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Índice
  1. Prefacio
  2. 1 Ideas esenciales
    1. Introducción
    2. 1.1 La química en su contexto
    3. 1.2 Fases y clasificación de la materia
    4. 1.3 Propiedades físicas y químicas
    5. 1.4 Mediciones
    6. 1.5 Incertidumbre, exactitud y precisión de las mediciones
    7. 1.6 Tratamiento matemático de los resultados de las mediciones
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  3. 2 Átomos, moléculas e iones
    1. Introducción
    2. 2.1 Las primeras ideas de la teoría atómica
    3. 2.2 Evolución de la teoría atómica
    4. 2.3 Estructura atómica y simbolismo
    5. 2.4 Fórmulas químicas
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  4. 3 Estructura electrónica y propiedades periódicas de los elementos
    1. Introducción
    2. 3.1 Energía electromagnética
    3. 3.2 El modelo de Bohr
    4. 3.3 Desarrollo de la teoría cuántica
    5. 3.4 Estructura electrónica de los átomos (configuraciones de electrones)
    6. 3.5 Variaciones periódicas de las propiedades de los elementos
    7. 3.6 La tabla periódica
    8. 3.7 Compuestos iónicos y moleculares
    9. Términos clave
    10. Ecuaciones clave
    11. Resumen
    12. Ejercicios
  5. 4 Enlace químico y geometría molecular
    1. Introducción
    2. 4.1 Enlace iónico
    3. 4.2 Enlace covalente
    4. 4.3 Nomenclatura química
    5. 4.4 Símbolos y estructuras de Lewis
    6. 4.5 Cargas formales y resonancia
    7. 4.6 Estructura molecular y polaridad
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  6. 5 Teorías avanzadas de enlace
    1. Introducción
    2. 5.1 Teoría de enlace de valencia
    3. 5.2 Orbitales atómicos híbridos
    4. 5.3 Enlaces múltiples
    5. 5.4 Teoría de los orbitales moleculares
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  7. 6 Composición de sustancias y soluciones
    1. Introducción
    2. 6.1 Fórmula de masa
    3. 6.2 Determinación de fórmulas empíricas y moleculares
    4. 6.3 Molaridad
    5. 6.4 Otras unidades para las concentraciones de las soluciones
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  8. 7 Estequiometría de las reacciones químicas
    1. Introducción
    2. 7.1 Escritura y balance de ecuaciones químicas
    3. 7.2 Clasificación de las reacciones químicas
    4. 7.3 Estequiometría de la reacción
    5. 7.4 Rendimiento de la reacción
    6. 7.5 Análisis químico cuantitativo
    7. Términos clave
    8. Ecuaciones clave
    9. Resumen
    10. Ejercicios
  9. 8 Gases
    1. Introducción
    2. 8.1 Presión del gas
    3. 8.2 Relaciones entre presión, volumen, cantidad y temperatura: la ley de los gases ideales
    4. 8.3 Estequiometría de sustancias gaseosas, mezclas y reacciones
    5. 8.4 Efusión y difusión de los gases
    6. 8.5 La teoría cinético-molecular
    7. 8.6 Comportamiento no ideal de los gases
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  10. 9 Termoquímica
    1. Introducción
    2. 9.1 Conceptos básicos de energía
    3. 9.2 Calorimetría
    4. 9.3 Entalpía
    5. 9.4 Fuerza de los enlaces iónicos y covalentes
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  11. 10 Líquidos y sólidos
    1. Introducción
    2. 10.1 Fuerzas intermoleculares
    3. 10.2 Propiedades de los líquidos
    4. 10.3 Transiciones de fase
    5. 10.4 Diagramas de fase
    6. 10.5 El estado sólido de la materia
    7. 10.6 Estructuras de red en los sólidos cristalinos
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  12. 11 Soluciones y coloides
    1. Introducción
    2. 11.1 El proceso de disolución
    3. 11.2 Electrolitos
    4. 11.3 Solubilidad
    5. 11.4 Propiedades coligativas
    6. 11.5 Coloides
    7. Términos clave
    8. Ecuaciones clave
    9. Resumen
    10. Ejercicios
  13. 12 Termodinámica
    1. Introducción
    2. 12.1 Espontaneidad
    3. 12.2 Entropía
    4. 12.3 La segunda y la tercera ley de la termodinámica
    5. 12.4 Energía libre
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  14. 13 Conceptos fundamentales del equilibrio
    1. Introducción
    2. 13.1 Equilibrio químico
    3. 13.2 Constantes de equilibrio
    4. 13.3 Equilibrios cambiantes: el principio de Le Châtelier
    5. 13.4 Cálculos de equilibrio
    6. Términos clave
    7. Ecuaciones clave
    8. Resumen
    9. Ejercicios
  15. 14 Equilibrios ácido-base
    1. Introducción
    2. 14.1 Ácidos y Bases de Brønsted-Lowry
    3. 14.2 pH y pOH
    4. 14.3 Fuerza relativa de los ácidos y las bases
    5. 14.4 Hidrólisis de sales
    6. 14.5 Ácidos polipróticos
    7. 14.6 Tampones
    8. 14.7 Titulaciones ácido-base
    9. Términos clave
    10. Ecuaciones clave
    11. Resumen
    12. Ejercicios
  16. 15 Equilibrios de otras clases de reacción
    1. Introducción
    2. 15.1 Precipitación y disolución
    3. 15.2 Ácidos y Bases de Lewis
    4. 15.3 Equilibrios acoplados
    5. Términos clave
    6. Ecuaciones clave
    7. Resumen
    8. Ejercicios
  17. 16 Electroquímica
    1. Introducción
    2. 16.1 Repaso de química redox
    3. 16.2 Celdas galvánicas
    4. 16.3 Potenciales del electrodo y de la celda
    5. 16.4 Potencial, energía libre y equilibrio
    6. 16.5 Baterías y pilas de combustible
    7. 16.6 Corrosión
    8. 16.7 Electrólisis
    9. Términos clave
    10. Ecuaciones clave
    11. Resumen
    12. Ejercicios
  18. 17 Cinética
    1. Introducción
    2. 17.1 Tasas de reacciones químicas
    3. 17.2 Factores que afectan las tasas de reacción
    4. 17.3 Leyes de velocidad
    5. 17.4 Leyes de tasas integradas
    6. 17.5 Teoría de colisiones
    7. 17.6 Mecanismos de reacción
    8. 17.7 Catálisis
    9. Términos clave
    10. Ecuaciones clave
    11. Resumen
    12. Ejercicios
  19. 18 Metales representativos, metaloides y no metales
    1. Introducción
    2. 18.1 Periodicidad
    3. 18.2 Incidencia y preparación de los metales representativos
    4. 18.3 Estructura y propiedades generales de los metaloides
    5. 18.4 Estructura y propiedades generales de los no metales
    6. 18.5 Incidencia, preparación y compuestos de hidrógeno
    7. 18.6 Incidencia, preparación y propiedades de los carbonatos
    8. 18.7 Incidencia, preparación y propiedades del nitrógeno
    9. 18.8 Incidencia, preparación y propiedades del fósforo
    10. 18.9 Incidencia, preparación y compuestos del oxígeno
    11. 18.10 Incidencia, preparación y propiedades del azufre
    12. 18.11 Incidencia, preparación y propiedades de los halógenos
    13. 18.12 Incidencia, preparación y propiedades de los gases nobles
    14. Términos clave
    15. Resumen
    16. Ejercicios
  20. 19 Metales de transición y química de coordinación
    1. Introducción
    2. 19.1 Incidencia, preparación y propiedades de los metales de transición y sus compuestos
    3. 19.2 Química de coordinación de los metales de transición
    4. 19.3 Propiedades espectroscópicas y magnéticas de los compuestos de coordinación
    5. Términos clave
    6. Resumen
    7. Ejercicios
  21. 20 Química nuclear
    1. Introducción
    2. 20.1 Estructura y estabilidad nuclear
    3. 20.2 Ecuaciones nucleares
    4. 20.3 Decaimiento radiactivo
    5. 20.4 Transmutación y energía nuclear
    6. 20.5 Usos de los radioisótopos
    7. 20.6 Efectos biológicos de la radiación
    8. Términos clave
    9. Ecuaciones clave
    10. Resumen
    11. Ejercicios
  22. 21 Química orgánica
    1. Introducción
    2. 21.1 Hidrocarburos
    3. 21.2 Alcoholes y éteres
    4. 21.3 Aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres
    5. 21.4 Aminas y amidas
    6. Términos clave
    7. Resumen
    8. Ejercicios
  23. A La tabla periódica
  24. B Matemáticas esenciales
  25. C Unidades y factores de conversión
  26. D Constantes físicas fundamentales
  27. E Propiedades del agua
  28. F Composición de los ácidos y las bases comerciales
  29. G Propiedades termodinámicas estándar de determinadas sustancias
  30. H Constantes de ionización de los ácidos débiles
  31. I Constantes de ionización de las bases débiles
  32. J Productos de solubilidad
  33. K Constantes de formación de iones complejos
  34. L Potenciales de electrodos estándar (media celda)
  35. M Semivida de varios isótopos radiactivos
  36. Clave de respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
    12. Capítulo 12
    13. Capítulo 13
    14. Capítulo 14
    15. Capítulo 15
    16. Capítulo 16
    17. Capítulo 17
    18. Capítulo 18
    19. Capítulo 19
    20. Capítulo 20
    21. Capítulo 21
  37. Índice
1.

La temperatura de 1 gramo de madera ardiendo es aproximadamente la misma tanto para una cerilla como para una hoguera. Es una propiedad intensiva y depende del material (madera). Sin embargo, la cantidad total de calor producido depende de la cantidad de material; se trata de una propiedad extensiva. La cantidad de madera de una hoguera es mucho mayor que la de una cerilla; la cantidad total de calor producida también es mucho mayor, por lo que podemos sentarnos alrededor de una hoguera para mantenernos calientes, pero una cerilla no proporcionaría el calor suficiente para evitar que nos enfriemos.

3.

La capacidad térmica se refiere al calor necesario para elevar la temperatura de la masa de la sustancia 1 grado; el calor específico se refiere al calor necesario para elevar la temperatura de 1 gramo de la sustancia 1 grado. Así, la capacidad calorífica es una propiedad extensiva, y el calor específico es una propiedad intensiva.

5.

(a) 47,6 J/°C; 11,38 cal °C−1; (b) 407 J/°C; 97,3 cal °C−1

7.

1310 J; 313 cal

9.

7,15 °C

11.

(a) 0,390 J/g °C; (b) El cobre es un candidato probable.

13.

Suponemos que la densidad del agua es de 1,0 g/cm3(1 g/mL) y que se necesita tanta energía para mantener el agua a 85 °F como para calentarla de 72 °F a 85 °F. También suponemos que solo se va a calentar el agua. Energía necesaria = 7,47 kWh

15.

Menor; se perdería más calor en la taza de café y en el ambiente y, por tanto, ΔT del agua sería menor y la q calculada sería menor.

17.

Mayor, ya que al tener en cuenta la capacidad calorífica del calorímetro se compensará la energía térmica transferida a la solución desde el calorímetro; este enfoque incluye el propio calorímetro, junto con la solución, como "entorno": qrxn = −(qsolución + qcalorímetro); ya que tanto qsolución como qcalorímetro son negativos, al incluir este último término(qrxn) se obtendrá un valor mayor del calor de la disolución.

19.

La temperatura del café bajará 1 grado.

21.

5,7 ×× 102 kJ

23.

38,5 °C

25.

−2,2 kJ; el calor producido muestra que la reacción es exotérmica.

27.

1,4 kJ

29.

22,6. Dado que la masa y la capacidad calorífica de la solución es aproximadamente igual a la del agua, la duplicación de la cantidad de agua conduce a la duplicación del cambio de temperatura.

31.

11,7 kJ

33.

30 %

35.

0,24 g

37.

1,4 ×× 102 Calorías.

39.

El cambio de entalpía de la reacción indicada es exactamente para 1 mol de HCL y 1 mol de NaOH; el calor en el ejemplo es producido por 0,0500 mol de HCl y 0,0500 mol de NaOH.

41.

25 kJ mol−1

43.

81 kJ mol−1

45.

5204,4 kJ

47.

1,83 ×× 10−2 mol

49.

-802 kJ mol−1

51.

15,5 kJ/ºC

53.

7,43 g

55.

Sí.

57.

459,6 kJ

59.

−494 kJ/mol

61.

44,01 kJ/mol

63.

−394 kJ

65.

265 kJ

67.

90,3 kJ/mol

69.

(a) −1615,0 kJ mol−1; (b) −484,3 kJ mol−1; (c) 164,2 kJ; (d) −232,1 kJ

71.

−54.04 kJ mol−1

73.

−2660 kJ mol−1

75.

67,1 kJ

77.

−122,8 kJ

79.

3,7 kg

81.

Partiendo de la base de que el mejor combustible para cohetes es el que desprende más calor, el B2H6 es el principal candidato.

83.

−88,2 kJ

85.

(a) C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l);C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l); (b) 1570 L de aire; (c) −104,5 kJ mol−1; (d) 75,4 °C

88.

(a) -114 kJ;
(b) 30 kJ;
(c) -1055 kJ

91.

La longitud de enlace media específica es la distancia con la energía más baja. A distancias inferiores a la distancia de enlace, las cargas positivas de los dos núcleos se repelen y la energía global aumenta.

92.

La mayor energía de enlace está en la figura de la izquierda. Es la forma más estable.

94.


HCl(g)12H2(g)+12Cl2(g)ΔH1°=−ΔHf[HCl(g)]°12H2(g)H(g)ΔH2°=ΔHf[H(g)]°12Cl2(g)Cl(g)ΔH3°=ΔHf[Cl(g)]°¯HCl(g)H(g)+Cl(g)ΔH298°=ΔH1°+ΔH2°+ΔH3°HCl(g)12H2(g)+12Cl2(g)ΔH1°=−ΔHf[HCl(g)]°12H2(g)H(g)ΔH2°=ΔHf[H(g)]°12Cl2(g)Cl(g)ΔH3°=ΔHf[Cl(g)]°¯HCl(g)H(g)+Cl(g)ΔH298°=ΔH1°+ΔH2°+ΔH3°
DHCl=ΔH298°=ΔHf[HCl(g)]°+ΔHf[H(g)]°+ΔHf[Cl(g)]°=(-92,307kJ)+217,97kJ+121,3kJ=431,6kJDHCl=ΔH298°=ΔHf[HCl(g)]°+ΔHf[H(g)]°+ΔHf[Cl(g)]°=(-92,307kJ)+217,97kJ+121,3kJ=431,6kJ

96.

El enlace S-F en el SF4 es más fuerte.

98.

 

Se muestra una estructura de Lewis. Un átomo de carbono unido con enlace simple a tres átomos de hidrógeno se une a un segundo átomo de carbono. El segundo átomo de carbono está unido con enlace simple a dos átomos de hidrógeno. El segundo átomo de carbono tiene un enlace simple con un tercer átomo de carbono unido con triple enlace a un cuarto átomo de carbono unido con enlace simple a un quinto átomo de carbono. El quinto átomo de carbono tiene un enlace simple con un átomo de hidrógeno y un doble enlace con un sexto átomo de carbono que tiene un enlace simple con dos átomos de hidrógeno.


Los enlaces simples C–C son los más largos.

100.

(a) Cuando se eliminan dos electrones de la capa de valencia, el radio del Ca pierde el nivel de energía más externo y vuelve al nivel inferior n = 3, cuyo radio es mucho más pequeño. (b) La carga +2 del calcio acerca mucho más el oxígeno en comparación con el K, aumentando así la energía de la red en relación con un ion menos cargado. (c) La eliminación del electrón 4s en el Ca requiere más energía que la eliminación del electrón 4s en el K debido a la mayor atracción del núcleo y a la energía extra necesaria para romper el emparejamiento de los electrones. La segunda energía de ionización del K requiere que un electrón sea retirado de un nivel de energía más bajo, donde la atracción es mucho más fuerte del núcleo para el electrón. Además, se necesita energía para desemparejar dos electrones en un orbital completo. En el Ca, el segundo potencial de ionización requiere la eliminación de un solo electrón solitario en el nivel de energía exterior expuesto. (d) En el Al, el electrón eliminado está relativamente desprotegido y no apareado en un orbital p. La mayor energía para el Mg refleja principalmente el desparejamiento del electrón 2s.

102.

(d)

104.

4008 kJ/mol; los dos iones del MgO tienen el doble de carga que los del LiF; la longitud de los enlaces es muy similar y ambos tienen la misma estructura; se espera una cuadruplicación de la energía según la ecuación de la energía de red.

106.

(a) Na2O; Na+ tiene un radio menor que el K+; (b) BaS; el Ba tiene una carga mayor que el K; (c) BaS; el Ba y el S tienen cargas mayores; (d) BaS; el S tiene una carga mayor.

108.

(e)

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