Quí1,,ic séptima edición 18 IA X,\ . 2 2A 2 NLi1nc1n ;11úmicn 24 Cr 52.00 Pc :-.o 1·' ..11t')111icu .1/\ 3 4· 5 Li Be B 6.941 9.012 11 12 Na Mg 22 .99 -+ 4B 5 5B 6 6B 7 7B 8 20 21 22 Se Ti 44.96 47.88 39 y 88.91 40 41 42 Zr Nb Mo 91.22 92.91 95.94 (98) 101.1 38 85.47 87.62 55 Cs 23 V 50.94 ') J() r - xH - , Ca Sr 17 7A 4.003 13 3 3B K 37 1(i 6A J0.81 19 Rb 15 5A - I 24.31 39.10 1 40.08 1-+ 4A He 11 IB 12 2B Al 26.98 24 25 26 27 28 29 30 31 Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga 52.00 54.94 55 .85 58.9 3 58.69 63.55 65.39 69.72 43 44 47 48 49 50 Ru 45 Rh 102.9 46 Te Pd Ag Cd In Sn 106.4 I07.9 112.4 114.8 118.7 12 1.8 79 80 81 82 83 Au Hg TI Pb Bi 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 111 112 ( 113) 11 4 ( 115) 74 56 57 72 73 75 76 77 Ba La Hf Ta w Re Os Ir 183.9 186.2 190.2 192.2 78 Pt 195. 1 132.9 137.3 138.9 178.5 180.9 87 88 89 104 105 106 107 108 109 110 Fr Ra Ae Rf Db Sg Bh Hs Mt (223) (226) (227) (257) (260) (263) (262) (265) (266) 1 51 Sb -- _., 84 Po j e-:..,,,r .•-· 85 At (2 1O) , (2 IO) ~ Rn (222) ~ r 116 ( 11 7) • 11 8 Mctak-, 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Mctalnic.Jcs 140. 1 140.9 144.2 ( 147) 150.4 152.0 157.3 158.9 162 .5 164.9 167.3 168.9 173.0 175 .0 90 91 92 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 No metale s Pa u 93 Th Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 232.0 (23 1) 238.0 (237) (242) (243) (247 ) (247) (249) (2 54) (253 ) (256) (254) (257) La c.Jcsignaci(in de los grupm del 1-18 se rccomcnd cí por la Uniún lnt crnac 1nnal e.Je Quí1111c;1 Pura y Apli cada ( ll PAC. ror s11.S sig la, e n in g ló i: au1H.¡uc t, ida vía no son de uso colllún . En este tex to usamos la 1Hllación cstiÍ ndar de Est;1dos Unido, ( IA- Vi IIA y IB-VI I IH I No ,e hiin asignado nollllm.: , para los c' k mcntos 1 1O a 11 2. 1 14 . 116 y 1 18. Los c kmcntns 11 :l. 11 .~ y 117 ;aín no han sido si ntctin1c.Jos. Lista de los elementos con sus símbolos y pesos atómicos* Elemento Actinio Aluminio Americio Antimonio Argón Arsénico Astato Azufre Bario Berilio Berkelio Bismuto Bohrium Boro Bromo Cadmio Calcio Californío Carbono Cerio Cesio Circonio Cloro Cobalto Cobre Cromo Curio Disprosio Dubnium Einstenio Erbio Escandio Estarlo Estroncio Europio Fermio Fierro Flúor Fósforo Francia Gadolino Galio Germanio Hafnio Hassium Helio Hidrógeno Holmio Indio lodo Iridio Kriptón Lantano Laurencio Sfmbolo Número Peso atómico atómico't Ac Al Am Sb Ar 89 As 33 At 85 s 16 56 4 97 83 107 5 35 48 20 98 6 58 55 40 17 27 29 24 96 Ba Be Bk Bí Bh B Br Cd Ca Cf c Ce Cs Zr CI Co Cu Cr Cm Dy Db Es Er Se Sn Sr Eu Fm Fe F p Fr Gd Ga Ge Hf Hs He H Ho In 1 Ir Kr La Lr 13 95 51 18 66 105 99 68 21 50 38 63 100 26 9 15 87 64 31 32 72 108 2 1 67 49 53 77 36 57 103 (227) 26.98 (243) 121.8 39.95 74.92 (210) 32.07 137.3 9.012 (247) 209.0 (262) 10.81 79.90 112.4 40.08 (249) 12.01 140.1 132.9 91.22 35.45 58.93 63.55 52.00 (247) 162.5 (260) (254) 167.3 44.96 118.7 87.62 152.0 (253) 55.85 19.00 30.97 (223) 157.3 69.72 72.59 178.5 (265) 4.003 1.008 164.9 114.8 126.9 192.2 83.80 138.9 (257) Elemento Litio Lutecío Magnesio Manganeso Meitnerium Mendelevio Mercurio Molibdeno Neodimio Neón Neptunio Niobio Nlquel Nitrígeno Nobelio Oro Osmio Oxígeno Paladio Plata Platino Plomo Plutonio Polonío Potasio Praseodimio Prometio Protactinio Radio Radón Renio Rodio Rubidio Rutenio Ruterfodio Samario Seaborgium Selenio Silicio Sodio Talio Tantalo Tecnecio Teluro Terbio Titanio Torio Tulio Tungsteno Uranio Vanadio .Xenón Yterbio Ytrio Zinc Símbolo Li Lu Mg Mn Mt Md Hg Mo Nd Ne Np Nb Ní N No Au Os o Número Peso atómico atómicot 3 71 12 25 109 101 80 42 60 10 93 41 28 7 102 79 76 8 Pd 46 Ag pt Pb Pu Po 47 78 82 94 K 19 59 61 91 88 86 75 45 37 44 104 62 106 34 14 11 81 73 43 52 65 22 ·90 69 74 92 23 Pr Pm Pa Ra Rn Re Rh Rb Ru Rf Sm Sg Se Si Na TI Ta Te Te Tb TI Th Tm w u V Xe Yb y Zn 84 54 70 39 30 6.941 175.0 24.31 54.94 (266) (256) 200.6 95.94 144.2 20.18 (237) 92.91 58.69 14.01 (253) 197.0 190.2 16.00 106.4 107.9 195.1 207.2 (242) (210) 39.10 140.9 (147) (231) (226) (222) 186.2 102.9 85.47 101.1 (257) 150.4 (263) 78.96 28.09 22.99 204.4 180.9 (99) 127.6 158.9 47.88 232.0 168.9 183.9 238.0 50.94 131.3 173.0 88.91 65.39 • Todos los pesos atómicos tienen cuatro cifras significativas. Estos valores son los recomendados por el Comité de Enseñanza de la Química de la Unión Internacional de Quím1ca Pura y Aplicada, t Los pesos atómicos aproximados para los elementos radiactivos se dan entre paréntesis .. , QUIMICA Séptima edición RAVMOND CHANG WILLIAMS COLLEGE TRADUCCIÓN: Ma. del Carmen Ramírez Medeles Rosa Zugazagoltía Herranz CINVESTAV del IPN Profesora UAM-Xochimilco Maestra en Química Profesora UAM-Xochimilco/UNAM REVISIÓN TÉCNICA: M. en C. IUlaría Aurora Lanto Arrlola lng. José Clemente Reza García Escuela Nacional de Ciencias Biológicas Instituto Politécnico Nacional Profesor titular de Química y Operaciones Unitarias ESIQIE-lnstituto Politécnico Nacional Dr. Aníbal Bascuñán Blaset I.Q. Félix Núñez Orozco Depto. de Química Inorgánica y Nuclear Facultad de Química-UNAM Depto. de Ciencias Básicas Facultad de lngeniería-UNAM M. en C. SIivia Ponce López M. en C. Enrique Solís García Coordinadora de Química General Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey-CM Coordinador de la materia de Química Profesor del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey-CCM Dr. lng. Javier Ramírez Angulo M. en C. José Salvador Pantoja Magaña Departamento de Ciencias Básicas División de Profesional y Graduados Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey-CEM Departamento de Ciencias Básicas División Profesional y Graduados Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey-CEM Dr. Eduardo Gayoso Andrade Departamento de Química Inorgánica Universidad de Santiago de Compostela McGRAW-HILL MÉXICO • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA • LISBOA • MADRID NUEVA YORK• SAN JUAN• SANTAFÉ DE BOGOTÁ• SANTIAGO• SAO PAULO AUCKLAND •LONDRES• MILÁN• MONTREAL • NUEVA DELHI SAN FRANCISCO • SINGAPUR • ST. LOUIS • SIDNEY • TORONTO Gerente de producto: Francisco E. Vargas reyes Supervisor de edición: Felipe Hemández Carrasco Supervisor de producción: Zeferino García García QUÍMICA Séptima edición Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin autorización escrita del editor. DERECHOS RESERVADOS© 2002, respecto a la séptima edición en español por McGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES, S. A. de C. V. A Subsidiary ofThe McGraw-Hill Companies Cedro Núm. 512, Col. Atlampa Delegación Cuauhtémoc, C.P. 06450, México, D. F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Núm. 736 ISBN 970-10-3894-0 Translated of the seventh English edition of Chemistry By Raymond Chang Copyright© 2002, by the McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved ISBN 0-07-365601-l 1234567890 09876543102 Impreso en Colombia Impreso por D'vinni Ltda. Printed in Colombia Contenido breve CAPITULO 1 Química: el estudio de los cambios CAPÍTULO 2 Átomos, moléculas y iones CAPÍTULO 3 Relaciones de masa en las reacciones químicas CAPÍTULO 4 Reacciones en disolución acuosa CAPÍTULO 5 Gases CAPÍTULO 6 Termoquímica CAPÍTULO 7 La teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos CAPÍTULO 8 Relaciones periódicas de los elementos CAPÍTULO 9 Enlace químico 1: conceptos básicos CAPITULO 10 Enlace químico 11: geometría molecular e hibridación de orbitales atómicos 367 CAPÍTULO 11 Las fuerzas intermoleculares y los líquidos y sólidos CAPÍTULO 12 Propiedades físicas de las disoluciones 467 CAPÍTULO 13 Cinética química CAPÍTULO 14 Eq-uilibrio químico CAPITULO 15 Ácidos y bases CAPÍTULO 16 Equilibrios ácido-base y equilibrios de solubilidad CAPÍTULO 17 La química de la atmósfera CAPITULO 18 Entropía, energía libre y equilibrio CAPÍTULO 19 Electroquímica CAPITULO 20 Metalurgia y química de los metales CAPITULO 21 Elementos no metálicos y sus compuestos CAPÍTULO 22 La química de los metales de transición y los compuestos de coordinación 877 CAPÍTULO 23 Química nuclear CAPITULO 24 Química orgánica CAPÍTULO 25 Polímeros orgánicos sintéticos y naturales 1 35 67 105 153 205 245 289 329 417 509 561 601 651 701 733 765 811 839 909 945 977 Contenido Aplicaciones XXIII Prefacio XXV Herramientas XXXIV CAPÍTULO 1 1.1 1.2 1.3 Química: el estudio de los cambios Química: una ciencia para el siglo xx1 El estudio de la química 5 El método científico 6 1 2 La química en acción El helio primitivo y la teoría del Big Bang 1.4 Clasificación de la materia 12 B Sustancias y mezclas I Elementos y compuestos 1.5 1.6 1.7 Los tres estados de la materia 10 Propiedades físicas y químicas de la materia Mediciones 13 11 Unidades del SI I Masa y peso I Volumen I Densidad I Escalas de temperatura La química en acción La importancia de las unidades 1.8 El manejo de los números 19 18 Notación científica I Cifras significativas I Exactitud y precisión 1.9 El método del factor unitario para la resolución de problemas 25 Ecuaciones clave 28 1 Resumen de hechos y conceptos 29 1 Palabras clave 29 1 Preguntas y problemas 29 CAPITULO 2 2.1 z.:z Átomos, moléculas y iones 35 La teoría atómica 36 La estructura del átomo 37 El electrón I Radiactividad I El protón y el núcleo I El neutrón :Z.3 2.4 Número atómico, número de masa e isótopos 43 La tabla periódica 45 La química en acción Distribución de los elementos en la corteza terrestre y en los sistemas vivos 47 2.5 Moléculas y iones 46 Moléculas I Iones CONTENIDO 2.6 Fórmulas químicas 49 Fórmulas moleculares I Fórmulas empíricas I Fórmulas de los compuestos iónicos 2.7 Nomenclatura de los compuestos 53 Compuestos iónicos I Compuestos moleculares I Acidos y bases I Hidratos 1 Compuestos inorgánicos comunes Resumen de hechos y conceptos 61 1 Palabras clave 62 1 Preguntas y problemas 62 CAPÍTULO 3 Relaciones de masa en las reacciones químicas 3.1 Masa atómica 68 3.2 3.3 3.4 Masa molar de un elemento y número de Avogadro Masa molecular 72 El espectrómetro de masas 74 67 Masa atómica promedio 69 La química en acción Las huellas digitales del oro por espectrometria de masas 3.5 3.6 76 Composición porcentual de los compuestos 75 Determinación experimental de fórmulas empíricas 80 Determinación de fórmulas moleculares 3.7 Reacciones químicas y ecuaciones químicas 82 Escritura de las ecuaciones químicas I Balanceo de ecuaciones químicas 3.8 3.9 3.10 Cantidades de reactivos y productos 87 Reactivo limitante 90 Rendimiento de reacción 93 La química en acción Fertilizantes químicos 94 Ecuaciones clave 96 1 Resumen de hechos y conceptos 96 1 Palabras clave 96 1 Preguntas y problemas 97 CAPÍTULO 4 4.1 Reacciones en disolución acuosa 105 Propiedades generales de las disoluciones acuosas 106 Propiedades electrolíticas 4.2 Reacciones de precipitación 108 Solubilidad I Ecuaciones moleculares y ecuaciones iónicas La química en acción Una indeseable reacción de precipitación 4.3 Reacciones ácido-base 112 111 Propiedades generales de ácidos y bases I Acidos y bases de Br,msted 1 Neutralización ácido-base 4.4 Reacciones de oxidación-reducción Número de oxidación I Tipos de reacciones redox La química en acción Analizador del aliento 129 116 IX X CONTENIDO 4.5 Concentración de disoluciones 128 Dilución de disoluciones 4.6 4,7 4.8 Análisis gravimétrico 133 Valoraciones ácido-base 135 Valoraciones redox 138 la química en acción Metal a partir del mar 140 Ecuaciones clave 140 1 Resumen de hechos y conceptos 140 1 Palabras clave 141 l Preguntas y problemas 141 Misterio quí~ico :Quien Mató a Wa1>o(eón'! 150 CAPÍTULO 5 5.1 5.2 Gases 153 Sustancias que existen como gases Presión de un gas 155 154 Unidades del sistema internacional (SI) para la presión I Presión atmosférica 5.3 Las leyes de los gases 158 La relación presión-volumen: ley de Boyle I La relación temperatura-volumen: ley de Charles y de Gay-Lussac I La relación entre volumen y cantidad: ley de Avogadro 5.4 La ecuación del gas ideal 166 Cálculos de densidad I La masa molar de una sustancia gaseosa 5.5 5.6 La estequiometría de los gases 173 Ley de Dalton de las presiones parciales 175 la química en acción Buceo y las leyes de los gases 180 5.7 La teoría cinética molecular de los gases 179 Aplicación de las leyes de los gases I Distribución de las velocidades moleculares 1 Ralz de la velocidad cuadrática media I Difusión de los gases la química en acción Atomos sobreenfriados 188 5.8 Desviación del comportamiento ideal 187 Ecuaciones clave 191 1 Resumen de hechos y conceptos 192 1 Palabras clave 193 1 Preguntas y problemas 193 Misterio qui~ico Sin oxígeno 2.02. CAPITULO 6 6,1 6.2 Termoquímica 205 La naturaleza de la energía y los tipos de energía 206 Cambios de energía en las reacciones químicas 206 CONTENIDO 6.3 Entalpía 208 Ecuaciones termoquímicas 6.4 Calorimetría 211 Calor específico y capacidad calorífica I Calorimetría a volumen constante 1 Calorimetría a presión constante La química en acción Valor energético de los alimentos y otras sustancias 6.5 Entalpía estándar de formación y reacción 217 216 La química en acción Cómo se defiende un escarabajo bombardero 223 6.6 Calor de disolución y dilución 222 Calor de disolución I Calor de dilución 6.7 Introducción a la termodinámica 225 La primera ley de la termodinámica I Trabajo y calor I Entalpía y la primera ley de la termodinámica La química en acción La fabricación de nieve y el inflado de un neumático de bicicleta 233 Ecuaciones clave 234 1 Resumen de hechos y conceptos 234 1 Palabras clave 234 1 Preguntas y problemas 235 Misterio quíMico f( neu~á+ico exp(osivo 1.!h. CAPÍTULO 7 7.1 La teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos 245 De la física clásica a la teoría cuántica 246 Propiedades de las ondas I Radiación electromagnética I Teoría cuántica de Planck 7 .2 7.3 El efecto fotoeléctrico 250 Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno 252 Espectros de emisión I Espectro de emisión del átomo de hidrógeno La química en acción El elemento del Sol 258 La química en acción El láser: la espléndida luz 260 7.4 La naturaleza dual del electrón La química en acción El microscopio electrónico 262 257 XI
