUMICA en accin tomos superenfriados 210 5.8 Desviacin del comportamiento ideal 211 Ecuaciones bsicas 214 Resumen de conceptos 214 Trminos bsicos 215 Preguntas y problemas 215 MISTERIO de la qumica Sin oxgeno 226 Termoqumica 228 6.1 naturaleza y tipos de energa 230 6.2 cambios de energa en las reacciones qumicas 231 6.3 introduccin a la termodinmica 233 QUMICA en accin Fabricar nieve e inflar un neumtico de bicicleta 239 6.4 Entalpa de las reacciones qumicas 239 6.5 calorimetra 245 QUMICA en accin Valores energticos de los alimentos y otras sustancias 251 6.6 Entalpa estndar de formacin y de reaccin 252 QUMICA en accin Cmo se defiende el escarabajo bombardero 257 6.7 calor de disolucin y de dilucin 258 Ecuaciones bsicas 261 Resumen de conceptos 261 00_FRONT MATTER.indd 9 12/22/09 6:05:13 PM www.mundoindustrial.net
  11. 11. x contenido Trminos bsicos 262 Preguntas y problemas 262 MISTERIO de la qumica El neumtico explosivo 272 Teora cuntica y la estructura electrnica de los tomos 274 7.1 De la fsica clsica a la teora cuntica 276 7.2 El efecto fotoelctrico 280 7.3 Teora de Bohr del tomo de hidrgeno 282 QUMICA en accin Lser: la luz esplendorosa 288 7.4 La naturaleza dual del electrn 288 QUMICA en accin Microscopia electrnica 292 7.5 mecnica cuntica 293 7.6 Nmeros cunticos 294 7.7 Orbitales atmicos 297 7.8 configuracin electrnica 300 7.9 El

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