Química / Raymond Chang.

CONTENIDO
Química: el estudio del cambio 2
1.1 Química: una ciencia para el siglo XXI 4
1.2 El estudio de la química 7
1.3 El método científico 8
LA QUIMICA en acción. El helio primordial y la teoría del Big-Bang 10
1.4 Clasificación de la materia 11
1.5 Los tres estados de la materia 13
1.6 Propiedades físicas y químicas de la materia 14
1.7 Mediciones 15
LA QUIMICA en acción. La importancia de las unidades 20
1.8 El manejo de los números 21
1.9 Análisis dimensional en la resolución de problemas 27
MISTERIO de la química. La desaparición de los dinosaurios 38
Átomos, moléculas e iones 40
2.1 La teoría atómica 42
2.2 La estructura del átomo 43
2.3 Número atómico, número de masa e isótopos 49
2.4 La tabla periódica 50
LA QUIMICA en acción. Distribución de los elementos en la Tierra y en los sistemas vivos 52
2.5 Moléculas e iones 53
2.6 Fórmulas químicas 54
2.7 Nomenclatura de los compuestos 59
2.8 Introducción a los compuestos orgánicos 68
Relaciones de masa en las reacciones químicas 76
3.1 Masa atómica 78
3.2 Número de Avogadro y masa molar de un elemento 79
3.3 Masa molecular 83
3.4 El espectrómetro de masas 86
3.5 Composición porcentual de los compuestos 86
3.6 Determinación experimental de fórmulas empíricas 90
3.7 Reacciones químicas y ecuaciones químicas 92
3.8 Cantidades de reactivos y productos 97
3.9 Reactivos limitantes 101
3.10 Rendimiento de reacción 103
LA QUIMICA en acción. Fertilizantes químicos 104
Reacciones en disolución acuosa 118
4.1 Propiedades generales de las disoluciones acuosas 120
4.2 Reacciones de precipitación 122
LA QUIMICA en acción. Una reacción de precipitación indeseable 126
4.3 Reacciones ácido-base 127
4.4 Reacciones oxidación-reducción 131
LA QUIMICA en acción. Alcoholímetro 143
4.5 Concentración de las disoluciones 142
4.6 Análisis gravimétrico 148
4.7 Valoraciones ácido-base 150
4.8 Valoraciones redox 153
LA QUIMICA en acción. Metal proveniente del mar 155
MISTERIO de la química ¿Quién asesinó a Napoleón? 166
Gases 168
5.1 Sustancias que existen como gases 170
5.2 Presión de un gas 171
5.3 Las leyes de los gases 175
5.4 Ecuación del gas ideal 181
5.5 La estequiometría de los gases 190
5.6 Ley de Dalton de las presiones parciales 192
5.7 La teoría cinética molecular de los gases 197
LA QUIMICA en acción. El buceo y las leyes de los gases 198
LA QUIMICA en acción. Átomos enfriados 205
5.8 Desviación del comportamiento ideal 206
MISTERIO de la química. Sin oxígeno 220
Termoquímica 222
6.1 Naturaleza y tipos de energía 224
6.2 Cambios de energía en las reacciones químicas 225
6.3 Introducción a la termodinámica 227
6.4 Entalpía de las reacciones químicas 232
LA QUIMICA en acción. Fabricar nieve e inflar un neumático de bicicleta 233
6.5 Calorimetría 239
LA QUIMICA en acción. Valores energéticos de los alimentos y otras sustancias 245
6.6 Entalpía estándar de formación y de reacción 246
LA QUIMICA en acción. Cómo se defiende el escarabajo bombardero 251
6.7 Calor de disolución y de dilución 252
MISTERIO de la química. El neumático explosivo 264
Teoría cuántica y la estructura electrónica de los átomos 266
7.1 De la física clásica a la teoría cuántica 268
7.2 El efecto fotoeléctrico 272
7.3 Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno 274
7.4 La naturaleza dual del electrón 279
LA QUIMICA en acción. Láser: la luz esplendorosa 280
LA QUíMICA en acción Microscopía electrónica 283
7.5 Mecánica cuántica 283
7.6 Números cuánticos 286
7.7 Orbitales atómicos 288
7.8 Configuración electrónica 292
7.9 El principio de construcción 298
MISTERIO de la química. Descubrimiento del helio y el surgimiento y caída del coronio 312
Relaciones periódicas entre los elementos 314
8.1 Desarrollo de la tabla periódica 316
8.2 Clasificación periódica de los elementos 318
8.3 Variaciones periódicas de las propiedades físicas 322
LA QUIMICA en acción. ¿El tercer elemento líquido? 329
8.4 Energía de ionización 329
8.5 Afinidad electrónica 333
8.6 Variación de las propiedades químicas de los elementos representativos 335
LA QUIMICA en acción. El descubrimiento de los gases nobles 346
Enlace químico I: Conceptos básicos 356
9.1 Símbolos de puntos de Lewis 358
9.2 El enlace iónico 359
9.3 Energía reticular de los compuestos iónicos 361
LA QUIMICA en acción. Cloruro de sodio: un compuesto iónico común e importante 365
9.4 El enlace covalente 366
9.5 Electronegatividad 369
9.6 Escritura de las estructuras de Lewis 372
9.7 Carga formal y estructura de Lewis 375
9.8 El concepto de resonancia 377
9.9 Excepciones a la regla del octeto 379
LA QUIMICA en acción. Sólo diga NO 384
9.10 Entalpía de enlace 385
Enlace químico II: Geometría molecular e hibridación de orbitales atómicos 398
10.1 Geometría molecular 400
10.2 Momento dipolar 409
LA QUIMICA en acción. Los hornos de microondas: el momento dipolar en acción 412
10.3 Teoría del enlace valencia 415
10.4 Hibridación de orbitales atómicos 417
10.5 Hibridación en moléculas que contienen enlaces dobles y triples 426
10.6 Teoría del orbital molecular 429
10.7 Configuraciones de orbitales moleculares 432
10.8 Orbitales moleculares deslocalizados 437
LA QUIMICA en acción. El buckybalón 440
Fuerzas intermoleculares y líquidos y sólidos 450
11.1 La teoría cinética molecular de líquidos y sólidos 452
11.2 Fuerzas intermoleculares 453
11.3 Propiedades de los líquidos 459
11.4 Estructura cristalina 462
LA QUIMICA en acción. ¿Por qué los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo? 463
11.5 Difracción de rayos X por los cristales 469
11.6 Tipos de cristales 471
LA QUIMICA en acción. Superconductores a altas temperaturas 476
11.7 Sólidos amorfos 476
LA QUIMICA en acción. Y todo por un botón 478
11.8 Cambios de fase 479
11.9 Diagramas de fase 488
LA QUIMICA en acción. Hervir un huevo en la cima de una montaña, las ollas de presión y el patinaje sobre hielo 490
LA QUIMICA en acción. Cristales líquidos 491
Propiedades físicas de las disoluciones 502
12.1 Tipos de disoluciones 504
12.2 Enfoque molecular del proceso de disolución 505
12.3 Unidades de concentración 507
12.4 Efecto de la temperatura en la solubilidad 511
12.5 Efecto de la presión en la solubilidad de los gases 513
12.6 Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrólitos 515
LA QUIMICA en acción. El lago asesino 516
12.7 Propiedades coligativas de las disoluciones de electrólitos 528
LA QUIMICA en acción. Desalinización 530
12.8 Coloides 530
MISTERIO de la química. El cuchillo equivocado 542
Cinética química 544
13.1 La velocidad de una reacción 546
13.2 Ley de la velocidad 553
13.3 Relación entre la concentración de reactivos y el tiempo 557
LA QUIMICA en acción. Determinación de la edad del Sudario de Turín 568
13.4 Constantes de velocidad y su dependencia de la energía de activación y de la temperatura 568
13.5 Mecanismos de reacción 575
LA QUIMICA en acción. Femtoquímica 580
13.6 Catálisis 581
Equilibrio químico 600
14.1 El concepto de equilibrio y la constante de equilibrio 602
14.2 Escritura de las expresiones de las constantes de equilibrio 604
14.3 Relación ente cinética química y equilibrio químico 616
14.4 ¿Qué información proporciona la constante de equilibrio? 617
14.5 Factores que afectan el equilibrio químico 623
LA QUIMICA en acción. La vida a grandes alturas y la producción de hemoglobina 630
LA QUIMICA en acción. El proceso Haber 631
Ácidos y bases 644
15.1 Ácidos y bases de Bronsted 646
15.2 Propiedades ácido-base del agua 647
15.3 El pH: una medida de la acidez 649
15.4 Fuerza de los ácidos y las bases 652
15.5 Ácidos débiles y la constante de ionización de un ácido 656
15.6 Bases débiles y la constante de ionización de una base 663
15.7 Relación entre las constantes de ionización de los ácidos y sus bases conjugadas 665
15.8 Ácidos dipróticos y polipróticos 666
15.9 Estructura molecular y fuerza de los ácidos 670
15.10 Propiedades ácido-base de las sales 674
15.11 Propiedades ácido-base de los óxidos y los hidróxidos 679
15.12 Ácidos y bases de Lewis 682
LA QUIMICA en acción. Antiácidos y el balance del pH en el estómago 684
MISTERIO de la química. La descomposición de los papeles 694
Equilibrios ácido-base y equilibrios de solubilidad 696
16.1 Comparación entre los equilibrios homogéneo y heterogéneo en disolución 698
16.2 Efecto del ion común 698
16.3 Disoluciones amortiguadoras 701
LA QUIMICA en acción. Mantenimiento del pH de la sangre 706
16.4 Valoraciones ácido-base 708
16.5 Indicadores ácido-base 716
16.6 Equilibrios de solubilidad 718
16.7 Separación de iones por precipitación fraccionada 725
16.8 El efecto del ion común y la solubilidad 727
16.9 El pH Y la solubilidad 728
16.10 Los equilibrios de iones complejos y la solubilidad 731
LA QUIMICA en acción. ¿Cómo se forma un cascarón de huevo? 737
16.11 Aplicación del principio del producto de solubilidad al análisis cualitativo 737
MISTERIO de la química. Un duro bocadillo 748
Química en la atmósfera 750
17.1 La atmósfera terrestre 752
17.2 Los fenómenos en las capas externas de la atmósfera 755
17.3 Disminución del ozono en la estratosfera 757
17.4 Los volcanes 762
17.5 El efecto invernadero 763
17.6 La lluvia ácida 767
17.7 El esmog fotoquímico 771
17.8 Contaminación doméstica 773
Entropía, energía libre y equilibrio 782
18.1 Las tres leyes de la termodinámica 784
18.2 Los procesos espontáneos 784
18.3 Entropía 785
18.4 La segunda ley de la termodinámica 790
LA QUIMICA en acción. La eficiencia de las máquinas térmicas 796
18.5 La energía libre de Gibbs 796
18.6 La energía libre y el equilibrio químico 803
LA QUIMICA en acción. La termodinámica de una liga 807
18.7 La termodinámica en los sistemas vivos 808
Electroquímica 818
19.1 Reacciones redox 820
19.2 Celdas electroquímicas 823
19.3 Potenciales estándar de reducción 825
19.4 Espontaneidad de las reacciones redox 831
19.5 Efecto de la concentración sobre la fem de la celda 834
19.6 Baterías 839
LA QUIMICA en acción. Energía bacteriana 843
19.7 Corrosión 844
19.8 Electrólisis 848
LA QUIMICA en acción. Molestia producida por las amalgamas dentales 853
MISTERIO de la química. Agua sucia 864
Metalurgia y la química de los metales 866
20.1 Abundancia de los metales 868
20.2 Procesos metalúrgicos 868
20.3 Teoría de las bandas de conductividad 876
20.4 Tendencias periódicas de las propiedades metálicas 878
20.5 Los metales alcalinos 879
20.6 Los metales alcalinotérreos 883
20.7 Aluminio 885
LA QUIMICA en acción. Reciclado de aluminio 888
Elementos no metálicos y sus compuestos 894
21.1 Propiedades generales de los no metales 896
21.2 Hidrógeno 896
LA QUIMICA en acción. Hidrógeno metálico 901
21.3 Carbono 902
LA QUIMICA en acción. Gas sintético a partir del carbón 905
21.4 Nitrógeno y fósforo 906
LA QUIMICA en acción. Nitrato de amonio: el fertilizante explosivo 913
21.5 Oxígeno y azufre 914
21.6 Los halógenos 921
Química de los metales de transición y compuestos de coordinación 934
22.1 Propiedades de los metales de transición 936
22.2 La química del hierro y del cobre 939
22.3 Compuestos de coordinación 940
22.4 Estructura de los compuestos de coordinación 946
22.5 El enlace en los compuestos de coordinación: teoría del campo cristalino 949
22.6 Reacciones de los compuestos de coordinación 955
22.7 Aplicaciones de los compuestos de coordinación 955
LA QUIMICA en acción. Compuestos de coordinación en los sistemas vivos 956
LA QUIMICA en acción. Cisplatino: el medicamento anticancerígeno 958
MISTERIO de la química. Datación de pinturas con el azul de Prusia 964
Química nuclear 966
23.1 La naturaleza de las reacciones nucleares 968
23.2 Estabilidad nuclear 970
23.3 Radiactividad natural 975
23.4 Transmutación nuclear 978
23.5 Fisión nuclear 981
A QUIMICA en acción. El reactor de fisión nuclear de la naturaleza 986
23.6 Fusión nuclear 987
23.7 Aplicaciones de los isótopos 989
23.8 Efectos biológicos de la radiación 991
LA QUIMICA en acción. Irradiación de los alimentos 993
MISTERIO de la química. El arte de la falsificación en el siglo XX 1000
Química orgánica 1002
24.1 Clases de compuestos orgánicos 1004
24.2 Hidrocarburos alifáticos 1004
LA QUIMICA en acción. Hielo que se quema 1016
24.3 Hidrocarburos aromáticos 1017
24.4 Química de los grupos funcionales 1020
LA QUIMICA en acción. La industria del petróleo 1026
MISTERIO de la química. La desaparición de huellas digitales 1036
Polímeros orgánicos sintéticos y naturales 1038
25.1 Propiedades de los polímeros 1040
25.2 Polímeros orgánicos 1040
25.3 sintéticos Proteínas 1045
LA QUIMICA en acción. Anemia de células falciformes: una enfermedad molecular 1052
25.4 Ácidos nucleicos 1054
LA QUIMICA en acción. Huella digital del DNA 1057
MISTERIO de la química. Una historia que le erizará los cabellos 1062
Apéndice 1 Derivación de los nombres de los elementos A-1
Apéndice 2 Unidades para la constante de los gases A -7
Apéndice 3 Datos termodinámicos a 1 atm y 25°C A-8
Apéndice 4 Operaciones matemáticas A -13