Edoc.site quimica inorganica 2a edicion catherine e housecro PDF

Preview

Summary

www.elsolucionario.net Alan G Q u www.elsolucionario.net Este libro se ha convertido en un destacado libro de texto en la materia al ofrecer un O tr o s lib ro s d e in te r é s : enfoque nuevo e interesante a la enseñanza de la química inorgánica m oderna. Proporciona una clara introducción a princ...

Description

www.elsolucionario.net

Alan G

Q

u

www.elsolucionario.net

Este libro se ha convertido en un destacado libro de texto en la materia al ofrecer un

O tr o s lib ro s d e in te r é s :

enfoque nuevo e interesante a la enseñanza de la química inorgánica m oderna. Proporciona una clara introducción a principios básicos con un sólido tratamiento de la química descriptiva de los elem entos. Se incluyen temas especiales seleccionados que cubren cinética y mecanismos inorgánicos, catálisis, química en estado sólido y química bioinorgánica.

El nuevo diseño del texto a todo color y las ilustraciones en tres dimensiones hacen que la química inorgánica cobre vida. Se han utilizado ampliamente los cuadros tem áticos a lo largo del libro para relacionar la química descrita en el texto con la vida diaria, la industria química, los temas medioambientales y su legislación, así com o los recursos

L. G.Wade: Química Orgánica, 5 .a edición, Madrid, Pearson Prentice Hall, 2004.

naturales.

ISBN 8 4 -205-4102-8.

El material didáctico del libro ha sido cuidadosamente diseñado para perm itir a los estudiantes un aprendizaje eficaz. Los numerosos ejemplos resueltos explican cada cálculo o ejercicio paso a paso y van seguidos de ejercicios de autoevaluación relacionados que abordan problemas similares con respuestas para hacer que los estudiantes adquieran confianza.

Nuevo en esta edición

•'*

• Se han introducido muchos más ejercicios de autoevaluación a lo largo del libro con el objetivo de establecer conexiones más sólidas entre la química descriptiva y los principios subyacentes. • Se han añadido “problemas generales” adicionales a las colecciones de problemas de final de capítulo. ® Se ha actualizado la química descriptiva incluyéndose muchos resultados nuevos de la

Ralph H. Petrucci, W illiam S. Hardwood, F.Geoffrey Herring: Química General, 8 .a edición, Madrid, Pearson Prentice Hall, 2003. ISBN 8 4 -205-3533-8.

bibliografía. ® El Capítulo 4 , Enlace en moléculas poliatómicas, ha sido elaborado de nuevo haciendo más hincapié en el uso de la teoría de grupos para la obtención de orbitales del grupo ligando e indicadores de simetría de los orbitales. • Hay un mayor tratamiento de los fluidos supercríticos y la química “verde”. • El nuevo diseño del texto a todo color realza la presentación de las abundantes estructuras moleculares e imágenes 3D. • Existe una página web asociada al libro w w w .pearsoned.co.uk/housecroft.

ISBN64-50S-MÍ

PEARSO N -

jjj ISBN 13: 978-84-205-4047-0

u u y .p e a r s o n e d u c a c i o n .c o m

www.elsolucionario.net

www.elsolucionario.net

www.elsolucionario.net

www.elsolucionario.net

CATHERINE E. HOUSECROFT ALAN Ge SflARPE Traducción Pilar Gil Ruiz Profesora titular de Química Orgánica

Revisión Técnica José Ignacio Álvarez Galindo Pedro Javier García Casado Rafael Sirera Bej araño Química y Edafología, Área de Química Inorgánica

Revisión Técnica para Latinoamérica M en C Efrén Urbina Valle Profesor Investigador Escuela Superior de Ingeniería Química Industrial y Extractiva Instituto Politécnico Nacional, México

IP íV in fe e

EiÉ Madrid ® México ® Santafé de Bogotá • Buenos Aires ® Caracas » Lima ® Montevideo San Juan » San José ® Santiago • Sao Paulo • White Plains

www.elsolucionario.net D atos de catalogación bibliográfica

QUÍM ICA INORGÁNICA Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. PEARSON EDUCACIÓN, S.A., Madrid, 2006 ISBN 10: 84-205-4847-2 ISBN 13: 978-84-205-4847-0 Materia: Química Inorgánica, 546 Formato 215 x 270 mm

Páginas: 960

Todos los derechos reservados. Queda prohibida, salvo excepción prevista en la Ley, cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con autorización de los titulares de propiedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (arts. 270 y sgts. Código Penal).

DERECHOS RESERVADOS © 2006 por PEARSON EDUCACIÓN, S.A. Ribera del Loira, 28 28042 Madrid (España)

Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. ISBN 10: 84-205-4847-2 ISBN 13: 978-84-205-4847-0 Depósito legal: M -15.674-2006 PEARSON PRENTICE HALL es un sello editorial autorizado de PEARSON EDUCACIÓN, S.A. Authorized translation from the English language edition, entitled INORGANIC CHEMISTRY, 2nd Edition by HOUSECROFT, C. E., SHARPE A. G., published by arrangement whith Pearson Education Limited, United Kingdom Copyright © Pearson Education Limited 2001, 2005

Equipo editorial: Editor: Miguel Martín-Romo Técnico editorial: Marta Caicoya E quipo de producción: Director: José Antonio Clares Técnico: Tini Cardoso Diseño de cubierta: Equipo de diseño de Pearson Educación, S.A. Composición: COPIBOOK, S.L. Im preso por: Gráficas Rogar, S.A. IMPRESO EN ESPAÑA - PRINTED IN SPAIN Este libro ha sido impreso con papel y tintas ecológicos

www.elsolucionario.net

Prólogo a la segunda edición Prólogo a la primera edición

1.1

Introducción . . . . . . . . . . . . —

xxxiii XXXV

...........

1

Química inorgánica: no es una rama aislada de la química ............................................................. Objetivos del Capítulo 1 ......................................................................................

1 1

1.2

Partículas fundamentales de un átomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.3

Número atómico, número másico e isótopos

2

1.4

1.5

.................

Núclidos, número atómico y número másico ............................. Masa atómica relativa ....................................................................................................... Isótopos ...........................

2 2 2

Éxitos en el inicio de la teoría cuántica

3

.............

Algunos éxitos importantes de la teoría cuántica clásica ................................................................... Teoría de Bohr del espectro atómico del hidrógeno .....................................................

4 5

Una introducción a la mecánica ondulatoria

6

.......................

6 6 6

La naturaleza ondulatoria de los electrones ......................................................................... El principio de incertidumbre ................ La ecuación de onda de Schródinger ......................................................................................

1.6

1.7

....

9

Los números cuánticos n, l y m¡ ............................................................................................................. La parte radial de la función de onda, R(r) .............................................................. La función de distribución radial, Anr 2 R{r)2 ....................................................................................... La parte angular de la función de onda, A ( 8 , ) ................................................................................ Energía de los orbitales en una especie hidrogenoide ............................................ Tamaño de los orbitales .............................................................................................. El número cuántico de espín y el número cuántico de espín magnético ....................................... El estado fundamental del átomo de hidrógeno .................................................................................

Orbitales atómicos

..........

9 10 11 12 13 13 15 16

Átomos polielectrónicos ...........

16

El átomo de helio: dos electrones ....................................................................................... : ............... Configuraciones electrónicas en el estado fundamental: datos experimentales ............................ Penetración y apantallamiento .................................................................................................................

16 16 17

vi

www.elsolucionario.net

Contenidos

1.8

La tabla periódica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

1.9

El principio de aufhau _____. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

Configuraciones electrónicas en el estado fundamental ...................... Electrones de valencia y electrones internos ......................................................................... Representación esquemática de las configuraciones electrónicas ..............

. ..

21 22 22

........

23

1.10

Energía de ionización y afinidad electrónica Energía de ionización ..................................................... Afinidad electrónica ......................................

23 25

Modelos de enlace: introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

Una perspectiva histórica ........................... Estructura de Lewis ...................................................................................................................................

26 26

Moléculas diatómicas homonucleares: teoría de enlacede valencia (TEV) .

27

Usos del término homonuclear ..................................................................................... Distancia de enlace covalente, radio covalente y radio de van der Waals .................................... El modelo de enlace de valencia (TEV) para el enlace en H 2 .................... El modelo de enlace de valencia (TEV) aplicado a F2, 0 2y N 2 ...................................................

27 27 27 28

Moléculas diatómicas homonucleares: teoría de orbitales moleculares (TOM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

Una perspectiva general del modelo TOM ............................................................................. La teoría de orbitales moleculares aplicada al enlace en H 2 ........................................................... El enlace en He2> Li 2 y Be 2 ................................................................................................................. ............................................................................................................................. El enlace en F 2 y 0 2 ¿Qué ocurre si la separación s - p es pequeña? .....................................................................................

29 29 31 32 33

1.14

La regla del octeto

36

1.15

Valores de electronegatividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

36

Valores de electronegatividad de Pauling, yp ........................ Valores de electronegatividad de Mulliken, ................................. Valores de electronegatividad de Allred-Rochow, %AR ....................................................................... Electronegatividad: observaciones finales .......... —

37 37 38 38

Momento dipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

Moléculas diatómicas polares ........................... Momento dipolar molecular ...................................................................................................

39 40

1.11

1.12

1.13

1.16

1.17

...............

Teoría OM : moléculas diatómicas heteronucleares

............

41

¿Qué interacciones entre orbitales se deben considerar? ........................... Fluoruro de hidrógeno ................................................................................................... Monóxido de carbono .......................................................................................................................

41 42 42

1.18

Moléculas isoelectrónicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43

1.19

Geometría molecular y el modelo RPECV

43

...........

Teoría de la repulsión entre los pares de electrones de la capa de valencia ................ Estructuras derivadas de una bipirámide trigonal ................................................................................ Limitaciones de la teoría RPECV .......................................................................................

43 47 48

www.elsolucionario.net 1.20

2.1 2.2

2.3

Contenidos

Forma molecular: isomería geométrica . . .

............

48

Especies plano-cuadradas ......................................................................... Especies octaédricas ................................... Especies bipiramidal-trigonales ........... Números de coordinación elevados ......................................................................... Enlaces dobles .............................................................................................................................................

48 48 49 49 49

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . — . . . . . . . . . . . . . . . . . — . . . . . . . . ____ . . . . . — Energía de enlace nuclear

53

Defecto de masa y energía de enlace .................................................................................................... Energía media de enlace por nucleón ...........................

53 54

____ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . — . . . . . . . . . . . . . . . .

Isótopos artificiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . — . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bombardeo de núcleos con partículas a y neutrones de elevada energía ........................ Bombardeo de núcleos con neutrones «lentos» ...................................................................................

2.5

2.6 2. 7

Fisión nuclear

............

55 55 56 57

57 57 57

Fisión de uranio-235 .................................................................................................................................. Producción de energía por fisión nuclear .................................................................... Reprocesado nuclear ...................................

58 60 61

Síntesis de elementos transuránidos ___ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _____. . . . . . . . .

61

Separación de isótopos radiactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. 8

Fusión nuclear

2.9

Aplicaciones de los isótopos

............

Fuentes de 2H y 13C

.............

............ ......................

62 62 62

62 63

Espectroscopia infrarroja (IR) ................................... Efecto isotópico cinético . . . . . ....... Datación con carbono radiactivo ............................................................................................................. Aplicaciones analíticas ..........................................................................................................................

2.11

55

58

Separación química ................................................................................... El efecto Szilard-Chalmers .......................................................................................................................

2.10

53

— ............

Radiactividad

..........

.

Emisiones nucleares .................................................................................................. Transformaciones nucleares .................................................................................................................... Cinética de la desintegración radiactiva ........................................ Unidades de radiactividad ........................................................................................................................

2. 4

vii

63 64 64 65

— ...............

65

Deuterio: separación electrolítica de isótopos ..................................................................................... Carbono-13: enriquecimiento químico ..................................................................................................

65 65

Espectroscopia de RMN multinuclear enquímica inorgánica . . . . . . . . . . . . . ¿Qué núcleos son adecuados para los estudios de espectroscopia de RMN?.................................. Intervalos de desplazamiento químico ..................................................................................................

67 68 68

viii

www.elsolucionario.net

Contenidos

Acoplamiento espín-espín ........................................................................................................................ Especies no rígidas estereoquímicamente ............................................................................................. Procesos de intercambio en disolución ...........

2.12

Espectroscopia Móssbauer en química inorgánica

..........

73

La técnica de la espectroscopia Móssbauer . . . . — ..................................... ¿Qué pueden decimos los datos sobre desplazamiento isomérico? ................................................

j.

i;

69 72 73

73 75

H ’ Oa © joiM & T fe ® © f a f e ( r

3.1

Introducción

3.2

Operaciones de simetría y elementos de simetría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

79

Rotación alrededor de un eje de simetría de orden n ........................................................................ Reflexión a través de un plano de simetría (plano especular) ......................................................... Inversión a través de un centro de simetría (centro de inversión) ................ Rotación alrededor de un eje, seguida de reflexión en un plano perpendicular a ese eje ......... Operador identidad ......................................................................................................................................

80 80 82 82 82

3.3

Operaciones sucesivas

84

3.4

Grupos puntuales . . . . . . . . . . . . ...