141999822 whitten quimica general

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  • QUMICA GENERAL TERCERA EDICIN (Segunda ed ic in en espaol)

    Kenneth W. Whitten Universidad de Georgia, Athenas, U.S.A.

    Kenneth D. Gailey Exp. Prof. de la Universidad de Georgia, Athenas, U.S.A.

    Raymond E. Davis Universidad de Texas, Austin, U.S.A.

    TRADUCCIN: Mara Teresa Aguilar Ortega Qumico, Facultad de Qumica, UNAM Profesora de Ingls, Centro de Lenguas, Universidad Anhuac

    REVISIN TCNICA: Rosa Mara Gonzlez Muradas Q.F.B. Facultad de Qumica, UNAM Profesora de asignatura, Depto. de Qumica Orgnica y Nuclear, UNAM

    McGRAW-HILL MXICO BOGOT BUENOS AIRES CARACAS GUATEMALA LISBOA

    M A D R I D NUEVA YORK P A N A M SAN J U A N SANTIAGO SAO PAULO AUCKLAND HAMBURGO LONDRES MILN MONTREAL NUEVA DELHI

    PARIS SAN FRANCISCO SINGAPUR ST. LOUIS SIDNEY TOKIO TORONTO

  • Gerente de producto: Ricardo del Bosque Alayn Supervisor de traduccin y correccin de estilo: Csar Surez Azueta Supervisor de produccin: Zeferino Garca Garca

    QUMICA GENERAL

    Prohibida la reproduccin total o parcial de esta obra por cualquier medio, sin autorizacin escrita del editor.

    DERECHOS RESERVADOS 1992, respecto a la segunda edicin en espaol por McGRAW-HILL INTERAMERICANA DE MXICO, S. A. de C. V.

    Atlacomulco 499-501, Fracc. Ind. San Andrs Atoto, 53500 Naucalpan de Jurez, Edo. de Mxico Miembro de la Cmara Nacional de la Industria Editorial, Reg. Num. 1890

    ISBN 968-422-985-2 (ISBN 968-422-291-1 primera edicin)

    Traducido de la tercera edicin en ingls de GENERAL CHEMISTRY Copyright MCMLXXX, by SAUNDERS COLLEGE PUBLISHING, a division of Holt, Rinehart and Winston, Inc.

    ISBN 0-03-012818-8

    1234567890 ING-91 9087654321 Impreso en Mxico Printed in Mexico

    Esta obra se termin de imprimir en diciembre de 1991 en Litogrica Ingramex Centeno No. 162-1 Col. Granjas Esmeralda Delegacin Iztapalapa

    09810 Mxico, D.F.

    Se tiraron 6000 ejemplares

  • RESUMEN DEL CONTENIDO

    1 Los fundamentos de la qumica 1 2 Frmulas qumicas y composicin estequiomtrica 34 3 Ecuaciones qumicas y estequiometra de las reacciones 59 4 La estructura de los tomos 86 5 Periodicidad qumica 125 6 Enlace qumico y nomenclatura inorgnica 145 7 Estructura molecular y teoras del enlace covalente 176 8 Los orbitales moleculares en el enlace qumico 206 9 Reacciones qumicas: un estudio sistemtico 223 10 Los gases y la teora cintica molecular 259 11 Lquidos y slidos 296 12 Soluciones 340 13 cidos, bases y sales 375 14 Reacciones de xido-reduccin 409 15 Termodinmica qumica 430 16 Cintica qumica ^ 467 17 Equilibrio qumico 497 18 Equilibrios inicos I: cidos y bases 527 19 Equilibrios inicos II: hidrlisis 565 20 Equilibrio inico III: el principio del producto de solubi-

    lidad 580 21 Electroqumica 600 22 Metales y metalurgia 642 23 Los metales representativos 662 24 Elementos no metlicos, parte I: gases nobles y el gru-

    po VIIA 679 25 Elementos no metlicos, parte II: elementos del grupo

    VIA 697 26 Elementos no metlicos, parte III: elementos del grupo

    VA 712 27 Elementos no metlicos, parte IV: carbono, silicio y bo-

    ro 732 28 Los metales de transicin 753 29 Compuestos de coordinacin 770 30 Qumica nuclear 801 31 Qumica orgnica I: hidrocarburos 831 32 Qumica orgnica II: grupos funcionales 857

  • CONTENIDO

    1 LOS FUNDAMENTOS DE LA QUMICA 1

    1-1 Materia y energa 2 1-2 Estados de la materia 4 1-3 Propiedades qumicas y fsicas 5 1-4 Cambios qumicos y fsicos 6 1-5 Sustancias, compuestos, elementos y mezclas 7 1-6 Separacin de mezclas 11 1-7 Las mediciones en qumica 13 1-8 Unidades de medicin 14 1-9 Cifras significativas 17 1-10 Mtodo del factor unitario (anlisis dimensional) 20 1-11 Densidad y gravedad especfica 23 1-12 Calor y temperatura 25 1-13 Transferencia de calor y medicin de calor 27

    2 FRMULAS QUMICAS Y COMPOSICIN ESTEQUIOMETRICA 34

    2-1 tomos y molculas 35 2-2 Frmulas qumicas 37 2-3 Iones y compy#os inicos 39 2-4 Pesos atmicos 41 2-5 La mol 41 2-6 Pesos frmula, pesos moleculares y moles 44 2-7 Composicin porcentual y frmulas de compuestos 48 2-8 Deduccin de las frmulas a partir de la composicin

    elemental 49 2-9 Determinacin de frmulas moleculares 50 2-10 Pureza de la muestras 53

    3 ECUACIONES QUMICAS Y ESTEQUIOMETRA DE LAS REACCIONES 59

    .3-1 e l a c i o n e s qumicas 60 3-2 culos que se realizan a partir de ecuaciones qumicas 62 3-3 El concepto del reactivo limitante 65 3-4 Rendimientos porcentuales a partir de las reacciones

    qumicas 67 3-5 Concentraciones de soluciones 68 3-6 Dilucin de soluciones 73 3-7 Empleo de soluciones en reacciones qumicas 74

  • CONTENIDO

    4 LA ESTRUCTURA DE LOS TOMOS 86

    Partculas subatmicas 87 4-1 Partculas fundamentales 87 4-2 El descubrimiento del electrn 88 4-3 Rayos canal y protones 90 4-4 Rutherford y el tomo nuclear; nmero atmico 91 4-5 Neutrones 93 4-6 Nmero de masa e istopos 93 4-7 Espectrometra de masa y abundancia isotpica 94 4-8 La escala de pesos atmicos y los pesos atmicos 97

    Estructuras electrnicas de los tomos 99 4-9 Radiacin electromagntica 99 4-10 Efecto fotoelctrico 102 4-11 Naturaleza ondulatoria del electrn 103 4-12 Espectros atmicos y el tomo de Bohr 103 4-13 Descripcin del tomo segn la mecnica cuntica 106 4-14 Nmeros cunticos 108 4-15 Orbitales atmicos 109 4-16 Configuraciones electrnicas 113

    5 PERIODICIDAD QUMICA 125

    5-1 La tabla peridica 126 5-2 Representacin de los elementos segn la frmula puntual

    de Lewis 131

    131 Propiedades peridicas 5-3 Radio atmico 131 5-4 Energa de ionizacin 132 5-5 Afinidad electrnica 136 5-6 Radios inicos 137 5-7 Electronegatividad 139 5-8 Metales, no metales y metaloides 140

    6 ENLACE QUMICO Y NOMENCLATURA INORGNICA 145

    Enlace inico 147 6-1 Formacin de compuestos inicos 147 6-2 Estructuras de compuestos inicos 151

    Enlace covalente 151 6-3 Enlace covalente polar y no polar 153 6-4 Momentos dipolares 154 6-5 Frmulas puntuales de Lewis para molculas e iones

    poliatmicos 156

    xxii

  • 6-6 Regla del octeto 156 6-7 Resonancia 160 6-8 Limitaciones de la regla del octeto para las frmulas de

    Lewis 163

    Introduccin a los nombres de compuestos inorgnicos 166 6-9 Nmeros de oxidacin 166 6-10 Manera de nombrar compuestos binarios 168

    7 ESTRUCTURA MOLECULAR Y TEORAS DEL ENLACE COVALENTE 176

    7-1 Teora de la repulsin del par de electrones en la capa de valencia (RPECV) 178

    7-2 Teora del enlace de valencia (EV) 178 7-3 Molculas AB 2 sin pares de electrones no-compartidos en

    molculas A-lineales 180 7-4 Molculas AB 3 sin pares de electrones no-compartidos en

    molculas A-plano triangulares 182 7-5 Molculas AB 4 sin pares de electrones no-compartidos en

    molculas A-tetradricas 184 7-6 Molculas AB 3 con un par de e'fctrones no-compartidos en

    molculas A-piramidales 186 7-7 Molculas AB 2 con dos pares de electrones no-compartidos

    en molculas A-angulares 184 7-8 Molculas AB con tres pares de electrones no-compartidos

    en molculas A-lineales 190 7-9 Molculas AB 5 sin pares de electrones no-compartidos en

    molculas A-bipiramidales trigonales 191 7-10 Molculas AB 6 sin par de electrones no-compartidos en

    molculas A-octadricas 193 7-11 Compuestos que contienen enlaces dobles 194 7-12 Compuestos que contienen enlace triple 196 7-13 Resumen de geometras moleculares y electrnicas 197 7-14 Geometras de iones poliatmicos 197 7-15 Resumen 197

    8 LOS ORBITALES MOLECULARES EN EL ENLACE QUMICO 206

    8-1 Orbitales moleculares 207 8-2 Diagramas de niveles de energa de los orbitales moleculares 210 8-3 Orden de enlace y estabilidad de enlace 210 8-4 Molculas diatmicas homonucleares 211 8-5 Molculas diatmicas heteronucleares 215 8-6 Deslocalizacin y formas de los orbitales moleculares 217

    9 REACCIONES QUMICAS: UN ESTUDIO SISTEMTICO 223

    9-1 Soluciones acuosasIntroduccin 225

    Clasificacin de las reacciones qumicas 229 9-2 Reacciones de combinacin 229

  • 9-3 Descripcin de reacciones en soluciones acuosas 231 9-4 Reacciones de desplazamiento 233 9-5 Reacciones de descomposicin 235 9-6 Reacciones de mettesis 236 9-7 Reacciones de xido-reduccinIntroduccin 238

    Reacciones qumicas y periodicidad 240 9-8 El hidrgeno y los hidruros 240 9-9 El oxgeno y los xidos 244

    10 LOS GASES Y LA TEORA CINTICA MOLECULAR 259

    10-1 Comparacin de slidos, lquidos y gases 260 10-2 Composicin de la atmsfera y algunas propiedades

    comunes de los gases 261 10-3 Presin 262 10-4 Ley de Boyle: la relacin entre el volumen y la presin 264 10-5 Ley de Charles: relacin entre el volumen y la temperatura;

    escala de temperaturas absolutas 266 10-6 Temperatura y presin estndar 268 10-7 Ecuacin corr K inada de las leyes de los gases 268 10-8 Densidades dlos gases y volumen molar estndar 270 10-9 Resumen de las leyes de los gasesecuacin de los gases

    ideales 271 10-10 Determinacin de pesos moleculares y frmulas

    moleculares de sustancias gaseosas 273 10-11 Ley de Dalton de las presiones parciales 276 10-12 La teora cintica molecular @s* 279 10-13 Ley de Graham: difusin y efusin de los gases 281 10-14 Gases realesdesviaciones de la idealidad 284

    Estequiometra en reacciones en las que participan gases 286 10-15 Ley de Gay-Lussac de los volmenes de combinacin 286 10-16 Relaciones de masa-volumen en reacciones en las que

    participan gases 288

    11 LQUIDOS Y SLIDOS 296 11-1 Descripcin de lquidos y slidos segn la cintica

    molecular 297 11-2 Atracciones intermoleculares y cambios de fase 299

    El estado lquido 304 11-3 Viscosidad 304 11-4 Tensin superficial 305 11-5 Accin capilar 305 11-6 Evaporacin 306 11-7 Presin de vapor 307 11-8 Puntos de ebullicin y destilacin 308 11-9 Transferencia de calor en lquidos 310

  • El estado slido 313 11-10