quimica fisica - atkins, de paula - 6ta edicion - español

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Quimica Fisica - Atkins, De Paula - 6ta Edicion - Español

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  • Qumica Fsica

  • Datos generales y constantes fundam entales

    Cantidad Smbolo ValorPotencia de diez Unidades

    Velocidad de la luz c 2.997 924 58* 108 m s"Carga elemental e 1.602 177 10-'9 CConstante de Faraday F= /VAe 9.648 53 104 C moh1Constante de Boltzmann k 1.380 66 10-23 J K"Constante de los gases R= N k^ 8.31451 OE

    8.314 51 10 2 Lbar K_1 mol"8.205 78 10-2 L atm K " mol'16.236 40 10 ' LTorr K " moh'

    Constante de Planck h 6.626 08 10-34 J s

    tiCNII 1.054 57 10~34 J sNmero de Avogadro N, 6.022 14 1023 moh1Unidad de masa atmica u 1.660 54 10-27 kgMasa

    electrn me 9.10939 10-31 kgprotn m r 1.672 62 10-27 kgneutrn mn 1.674 93 10-27 kg

    Permitividad en el vaco 0 = 1/ c2A 0 8.854 19 10"2 J " C2 m"4tT0 1.11265 10- J " C2 m"

    Permeabilidad en el vaco Ao 47T* 10- J s2 C"2 m_I(= T2 J " : m3)

    MagnetnBohr f iB = e/z/2me 9.274 02 1 0 -24 J T "nuclear An = ehl2mp 5.050 79 10"27 J T "valor g Ve 2.002 32

    Radio de Bohr o0 = 4 n:s0h 2lm ce2 5.291 77 10'" mConstante de estructura fina a = f i 0e 2d 2 h 7.297 35 10 3

    oc' 1.37036 102Constante de segunda radiacin c2 = hck 1.438 77 10'2 m K ;Constante de Stefan-Boltzmann c = 27r5 k4/l5/r3 c2 5.670 51 10'8 W m~2 K-4Constante de Rydberg R = mce4IS h 3 c e 2 1.097 37 105 cm_1Aceleracin en cada libre 9 9.806 65* m s"2Constante gravitatoria G 6.672 59 10-" N m2 kg-2

    * Valor exacto.

  • Relaciones tiles

    Para 298.15 KRT 2.4790 kJ mol"'R T IF 25.693 mVRT In 10IF 59.160 mVkT/hc 207.23 e n r5kTle 25.693 meV

    K 2.4790 x 10'2 m3 mol"

    Factores de conversin

    1 eV 1.602 18 x 1Q-'9 J96.485 kJ m ol'18065.5 co r'

    1 cal 4 .184*J1 atm 101.325* kPa

    760* Torr 1 e n r1 1.9864 x 10~23 J1 D 3.335 64 x 10~30 C m1 10 ' m** Valor exacto

    Relaciones m atem ticas

    T - 3.141 592 653 5 9 . . . e = 2.718 281 828 4 6 . . .In x = (In 10) log x = (2.302 585 . . . ) log x

    dx" = nx dx

    x" dx = + constanten + 1

    d x= In x + constante

    n ]/ x " e-* d x = -----lo o "*1

    Prefijos

    z a f P n m c d Da k M G

    zepto atto femto pico nano micro mili centi deci deca kilo mega giga

    10-2' 10-18 10-15 10"2 109 106 10-3 10-J 10-' 10' 103 10G 109

  • Qumica Fsica

    Sexta edicin

    P . W . A t k i n s

    Profesor de Qumica de la Universidad de Oxford y Titular del Lincoln College

    Traducido por

    Carlos M. M uller Jevenois

    Catedrtico de Qumica Fsica

    Mara Sarret i Pons

    Profesora Titular de Qumica Fsica

    Francesc Mas i Pujadas

    Profesor Titular de Qumica Fsica

    Universidad de Barcelona

    d>Ediciones Omega, S.A.Plato , 26 - 0 8 0 0 6 Barce lona

  • La edicin original de esta obra ha sido publicada en ingls por Oxford University Press, Oxford, Reino Unido, con el ttulo

    PHYSICAL CHEM ISTRY S ixth edition

    Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorizacin escrita de los titulares del "Copyright", bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproduccin total o parcial

    de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografa y el tratamiento informtico, y la distribucin de ejemplares de ella mediante alquiler o

    prstamo pblicos, as como la exportacin e importacin de esos ejemplares para su distribucin en venta, fuera del mbito de la Unin Europea,

    Peter Atkins, 1978, 1982, 1986, 1990, 1994, 1998 This translation o f Physica l Chem istry S ixth Edition orig inally published in English in

    1998 is published by arrangem ent w ith Oxford University Press y para la edicin espaola

    Ediciones Omega, S.A., Barcelona, 1999

    ISBN 84-282-1181-7 Depsito legal B. 30.061-1999

    Printed in Spain A&M Grfic, s.l.

  • Prlogo

    Al preparar esta edicin he sido consciente de la necesidad de conservar el rigor de las anteriores, pero tambin de hacer un texto ms asequible. He querido seguir la pista de la siempre cambiante qumica fsica sin generar un texto sobredimensionado pero proporcionando una visin autorizada del corpus de esta materia, en su mayora invariable. Como es natural, he aprovechado la oportunidad que proporciona cada nueva edicin para reescribir el texto a todos los niveles de presentacin. Las alabanzas recibidas por las ltimas ediciones no las he considerado suficientes como para no intentarlo de nuevo.

    Las estrategias pedaggicas han sido ampliamente revisadas. Cada captulo retiene la Sinopsis que iniciaba los captulos en la quinta edicin, pero ahora es ms reducida. La estructura conceptual de cada captulo se resume al final con la lista de deas clave, acompaadas de las casillas de comprobacin, que han de servir para dominar o, al menos, para familiarizarse con los conceptos. Ahora, las secciones de Lecturas adicionales estn al final de cada captulo para complementarlo, y en ellas proporciono tanto referencias recientes, como los textos ms autorizados y las fuentes de datos. Adems de los numerosos Ejemplos resueltos, cada uno con la seccin M todo para centrar las deas y acompaado por un ejercicio de Autoevalua- cin, ahora se han incluido diversas Ilustraciones. Estos sucintos apartados proporcionan una demostracin simple de cmo utilizar una ecuacin (los estudiantes siempre parecen tener problemas con las unidades) y ayudan a realizar un clculo sin la complejidad y la pompa de un Ejemplo resuelto. Algunas de las Ilustraciones estn tambin acompaadas por Autoevaluaciones.

    En las secciones de Ejercicios y Problemas del final de cada captulo tambin hay innovaciones importantes. Se mantiene la dea de dos categoras distintas: un Ejercicio es una aplicacin directa de un concepto del texto, mientras que un Problema es ms complejo y puede estar basado en la bibliografa. Adems de los problemas cuyos datos pueden proceder de la bibliografa, ahora existe una seccin adicional proporcionada por Carmen Giunta y Charles Trapp cuyos problemas estn basados explcitamente en ella. Siempre ha sido un problema cmo proporcionar las soluciones para este texto en el Solutions M anual: a algunas personas les gustaran las soluciones a todos los Ejercicios y Problemas, mientras que otras consideran que slo la mitad deberan estar resueltos. En un intento de complacer a ambos, he doblado prcticamente el nmero de Ejercicios, introduciendo un nuevo Ejercicio parecido a cada uno de los ya existentes. Las soluciones de los ejercicios "a" estn recogidas, como antes, en el Student's So lutions Manual, mientras que las soluciones de los "b" solamente figuran en el nuevo Instructor's Solutions Manual. Las soluciones a los problemas estn divididas aproximadamente por un igual entre el Student's M anual y el Instructor's Manual.

    Existe un punto adicional concerniente a los Problemas. Adems de sugerir la eliminacin de algunos problemas y de reemplazarlos

    por otros, Charles Trapp ha colaborado con Marshall Cady en el desarrollo de una serie de problemas que se encuentran al final de cada Parte. Estos M icroproyectos estn diseados para aplicar los conocimientos de todos los captulos de cada Parte y utilizar datos bibliogrficos. Los M icroproyectos intentan ser tiles en la revisin del material de cada Parte del texto y tambin proporcionar algunas aplicaciones interesantes. Algunos requieren tcnicas numricas estimulantes, tales como regresiones no lineales, soluciones iterativas de un conjunto de ecuaciones acopladas, integracin y diferenciacin numrica y diversos procedimientos grficos. Por tanto, es a ltamente recomendable resolverlos utilizando so ftw are matemtico como MathCad, Mathematica o algn programa similar.

    Otro cambio obvio, aparte del diseo, es la remodelacin total del material grfico. Los productores del so ftw are grfico que utilizo (Corel) producen nuevas versiones a una velocidad ms del doble de la que yo tardo en hacer una nueva edicin de este texto, de manera que en cada nueva revisin estoy tentado de utilizar las nuevas oportunidades que proporcionan las nuevas versiones. Mi gusto tambin cambia con los aos, de manera que he vuelto a dibujar las ilustraciones y he aadido algunas nuevas. El segundo color se ha utilizado de una forma ms extensa y racional. A grandes rasgos, el color denota un componente ms abstracto de la ilustracin mientras que el negro es ms cercano a la realidad.

    Los contenidos de los captulos han sufrido una revisin considerable. Los subttulos se han numerado para poder especificarlos de forma ms precisa. La Introduccin y orientacin ("Captulo 0") se ha vuelto a escribir con un cambio de filosofa. Ahora la utilizo para introducir alguno de los conceptos fundamentales, tales como la distribucin de Boltzmann, de manera que las Interpretaciones m oleculares pueden resultar ms interesantes. Estas Interpretaciones, que fueron introducidas en la quinta edicin, se han extendido en la presente edicin, ya que enriquecen la presentacin de la termodinmica y ayudan a los lectores que desean recalcar pronto los conceptos cunticos.

    Ha habido bastantes cambios en el contenido de los captulos, en buena medida consecuencia de la introduccin de la Inform acin adicional al mismo texto. Ahora, las secciones de Inform acin adicional proporcionan material bsico de importancia global (tales como mecnica clsica o diferenciacin parcial), ms que ser apndices de captulos individuales. Asi, el Captulo 1 (gases) ahora incluye una discusin completa de teora cintica y colisiones y el Captulo 10 (electroqumica) incluye una explicacin de la teora de Debye- Hckel. Tambin he redistribuido las materias entre captulos: las superficies lquidas han pasado al Captulo 6 (sustancias puras) y los coloides al Captulo 23 (macromolculas) en lugar de incluirlas, como en la quinta edicin, en las superficies slidas (Captulo 28) su lugar lgico pero pedaggicamente delicado.

  • vi PRLOGO

    La reorganizacin de las otras materias (tales como la recoloca