Libro de química en formato pdf

2. QUÍMICA
Vicente Blasco Marzá
Agregado de Física y Química I.B.
Fernando Latre David
Catedrático de Física y Química I.B.
José Usó Mañanós
Agregado de Física y Química I.B.

3. © Del libro:
Vicente Blasco Marzá
Fernando Latre David
José Usó Mañanós
Depósito Legal: -
ISBN: 84-87683-21-5
Edita:
Faenza Editrice Iberica
Maquetación, diseño e impresión:
AS & A Design, S.L.
Tel: 964 25 70 89
www.asadesign.com

4. PRESENTACIÓN
Los autores, no hemos podido contenernos y hemos decidido presentar una nueva
versión, completamente revisada y ampliada del texto “Química”.
Tras muchos años de trabajo en la docencia ya estamos convencidos, del mismo
modo que Primo Levi, que a la Química le pedimos “algo más que las herramientas
necesarias para ganarnos el pan y tener una vida segura”. Aún ahora, cuando ya
empezamos a dejar atrás la primera juventud, seguimos estudiando con la ilusión de
entender y dar a entender, conocer y explicar, huyendo siempre de aquellas antiguas
clases en las que se daban “toneladas de nociones completamente incapaces de calentar
la sangre en las venas de los alumnos”.
Por todo ello, hemos reordenado alguno de los capítulos, incluyendo el de Cinética
Química inmediatamente después del de Termodinámica y Equilibrio. Los hemos ampliado
prácticamente todos, añadiendo problemas, actualizando los contenidos o adaptándolos a
lo que a nosotros nos gustaría que fuese un buen texto de Química. También hemos
renovado todas las figuras.
Pensando que los alumnos que utilicen este texto, el próximo curso ingresarán en la
Universidad, hemos dado a todos los capítulos una extensión y profundidad lo más amplia
posible.
Hemos cambiado también el tipo de letra y el formato, con una columna al márgen
en la que hemos incluido un mayor número de problemas, justo al lado de los contenidos
a los que se refieren, prácticas, y numerosas fotografías, opiniones y biografías de muchos
de los científicos que se citan en el texto. Con ello, pretendemos ampliar la visión del
alumno, insertar los avances científicos en su momento histórico y exponer, cuando es
posible, la grandeza de algunos científicos, que consiguieron extraordinarios avances con
una sorprendente escasez de medios.
También, con la finalidad de ampliar las perspectivas de todos aquellos que utilicen
este texto, al final de algunos capítulos hemos añadido pequeños ensayos, narraciones o
artículos periodísticos cuidadosamente seleccionados.
Hemos revisado también las tablas de constantes y factores de conversión que se
incluyen al final del libro.
Queremos agradecer especialmente a Don Vicente Latre David su colaboración en
la confección de las figuras y a Don Josep Porcar i Museros su paciencia en la maquetación
del libro.
Agradecemos de antemano a profesores y alumnos cuantas sugerencias deseen
formularnos, con la seguridad que serán atendidas.
Los autores.
Septiembre de 2001.

5. INDICE GENERAL
CAPÍTULO I. LA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA. LEYES GENERALES. TEORÍA DE DALTON.
LEY DE GAY LUSSAC. HIPÓTESIS DE AVOGADRO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1. CONCEPTO DE QUÍMICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2. MATERIA HOMOGÉNEA Y HETEROGÉNEA. SUSTANCIAS PURAS.
COMPUESTOS Y ELEMENTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3. LEYES DE COMBINACIÓN QUÍMICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.1. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.2. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA. LAVOISIER, 1774. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.3. LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS. PROUST, 1799. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.4. LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES. DALTON, 1804. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4.TEORÍA ATÓMICA DE DALTON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.1.VALIDEZ ACTUAL DE LA TEORÍA ATÓMICA DE DALTON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.2. JUSTIFICACIÓN DE LAS LEYES ESTEQUIOMÉTRICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5. LEY DE LOS VOLÚMENES DE COMBINACIÓN. GAY LUSSAC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6. HIPÓTESIS DE AVOGADRO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.7. DETERMINACIÓN DE MASAS ATÓMICAS Y FÓRMULAS MOLECULARES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.8. EL MÉTODO DE CANNIZARO PARA DETERMINAR MASAS ATÓMICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.9. LEY DE DULONG Y PETIT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.10. MASAS MOLECULARES DE LOS GASES. ECUACIÓN DE ESTADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.11. CONCEPTO DE MOL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.12 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.13. LEYES DE LOS GASES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.14.TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR DE LOS GASES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.15. DISOLUCIONES DE GASES EN LÍQUIDOS. LEY DE HENRY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
PRÁCTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
PROBLEMAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
CAPÍTULO II. ESTRUCTURA EXTRANUCLEAR DEL ÁTOMO. EVOLUCIÓN HISTÓRICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 29
2.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 29
2.2. DESCARGA ELÉCTRICA A TRAVÉS DE GASES ENRARECIDOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 29
2.2.1. RAYOS CATÓDICOS: EL ELECTRÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 29
2.2.2. RAYOS CANALES: EL PROTÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 30
2.3. DISPERSIÓN DE PARTÍCULAS ALFA A TRAVÉS DE LÁMINAS METÁLICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 31
2.4. EL NEUTRÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 32
2.5. EL ESPECTRÓGRAFO DE MASAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 32
2.6. ESCALAS DE MASAS ATÓMICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 33
2.7. ESPECTROS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 33
2.8. CLASIFICACIÓN DE LOS ESPECTROS: ANÁLISIS ESPECTRAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 34
2.9. ESPECTROS DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X. LEY DE MOSELEY. NÚMERO ATÓMICO. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 35
2.10. ESPECTRO DE EMISIÓN DEL ÁTOMO DE HIDRÓGENO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 37
2.11. DEFICIENCIAS DEL MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 37
2.12. HIPÓTESIS CUÁNTICA DE PLANCK. EFECTO FOTOELÉCTRICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 38
2.13. EL ÁTOMO DE BOHR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 39
2.14. NATURALEZA DE LA LUZ. DUALIDAD ONDA CORPÚSCULO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 40
2.15. PRINCIPIO DE INDETERMINACIÓN DE HEISENBERG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 41
2.16. EL ÁTOMO EN MECÁNICA ONDULATORIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 42
2.17. SIGNIFICADO FÍSICO DE LA FUNCIÓN DE ONDAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 42
2.18. ORBITALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 43
2.19. EL ÁTOMO DE HIDRÓGENO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 43
2.20. ÁTOMOS POLIELECTRÓNICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 45
2.21. SIGNIFICADO DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 46
2.22. NIVELES ENERGÉTICOS, SUBNIVELES Y ORBITALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 46
2.23. CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS DE ÁTOMOS POLIELECTRÓNICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 49
VII

6. CAPÍTULO III. SISTEMA PERIÓDICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2. EL SISTEMA PERIÓDICO ACTUAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3. ALGUNAS PROPIEDADES PERIÓDICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.1. CARÁCTER METÁLICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.2. RADIO ATÓMICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.3.3. ENERGÍA DE IONIZACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.4. AFINIDAD ELECTRÓNICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.3.5. ELECTRONEGATIVIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
CAPÍTULO IV. EL ENLACE QUÍMICO: IÓNICO, COVALENTE, METÁLICO. FUERZAS INTERMOLECULARES.
RELACIÓN ENTRE EL TIPO DE ENLACE Y LAS PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.1.1.TIPOS DE ENLACE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.2. EL ENLACE COVALENTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2.1. LA TEORÍA DEL ENLACE DE VALENCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2.2. INTERPRETACIÓN DE LA VALENCIA DE LOS ELEMENTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.2.3. ESTRUCTURAS DE LEWIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.2.4. ESTRUCTURAS RESONANTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2.5. CARÁCTER DIRIGIDO DEL ENLACE COVALENTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2.6. FORMACIÓN DEL SIMPLE, DOBLE Y TRIPLE ENLACE EN QUÍMICA ORGÁNICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.7. GEOMETRÍA DE LAS MOLÉCULAS E IONES INORGÁNICOS.
MODELO DE SIDGWICK Y POWELL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.3. EL MODELO IÓNICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.3.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.3.2. ENERGÍA RETICULAR EN LOS CRISTALES IÓNICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.3.3. EL CICLO DE BORN-HABER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3.4. APLICACIONES DEL CICLO DE BORN-HABER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3.5. ASPECTO GEOMÉTRICO DE LOS SÓLIDOS IÓNICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.3.6. DESCRIPCIÓN DE ESTRUCTURAS IÓNICAS TÍPICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.4. ELECTRONEGATIVIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.5. FUERZAS INTERMOLECULARES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.5.1. FUERZAS DE VAN DER WAALS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.5.2. EL ENLACE DE HIDRÓGENO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.6. ENLACE METÁLICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.7. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS EN FUNCIÓN DEL TIPO DE ENLACE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.7.1. SUSTANCIAS IÓNICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.7.2. SUSTANCIAS MOLECULARES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.7.3. SÓLIDOS COVALENTES TRIDIMENSIONALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.7.4. SÓLIDOS METÁLICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.7.5. UN SÓLIDO LAMINAR: EL GRAFITO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
CAPÍTULO V. TERMOQUÍMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2. SISTEMAS, ESTADOS Y FUNCIONES DE ESTADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.3. LA FUERZA INDUCTORA DE UNA REACCIÓN QUÍMICA. REACCIÓN ESPONTÁNEA. . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.4. EL PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.5.TERMOQUÍMICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.6. CAUSAS DEL CAMBIO DE CALOR EN LAS REACCIONES QUÍMICAS.
ENERGÍAS MEDIAS DE ENLACE Y ENERGÍAS DE DISOCIACIÓN DE ENLACE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.7. ENTROPÍA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.8. ENERGÍA LIBRE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
VIII

7. 5.9. EQUILIBRIO QUÍMICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.9.1. EL EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.9.2. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.9.3. ENERGÍA LIBRE Y CONSTANTE DE EQUILIBRIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.9.4. DIFERENTES EXPRESIONES DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.9.5. EFECTO DE LA PRESIÓN SOBRE EL ESTADO DE EQUILIBRIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.9.6. EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.9.7. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN SOBRE EL EQUILIBRIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.9.8. PRINCIPIO DE LE CHATELIER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.9.9. EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
AMPLIACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
PROBLEMAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
CAPÍTULO VI. CINÉTICA QUÍMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.2.VELOCIDAD DE REACCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.3. LEY DE VELOCIDAD. CONSTANTE DE VELOCIDAD. ORDEN Y MOLECULARIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.4. REACCIONES DE PRIMER ORDEN. LEY DE VELOCIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
6.5. REACCIONES DE SEGUNDO ORDEN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
6.6. INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN. LEY DE ARRHENIUS . . . . . . . . . . . . 127
6.7. INTERPRETACIÓN DE LAS VELOCIDADES DE REACCIÓN.TEORÍA DE LAS COLISIONES. . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.8. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.9. CATÁLISIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
PRÁCTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
PROBLEMAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
CAPÍTULO VII. REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7.1 INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7.2.TEORÍA DE ARRHENIUS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7.3.TEORÍA DE BRONSTED-LOWRY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
7.3.1. REACCIONES DE PROTÓLISIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
7.3.2. PROTÓLISIS DE UN ÁCIDO O UNA BASE EN AGUA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
7.3.3. PROTÓLISIS DE ESPECIES IÓNICAS: HIDRÓLISIS DE UNA SAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
7.4. FUERZA DE LOS ÁCIDOS Y LAS BASES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
7.5. CONCEPTO DE pH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
7.6. PRODUCTO Ka · Kb PARA UN PAR ÁCIDO-BASE CONJUGADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
7.7. CÁLCULO DEL pH DE DISOLUCIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.7.1. pH DE UNA DISOLUCIÓN DE ÁCIDO FUERTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.7.2. pH DE UNA DISOLUCIÓN DE BASE FUERTE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.7.3. pH DE DISOLUCIONES DE ÁCIDOS DÉBILES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.7.4. pH DE DISOLUCIONES DE BASES DÉBILES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
7.7.5. pH DE DISOLUCIONES ACUOSAS DE SALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
7.7.6. pH DE DISOLUCIONES DE ÁCIDOS POLIPRÓTICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
7.8. DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7.9. CAMPOS DE EXISTENCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
7.10. MEZCLAS DE ÁCIDOS FUERTES Y DÉBILES. CÁLCULO DEL pH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.11. INDICADORES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7.12. CURVAS DE VALORACIÓN ÁCIDO-BASE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
7.13. ACIDEZ, BASICIDAD Y ESTRUCTURA. EL CONCEPTO DE LEWIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
7.14. ACIDEZ DE LOS CATIONES HIDRATADOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.15. EL CEMENTO PORTLAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.16. EL VIDRIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
PROBLEMAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
IX

8. CAPÍTULO VIII. REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES.
EQUILIBRIOS DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.2. AJUSTE DE LAS ECUACIONES REDOX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
8.3. POTENCIALES REDOX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.4. FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UNA PILA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
8.5. REGLAS DE NOMENCLATURA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
8.6. ELECTRÓLISIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
8.7. LEYES DE FARADAY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
8.8.TIPOS DE PILAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.8.1. PILA VOLTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.8.2. PILA SECA DE LECLANCHÉ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.8.3. PILA DE MERCURIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.8.4. ACUMULADOR DE PLOMO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.8.5. LA BATERIA DE NIQUEL-CADMIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.8.6. PILAS DE COMBUSTIBLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
8.9.VOLUMETRÍAS DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
8.10. OBTENCIÓN DEL HIERRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
8.11. CORROSIÓN DEL HIERRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
8.12. PROTECCIÓN DEL HIERRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
8.13. EL PROCESO FOTOGRÁFICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
8.14. REACCIONES DE DISMUTACIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
AMPLIACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
CAPÍTULO IX. EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9.2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE DISOLUCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
9.3. PRODUCTO DE SOLUBILIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
9.4. FACTORES DE LOS QUE DEPENDE LA SOLUBILIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
9.5. ASPECTOS CUANTITATIVOS EN LOS EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
9.5.1.. CONOCIDA LA SOLUBILIDAD CALCULAR EL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
9.5.2. CONOCIDO EL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD, CALCULAR LA SOLUBILIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
9.5.3. EL EFECTO DEL IÓN COMÚN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
9.5.4. FORMACIÓN DE PRECIPITADOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
9.5.5. PRECIPITACIÓN FRACCIONADA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
PRÁCTICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
CAPÍTULO X. HIDRÓGENO, NITRÓGENO Y AMONÍACO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
10.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
10.2. LAS MATERIAS PRIMAS PARA LA FABRICACIÓN DEL AMONÍACO. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
10.3. LA SÍNTESIS DE HABER-BOSCH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
10.4. PROPIEDADES DEL AMONÍACO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
10.5. ÁCIDO NÍTRICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
10.6. PROPIEDADES Y APLICACIONES DEL ÁCIDO NÍTRICO. . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
PRÁCTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
CAPÍTULO XI. OXÍGENO, AZUFRE, ÓXIDOS Y ÁCIDO SULFÚRICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
11.1. EL OXÍGENO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
11.2. CLASIFICACIÓN DE LOS ÓXIDOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
11.3. EL AZUFRE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
11.4. ESTADOS ALOTRÓPICOS Y FÓRMULA MOLECULAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
11.5. COMPUESTOS DE AZUFRE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
11.6. PROPIEDADES Y APLICACIONES DEL ÁCIDO SULFÚRICO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
PRÁCTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
X

9. CAPÍTULO XII. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA ORGÁNICA. HIDROCARBUROS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 221
12.1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 221
12.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 221
12.3. HIDROCARBUROS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 224
12.4. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS HIDROCARBUROS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 224
12.4.1. ALCANOS Y CICLOALCANOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 224
12.4.2. ALQUENOS Y ALQUINOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 228
12.5. HIDROCARBUROS AROMÁTICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 231
12.5.1. COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS AROMÁTICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 234
12.5.2. COMPUESTOS AROMÁTICOS EN BIOQUÍMICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 234
12.6. DERIVADOS HALOGENADOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 235
12.6.1. DERIVADOS FLUORADOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 235
12.6.2. PESTICIDAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 236
12.7. EL PETRÓLEO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 237
12.7.1. ELABORACIÓN DEL PETRÓLEO Y SUS FRACCIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 238
12.8. GAS NATURAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 241
12.8.1. APLICACIONES INDUSTRIALES DEL GAS NATURAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 241
12.9. CARBÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . 242
CAPÍTULO XIII. COMPUESTOS OXIGENADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 245
13.1. ALCOHOLES, FENOLES Y ÉTERES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 245
13.1.1. NOMENCLATURA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 245
13.1.2. PROPIEDADES FÍSICAS DE ALCOHOLES, FENOLES Y ÉTERES. . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 246
13.1.3. PROPIEDADES QUÍMICAS DE ALCOHOLES, FENOLES Y ÉTERES. ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 247
13.2. ALDEHIDOS Y CETONAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 249
13.2.1. NOMENCLATURA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 249
13.2.3. PROPIEDADES QUÍMICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 250
13.3. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 250
13.3.1. NOMENCLATURA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 253
13.3.2. PROPIEDADES FÍSICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 254
13.3.3. PROPIEDADES QUÍMICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 254
13.4. ÉSTERES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 255
13.5. POLIÉSTERES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 256
13.6. GLICERINA. JABONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. .. . . . . . . . . . . . . . . . 257
CAPÍTULO XIV. COMPUESTOS NITROGENADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 259
14.1. NITROCOMPUESTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 259
14.1.1. NOMENCLATURA Y ESTRUCTURA. . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 259
14.1.2. OBTENCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 260
14.2. AMINAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 260
14.2.1. NOMENCLATURA Y PROPIEDADES. . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 260
14.2.2. MÉTODOS DE OBTENCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 261
14.3. AMIDAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 261
14.3.1. POLIAMIDAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 262
14.4. NITRILOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 262
14.5. ISOMERÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
14.5.1. ISOMERÍA ÓPTICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 264
AMPLIACIÓN DE LAS REGLAS DE NOMENCLATURA. . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 269
PRÁCTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . ...... ...... ...... ...... . ...... ...... 271
XI

10. APÉNDICE I. COMPUESTOS DE COORDINACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
2.TEORÍA DE WERNER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
3. REGLAS DE NOMENCLATURA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
4. EL ENLACE EN LOS COMPLEJOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
4.1.TEORÍA DEL ENLACE DE VALENCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
4.2.TEORÍA ELECTROSTÁTICA DEL CAMPO CRISTALINO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
APÉNDICE II. CONTAMINACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
1. INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
2. EL DIÓXIDO DE CARBONO Y EL EFECTO INVERNADERO. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
3. EL OZONO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
4. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
4.1. EL MONÓXIDO DE CARBONO. . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
4.2. ÓXIDOS DE AZUFRE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
4.3. HIDROCARBUROS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
4.4. LOS ÓXIDOS DE NITRÓGENO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
4.5. PARTÍCULAS EN SUSPENSIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
4.6. CONCLUSIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
5. LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS.5. . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
5.1. CONTAMINANTES QUE CONSUMEN OXÍGENO. . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
5.2. CONTAMINANTES TÓXICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
5.3. DETERGENTES Y JABONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
5.4. LOS METALES COMO CONTAMINANTES. . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
TABLAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
INDICE ALFABÉTICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
PREMIOS NOBEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
XII

11. LA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA. LEYES GENERALES. TEORÍA DE DALTON. LEY DE GAY LUSSAC. HIPÓTESIS DE AVOGADRO.
CAPÍTULO I
LA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA. LEYES GENERALES.
TEORÍA DE DALTON. LEY DE GAY LUSSAC.
HIPÓTESIS DE AVOGADRO.
1.1. CONCEPTO DE QUÍMICA.
Un examen de los objetos que nos rodean pone de manifiesto que, en general,
la materia tal y como se encuentra en la naturaleza, ha tenido que transformarse
para fabricarlos. Prácticamente, todo lo que utilizamos se ha obtenido sometiendo
a sucesivas transformaciones algo que se encontraba en la naturaleza.
Desde un punto de vista químico, nos interesa conocer el material de partida, su
constitución y propiedades, las transformaciones que sufre y una descripción deta-
llada de las mismas. Resumiendo, podríamos decir que el objeto de la Química es el
estudio de la constitución, propiedades y transformaciones de la materia.
1.2. MATERIA HOMOGÉNEA Y HETEROGÉNEA. SUSTANCIAS PURAS. COMPUESTOS Y
ELEMENTOS. San Alberto Magno (1206-1280).
Patrono de la ciencia española y de
la industria química.
La materia que nos rodea tiene en ocasiones un carácter heterogéneo (como la
arena, granito, etc.) y en otras, se presenta como homogénea (aire, agua de mar, etc.)
y sólo mediante determinadas transformaciones descubrimos que está formada por
otras sustancias.
Es de interés para un químico poder obtener, a partir de una mezcla homogénea
o heterogénea, sus últimos componentes; sustancias puras, que no pueden trans-
formarse en otras mediante procedimientos físicos. El camino a seguir puede
esquematizarse así:
Mezclas homogéneas → Mezclas heterogéneas → Sustancias Puras
A las sustancias puras el químico las denomina compuestos. A partir de las sus-
tancias puras se pueden obtener, por métodos químicos, otras más simples: ele-
mentos. Los elementos no pueden transformarse en otros mediante procedimien-
tos químicos, aunque es posible transformar un elemento en otro mediante opera-
ciones físicas especiales (reacciones nucleares). Un ejemplo de todo lo dicho podría
ser la obtención de cloro y sodio a partir del agua del mar:
Materia homogénea: Agua de mar.
Métodos físico-químicos: Evaporación, precipitación.
Materia heterogénea: Cloruro sódico-agua.
Método físico: Filtración.
Sustancia pura: Cloruro de sodio.
Métodos físico-químicos: Electrólisis
Elementos: Cloro y sodio.
1

12. CAPITULO I
A partir de la materia homogénea podemos obtener directamente sustancias
puras utilizando transformaciones físicas o químicas.También es posible transformar
la materia homogénea en heterogénea y después, por métodos físicos, obtener
compuestos.A partir de los compuestos podemos obtener los elementos constitu-
yentes utilizando procedimientos químicos o físico-químicos.
Materia homogénea → Métodos físicos o químicos → Materia heterogénea
↓ ↓
Métodos físicos o químicos → Compuestos ← Métodos físicos
↓
Métodos físicos o químicos
↓
Elementos.
Utensilios alquimistas. Conviene aclarar las diferencias entre transformaciones físicas y químicas.
Cuando realizamos transformaciones químicas se producen, a partir de unas sustan-
cias, otras diferentes: la combustión de sodio en atmósfera de cloro produce cloru-
ro sódico, o la combustión de carbón en atmósfera de oxígeno produce dióxido de
carbono. Los métodos físicos, en general, no transforman unas sustancias en otras
diferentes; simplemente alteran el estado original de los elementos o compuestos
estudiados, o bien los separan.
Podemos concluir que, para identificar y estudiar una sustancia, lo haremos siem-
pre en función de sus propiedades físicas y químicas. Las propiedades químicas siem-
pre se ponen de manifiesto a lo largo de transformaciones químicas. Evidentemente,
si estimamos un objeto nunca lo someteremos a transformaciones químicas.
Muchas propiedades físicas características de las sustancias, se ponen de mani-
fiesto sin necesidad de transformarlas o destruirlas. A pesar de todo, no siempre
está clara la frontera entre transformaciones físicas y químicas. Un ejemplo lo tene-
mos en los procesos de disolución.
Veamos las operaciones más comunes utilizadas para obtener sustancias puras a
partir de mezclas homogéneas y heterogéneas.
Partiendo de sistemas heterogéneos, se utilizan diversos procedimientos basados
en diferencias en las propiedades físicas de las sustancias.
a) Diferencias de densidad.
Mezclas sólido-líquido: Sedimentación, Decantación, Centrifugación.
Mezclas sólido-sólido: Utilización de líquidos de densidad intermedia o de
densidad inferior a cualquiera de los sólidos que se desea separar. Los sólidos
se separan por flotación o por diferente velocidad de sedimentación.
Mezclas líquido-líquido: Decantación.
b) Diferencias en el tamaño de las partículas.
Mezclas sólido-líquido: Filtración.
Mezclas sólido-sólido:Tamizado.
Partiendo de sistemas homogéneos podemos llegar a sustancias puras por distin-
tos procedimientos:
a) Vía física.
a.1. Variación de la temperatura: Destilación, Condensación, Sublimación,
Liofilización.
a.2. Cambio de disolvente: Extracción, con disolventes.
b) Vía química.
Balanza del siglo XVIII. Precipitación, Óxido-reducción, Formación de complejos, reacciones ácido-base, etc.
2

13. LA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA. LEYES GENERALES. TEORÍA DE DALTON. LEY DE GAY LUSSAC. HIPÓTESIS DE AVOGADRO.
1.3. LEYES DE COMBINACIÓN QUÍMICA.
1.3.1. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA.
La Química, como Ciencia, no se remonta a la antigüedad como otras Ciencias.
Podemos decir que tiene unos dos siglos de vida.
La Química, como cualquier otra ciencia experimental, se presenta bajo un doble
aspecto: hechos experimentales y teorías. Únicamente la aplicación del "Método
científico", eleva a cualquier materia de estudio a la categoría de Ciencia. Podemos
decir que sólo a partir de principios del S. XIX se aplica sistemáticamente el Método
científico al estudio y desarrollo de la Química.
A pesar de todo, podemos decir que la Química nace con el descubrimiento del Aristóteles.
fuego que hizo posible, por un lado, la extracción y utilización de los metales, y por
otro, el desarrollo de la cerámica y el vidrio.
La Civilización Egipcia supuso un gran aporte a la química: fabricaron vidrios,
esmaltes, piedras preciosas artificiales, perfumes, venenos, colorantes, etc.
Los Griegos desarrollaron el concepto de elemento químico, como partícula última
e indivisible de las sustancias. A la vez desarrollaron la idea de que la materia estaba
constituida por cuatro elementos fundamentales. Son los denominados elementos
Aristotélicos: tierra, agua, aire y fuego. Estos elementos, que corresponden a las cuatro
propiedades fundamentales de la materia (frío, húmedo, seco y caliente), pueden inter-
pretar, a la vez, los estados de la materia: sólido, líquido, gas y materia en combustión.
La Alquimia, en la edad media, fue indudablemente una etapa oscura de la Quí-
mica. Los alquimistas no escriben ni se comunican los resultados.Van en busca de la
piedra filosofal, capaz de convertir todos los elementos en oro, y del elixir de la eter-
na juventud. A pesar de todo, el trabajo de los alquimistas supuso un notable pro-
greso dentro del terreno experimental, pues a la vez que prepararon un gran núme-
ro de sustancias, pusieron en marcha aparatos y técnicas de laboratorio que, más o
menos modificadas, han llegado hasta nuestros días. De todas formas, hay que des-
tacar que el problema de los alquimistas era sólo un problema de técnica, pues en
la actualidad es posible transformar cualquier elemento en otro (muchos de los ele-
mentos conocidos en la actualidad han sido sintetizados artificialmente, porque no
existen en la naturaleza), y por otra parte, la esperanza media de vida ha aumenta-
do considerablemente si se compara con la de la Edad Media. Solamente durante el
siglo XX, la esperanza de vida de los españoles, ha pasado de 34 a 77 años Alquimista.
Robert Boyle, a finales del S. XVII, rompe con el sistema alquimista, estable-
ciendo el concepto moderno de elemento químico y desarrolla una serie de leyes
empíricas acerca del comportamiento de los gases.
A partir de este momento el interés de los químicos se centra en el estudio y
comparación de las cantidades de sustancias que intervienen en el transcurso de una
reacción química y el establecimiento de relaciones entre las mismas. La aplicación
sistemática de la balanza de precisión con Lavoisier, dio lugar al descubrimiento de
las leyes de combinación.
1.3.2. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA. LAVOISIER, 1774.
A lo largo del S. XVII, Rey y Boyle (Juan Rey, médico francés, 1583-1645) investi-
garon las reacciones de oxidación de los metales. Todos los metales cuando se
calientan a elevada temperatura, durante un cierto tiempo, sufren un aumento de
peso, lo que les llevó a la conclusión de que en el transcurso de las reacciones quí-
micas se produce un aumento de peso. El error estaba en no considerar el aire que
interviene en el proceso.
Lavoisier oxidó estaño calentándolo en un vaso cerrado y comprobó, que duran-
te la reacción, el peso total del vaso permanecía constante. El metal, transformado
en óxido, había aumentado de peso, pero este incremento correspondía a la dismi- Lavoisier.
3

14. CAPITULO I
Ejercicios nución de peso experimentada por el aire contenido en el vaso. La ley de la con-
1. ¿Qué cantidad de dicromato potá- servación de la masa la podemos enunciar diciendo:
sico puede obtenerse a partir de una
tonelada de cromita (FeO.Cr2O3). "En el transcurso de las reacciones químicas la masa permanece constante".
R:1,3 toneladas.
Hoy sabemos que esta ley no es completamente cierta, pues existe una equiva-
2. Calcular la cantidad de sal necesa- lencia entre masa y energía. Masa y energía tienen una misma esencia: E = m· c2
ria para obtener 10 Kg de HCl al 36
% si, durante la reacción, se produce
La energía se puede pesar y la masa se puede transformar en energía. Afortuna-
el 1% de pérdidas. damente, las variaciones de masa que se producen en una reacción química como
R: 5831,15 g de NaCl. consecuencia de las variaciones energéticas, no son apreciables en una balanza de
3. Calcular el volumen de amoníaco precisión.
al 25% y densidad 0,91 g/mL que se Los cálculos estequiométricos y la mayor parte de los procedimientos químicos
necesita para preparar:
de análisis cuantitativo, se basan en la ley de la conservación de la masa. Por otro
a) 2 litros 0,1 M.
b) 250 g al 25% en peso. lado, en cualquier industria química, se realizan periódicamente los denominados
R: 14,95 mL y 274,73 mL. balances de materia, que al comparar el peso de materia prima consumida con el de
4. Se dispone de 0,5 L de ácido clor- producto manufacturado aplican, de forma macroscópica, la misma ley.
hídrico del 35 % en peso y densidad
1,18 g/mL y debe diluirse de forma
que se obtenga un ácido del 20 % en
peso. ¿Qué cantidad de agua debe 1.3.3. LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS. PROUST, 1799.
añadirse?.
R: 442,5 g de agua. "Cuando dos o más elementos se combinan para formar un mismo com-
5. ¿Qué cantidades de ácido nítrico puesto, lo hacen siempre en una relación de peso constante, prescindiendo del
del 85 % y del 20 % de riqueza en origen del compuesto o la forma de preparación."
peso deben mezclarse para preparar
3 Kg al 30%?.
Siempre que realizamos un análisis del agua encontramos que, hidrógeno y oxí-
R: 462 g del 85% y 2538 g del 20 %. geno, se combinan en la proporción de 1:8 en peso, independientemente de la
6. Si el precio por Kg del clorato y
procedencia del agua o, en su caso, del método de preparación. Esta ley no fue admi-
bromato potásico es el mismo, ¿cuál tida de inmediato debido a las observaciones de Berthollet, que opinaba que la com-
de estos productos es el más barato posición de una sustancia dependía del procedimiento de obtención. Tales afirma-
como generador de oxígeno?.
R: El más barato es el clorato, pues
ciones fueron combatidas por Proust, que afirmaba que lo que Berthollet tomaba
produce mayor cantidad de oxígeno como un único compuesto, correspondía, en realidad, a una mezcla.
por Kg de producto. Sorprende el hecho de que la ley de las proporciones definidas, de gran impor-
tancia en el desarrollo de la teoría atómica, es sólo una buena aproximación. En pri-
mer lugar, la masa atómica de un elemento depende de su composición isotópica, y
sólo si ésta es constante, es constante la masa atómica. En el caso del boro, la masa
atómica varía entre 10,82 y 10,84, en función de la proporción en la que se encuen-
tren los isótopos de números másicos 10 y 11. Como consecuencia de la posible
variación de la masa atómica de un elemento, también podrá variar el contenido en
7. Calcular la composición centesimal peso de este elemento dentro de cualquier compuesto que lo contenga y por tanto,
de las siguientes sustancias: a) Pb3O4;
no se cumplirá la ley. En el hidruro de boro B2H6, el porcentaje en peso de boro osci-
b) K2Cr2O7; c) Na2B4O7.10 H2O
la entre 78,29 y 78,32, según se tome como masa atómica del boro 10,82 o 10,84.
R: a) 9,33% O; 90,67% Pb. b) 26,53 %
K; 35,37% Cr; 38,10% O. c) 12,07% En segundo lugar, hay otras razones para dudar de la validez de la ley de las
Na; 71,35% O; 11,34% B; 5,25% H. proporciones definidas. Los compuestos covalentes están formados por moléculas
8. ¿Qué cantidad de hidrógeno con- discretas que presentan una composición atómica definida e invariable.Al estudiar la
tiene una tonelada de ácido sulfúrico composición del monóxido de carbono, encontramos que carbono y oxígeno se
del 98% de pureza?. encuentran en la relación en peso de 3:4. Cualquier alteración en la proporción de
R: 20000 g de hidrógeno.
uno de los dos elementos, supone el cambio a otro compuesto, como el dióxido de
9. ¿Qué tanto por ciento de azufre carbono.
contiene el ácido sulfúrico del 40%
de pureza?. Por el contrario, en el caso de los sólidos iónicos, puede variar ligeramente la
R: 13,06 % de S. proporción en la que se encuentra cualquiera de los elementos, sin dejar de ser el
10. ¿Qué peso de mineral que con- mismo compuesto de partida. La composición de un compuesto iónico puede apar-
tiene 90% en peso de CuS hay que tarse de la estequiométrica por existir posiciones catiónicas o aniónicas vacantes o
tomar para obtener 100 g de Cu?. por la presencia de iones en exceso en posiciones intersticiales; sin embargo, las pro-
R: 167,07 g de mineral.
piedades químicas del compuesto no varían. A estos compuestos que pueden pre-
11. ¿Qué producto es más barato: sentar composición química variable se les denomina berthóllidos (no estequiomé-
Na2CO3.10 H2O a 1,8 pts/Kg o el
tricos) y, los que cumplían la ley de las proporciones definidas: compuestos daltóni-
Na2CO3 a 4 pts/kg?.
R: Es más barato el carbonato anhi-
cos (estequiométricos).
dro que resulta a 0,424 pts/mol. Es curioso señalar que muchos de los compuestos empleados por los químicos
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15. LA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA. LEYES GENERALES. TEORÍA DE DALTON. LEY DE GAY LUSSAC. HIPÓTESIS DE AVOGADRO.
del S. XIX para verificar la ley de las proporciones definidas, eran de hecho no este-
quiométricos (compuestos iónicos como óxidos y sulfuros de metales de transición).
Las diferencias observadas con respecto a la composición ideal, se justificaban como
errores experimentales. En cambio, las conclusiones de Berthollet se basaban en datos
falsos, ya que se tomaba como un sólo compuesto lo que en realidad era una mezcla.
Entre los químicos que a lo largo del siglo XIX se dedican a comprobar la Ley destacan:
Juan Jacobo Berzelius, químico Sueco, (1779-1848) y Juan Servais Stas, químico Belga,
(1813-1891).
Berzelius comprobó la veracidad de la Ley con datos analíticos cuyos errores esta-
ban comprendidos entre 1 y 0,1 %. Stas, verificó la misma ley con errores inferiores a
0,002 %.
Joseph Louis Proust (1754- l’École Polytechnique y director del
1826). Nació y murió en Angers laboratorio de tintoreria de “Los
(Francia), pero desarrolló la mayor Gobelinos”, en donde introdujo el
parte de su actividad como químico en método de blanqueo de los tejidos
España, donde permaneció desde 1791 mediante cloro, antes del teñido. En
hasta 1808. Su laboratorio, uno de los calidad de Químico acompañó a
mejores de la época, fué destruido Napoleón en la campaña de Egipto.
durante los desórdenes de 1808. En Berthollet, al comprobar que esta-
1814 Proust recuerda este laboratorio: ño, cobre y hierro se combinan con el
“El laboratorio de Madrid ya no existe, oxígeno y azufre en proporciones muy
pero no se podrá negar su contribu- variadas, formando compuestos que
ción, en su época, a la construcción y denominaban “mixtos heterogéneos”,
embellecimiento del edificio de la plantea las primeras dificultades a
Química Francesa”. Proust, y éste le contesta, que en realidad, estaba trabajando con mez-
Trabajando con carbonatos de cobre artificiales y naturales y, utili- clas de compuestos. Berthollet acepta esta explicación, pero insiste en
zando resultados analíticos que con frecuencia estaban afectados de que en los “compuestos mixtos homogéneos” (hoy en día hablaríamos
errores del 20%, se atrevió a afirmar que su composición era la misma. de disoluciones) es posible una variación contínua en la composición. El
El enunciado de la Ley de las Proporciones Definidas, no es para problema estaba en aceptar o no a las disoluciones como compuestos.
Proust una consecuencia del estudio de los datos analíticos, sino más ¿Cuáles son las verdaderas combinaciones? se preguntaba Berthollet.
bien una idea preconcebida, una Ley Natural: “Las proporciones en las Proust contestaba: las sustancias que cumplen la Ley de las
cuales se combinan los elementos entre sí, están fijadas por la Proporciones Definidas.
Naturaleza, y el poder de aumentar o disminuir estas proporciones no Al final de sus días Berthollet se convenció de la veracidad de la ley,
le pertenece al Hombre”. Sus trabajos se publicaron en el “Journal de no por los razonamientos de Proust, sino por la justificación que de la
Physique et de Quimie”, de 1804 a 1806. ley hace la Teoría de Dalton.
Fué miembro destacado de la Societé d’Arcueil (otros miembros
fueron: Laplace, Biot, Gay-Lussac, Humboldt, etc). Las reuniones de esta
Claude Louis Berthollet (1748-1822). Nació en Talloires, cerca sociedad se celebraban en la propia casa que Berthollet poseía en
de Anneci. Conde, colaborador de Lavoissier, académico, director de Arcueil.
1.3.4. LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES. DALTON, 1804.
Después de comprobar que dos elementos pueden formar más de un compuesto, Ejercicios
Dalton, utilizando su hipótesis atómica, enuncia la ley de las proporciones múltiples 12. El hidrógeno y oxígeno pueden
como sigue: reaccionar formando dos compues-
tos distintos: agua y agua oxigenada.
"Los distintos pesos de un mismo elemento, que se combinan con un mismo
Demostrar que se cumple la ley de
peso de otro elemento para formar distintos compuestos, se encuentran entre sí las proporciones múltiples.
en la misma proporción que números enteros sencillos".
Por ejemplo, si consideramos la serie de óxidos de nitrógeno y, nos fijamos en el 13. El hierro forma varios óxidos.
peso de oxígeno que se combina con un gramo de nitrógeno en cada compuesto, se ob- 2,79 g de hierro se combinaron con
tienen los siguientes resultados: 0,8 g de oxígeno; 1,116 g de hierro
formaron 1,596 g de otro óxido.
¿Están de acuerdo estos resultados
con la ley de las proporciones múl-
tiples?
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16. CAPITULO I
1.4. TEORÍA ATÓMICA DE DALTON.
Todas las leyes expuestas anteriormente fueron dedu-
cidas de forma experimental. Dalton intenta justificarlas
mediante su hipótesis atómica, que podemos resumir así:
• Una muestra de cualquier elemento está formada
por partículas idénticas que denominamos átomos.
• La característica fundamental de los átomos es su
masa. Átomos de un mismo elemento tienen idéntica
masa y átomos de elementos diferentes tienen masas dis-
tintas.
• El átomo es la parte más pequeña que podemos
Símbolos de elementos de Dalton. obtener de un elemento y no puede crearse ni destruir-
se.
• Las partículas más pequeñas constituyentes de un
compuesto son las moléculas (la palabra molécula era
desconocida para Dalton; utilizaba el término "agregados
de átomos"). Estas moléculas están formadas por dos o
más átomos de elementos distintos.
• Las moléculas de un mismo compuesto son iguales.
• Dos elementos pueden combinarse de distinta
forma para originar compuestos distintos. Normalmente
el compuesto más frecuente y el más estable estará for-
mado por moléculas que contengan un átomo de cada
uno de los elementos que lo forman.
1.4.1.VALIDEZ ACTUAL DE LA TEORÍA ATÓMICA DE DAL-
TON.
Para Dalton, la característica fundamental de los áto-
mos de un elemento es su masa. En cambio, hoy sabemos,
que lo que caracteriza a los átomos de un elemento es su
número atómico; es decir, el número de protones del
núcleo. Los átomos de un mismo elemento no son todos
iguales, pues están formados por distintas clases de isóto-
pos que, teniendo el mismo número atómico (igual núme-
ro de protones), poseen distinto número másico; esto es,
difieren en el número de neutrones. Normalmente la
composición isotópica media de cualquier elemento
suele mantenerse constante y, por tanto, su masa atómi-
ca media es constante.
En la teoría atómica de Dalton es fundamental la idea
de que los átomos no pueden crearse ni destruirse. En la
actualidad sabemos que los átomos pueden transfor-
marse en otros (radioactividad natural) o que es posible
la creación artificial de nuevos elementos por reacciones
de fusión y fisión nuclear u otras reacciones nucleares.
Por otro lado, el átomo no es la partícula más peque-
ña que podemos obtener de un elemento, ya que está
formado por otras partículas más pequeñas: electrones,
protones y neutrones.
Si comparamos la hipótesis atómica de Dalton con la
teoría atomística griega, comprobamos que no difieren
sustancialmente en su enunciado, aunque si difieren no-
Símbolos de compuestos de Dalton.
tablemente en su elaboración y comprobación. La teoría
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