QUÍMICA INORGÁNICA [PDF]
Autor: Catherine E. Housecroft - Alan G. Sharpe
Segunda Edición
Pearson Education
PRESENTACIÓN
La segunda edición de Química Inorgánica es una evolución natural de la primera edición publicada en 2001. En este último texto, nos planteamos que nuestro objetivo era proporcionar un único volumen que
diera una introducción crítica a la química inorgánica moderna. Nuestro enfoque a la química inorgánica sigue siendo el mismo: proporcionamos la base de los principios inorgánicos físicos y de la teoría seguido por la química descriptiva de los elementos y varios «temas especiales» que pueden utilizarse, si se desea, para la enseñanza por módulos. Se ha utilizado mucho el material en cuadros para relacionar la química descrita en el texto con la vida diaria, la industria química, los temas medioambientales y su legislación, así como los recursos naturales.
Al ir de la primera a la segunda edición, el cambio más evidente ha sido el paso del blanco y negro al color. Esto nos ha permitido realzar la presentación de muchas de las estructuras moleculares e imágenes 3D. En cuanto al contenido, la química descriptiva se ha actualizado, incluyéndose muchos resultados nuevos de la bibliografía. Algunos avances interesantes han tenido lugar en los últimos dos o tres años, abarcando la química de las moléculas pequeñas (por ejemplo, la química de [N5]), la química en estado sólido (por ejemplo, los primeros ejemplos de espinelas nitruro) y los sistemas bioinorgánicos (un descubrimiento que marca un hito es el de un átomo central con coordinación 6, probablemente nitrógeno, en el centro del cofactor FeMo en la nitrogenasa). Otros cambios del libro tienen su origen en la respuesta de personas que han utilizado el texto. Los Capítulos 3 y 4 se han modificado; en especial, se ha examinado más a fondo el papel de la teoría de grupos en la determinación de los orbitales del grupo ligando y los indicadores de simetría de los orbitales. Sin embargo, no creemos que un libro cuya principal finalidad es llevar la química a los estudiantes, deba convertirse en un texto teórico. Por esta razón nos hemos abstenido de hacer un tratamiento en profundidad de la teoría de grupos. A lo largo del libro, hemos utilizado los conocidos «ejemplos resueltos» y «ejercicios de autoevaluación» como un medio para facilitar a los estudiantes la comprensión de principios y conceptos. 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.
CONTENIDO
1 Algunos conceptos básicos 1
1.1 Introducción
1.2 Partículas fundamentales de un átomo
1.3 Número atómico, número másico e isótopos
1.4 Éxitos en el inicio de la teoría cuántica
1.5 Una introducción a la mecánica ondulatoria
1.6 Orbitales atómicos
1.7 Átomos polielectrónicos
1.8 La tabla periódica
1.9 El principio de aufbau
1.10 Energía de ionización y afinidad electrónica
1.11 Modelos de enlace: introducción
1.12 Moléculas diatómicas homonucleares: teoría de enlace de valencia (TEV).
1.13 Moléculas diatómicas homonucleares: teoría de orbitales moleculares
1.14 La regla del octeto
1.15 Valores de electronegatividad
1.16 Momento dipolar
1.17 Teoría OM: moléculas diatómicas heteronucleares
1.18 Moléculas isoelectrónicas
1.19 Geometría molecular y el modelo RPECV
1.20 Forma molecular: isomería geométrica
2 Propiedades nucleares
2.1 Introducción
2.2 Energía de enlace nuclear
2.3 Radiactividad
2.4 Isótopos artificiales
2.5 Fisión nuclear
2.6 Síntesis de elementos transuránidos
2.7 Separación de isótopos radiactivos
2.8 Fusión nuclear
2.9 Aplicaciones de los isótopos
2.10 Fuentes de 2H y 13C
2.11 Espectroscopia de RMN multinuclear en química inorgánica
2.12 Espectroscopia Mossbauer en química inorgánica
3 Una introducción a la simetría molecular
3.1 Introducción
3.2 Operaciones de simetría y elementos de simetría
3.3 Operaciones sucesivas
3.4 Grupos puntuales
3.5 Tablas de caracteres: una introducción
3.6 ¿Por qué es necesario reconocer elementos de simetría?
3.7 Espectroscopia infrarroja
3.8 Moléculas quirales
4 Enlace en moléculas poliatómicas
4.1 Introducción
4.2 Teoría de enlace de valencia: hibridación de orbitales atómicos
4.3 Teoría de enlace de valencia: enlace múltiple en moléculas poliatómicas
4.4 Teoría de orbitales moleculares: el enfoque de orbitales del grupo ligando y su aplicación a moléculas triatómicas
4.5 Teoría de orbitales moleculares aplicada a las moléculas poliatómicas BH3, NH3 y CH4
4.6 Teoría de orbitales moleculares: el análisis del enlace pronto se vuelve complicado
4.7 Teoría de orbitales moleculares: aprender a utilizar la teoría objetivamente
5 Estructura y energía de los sólidos metálicos e iónicos
5.1 Introducción
5.2 Empaquetamiento de esferas
5.3 El modelo de empaquetamiento de esferas aplicado a la estructura de los elementos
5.4 Polimorfismo en metales
5.5 Radios metálicos
5.6 Puntos de fusión y entalpías estándar de atomización de los metales
5.7 Aleaciones y compuestos intermetálicos
5.8 Enlace en metales y semiconductores
5.9 Semiconductores
5.10 Tamaño de los iones
5.11 Redes iónicas
5.12 Estructuras cristalinas de los semiconductores
5.13 Energía reticular: estimaciones a partir de un modelo electrostático
5.14 Energía reticular: el ciclo de Born-Haber
5.15 Energía reticular: valores «calculados» versus «experimentales»
5.16 Aplicaciones de las energías reticulares
5.17 Defectos de las redes en estado sólido: una introducción
6 Ácidos, bases e iones en disolución acuosa
6.1 Introducción
6.2 Propiedades del agua
6.3 Definiciones y unidades en disolución acuosa
6.4 Algunos ácidos y bases de Brønsted
6.5 Energía de la disociación de ácidos en disolución acuosa
6.6 Tendencias en una serie de oxoácidos EOn(OH)m
6.7 Cationes hidratados: formación y propiedades ácidas
6.8 Óxidos e hidróxidos anfóteros
6.9 Solubilidad de sales iónicas
6.10 Efecto del ion común
6.11 Complejos de coordinación: una introducción
6.12 Constantes de estabilidad de los complejos de coordinación
6.13 Factores que afectan a la estabilidad de los complejos que contienen solo ligandos monodentados
7 Reducción y oxidación
7.1 Introducción
7.2 Potenciales de reducción estándar, Eo, y relación entre Eo, BGo y K
7.3 Efecto de la formación de complejos o de la precipitación en los potenciales de reducción Mz!/M
7.4 Reacciones de desproporción
7.5 Diagramas de potencial
7.6 Diagramas de Frost-Ebsworth
7.7 Relaciones entre potenciales de reducción estándar y algunas otras cantidades
8 Medios no acuosos
8.1 Introducción
8.2 Permitividad relativa
8.3 Energía de la transferencia de una sal iónica del agua a un disolvente orgánico
8.4 Comportamiento ácido-base en disolventes no acuosos
8.5 Disolventes no acuosos autoionizados y no autoionizados
8.6 Amoniaco líquido
8.7 Fluoruro de hidrógeno líquido
8.8 Ácido sulfúrico
8.9 Ácido fluorosulfónico
8.10 Trifluoruro de bromo
8.11 Tetraóxido de dinitrógeno
8.12 Líquidos iónicos
8.13 Fluidos supercríticos
9 Hidrógeno
9.1 Hidrógeno: el átomo más sencillo
9.2 Los iones H! y H
9.3 Isótopos del hidrógeno
9.4 Dihidrógeno
9.5 Enlaces E–H polares y no polares
9.6 Enlace de hidrógeno
9.7 Hidruros binarios: clasificación y propiedades generales
10 Grupo 1: los metales alcalinos
10.1 Introducción
10.2 Abundancia, extracción y usos
10.3 Propiedades físicas
10.4 Los metales
10.5 Haluros
10.6 Óxidos e hidróxidos
10.7 Sales de los oxoácidos: carbonatos e hidrógenocarbonatos
10.8 Química en disolución acuosa incluyendo complejos macrocíclicos
10.9 Química de coordinación en medio no acuoso
11 Los metales del grupo 2
11.1 Introducción
11.2 Abundancia, extracción y usos
11.3 Propiedades físicas
11.4 Los metales
11.5 Haluros
11.6 Óxidos e hidróxidos
11.7 Sales de oxoácidos
11.8 Iones complejos en disolución acuosa
11.9 Complejos con ligandos amido o alcoxi
11.10 Relaciones diagonales entre Li y Mg y entre Be y Al
12 Los elementos del grupo 13
12.1 Introducción
12.2 Abundancia, extracción y usos
12.3 Propiedades físicas
12.4 Los elementos
12.5 Hidruros simples
12.6 Haluros y haluros complejos
12.7 Óxidos, oxoácidos, oxoaniones e hidróxidos
12.8 Compuestos que contienen nitrógeno
12.9 Del aluminio al talio: sales de oxoácidos, química en disolución acuosa y complejos
12.10 Boruros metálicos
12.11 Clústers de borano y carbaborano deficientes en electrones: introducción . . 326
13 Los elementos del grupo 14
13.1 Introducción
13.2 Abundancia, extracción y usos
13.3 Propiedades físicas
13.4 Alótropos del carbono
13.5 Propiedades estructrurales y químicas de silicio, germanio, estaño y plomo
13.6 Hidruros
13.7 Carburos, siliciuros, aniones de germanio, estaño y plomo
13.8 Haluros y haluros complejos
13.9 Óxidos, oxoácidos e hidróxidos
13.10 Siliconas
13.11 Sulfuros
13.12 Cianógeno, nitruro de silicio y nitruro de estaño
13.13 Química en disolución acuosa y sales de oxoácidos de germanio, estaño y plomo
14 Los elementos del grupo 15
14.1 Introducción
14.2 Abundancia, extracción y usos
14.3 Propiedades físicas
14.4 Los elementos
14.5 Hidruros
14.6 Nitruros, fosfuros, arseniuros, antimoniuros y bismuturos
14.7 Haluros, oxohaluros y haluros complejos
14.8 Óxidos de nitrógeno
14.9 Oxoácidos de nitrógeno
14.10 Óxidos de fósforo, arsénico, antimonio y bismuto
14.11 Oxoácidos de fósforo
14.12 Oxoácidos de arsénico, antimonio y bismuto
14.13 Fosfacenos
14.14 Sulfuros y seleniuros
14.15 Química en disolución acuosa
15 Los elementos del grupo 16
15.1 Introducción
15.2 Abundancia, extracción y usos
15.3 Propiedades físicas y consideraciones de enlace
15.4 Los elementos
15.5 Hidruros
15.6 Sulfuros, polisulfuros, poliseleniuros y politelururos metálicos
15.7 Haluros, oxohaluros y haluros complejos
15.8 Óxidos
15.9 Oxoácidos y sus sales
15.10 Compuestos de azufre y selenio con nitrógeno
15.11 Química en disolución acuosa de azufre, selenio y teluro
16 Los elementos del grupo 17
16.1 Introducción
16.2 Abundancia, extracción y usos
16.3 Propiedades físicas y consideraciones de enlace
16.4 Los elementos
16.5 Haluros de hidrógeno
16.6 Haluros metálicos: estructura y energía
16.7 Compuestos interhalogenados e iones polihalógeno
16.8 Óxidos y oxofluoruros de cloro, bromo y yodo
16.9 Oxoácidos y sus sales
16.10 Química en disolución acuosa
17 Los elementos del grupo 18
17.1 Introducción
17.2 Abundancia, extracción y usos
17.3 Propiedades físicas
17.4 Compuestos de xenón
17.5 Compuestos de criptón y radón
18 Compuestos organometálicos de los elementos de los bloques s y p
18.1 Introducción
18.2 Grupo 1: organometálicos de los metales alcalinos
18.3 Organometálicos del grupo 2
18.4 Grupo 13
18.5 Grupo 14
18.6 Grupo 15
18.7 Grupo 16
19 Química del bloque d: consideraciones generales
19.1 Perspectiva general de los temas
19.2 Configuraciones electrónicas en el estado fundamental
Metales del bloque d frente a elementos de transición
19.3 Propiedades físicas
19.4 La reactividad de los metales
19.5 Propiedades características: perspectiva general
19.6 Principio de electroneutralidad
19.7 Números de coordinación
19.8 Isomería en complejos metálicos del bloque d
20 Química del bloque d: complejos de coordinación
20.1 Introducción
20.2 Enlace en complejos de metales del bloque d: teoría de enlace de valencia
20.3 Teoría del campo cristalino
20.4 Teoría de orbitales moleculares (TOM): complejos octaédricos
20.5 Teoría del campo de ligandos
20.6 Espectros electrónicos
20.7 Pruebas de enlace covalente metal-ligando
20.8 Propiedades magnéticas
20.9 Aspectos termodinámicos: energía de estabilización del campo de ligandos (EECL)
20.10 Aspectos termodinámicos: la serie de Irving-Willians
20.11 Aspectos termodinámicos: estados de oxidación en disolución acuosa
21 Química de los metales del bloque d: metales de la primera fila
21.1 Introducción
21.2 Abundancia, extracción y usos
21.3 Propiedades físicas: perspectiva general
21.4 Grupo 3: escandio
21.5 Grupo 4: titanio
21.6 Grupo 5: vanadio
21.7 Grupo 6: cromo
21.8 Grupo 7: manganeso
21.9 Grupo 8: hierro
21.10 Grupo 9: cobalto
21.11 Grupo 10: níquel
21.12 Grupo 11: cobre
21.13 Grupo 12: zinc
22 Química de los metales del bloque d: metales de la segunda y tercera fila
22.1 Introducción
22.2 Abundancia, extracción y usos
22.3 Propiedades físicas
22.4 Grupo 3: itrio
22.5 Grupo 4: circonio y hafnio
22.6 Grupo 5: niobio y tántalo .
22.7 Grupo 6: molibdeno y wolframio
22.8 Grupo 7: tecnecio y renio
22.9 Grupo 8: rutenio y osmio
22.10 Grupo 9: rodio e iridio
22.11 Grupo 10: paladio y platino
22.12 Grupo 11: plata y oro
22.13 Grupo 12: cadmio y mercurio
23 Compuestos organometálicos de los elementos del bloque d
23.1 Introducción
23.2 Tipos comunes de ligandos: enlace y espectroscopía
23.3 Regla de los 18 electrones
23.4 Carbonilos metálicos: síntesis, propiedades físicas y estructura
23.5 Principio isolobal y aplicación de las reglas de Wade
23.6 Recuento total de electrones de valencia en clústers organometálicos del bloque d
23.7 Tipos de reacciones organometálicas
23.8 Carbonilos metálicos: reacciones seleccionadas
23.9 Hidruros y haluros de carbonilos metálicos
23.10 Complejos de alquilo, arilo, alqueno y alquino
23.11 Complejos de alilo y 1,3-butadieno
23.12 Complejos de carbeno y carbino
23.13 Complejos que contienen ligandos g5-ciclopentadienilo
23.14 Complejos que contienen ligandos g6 y g7
23.15 Complejos que contienen el ligando g4-ciclobutadieno
24 Los metales del bloque f : lantánidos y actínidos
24.1 Introducción
24.2 Orbitales f y estados de oxidación
24.3 Tamaño de átomos e iones
24.4 Propiedades espectroscópicas y magnéticas
24.5 Fuentes de lantánidos y actínidos
24.6 Metales lantánidos
24.7 Compuestos inorgánicos y complejos de coordinación de los lantánidos
24.8 Complejos organometálicos de los lantánidos
24.9 Metales actínidos
24.10 Compuestos inorgánicos y complejo de coordinación de torio, uranio y plutonio
24.11 Complejos organometálicos de torio y uranio
25 Complejos de los metales del bloque d : mecanismos de reacción
25.1 Introducción
25.2 Sustitución de ligandos: algunas cuestiones generales
25.3 Sustitución en complejos plano-cuadrados
25.4 Sustitución y racemización en complejos octaédricos
25.5 Procesos de transferencia de electrones
26 Catálisis homogénea y heterogénea
26.1 Introducción y definiciones
26.2 Catálisis: conceptos preliminares
26.3 Catálisis homogénea: metátesis de alquenos (olefinas)
26.4 Catálisis homogénea: aplicaciones industriales
26.5 Desarrollo de catalizadores homogéneos
26.6 Catálisis heterogénea: superficies e interacciones con adsorbatos
26.7 Catálisis heterogénea: aplicaciones comerciales
26.8 Catálisis heterogénea: modelos de clúster organometálico
27 Algunos aspectos de la química en estado sólido
27.1 Introducción
27.2 Defectos de las redes en estado sólido
27.3 Conductividad eléctrica en sólidos iónicos
27.4 Superconductividad
27.5 Materiales cerámicos: pigmentos de color
27.6 Deposición química en fase vapor (CVD)
27.7 Fibras inorgánicas
28 Los metales traza de la vida
28.1 Introducción
28.2 Almacenamiento y transporte de metales: Fe, Cu, Zn y V
28.3 Acerca del O2
28.4 Procesos redox biológicos
28.5 El ion Zn2!: ácido de Lewis de la Naturaleza
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Atentamente,
Admin de Hidro SM
