Efectos biológicos de la radiación El aumento del uso de radioisótopos ha dado lugar a una mayor preocupación por los efectos de estos materiales en los organismos biológicos (como en el caso del cuerpo humano). Todos los nucleidos radiactivos emiten partículas de alta energía u ondas electromagnéticas. Cuando esta radiación entra en contacto con las células vivas, puede causar calentamiento, romper los enlaces químicos o ionizar las moléculas. Los daños biológicos más graves se producen cuando estas emisiones radiactivas fragmentan o ionizan las moléculas. Por ejemplo, las partículas alfa y beta, emitidas en las reacciones de decaimiento nuclear, poseen energías mucho más altas que las energías de los enlaces químicos ordinarios. Cuando estas partículas golpean y penetran en la materia, producen iones y fragmentos moleculares que son extremadamente reactivos. El daño que esto provoca en las biomoléculas de los organismos vivos puede causar graves disfunciones en los procesos celulares normales, lo que pone a prueba los mecanismos de reparación del organismo y puede causar enfermedades y hasta la muerte ( ). La radiación puede perjudicar el organismo biológico al dañar el ADN de las células. Si este daño no se repara adecuadamente, las células pueden dividirse de forma descontrolada y causar cáncer. Radiación ionizante y no ionizante Existe una gran diferencia en la magnitud de los efectos biológicos de la radiación no ionizante (por ejemplo, la luz y las microondas) y de la radiación ionizante , emisiones lo suficientemente energéticas como para desprender electrones de las moléculas (por ejemplo, las partículas α y β, los rayos γ, los rayos X y la radiación ultravioleta de alta energía) ( ). La radiación electromagnética de menor frecuencia y energía es no ionizante, y la de mayor frecuencia y energía es ionizante. La energía que absorbe la radiación no ionizante acelera el movimiento de los átomos y las moléculas, lo que equivale a calentar la muestra. Aunque los organismos biológicos son sensibles al calor (como podemos saber por haber tocado una estufa caliente o haber pasado un día de playa al sol), es necesaria una gran cantidad de radiación no ionizante antes de que se alcancen niveles peligrosos. Sin embargo, la radiación ionizante puede causar daños mucho más graves al romper los enlaces o eliminar los electrones de las moléculas biológicas, ya que altera su estructura y función. El daño también puede producirse de forma indirecta, al ionizar primero el H 2 O (la molécula más abundante en los organismos vivos), que forma un ion de H 2 O + que reacciona con el agua, para formar un ion hidronio y un radical hidroxilo. Debido a que el radical hidroxilo tiene un electrón desapareado, es muy reactivo. (Este es el caso en cualquier sustancia con electrones desapareados, conocida como radical libre). Este radical hidroxilo puede reaccionar con todo tipo de moléculas biológicas (ADN, proteínas, enzimas, etc.), y causar daños a las moléculas y alterar los procesos fisiológicos. En la se muestran ejemplos de daños directos e indirectos. Las radiaciones ionizantes pueden (a) dañar directamente una biomolécula al ionizarla o romper sus enlaces, o (b) crear un ion 2 O + , que reacciona con el H 2 O para formar un radical hidroxilo, que a su vez reacciona con la biomolécula, lo que causa daños indirectamente. Efectos biológicos de la exposición a la radiación La radiación puede dañar todo el cuerpo (daño somático) o los óvulos y el esperma (daño genético). Sus efectos son más pronunciados en las células que se reproducen rápidamente, como el revestimiento del estómago, los folículos pilosos, la médula ósea y los embriones. Por ello, las pacientes sometidas a radioterapia suelen sentir náuseas o malestar estomacal, perder el cabello, tener dolores en los huesos, etc., y por ello hay que tener especial cuidado al someterse a la radioterapia durante el embarazo. Los diferentes tipos de radiación tienen diferentes capacidades para atravesar el material ( ). Una barrera muy fina, como una o dos hojas de papel, o la capa superior de las células de la piel, suele detener las partículas alfa. Por este motivo, las fuentes de partículas alfa no son peligrosas si se encuentran fuera del cuerpo, pero son bastante peligrosas si se ingieren o inhalan (vea el artículo de Química en la vida cotidiana sobre la exposición al radón). Las partículas beta atraviesan una mano, o una fina capa de material como el papel o la madera, pero las detiene una fina capa de metal. La radiación gama es muy penetrante y puede atravesar una capa gruesa de la mayoría de los materiales. Algunas radiaciones gama de alta energía son capaces de atravesar algunos pies de hormigón. Algunos elementos densos y de alto número atómico (como el plomo) pueden atenuar eficazmente la radiación gama con material más fino y se utilizan para el blindaje. La capacidad de los distintos tipos de emisiones para provocar la ionización varía mucho, y algunas partículas casi no tienen tendencia a producir ionización. Las partículas alfa tienen aproximadamente el doble de poder ionizante que los neutrones rápidos, unas 10 veces más que las partículas β y unas 20 veces más que los rayos γ y los rayos X. Se muestra la capacidad de los diferentes tipos de radiación para atravesar el material. De menor a mayor penetración, son alfa < beta < neutrón < gama. Exposición al radón Para muchas personas, una de las mayores fuentes de exposición a la radiación es el gas radón (Rn-222). El radón-222 es un emisor α con una vida media de 3,82 días. Es uno de los productos de la serie de decaimiento radiactivo del U-238 ( ), que se encuentra en cantidades mínimas en el suelo y las rocas. El gas radón que se produce escapa lentamente del suelo y se filtra poco a poco en las casas y otras estructuras situadas por encima. Dado que es unas ocho veces más denso que el aire, el gas radón se acumula en los sótanos y los pisos inferiores, y se difunde lentamente por los edificios ( ). El radón-222 se filtra en las casas y otros edificios desde las rocas que contienen uranio-238, un emisor de radón. El radón entra a través de las grietas de los cimientos de hormigón y los suelos de los sótanos, los cimientos de piedra o de bloques de hormigón porosos y las aberturas de las tuberías de agua y gas. El radón se encuentra en edificios de todo el país, en cantidades que dependen del lugar donde se viva. La concentración media de radón en el interior de las casas en los EE. UU. (1,25 pCi/L) es aproximadamente tres veces superior a los niveles encontrados en el aire exterior, y aproximadamente una de cada seis casas tiene niveles de radón lo suficientemente altos como para que se recomienden esfuerzos de remediación para reducir la concentración de radón. La exposición al radón aumenta el riesgo de contraer cáncer (especialmente de pulmón), y los niveles elevados de radón pueden ser tan perjudiciales para la salud como fumar un cartón de cigarrillos al día. El radón es la primera causa de cáncer de pulmón en los no fumadores y la segunda causa de cáncer de pulmón en general. Se cree que la exposición al radón causa más de 20.000 muertes al año en los EE. UU. Medición de la exposición a la radiación Para detectar y medir las radiaciones se utilizan diferentes dispositivos, como los contadores Geiger, los contadores de centelleo (centelladores) y los dosímetros de radiación ( ). Probablemente el instrumento de radiación más conocido, el contador Geiger (también llamado contador Geiger-Müller) detecta y mide la radiación. La radiación provoca la ionización del gas en un tubo Geiger-Müller. La tasa de ionización es proporcional a la cantidad de radiación. El contador de centelleo contiene un centellador. Este consiste en un material que emite luz (luminiscencia) con el estímulo de la radiación ionizante y un sensor que convierte la luz en una señal eléctrica. Los dosímetros de radiación también miden la radiación ionizante y se utilizan para determinar la exposición personal a la radiación. Los tipos más utilizados son los dosímetros electrónicos, de lámina, termoluminiscentes y de fibra de cuarzo. Para medir las radiaciones se utilizan dispositivos como: (a) los contadores Geiger, (b) los centelladores y (c) los dosímetros (créditos c: modificación del trabajo de "osaMu"/Wikimedia commons). Se utiliza una variedad de unidades para medir diversos aspectos de la radiación ( ). La unidad del sistema internacional (SI) para la tasa de decaimiento radiactivo es el becquerel (Bq) , donde 1 Bq = 1 decaimiento por segundo. El curio (Ci) y el milicurio (mCi) son unidades mucho mayores y se utilizan con frecuencia en medicina (1 curio = 1 Ci = 3,7 × 10 10 decaimientos por segundo). La unidad del SI para medir la dosis de radiación es el gray (Gy) , donde 1 Gy = 1 J de energía absorbida por kilogramo de tejido. En las aplicaciones médicas, se utiliza más a menudo la dosis de radiación absorbida (rad) (1 rad = 0,01 Gy; 1 rad da lugar a la absorción de 0,01 J/kg de tejido). La unidad del SI que mide el daño tisular causado por la radiación es el sievert (Sv) . Esto tiene en cuenta tanto la energía como los efectos biológicos del tipo de radiación implicado en la dosis de radiación. El equivalente en roentgen para el hombre (rem) es la unidad de daño por radiación que más se utiliza en medicina (100 rem = 1 Sv). Observe que las unidades de daño tisular (rem o Sv) incluyen la energía de la dosis de radiación (rad o Gy) junto con un factor biológico denominado RBE (de eficacia biológica relativa [relative biological effectiveness]) que es una medida aproximada del daño relativo que causa la radiación. Estos están relacionados por: número de rems = RBE × número de rads donde RBE es aproximadamente 10 para la radiación α, 2(+) para protones y neutrones, y 1 para la radiación β y la radiación γ. Se utilizan diferentes unidades para medir la tasa de emisión de una fuente radiactiva, la energía que se absorbe de la fuente y la cantidad de daño que produce la radiación absorbida. Unidades de medida de la radiación La reseña las unidades que se utilizan para medir la radiación. Unidades utilizadas para medir la radiación Propósito de la medición Unidad Cantidad medida Descripción actividad de la fuente becquerel (Bq) decaimientos o emisiones radiactivas cantidad de muestra que sufre 1 decaimiento/segundo curio (Ci) cantidad de muestra que se somete a 3,7 × 10 10 decaimientos/segundo dosis absorbida gray (Gy) energía absorbida por kg de tejido 1 Gy = 1 J/kg de tejido dosis de radiación absorbida (rad) 1 rad = 0,01 J/kg de tejido dosis biológicamente eficaz sievert (Sv) daño tisular Sv = RBE × Gy equivalente roentgen para el hombre (rem) Rem = RBE × rad Cantidad de radiación El cobalto 60 ( t 1/2 = 5,26 años [years, y]) se utiliza en la terapia contra el cáncer, ya que los rayos γ que emite pueden concentrarse en las zonas pequeñas donde se encuentra el cáncer. Se dispone de una muestra de 5,00 g de Co-60 para el tratamiento del cáncer. (a) ¿Cuál es su actividad en Bq? (b) ¿Cuál es su actividad en Ci? Solución La actividad viene dada por: Actividad = λ N = ( ln 2 t 1 / 2 ) N = ( ln 2 5,26 y ) × 5,00 g = 0,659 g y de Co-60 que decae Y para convertir esto en decaimientos por segundo: 0,659 g y × 1 y 365 d × 1 d 24 h × 1 h 3.600 s × 1 mol 59,9 g × 6,02 × 10 23 átomos 1 mol × 1 decaimiento 1 átomo = 2,10 × 10 14 decaimiento s (a) Dado que 1 Bq = 1 decaimiento s , la actividad en becquerel (Bq) es: 2,10 × 10 14 decaimiento s × ( 1 Bq 1 decaimiento s ) = 2,10 × 10 14 Bq (b) Dado que 1 Ci = 3,7 × 10 11 decaimiento s , la actividad en curios (Ci) es: 2,10 × 10 14 decaimiento s × ( 1 Ci 3,7 × 10 11 decaimiento s ) = 5,7 × 10 2 Ci Compruebe lo aprendido El tritio es un isótopo radiactivo del hidrógeno ( t 1/2 = 12,32 años) que tiene varios usos, como la iluminación autoalimentada, en la que los electrones emitidos en el decaimiento radiactivo del tritio hacen brillar el fósforo. Su núcleo contiene un protón y dos neutrones, y la masa atómica del tritio es de 3,016 u. ¿Cuál es la actividad de una muestra que contiene 1,00 mg de tritio (a) en Bq y (b) en Ci? Respuesta: (a) 3,56 × 10 11 Bq; (b) 0,962 Ci Efectos en el cuerpo humano de la exposición prolongada a la radiación Los efectos de la radiación dependen del tipo, la energía y la ubicación de la fuente de radiación, así como de la duración de la exposición. Como se muestra en la , la persona media está expuesta a la radiación de fondo, incluidos los rayos cósmicos del sol y el radón del uranio en el suelo (vea el artículo de Química en la vida cotidiana sobre la exposición al radón), la radiación de la exposición médica, incluidos la exploración por TAC, las pruebas de radioisótopos, los rayos X, etc., y pequeñas cantidades de radiación de otras actividades humanas, como los vuelos de aviones (que son bombardeados por un mayor número de rayos cósmicos en la atmósfera superior), la radiactividad de los productos de consumo y una variedad de radionúclidos que entran en nuestro cuerpo cuando respiramos (por ejemplo, el carbono-14) o a través de la cadena alimentaria (por ejemplo, el potasio-40, el estroncio-90 y el yodo-131). La exposición total anual a la radiación para una persona en los EE. UU. es de unos 620 mrem. Las distintas fuentes y sus cantidades relativas se muestran en este gráfico de barras (fuente: Comisión Reguladora Nuclear de los EE. UU.). Una dosis repentina y de corta duración de una gran cantidad de radiación puede causar una amplia gama de efectos sobre la salud, desde cambios en la química de la sangre hasta la muerte. La exposición a corto plazo a decenas de rems de radiación probablemente causará síntomas o enfermedades muy notables; se estima que una dosis de unos 500 rems tiene una probabilidad del 50 % de causar la muerte de la víctima en los 30 días siguientes a la exposición. La exposición a las emisiones radiactivas tiene un efecto acumulativo en el organismo a lo largo de la vida de una persona, lo que constituye otra razón por la que es importante evitar cualquier exposición innecesaria a la radiación. Los efectos sobre la salud de la exposición a corto plazo a la radiación se muestran en la . Efectos de la radiación en la salud Fuente: Agencia de Protección Medioambiental de los EE. UU. Exposición (rem) Efectos en la salud Tiempo de manifestación (sin tratamiento) 5–10 cambios en la química de la sangre — 50 náuseas horas 55 fatiga — 70 vómitos — 75 caída del cabello 2 a 3 semanas 90 diarrea — 100 hemorragia — 400 posible muerte en un plazo de 2 meses 1.000 destrucción del revestimiento intestinal — hemorragia interna — muerte 1 a 2 semanas 2.000 lesiones en el sistema nervioso central — pérdida de la conciencia minutos muerte de horas a días Es imposible evitar cierta exposición a las radiaciones ionizantes. Estamos expuestos constantemente a la radiación espontánea de diversas fuentes naturales, como la radiación cósmica, las rocas, los procedimientos médicos, los bienes de consumo e incluso nuestros propios átomos. Podemos minimizar nuestra exposición al bloquear o protegernos de la radiación, alejarnos de la fuente y limitar el tiempo de exposición. Conceptos clave y resumen Estamos expuestos constantemente a las radiaciones procedentes de diversas fuentes naturales y producidas por el hombre. Esta radiación puede afectar a los organismos vivos. La radiación ionizante es la más perjudicial, ya que puede ionizar las moléculas o romper los enlaces químicos, lo que daña la molécula y provoca mal funcionamiento en los procesos celulares. También puede crear radicales hidroxilos reactivos que dañan las moléculas biológicas y alteran los procesos fisiológicos. La radiación puede causar daños somáticos o genéticos, y es más perjudicial para las células que se reproducen rápidamente. Los tipos de radiación difieren en su capacidad de penetrar en el material y dañar el tejido: las partículas alfa son las menos penetrantes, aunque potencialmente más dañinas; los rayos gamma son los más penetrantes. Para detectar y medir la radiación y controlar la exposición se utilizan diversos dispositivos, como contadores Geiger, centelladores y dosímetros. Utilizamos varias unidades para medir la radiación: becquerel o curios para la tasa de decaimiento radiactivo; gray o rads para la energía absorbida, y rems o sieverts para los efectos biológicos de la radiación. La exposición a la radiación causa una amplia gama de efectos sobre la salud, que van desde leves hasta graves, e incluso la muerte. Podemos minimizar los efectos de la radiación si nos protegemos con materiales densos como el plomo, nos alejamos de la fuente y limitamos el tiempo de exposición. Ecuaciones clave rem = RBE × rad Sv = RBE × Gy Ejercicios de química del final del capítulo Si un hospital almacenara radioisótopos, ¿cuál es la contención mínima necesaria para protegerse de los siguientes elementos?: (a) cobalto-60 (un fuerte emisor γ utilizado para la irradiación) (b) molibdeno-99 (emisor beta utilizado para producir tecnecio-99 para la obtención de imágenes) Según lo que se sabe sobre el método principal de decaimiento del radón-222, ¿por qué es tan peligrosa su inhalación? Las partículas alfa pueden detenerse con un blindaje muy fino, pero tienen un potencial ionizante mucho mayor que las partículas beta, los rayos X y los rayos γ. Cuando se inhala, no hay ninguna piel protectora que cubra las células de los pulmones, lo que posiblemente dañe el ADN de esas células y produzca cáncer. Dados ejemplares de uranio-232 ( t 1/2 = 68,9 años) y uranio-233( t 1/2 = 159.200 años) de igual masa, ¿cuál tendría mayor actividad y por qué? Un científico estudia una muestra de 2,234 g de torio-229 ( t 1/2 = 7340 años) en un laboratorio. (a) ¿Cuál es su actividad en Bq? (b) ¿Cuál es su actividad en Ci? (a) 7,64 × 10 9 Bq; (b) 2,06 × 10 -2 Ci Dados ejemplares de neón-24 ( t 1/2 = 3,38 min) y bismuto-211( t 1/2 = 2,14 min) de igual masa, ¿cuál tendría mayor actividad y por qué? becquerel (Bq) Unidad del SI para la tasa de desintegración radiactiva; 1 Bq = 1 decaimiento/s curio (Ci) unidad más grande para la tasa de desintegración radiactiva; se utiliza frecuentemente en medicina; 1 Ci = 3,7 × 10 10 decaimientos/s contador Geiger instrumento que detecta y mide la radiación a través de la ionización producida en un tubo Geiger-Müller gray (Gy) unidad del SI para medir la dosis de radiación; 1 Gy = 1 J absorbido/kg de tejido radiación ionizante radiación que hace que una molécula pierda un electrón y forme un ion milicurio (mCi) unidad más grande para la tasa de decaimiento radiactivo; se utiliza frecuentemente en medicina; 1 Ci = 3,7 × 10 10 decaimientos/s radiación no ionizante radiación que acelera el movimiento de átomos y moléculas; equivale a calentar una muestra, pero no es lo suficientemente energética como para provocar la ionización de las moléculas dosis de radiación absorbida (rad) unidad del SI para medir la dosis de radiación; se utiliza frecuentemente en aplicaciones médicas; 1 rad = 0,01 Gy dosímetro de radiación dispositivo que mide la radiación ionizante y que sirve para determinar la exposición personal a la radiación eficacia biológica relativa (EBR) medida del daño relativo que causa la radiación equivalente roentgen hombre (rem) unidad de daño por radiación; se utiliza frecuentemente en medicina; 100 rem = 1 Sv contador de centelleo instrumento que utiliza un centellador (un material que emite luz con el estímulo de la radiación ionizante) para detectar y medir la radiación sievert (Sv) unidad del SI que mide el daño tisular causado por la radiación; tiene en cuenta la energía y los efectos biológicos de la radiación

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Matemáticas esenciales Aritmética exponencial La notación exponencial se utiliza para expresar números muy grandes y muy pequeños como producto de dos números. El primer número del producto, el término de dígitos , es un número no inferior a 1 y no igual o superior a 10. El segundo número del producto, el término exponencial , se escribe como 10 con un exponente. Algunos ejemplos de notación exponencial son: 1.000 = 1 × 10 3 100 = 1 × 10 2 10 = 1 × 10 1 1 = 1 × 10 0 0,1 = 1 × 10 -1 0,001 = 1 × 10 -3 2.386 = 2,386 × 1.000 = 2,386 × 10 3 0,123 = 1,23 × 0,1 = 1,23 × 10 -1 La potencia (exponente) de 10 es igual al número de posiciones que se desplaza el decimal para dar el número de dígitos. El método exponencial es una notación especialmente útil para números muy grandes y muy pequeños. Por ejemplo, 1.230.000.000 = 1,23 × 10 9 , y 0,00000000036 = 3,6 × 10 −10 . Suma de exponenciales Convierta todos los números a la misma potencia de 10, sume los términos de dígitos de los números y, si procede, vuelva a convertir el término de dígitos en un número entre 1 y 10, al ajustar el término exponencial. Sumar exponenciales Sume 5,00 × 10 -5 y 3,00 × 10 −3 . Solución 3,00 × 10 -3 = 300 × 10 -5 ( 5,00 × 10 -5 ) + ( 300 × 10 -5 ) = 305 × 10 -5 = 3,05 × 10 -3 Resta de exponenciales Convierta todos los números a la misma potencia de 10, tome la diferencia de los términos de dígitos y, si procede, vuelva a convertir el término de dígitos en un número entre 1 y 10, al ajustar el término exponencial. Restar exponenciales Reste 4,0 × 10 -7 de 5,0 × 10 −6 . Solución 4,0 × 10 -7 = 0,40 × 10 -6 ( 5,0 × 10 -6 ) – ( 0,40 × 10 -6 ) = 4,6 × 10 -6 Multiplicación de exponenciales Multiplique los términos de dígitos de la forma habitual y sume los exponentes de los términos exponenciales. Multiplicar exponenciales Multiplique 4,2 × 10 -8 por 2,0 × 10 3 . Solución ( 4,2 × 10 -8 ) × ( 2,0 × 10 3 ) = ( 4,2 × 2,0 ) × 10 ( -8 ) + ( +3 ) = 8,4 × 10 -5 División de exponenciales Divida el término de dígitos del numerador entre el término de dígitos del denominador y reste los exponentes de los términos exponenciales. Dividir exponenciales Divida 3,6 × 10 -5 entre 6,0 × 10 −4 . Solución 3,6 × 10 -5 6,0 × 10 -4 = ( 3,6 6,0 ) × 10 ( -5 ) – ( –4 ) = 0,60 × 10 -1 = 6,0 × 10 -2 Elevación al cuadrado de exponenciales Eleve al cuadrado el término de dígitos de la forma habitual y multiplique el exponente del término exponencial por 2. Elevar al cuadrado exponenciales Eleve al cuadrado el número 4,0 × 10 −6 . Solución ( 4,0 × 10 -6 ) 2 = 4 × 4 × 10 2 × ( -6 ) = 16 × 10 -12 = 1,6 × 10 -11 Elevación al cubo de exponenciales Eleve al cubo el término de dígitos de la forma habitual y multiplique el exponente del término exponencial por 3. Elevar al cubo exponenciales Eleve al cubo el número 2 × 10 4 . Solución ( 2 × 10 4 ) 3 = 2 × 2 × 2 × 10 3 × 4 = 8 × 10 12 Sacar raíces cuadradas de exponenciales Si es necesario, disminuya o aumente el término exponencial para que la potencia de 10 pueda dividirse uniformemente entre 2. Saque la raíz cuadrada del término de dígitos y divida el término exponencial entre 2. Hallar la raíz cuadrada de exponenciales Calcule la raíz cuadrada de 1,6 × 10 −7 . Solución 1,6 × 10 -7 = 16 × 10 -8 16 × 10 -8 = 16 × 10 -8 = 16 × 10 – 8 2 = 4,0 × 10 -4 Cifras significativas Un apicultor informa que tiene 525.341 abejas. Las tres últimas cifras del número son obviamente inexactas, ya que durante el tiempo que el cuidador estuvo contando las abejas, algunas de ellas murieron y otras eclosionaron; esto dificulta bastante determinar el número exacto de abejas. Habría sido más razonable que el apicultor hubiera informado la cifra 525.000. Es decir, las tres últimas cifras son despreciables, a no ser que se utilicen para fijar la posición del punto decimal. Sus valores exactos no tienen ningún significado útil en esta situación. Al informar de las cantidades, utilice solo tantas cifras significativas como lo amerite la exactitud de la medición. La importancia de las cifras significativas radica en su aplicación al cálculo fundamental. En la suma y la resta debe haber tantas cifras a la derecha del decimal como la del menor de los números utilizados en el cálculo (indicado con subrayado en el siguiente ejemplo). Suma y resta con cifras significativas Sume 4,383 g y 0,0023 g. Solución 4,38 3 _ g 0,002 3 _ g 4,38 5 _ g En la multiplicación y en la división, el producto o el cociente no debería contener más dígitos que los del factor que contenga el menor número de cifras significativas. Multiplicación y división con cifras significativas Multiplique 0,6238 por 6,6. Solución 0,623 8 _ × 6. 6 _ = 4. 1 _ Al redondear los números, aumente la cifra retenida en 1 si va seguida de un número mayor que 5 ("redondear hacia arriba"). No cambie el dígito retenido si los dígitos que siguen son menores de 5 ("redondear hacia abajo"). Si la cifra retenida va seguida de 5, se redondea hacia arriba si la cifra retenida es impar, o hacia abajo si es par (tras el redondeo, la cifra retenida será siempre par). El uso de logaritmos y números exponenciales El logaritmo común de un número (log) es la potencia a la que hay que elevar 10 para que sea igual a ese número. Por ejemplo, el logaritmo común de 100 es 2, porque 10 debe elevarse a la segunda potencia para ser igual a 100. A continuación, otros ejemplos. Logaritmos y números exponenciales Número Número expresado exponencialmente Logaritmo común 1.000 10 3 3 10 10 1 1 1 10 0 0 0,1 10 −1 -1 0,001 10 −3 -3 ¿Cuál es el logaritmo común de 60? Dado que 60 se encuentra entre 10 y 100, que tienen logaritmos de 1 y 2, respectivamente, el logaritmo de 60 es 1,7782; es decir: 60 = 10 1 0,7782 El logaritmo común de un número menor que 1 tiene un valor negativo. El logaritmo de 0,03918 es −1,4069, o 0,03918 = 10 – 1,4069 = 1 10 1,4069 Para obtener el logaritmo común de un número, utilice el botón log en su calculadora. Para calcular un número a partir de su logaritmo, tome el inverso del logaritmo o calcule 10 x (donde x es el logaritmo del número). El logaritmo natural de un número (ln) es la potencia a la que hay que elevar e para que sea igual al número; e es la constante 2,7182818. Por ejemplo, el logaritmo natural de 10 es 2,303; es decir: 10 = e 2 0,303 = 2 0,7182818 2 0,303 Para obtener el logaritmo natural de un número, utilice el botón ln en su calculadora. Para calcular un número a partir de su logaritmo natural, introduzca el logaritmo natural y tome la inversa ln del logaritmo natural o calcule e x (donde x es el logaritmo natural del número). Los logaritmos son exponentes; por lo tanto, las operaciones con logaritmos siguen las mismas reglas que las operaciones con exponentes. El logaritmo de un producto de dos números es la suma de los logaritmos de los dos números. log x y = log x + log y , y ln x y = ln x + ln y El logaritmo del resultante de la división de dos números es la diferencia entre los logaritmos de los dos números. log x y = log x – log y , y ln x y = ln x – ln y El logaritmo de un número elevado a un exponente es el producto del exponente y el logaritmo del número. log x n = n log x y ln x n = n ln x La solución de las ecuaciones cuadráticas Las funciones matemáticas de esta forma se conocen como polinomios de segundo orden o, más comúnmente, funciones cuadráticas. a x 2 + b x + c = 0 La solución o las raíces de cualquier ecuación cuadrática se calculan mediante la siguiente fórmula: x = – b ± b 2 – 4 a c 2 a Resolución de ecuaciones cuadráticas Resuelva la ecuación cuadrática 3 x 2 + 13 x - 10 = 0. Solución Sustituyendo los valores a = 3, b = 13, c = -10 en la fórmula, obtenemos: x = – 13 ± ( 13 ) 2 – 4 × 3 × ( -10 ) 2 × 3 x = – 13 ± 169 + 120 6 = – 13 ± 289 6 = – 13 ± 17 6 Por consiguiente, las dos raíces son: x = – 13 + 17 6 = 2 3 y x = – 13 – 17 6 = -5 Las ecuaciones cuadráticas construidas a partir de datos físicos siempre tienen raíces reales, y de estas raíces reales, a menudo son relevantes únicamente las que tienen valores positivos. Gráficos bidimensionales ( x - y ) La relación entre dos propiedades cualquiera de un sistema se representa mediante un gráfico bidimensional de datos. Los gráficos de este tipo tienen dos ejes: uno horizontal, que corresponde a la variable independiente, o la variable cuyo valor se controla ( x ), y uno vertical, que corresponde a la variable dependiente o la variable cuyo valor se observa o mide ( (y ). Cuando el valor de y cambia en función de x (es decir, a diferentes valores de x corresponden diferentes valores de y ), se puede trazar o dibujar un gráfico de este cambio. El gráfico se genera con valores específicos para los pares de datos ( x , y ) Gráfico de la dependencia de y con respecto a x x y 1 5 2 10 3 7 4 14 Esta tabla contiene los siguientes puntos: (1,5), (2,10), (3,7) y (4,14). Cada uno de estos puntos puede representarse en un gráfico y conectarse para obtener una representación gráfica de la dependencia de y con respecto a x . Si se conoce la función que describe la dependencia de y con respecto a x , puede utilizarse para calcular los pares de datos x,y que posteriormente pueden representarse gráficamente. Trazado de pares de datos Si sabemos que y = x 2 + 2, podemos elaborar una tabla con unos cuantos valores de ( x , y ) y luego trazar la línea a partir de los datos que se indican allí. x y = x 2 + 2 1 3 2 6 3 11 4 18

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Unidades y factores de conversión Unidades de longitud metro (m) = 39,37 pulgadas (in) = 1,094 yardas (yd) centímetro (cm) = 0,01 m (exacto, definición) milímetro (mm) = 0,001 m (exacto, definición) kilómetro (km) = 1.000 m (exacto, definición) angstrom (Å) = 10 -8 cm (exacto, definición) = 10 -10 m (exacto, definición) yarda (yd) = 0,9144 m pulgada (in) = 2,54 cm (exacto, definición) milla (EE. UU.) = 1,60934 km Unidades de volumen litro (L) = 0,001 m 3 (exacto, definición) = 1.000 cm 3 (exacto, definición) = 1,057 (EE. UU.) cuartos de galón mililitro (mL) = 0,001 L (exacto, definición) = 1 cm 3 (exacto, definición) microlitro (μL) = 10 -6 L (exacto, definición) = 10 -3 cm 3 (exacto, definición) cuarto de galón líquido (EE. UU.) = 32 (EE. UU.) onzas líquidas (exacto, definición) = 0,25 (EE. UU.) galón (exacto, definición) = 0,9463 L cuarto de galón seco = 1,1012 L pie cúbico (EE. UU.) = 28,316 L Unidades de masa gramo (g) = 0,001 kg (exacto, definición) miligramo (mg) = 0,001 g (exacto, definición) kilogramo (kg) = 1.000 g (exacto, definición) = 2,205 lb tonelada (métrica) = 1.000 kg (exacto, definición) = 2.204,62 lb onza (oz) = 28,35 g libra (lb) = 0,4535924 kg tonelada (corta) = 2.000 lb (exacto, definición) = 907,185 kg tonelada (larga) = 2240 lb (exacto, definición) = 1,016 tonelada métrica Unidades de energía 4,184 julios (J) = 1 caloría termoquímica (cal) 1 caloría termoquímica (cal) = 4,184 × 10 7 erg erg = 10 -7 J (exacto, definición) electrón-voltio (eV) = 1,60218 × 10 -19 J = 23,061 kcal mol -1 atmósfera litro = 24,217 cal = 101,325 J (exacto, definición) caloría nutricional (Cal) = 1.000 cal (exacto, definición) = 4.184 J Unidad térmica británica (British Thermal Unit, BTU) = 1054,804 J La BTU es la cantidad de energía necesaria para calentar una libra de agua por un grado Fahrenheit. Por lo tanto, la relación exacta de la BTU con los julios y otras unidades de energía depende de la temperatura a la que se mida. 59 °F (15 °C) es la temperatura de referencia que más se utiliza para la definición de la BTU en los Estados Unidos. A esta temperatura, el factor de conversión es el que se proporciona en esta tabla. Unidades de presión torr = 1 mm Hg (exacto, definición) pascal (Pa) = N m -2 (exacto, definición) = kg m -1 s -2 (exacto, definición) atmósfera (atm) = 760 mm Hg (exacto, definición) = 760 torr (exacto, definición) = 101.325 N -2 (exacto, definición) = 101.325 Pa (exacto, definición) bar = 10 5 Pa (exacto, definición) = 10 5 kg m -1 s -2 (exacto, definición)

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Constantes físicas fundamentales Constantes físicas fundamentales Nombre y símbolo Valor unidad de masa atómica (uma o u) 1,6605402 × 10 -27 kg Número de Avogadro 6,02214076 × 10 23 mol -1 constante de Boltzmann ( k ) 1,380649 × 10 -23 J K -1 cociente carga-masa del electrón ( e/m e ) 1,75881962 × 10 11 C kg -1 unidad fundamental de carga ( e ) 1,602176634 × 10 -19 C masa en reposo del electrón ( m e ) 9,1093897 × 10 -31 kg constante de Faraday ( F ) 9,6485309 × 10 4 C mol -1 constante del gas ( R ) 8,205784 × 10 -2 L atm mol -1 K -1 = 8,314510 J mol -1 K -1 volumen molar de un gas ideal, 1 atm, 0 °C 22,41409 L mol -1 volumen molar de un gas ideal, 1 bar, 0 °C 22,71108 L mol -1 masa en reposo del neutrón ( m n ) 1,6749274 × 10 -27 kg constante de Planck ( h ) 6,62607015 × 10 -34 J s masa en reposo del protón ( m p ) 1,6726231 × 10 -27 kg constante de Rydberg (R) 1,0973731534 × 10 7 m -1 = 2,1798736 × 10 -18 J velocidad de la luz (en el vacío) ( c ) 2,99792458 × 10 8 m s -1

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Propiedades del agua Densidad del agua (g/mL) a diferentes temperaturas (°C) Temperatura Densidad (g/mL) 0 0,9998395 4 0,9999720 (densidad máxima) 10 0,9997026 15 0,9991026 20 0,9982071 22 0,9977735 25 0,9970479 30 0,9956502 40 0,9922 60 0,9832 80 0,9718 100 0,9584 Presión de vapor de agua a diferentes temperaturas (°C) Temperatura Presión de vapor (torr) Presión de vapor (Pa) 0 4,6 613,2812 4 6,1 813,2642 10 9,2 1.226,562 15 12,8 1.706,522 20 17,5 2.333,135 22 19,8 2.639,776 25 23,8 3.173,064 30 31,8 4.239,64 35 42,2 5.626,188 40 55,3 7.372,707 45 71,9 9.585,852 50 92,5 12.332,29 55 118,0 15.732 60 149,4 19.918,31 65 187,5 24.997,88 70 233,7 31.157,35 75 289,1 38.543,39 80 355,1 47.342,64 85 433,6 57.808,42 90 525,8 70.100,71 95 633,9 84.512,82 100 760,0 101.324,7 K w y pK w del agua a diferentes temperaturas (°C). Temperatura K w 10 -14 pK w pK w = -log 10 (K w ) 0 0,112 14,95 5 0,182 14,74 10 0,288 14,54 15 0,465 14,33 20 0,671 14,17 25 0,991 14,00 30 1,432 13,84 35 2,042 13,69 40 2,851 13,55 45 3,917 13,41 50 5,297 13,28 55 7,080 13,15 60 9,311 13,03 75 19,95 12,70 100 56,23 12,25 Capacidad calorífica específica del agua C°(H 2 O( l )) = 4,184 J∙g -1 ∙°C -1 C°(H 2 O( s )) = 1,864 J∙K -1 ∙g -1 C°(H 2 O( g )) = 2,093 J∙K -1 ∙g -1 Temperaturas estándar de fusión y ebullición del agua y entalpías de las transiciones Temperatura (K) Δ H (kJ/mol) fusión 273,15 6,088 ebullición 373,15 40,656 (44,016 a 298 K) Constantes crioscópicas (descenso crioscópico) y ebullioscópicas (aumento del punto de ebullición) del agua K f = 1,86°C∙kg∙mol -1 (constante crioscópica) K b = 0,51°C∙kg∙mol -1 (constante ebullioscópica) El gráfico muestra el grado de absorción de la luz en función de la longitud de onda para el agua. La absorción se indica en metros recíprocos y corresponde a la inversa de la distancia que recorre la luz a través del agua antes de que su intensidad disminuya en 1/ e (~37 %).

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Composición de los ácidos y las bases comerciales Composición de los ácidos y las bases comerciales Ácido o base Los ácidos y las bases están disponibles en el mercado en forma de soluciones acuosas. En esta tabla se enumeran las propiedades (densidades y concentraciones) de las soluciones ácidas y básicas más comunes. Se proporcionan valores nominales en los casos en que el fabricante cita una gama de concentraciones y densidades. Densidad (g/mL) Esta columna contiene los datos de la gravedad específica. En el caso de esta tabla, la gravedad específica es el cociente entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua pura en las mismas condiciones. La gravedad específica se cita a menudo en las etiquetas comerciales. Porcentaje por masa Molaridad ácido acético, glacial 1,05 99,5 % 17,4 amoníaco acuoso Esta solución se designa a veces "hidróxido de amonio", aunque este término no es químicamente exacto. 0,90 28% 14,8 ácido clorhídrico 1,18 36 % 11,6 ácido nítrico 1,42 71 % 16,0 ácido perclórico 1,67 70% 11,65 ácido fosfórico 1,70 85% 14,7 hidróxido de sodio 1,53 50% 19,1 ácido sulfúrico 1,84 96 % 18,0

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Propiedades termodinámicas estándar de determinadas sustancias Propiedades termodinámicas estándar de determinadas sustancias Sustancia Δ H f ° (kJ mol -1 ) Δ G f ° (kJ mol -1 ) S ° (J K -1 mol -1 ) aluminio Al( s ) 0 0 28,3 Al( g ) 324,4 285,7 164,54 Al 3+ ( aq ) –531 –485 –321,7 Al 2 O 3 ( s ) –1.676 –1.582 50,92 AlF 3 ( s ) –1.510,4 –1.425 66,5 AlCl 3 ( s ) -704,2 -628,8 110,67 AlCl 3 ·6H 2 O( s ) –2.691,57 –2.269,40 376,56 Al 2 S 3 ( s ) -724,0 -492,4 116,9 Al 2 (SO 4 ) 3 ( s ) –3.445,06 –3.506,61 239,32 antimonio Sb( s ) 0 0 45,69 Sb( g ) 262,34 222,17 180,16 Sb 4 O 6 ( s ) –1.440,55 –1.268,17 220,92 SbCl 3 ( g ) -313,8 -301,2 337,80 SbCl 5 ( g ) -394,34 -334,29 401,94 Sb 2 S 3 (s) -174,89 -173,64 182,00 SbCl 3 (s) -382,17 -323,72 184,10 SbOCl(s) -374,0 — — arsénico As( s ) 0 0 35,1 As( g ) 302,5 261,0 174,21 As 4 ( g ) 143,9 92,4 314 As 4 O 6 ( s ) –1.313,94 –1.152,52 214,22 As 2 O 5 ( s ) -924,87 -782,41 105,44 AsCl 3 ( g ) -261,50 -248,95 327,06 As 2 S 3 ( s ) -169,03 -168,62 163,59 AsH 3 ( g ) 66,44 68,93 222,78 H 3 AsO 4 ( s ) -906,3 — — bario Ba( s ) 0 0 62,5 Ba( g ) 180 146 170,24 Ba 2+ ( aq ) -537,6 -560,8 9,6 BaO( s ) -548,0 -520,3 72,1 BaCl 2 ( s ) -855,0 -806,7 123,7 BaSO 4 ( s ) –1.473,2 –1.362,3 132,2 berilio Be( s ) 0 0 9,50 Be( g ) 324,3 286,6 136,27 BeO( s ) -609,4 -580,1 13,8 bismuto Bi( s ) 0 0 56,74 Bi( g ) 207,1 168,2 187,00 Bi 2 O 3 ( s ) -573,88 -493,7 151,5 BiCl 3 ( s ) -379,07 -315,06 176,98 Bi 2 S 3 ( s ) -143,1 -140,6 200,4 boro B( s ) 0 0 5,86 B( g ) 565,0 521,0 153,4 B 2 O 3 ( s ) –1.273,5 –1.194,3 53,97 B 2 H 6 ( g ) 36,4 87,6 232,1 H 3 BO 3 ( s ) –1.094,33 -968,92 88,83 BF 3 ( g ) –1.136,0 –1.119,4 254,4 BCl 3 ( g ) -403,8 -388,7 290,1 B 3 N 3 H 6 ( l ) -540,99 -392,79 199,58 HBO 2 ( s ) -794,25 -723,41 37,66 bromo Br 2 ( l ) 0 0 152,23 Br 2 ( g ) 30,91 3,142 245,5 Br( g ) 111,88 82,429 175,0 Br - ( aq ) -120,9 -102,82 80,71 BrF 3 ( g ) -255,60 -229,45 292,42 HBr( g ) -36,3 -53,43 198,7 cadmio Cd( s ) 0 0 51,76 Cd( g ) 112,01 77,41 167,75 Cd 2+ ( aq ) -75,90 -77,61 -73,2 CdO( s ) -258,2 -228,4 54,8 CdCl 2 ( s ) -391,5 -343,9 115,3 CdSO 4 ( s ) -933,3 -822,7 123,0 CdS( s ) -161,9 -156,5 64,9 calcio Ca( s ) 0 0 41,6 Ca( g ) 178,2 144,3 154,88 Ca 2+ ( aq ) -542,96 -553,04 -55,2 CaO( s ) -634,9 -603,3 38,1 Ca(OH) 2 ( s ) -985,2 -897,5 83,4 CaSO 4 (s) –1.434,5 –1.322,0 106,5 CaSO 4 ·2H 2 O( s ) –2.022,63 –1.797,45 194,14 CaCO 3 ( s ) (calcita) –1.220,0 –1.081,4 110,0 CaSO 3 ·H 2 O( s ) –1.752,68 –1.555,19 184,10 carbono C( s ) (grafito) 0 0 5,740 C( s ) (diamante) 1,89 2,90 2,38 C( g ) 716,681 671,2 158,1 CO( g ) -110,52 -137,15 197,7 CO 2 ( g ) -393,51 -394,36 213,8 CO 3 2- ( aq ) -677,1 -527,8 -56,9 CH 4 ( g ) -74,6 -50,5 186,3 CH 3 OH( l ) -239,2 -166,6 126,8 CH 3 OH( g ) -201,0 -162,3 239,9 CCl 4 ( l ) -128,2 -62,5 214,4 CCl 4 ( g ) -95,7 -58,2 309,7 CHCl 3 ( l ) -134,1 -73,7 201,7 CHCl 3 ( g ) -103,14 -70,34 295,71 CS 2 ( l ) 89,70 65,27 151,34 CS 2 ( g ) 116,9 66,8 238,0 C 2 H 2 ( g ) 227,4 209,2 200,9 C 2 H 4 ( g ) 52,4 68,4 219,3 C 2 H 6 ( g ) -84,0 -32,0 229,2 CH 3 CO 2 H( l ) -484,3 -389,9 159,8 CH 3 CO 2 H( g ) -434,84 -376,69 282,50 C 2 H 5 OH( l ) -277,6 -174,8 160,7 C 2 H 5 OH( g ) -234,8 -167,9 281,6 HCO 3 - ( aq ) -691,11 -587,06 95 C 3 H 8 ( g ) -103,8 -23,4 270,3 C 6 H 6 ( g ) 82,927 129,66 269,2 C 6 H 6 ( l ) 49,1 124,50 173,4 CH 2 Cl 2 ( l ) -124,2 -63,2 177,8 CH 2 Cl 2 ( g ) -95,4 -65,90 270,2 CH 3 Cl( g ) -81,9 -60,2 234,6 C 2 H 5 Cl( l ) -136,52 -59,31 190,79 C 2 H 5 Cl( g ) -112,17 -60,39 276,00 C 2 N 2 ( g ) 308,98 297,36 241,90 HCN( l ) 108,9 125,0 112,8 HCN( g ) 135,5 124,7 201,8 cesio Cs + ( aq ) –248 -282,0 133 cloro Cl 2 ( g ) 0 0 223,1 Cl( g ) 121,3 105,70 165,2 Cl - ( aq ) -167,2 -131,2 56,5 ClF( g ) -54,48 -55,94 217,78 ClF 3 ( g ) -158,99 -118,83 281,50 Cl 2 O( g ) 80,3 97,9 266,2 Cl 2 O 7 ( l ) 238,1 — — Cl 2 O 7 ( g ) 272,0 — — HCl( g ) -92,307 -95,299 186,9 HClO 4 ( l ) -40,58 — — cromo Cr( s ) 0 0 23,77 Cr( g ) 396,6 351,8 174,50 CrO 4 2– ( aq ) -881,2 -727,8 50,21 Cr 2 O 7 2- ( aq ) -1490,3 -1301,1 261,9 Cr 2 O 3 ( s ) -1139,7 -1058,1 81,2 CrO 3 ( s ) -589,5 — — (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 ( s ) -1806,7 — — cobalto Co( s ) 0 0 30,0 Co 2+ ( aq ) -67,4 -51,5 -155 Co 3+ ( aq ) 92 134 -305,0 CoO( s ) -237,9 -214,2 52,97 Co 3 O 4 ( s ) -910,02 -794,98 114,22 Co(NO 3 ) 2 ( s ) -420,5 — — cobre Cu( s ) 0 0 33,15 Cu( g ) 338,32 298,58 166,38 Cu + ( aq ) 51,9 50,2 -26 Cu 2+ ( aq ) 64,77 65,49 -99,6 CuO( s ) -157,3 -129,7 42,63 Cu 2 O( s ) -168,6 -146,0 93,14 CuS( s ) -53,1 -53,6 66,5 Cu 2 S( s ) -79,5 -86,2 120,9 CuSO 4 ( s ) -771,36 -662,2 109,2 Cu(NO 3 ) 2 ( s ) -302,9 — — flúor F 2 ( g ) 0 0 202,8 F( g ) 79,4 62,3 158,8 F - ( aq ) -332,6 -278,8 -13,8 F 2 O( g ) 24,7 41,9 247,43 HF( g ) -273,3 -275,4 173,8 hidrógeno H 2 ( g ) 0 0 130,7 H( g ) 217,97 203,26 114,7 H + ( aq ) 0 0 0 OH - ( aq ) -230,0 -157,2 -10,75 H 3 O + ( aq ) -285,8 69,91 H 2 O( l ) -285,83 -237,1 70,0 H 2 O( g ) -241,82 -228,59 188,8 H 2 O 2 ( l ) -187,78 -120,35 109,6 H 2 O 2 ( g ) -136,3 -105,6 232,7 HF( g ) -273,3 -275,4 173,8 HCl( g ) -92,307 -95,299 186,9 HBr( g ) -36,3 -53,43 198,7 HI( g ) 26,48 1,70 206,59 H 2 S( g ) -20,6 –33,4 205,8 H 2 Se( g) 29,7 15,9 219,0 HNO 3 -206,64 — — yodo I 2 ( s ) 0 0 116,14 I 2 ( g ) 62,438 19,3 260,7 I( g ) 106,84 70,2 180,8 I - ( aq ) -55,19 -51,57 11,13 IF( g ) 95,65 -118,49 236,06 ICl( g ) 17,78 -5,44 247,44 IBr( g ) 40,84 3,72 258,66 IF 7 ( g ) -943,91 -818,39 346,44 HI( g ) 26,48 1,70 206,59 hierro Fe( s ) 0 0 27,3 Fe( g ) 416,3 370,7 180,5 Fe 2+ ( aq ) -89,1 -78,90 -137,7 Fe 3+ ( aq ) -48,5 -4,7 -315,9 Fe 2 O 3 ( s ) -824,2 -742,2 87,40 Fe 3 O 4 ( s ) -1118,4 -1015,4 146,4 Fe(CO) 5 ( l ) -774,04 -705,42 338,07 Fe(CO) 5 ( g ) -733,87 -697,26 445,18 FeCl 2 ( s ) -341,79 -302,30 117,95 FeCl 3 ( s ) -399,49 -334,00 142,3 FeO( s ) -272,0 -255,2 60,75 Fe(OH) 2 ( s ) -569,0 -486,5 88. Fe(OH) 3 ( s) -823,0 -696,5 106,7 FeS( s ) -100,0 -100,4 60,29 Fe 3 C( s ) 25,10 20,08 104,60 plomo Pb( s ) 0 0 64,81 Pb( g ) 195,2 162. 175,4 Pb 2+ ( aq ) -1,7 -24,43 10,5 PbO( s ) (amarillo) -217,32 -187,89 68,70 PbO( s ) (rojo) -218,99 -188,93 66,5 Pb(OH) 2 ( s ) -515,9 — — PbS( s ) -100,4 -98,7 91,2 Pb(NO 3 ) 2 ( s ) -451,9 — — PbO 2 ( s ) -277,4 -217,3 68,6 PbCl 2 ( s ) -359,4 -314,1 136,0 litio Li( s ) 0 0 29,1 Li( g ) 159,3 126,6 138,8 Li + ( aq ) -278,5 -293,3 13,4 LiH( s ) -90,5 -68,3 20,0 Li(OH)( s ) -487,5 -441,5 42,8 LiF( s ) -616,0 -587,5 35,7 Li 2 CO 3 ( s ) -1216,04 -1132,19 90,17 magnesio Mg 2+ ( aq ) -466,9 -454,8 -138,1 manganeso Mn( s ) 0 0 32,0 Mn( g ) 280,7 238,5 173,7 Mn 2+ ( aq ) -220,8 -228,1 -73,6 MnO( s ) -385,2 -362,9 59,71 MnO 2 ( s ) -520,03 -465,1 53,05 Mn 2 O 3 ( s ) -958,97 -881,15 110,46 Mn 3 O 4 ( s ) -1378,83 -1283,23 155,64 MnO 4 - ( aq ) -541,4 -447,2 191,2 MnO 4 2- ( aq ) -653,0 -500,7 59 mercurio Hg( l ) 0 0 75,9 Hg( g ) 61,4 31,8 175,0 Hg 2+ ( aq ) 164,8 Hg 2+ ( aq ) 172,4 153,9 84,5 HgO( s ) (rojo) -90,83 -58,5 70,29 HgO( s ) (amarillo) -90,46 -58,43 71,13 HgCl 2 ( s ) -224,3 -178,6 146,0 Hg 2 Cl 2 ( s ) -265,4 -210,7 191,6 HgS( s ) (rojo) -58,16 -50,6 82,4 HgS( s ) (negro) -53,56 -47,70 88,28 HgSO 4 ( s) -707,51 -594,13 0,00 níquel Ni 2+ ( aq ) -64,0 -46,4 -159 nitrógeno N 2 ( g ) 0 0 191,6 N( g ) 472,704 455,5 153,3 NO( g ) 90,25 87,6 210,8 NO 2 ( g ) 33,2 51,30 240,1 N 2 O( g ) 81,6 103,7 220,0 N 2 O 3 ( g ) 83,72 139,41 312,17 NO 3 - ( aq ) -205,0 -108,7 146,4 N 2 O 4 ( g ) 11,1 99,8 304,4 N 2 O 5 ( g ) 11,3 115,1 355,7 NH 3 ( g ) -45,9 -16,5 192,8 NH 4 + ( aq ) -132,5 -79,31 113,4 N 2 H 4 ( l ) 50,63 149,43 121,21 N 2 H 4 ( g ) 95,4 159,4 238,5 NH 4 NO 3 ( s ) -365,56 -183,87 151,08 NH 4 Cl( s ) -314,43 -202,87 94,6 NH 4 Br( s) -270,8 -175,2 113,0 NH 4 I( s ) -201,4 -112,5 117,0 NH 4 NO 2 ( s ) -256,5 — — HNO 3 ( l ) -174,1 -80,7 155,6 HNO 3 ( g ) -133,9 -73,5 266,9 HNO 3 ( aq ) -207,4 -110,5 146 oxígeno O 2 ( g ) 0 0 205,2 O( g ) 249,17 231,7 161,1 O 3 ( g ) 142,7 163,2 238,9 fósforo P 4 ( s ) 0 0 164,4 P 4 ( g ) 58,91 24,4 280,0 P( g ) 314,64 278,25 163,19 PH 3 ( g ) 5,4 13,5 210,2 PCl 3 ( g ) -287,0 -267,8 311,78 PCl 5 ( g ) -374,9 -305,0 364,4 P 4 O 6 ( s ) -1640,1 — — P 4 O 10 ( s ) -2984,0 -2697,0 228,86 PO 4 3- ( aq ) -1277 -1019 –222 HPO 3 ( s ) -948,5 — — HPO 4 2- ( aq ) -1292,1 -1089,3 –33 H 2 PO 4 2- ( aq ) -1296,3 -1130,4 90,4 H 3 PO 2 ( s ) -604,6 — — H 3 PO 3 ( s ) -964,4 — — H 3 PO 4 ( s ) -1279,0 -1119,1 110,50 H 3 PO 4 (l ) -1266,9 -1124,3 110,5 H 4 P 2 O 7 ( s ) -2241,0 — — POCl 3 ( l ) -597,1 -520,8 222,5 POCl 3 ( g ) -558,5 -512,9 325,5 potasio K( s ) 0 0 64,7 K( g ) 89,0 60,5 160,3 K + ( aq ) -252,4 -283,3 102,5 KF( s ) -576,27 -537,75 66,57 KCl( s ) -436,5 -408,5 82,6 rubidio Rb + ( aq ) –246 -282,2 124 silicio Si( s ) 0 0 18,8 Si( g) 450,0 405,5 168,0 SiO 2 ( s ) -910,7 -856,3 41,5 SiH 4 ( g ) 34,3 56,9 204,6 H 2 SiO 3 ( s ) -1188,67 -1092,44 133,89 H 4 SiO 4 ( s ) -1481,14 -1333,02 192,46 SiF 4 ( g ) -1615,0 -1572,8 282,8 SiCl 4 ( l ) -687,0 -619,8 239,7 SiCl 4 ( g ) -662,75 -622,58 330,62 SiC( s, beta cúbico ) -73,22 -70,71 16,61 SiC( s, alfa hexagonal ) -71,55 -69,04 16,48 plata Ag( s ) 0 0 42,55 Ag( g ) 284,9 246,0 172,89 Ag + ( aq ) 105,6 77,11 72,68 Ag 2 O( s ) -31,05 -11,20 121,3 AgCl( s ) -127,0 -109,8 96,3 Ag 2 S( s ) -32,6 -40,7 144,0 sodio Na( s ) 0 0 51,3 Na( g ) 107,5 77,0 153,7 Na + ( aq ) -240,1 -261,9 59 Na 2 O( s ) -414,2 -375,5 75,1 NaCl( s ) -411,2 -384,1 72,1 estroncio Sr 2+ ( aq ) -545,8 -557,3 -32,6 azufre S 8 ( s ) (rómbico) 0 0 256,8 S( g ) 278,81 238,25 167,82 S 2- ( aq ) 41,8 83,7 22 SO 2 ( g ) -296,83 -300,1 248,2 SO 3 ( g ) -395,72 -371,06 256,76 SO 4 2- ( aq ) -909,3 -744,5 20,1 S 2 O 3 2- ( aq ) -648,5 -522,5 67 H 2 S( g ) -20,6 –33,4 205,8 HS - ( aq ) -17,7 12,6 61,1 H 2 SO 4 ( l ) -813,989 -690,00 156,90 HSO 4 2- ( aq ) -885,75 -752,87 126,9 H 2 S 2 O 7 ( s ) -1273,6 — — SF 4 ( g ) -728,43 -684,84 291,12 SF 6 ( g ) -1220,5 -1116,5 291,5 SCl 2 ( l ) –50 — — SCl 2 ( g) -19,7 — — S 2 Cl 2 ( l ) -59,4 — — S 2 Cl 2 ( g ) -19,50 -29,25 319,45 SOCl 2 ( g ) -212,55 -198,32 309,66 SOCl 2 ( l ) -245,6 — — SO 2 Cl 2 ( l ) -394,1 — — SO 2 Cl 2 (g) -354,80 -310,45 311,83 estaño Sn( s ) 0 0 51,2 Sn( g ) 301,2 266,2 168,5 SnO( s ) -285,8 -256,9 56,5 SnO 2 ( s ) -577,6 -515,8 49,0 SnCl 4 ( l ) -511,3 -440,1 258,6 SnCl 4 ( g ) -471,5 -432,2 365,8 titanio Ti( s ) 0 0 30,7 Ti( g ) 473,0 428,4 180,3 TiO 2 ( s ) -944,0 -888,8 50,6 TiCl 4 ( l ) -804,2 -737,2 252,4 TiCl 4 ( g ) -763,2 -726,3 353,2 tungsteno W( s ) 0 0 32,6 W( g ) 849,4 807,1 174,0 WO 3 ( s ) -842,9 -764,0 75,9 zinc Zn( s ) 0 0 41,6 Zn( g ) 130,73 95,14 160,98 Zn 2+ ( aq ) -153,9 -147,1 -112,1 ZnO( s ) -350,5 -320,5 43,7 ZnCl 2 ( s ) -415,1 -369,43 111,5 ZnS( s ) -206,0 -201,3 57,7 ZnSO 4 ( s ) -982,8 -871,5 110,5 ZnCO 3 ( s ) -812,78 -731,57 82,42 complejos [Co(NH 3 ) 4 (NO 2 ) 2 ]NO 3 , cis -898,7 — — [Co(NH 3 ) 4 (NO 2 ) 2 ]NO 3 , trans -896,2 — — NH 4 [Co(NH 3 ) 2 (NO 2 ) 4 ] -837,6 — — [Co(NH 3 ) 6 ][Co(NH 3 ) 2 (NO 2 ) 4 ] 3 -2733,0 — — [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl, cis -874,9 — — [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl, trans -877,4 — — [Co(en) 2 (NO 2 ) 2 ]NO 3 , cis -689,5 — — [Co(en) 2 Cl 2 ]Cl, cis -681,2 — — [Co(en) 2 Cl 2 ]Cl, trans -677,4 — — [Co(en) 3 ](ClO 4 ) 3 -762,7 — — [Co(en) 3 ]Br 2 -595,8 — — [Co(en) 3 ]I 2 -475,3 — — [Co(en) 3 ]I 3 -519,2 — — [Co(NH 3 ) 6 ](ClO 4 ) 3 -1034,7 -221,1 615 [Co(NH 3 ) 5 NO 2 ](NO 3 ) 2 -1088,7 -412,9 331 [Co(NH 3 ) 6 ](NO 3 ) 3 -1282,0 -524,5 448 [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 -1017,1 -582,5 366,1 [Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2 -725,5 — — [Ni(NH 3 ) 6 ]Cl 2 -994,1 — — [Ni(NH 3 ) 6 ]Br 2 -923,8 — — [Ni(NH 3 ) 6 ]I 2 -808,3 — —

Ciencia


Constantes de ionización de los ácidos débiles Constantes de ionización de los ácidos débiles Ácido Fórmula K a a 25 °C Estructura de Lewis acético CH 3 CO 2 H 1,8 × 10 −5 arsénico H 3 AsO 4 5,5 × 10 −3 1,7 × 10 −7 3,0 × 10 −12 arsénico H 3 AsO 3 5,1 × 10 -10 bórico H 3 BO 3 5,4 × 10 −10 carbónico H 2 CO 3 4,3 × 10 −7 4,7 × 10 −11 ciánico H CNO 2 × 10 −4 fórmico HCO 2 H 1,8 × 10 −4 hidrazoico H N 3 2,5 × 10 −5 hidrociánico H CN 4,9 × 10 −10 hidrofluórico H F 6,4 × 10 −4 peróxido de hidrógeno H 2 O 2 2,4 × 10 −12 seleniuro de hidrógeno H 2 Se 1,29 × 10 −4 H Se - 1 × 10 −12 ion sulfato de hidrógeno 1,2 × 10 −2 sulfuro de hidrógeno H 2 S 8,9 × 10 −8 H S - 1,0 × 10 −19 telururo de hidrógeno H 2 Te 2,3 × 10 −3 H Te - 1,6 × 10 −11 hipobromoso H BrO 2,8 × 10 −9 hipocloroso H ClO 2,9 × 10 −8 nitroso H NO 2 4,6 × 10 −4 oxálico H 2 C 2 O 4 6,0 × 10 −2 6,1 × 10 −5 fosfórico H 3 PO 4 7,5 × 10 −3 6,2 × 10 −8 4,2 × 10 −13 fósforo H 3 PO 3 5 × 10 −2 2,0 × 10 −7 sulfuroso H 2 SO 3 1,6 × 10 −2 6,4 × 10 −8

Ciencia


Constantes de ionización de las bases débiles Constantes de ionización de las bases débiles Base Estructura de Lewis K b a 25 °C amoníaco 1,8 × 10 −5 dimetilamina 5,9 × 10 −4 metilamina 4,4 × 10 −4 fenilamina (anilina) 4,3 × 10 −10 trimetilamina 6,3 × 10 −5

Ciencia


Productos de solubilidad Productos de solubilidad Sustancia K sp a 25 °C aluminio Al(OH) 3 2 × 10 −32 bario BaCO 3 1,6 × 10 −9 BaC 2 O 4 ·2H 2 O 1,1 × 10 −7 BaSO 4 2,3 × 10 −8 BaCrO 4 8,5 × 10 −11 BaF 2 2,4 × 10 −5 Ba(OH) 2 ·8H 2 O 5,0 × 10 −3 Ba 3 (PO 4 ) 2 6 × 10 −39 Ba 3 (AsO 4 ) 2 1,1 × 10 −13 bismuto BiO(OH) 4 × 10 −10 BiOCl 1,8 × 10 −31 Bi 2 S 3 1 × 10 −97 cadmio Cd(OH) 2 5,9 × 10 −15 CdS 1,0 × 10 −28 CdCO 3 5,2 × 10 −12 calcio Ca(OH) 2 1,3 × 10 −6 CaCO 3 8,7 × 10 −9 CaSO4·2H 2 O 6,1 × 10 −5 CaC 2 O 4 ·H 2 O 1,96 × 10 −8 Ca 3 (PO 4 ) 2 1,3 × 10 −32 CaHPO 4 7 × 10 −7 CaF 2 4,0 × 10 −11 cromo Cr(OH) 3 6,7 × 10 −31 cobalto Co(OH) 2 2,5 × 10 −16 CoS( α ) 5 × 10 −22 CoS( β ) 3 × 10 −26 CoCO 3 1,4 × 10 −13 Co(OH) 3 2,5 × 10 −43 cobre CuCl 1,2 × 10 −6 CuBr 6,27 × 10 −9 CuI 1,27 × 10 −12 CuSCN 1,6 × 10 −11 Cu 2 S 2,5 × 10 −48 Cu(OH) 2 2,2 × 10 −20 CuS 8,5 × 10 −45 CuCO 3 2,5 × 10 −10 hierro Fe(OH) 2 1,8 × 10 −15 FeCO 3 2,1 × 10 −11 FeS 3,7 × 10 −19 Fe(OH) 3 4 × 10 −38 plomo Pb(OH) 2 1,2 × 10 −15 PbF 2 4 × 10 −8 PbCl 2 1,6 × 10 −5 PbBr 2 4,6 × 10 −6 PbI 2 1,4 × 10 −8 PbCO 3 1,5 × 10 −15 PbS 7 × 10 −29 PbCrO 4 2 × 10 −16 PbSO 4 1,3 × 10 −8 Pb 3 (PO 4 ) 2 1 × 10 −54 magnesio Mg(OH) 2 8,9 × 10 −12 MgCO 3 ·3H 2 O ca 1 × 10 −5 MgNH 4 PO 4 3 × 10 −13 MgF 2 6,4 × 10 −9 MgC 2 O 4 7 × 10 −7 manganeso Mn(OH) 2 2 × 10 −13 MnCO 3 8,8 × 10 −11 MnS 2,3 × 10 −13 mercurio Hg 2 O·H 2 O 3,6 × 10 −26 Hg 2 Cl 2 1,1 × 10 −18 Hg 2 Br 2 1,3 × 10 −22 Hg 2 I 2 4,5 × 10 −29 Hg 2 CO 3 9 × 10 −15 Hg 2 SO 4 7,4 × 10 −7 Hg 2 S 1,0 × 10 −47 Hg 2 CrO 4 2 × 10 −9 HgS 1,6 × 10 −54 níquel Ni(OH) 2 1,6 × 10 −16 NiCO 3 1,4 × 10 −7 NiS( α ) 4 × 10 −20 NiS( β ) 1,3 × 10 −25 potasio KClO 4 1,05 × 10 −2 K 2 PtCl 6 7,48 × 10 −6 KHC 4 H 4 O 6 3 × 10 −4 plata 2 1 A g 2 O ( Ag + + OH – ) 2 × 10 −8 AgCl 1,6 × 10 −10 AgBr 5,0 × 10 −13 AgI 1,5 × 10 −16 AgCN 1,2 × 10 −16 AgSCN 1,0 × 10 −12 Ag 2 S 1,6 × 10 −49 Ag 2 CO 3 8,1 × 10 −12 Ag 2 CrO 4 9,0 × 10 −12 Ag 4 Fe(CN) 6 1,55 × 10 −41 Ag 2 SO 4 1,2 × 10 −5 Ag 3 PO 4 1,8 × 10 −18 estroncio Sr(OH) 2 ·8H 2 O 3,2 × 10 −4 SrCO 3 7 × 10 −10 SrCrO 4 3,6 × 10 −5 SrSO 4 3,2 × 10 −7 SrC 2 O 4 ·H 2 O 4 × 10 −7 talio TlCl 1,7 × 10 −4 TlSCN 1,6 × 10 −4 Tl 2 S 6 × 10 −22 Tl(OH) 3 6,3 × 10 −46 estaño Sn(OH) 2 3 × 10 −27 SnS 1 × 10 −26 Sn(OH) 4 1,0 × 10 −57 zinc ZnCO 3 2 × 10 −10

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Constantes de formación de iones complejos Constantes de formación de iones complejos Equilibrio K f Al 3+ + 6 F – ⇌ [ AlF 6 ] 3− 7 × 10 19 Cd 2+ + 4 NH 3 ⇌ [ Cd ( NH 3 ) 4 ] 2 + 1,3 × 10 7 Cd 2+ + 4 CN – ⇌ [ Cd ( CN ) 4 ] 2− 3 × 10 18 Co 2+ + 6 NH 3 ⇌ [ Co ( NH 3 ) 6 ] 2+ 1,3 × 10 5 Co 3+ + 6 NH 3 ⇌ [ Co ( NH 3 ) 6 ] 3+ 2,3 × 10 33 Cu + + 2 CN ⇌ [ Cu ( CN ) 2 ] – 1,0 × 10 16 Cu 2+ + 4 NH 3 ⇌ [ Cu ( NH 3 ) 4 ] 2+ 1,7 × 10 13 Fe 2+ + 6 CN – ⇌ [ Fe ( CN ) 6 ] 4− 1,5 × 10 35 Fe 3+ + 6 CN – ⇌ [ Fe ( CN ) 6 ] 3− 2 × 10 43 Fe 3+ + 6 SCN – ⇌ [ Fe ( SCN ) 6 ] 3− 3,2 × 10 3 Hg 2+ + 4 Cl – ⇌ [ HgCl 4 ] 2− 1,1 × 10 16 Ni 2+ + 6 NH 3 ⇌ [ Ni ( NH 3 ) 6 ] 2+ 2,0 × 10 8 Ag + + 2 Cl – ⇌ [ AgCl 2 ] – 1,8 × 10 5 Ag + + 2 CN – ⇌ [ Ag ( CN ) 2 ] – 1 × 10 21 Ag + + 2 NH 3 ⇌ [ Ag ( NH 3 ) 2 ] + 1,7 × 10 7 Zn 2+ + 4 CN – ⇌ [ Zn ( CN ) 4 ] 2− 2,1 × 10 19 Zn 2+ + 4 OH – ⇌ [ Zn ( OH ) 4 ] 2− 2 × 10 15 Fe 3+ + SCN – ⇌ [ Fe ( SCN ) ] 2+ 8,9 × 10 2 Ag + + 4 SCN – ⇌ [ Ag ( SCN ) 4 ] 3− 1,2 × 10 10 Pb 2+ + 4 I – ⇌ [ PbI 4 ] 2− 3,0 × 10 4 Pt 2+ + 4 Cl – ⇌ [ PtCl 4 ] 2− 1 × 10 16 Cu 2+ + 4 CN ⇌ [ Cu ( CN ) 4 ] 2− 1,0 × 10 25 Co 2+ + 4 SCN – ⇌ [ Co ( SCN ) 4 ] 2− 1 × 10 3

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Potenciales de electrodos estándar (media celda) Potenciales de electrodos estándar (media celda) Semirreacción E ° (V) Ag + + e – ⟶ Ag +0,7996 AgCl + e – ⟶ Ag + Cl – +0,22233 [ Ag ( CN ) 2 ] – + e – ⟶ Ag + 2 CN – -0,31 Ag 2 CrO 4 + 2 e – ⟶ 2 Ag + CrO 4 2− +0,45 [ Ag ( NH 3 ) 2 ] + + e – ⟶ Ag + 2 NH 3 +0,373 [ Ag ( S 2 O 3 ) 2 ] 3+ + e – ⟶ Ag + 2S 2 O 3 2− +0,017 [ AlF 6 ] 3− + 3 e – ⟶ Al + 6 F – -2,07 Al 3+ + 3 e – ⟶ Al -1,662 Am 3+ + 3 e – ⟶ Am -2,048 Au 3+ + 3 e – ⟶ Au +1,498 Au + + e – ⟶ Au +1,692 Ba 2+ + 2 e – ⟶ Ba -2,912 Be 2+ + 2 e – ⟶ Be -1,847 Br 2 ( a q ) + 2 e – ⟶ 2 Br – +1,0873 Ca 2+ + 2 e – ⟶ Ca -2,868 Ce 3 + 3 e – ⟶ Ce -2,483 Ce 4+ + e – ⟶ Ce 3+ +1,61 Cd 2+ + 2 e – ⟶ Cd -0,4030 [ Cd ( CN ) 4 ] 2− + 2 e – ⟶ Cd + 4 CN – -1,09 [ Cd ( NH 3 ) 4 ] 2+ + 2 e – ⟶ Cd + 4 NH 3 -0,61 CdS + 2 e – ⟶ Cd + S 2− -1,17 Cl 2 + 2 e – ⟶ 2 Cl – +1,35827 ClO 4 – + H 2 O + 2 e – ⟶ ClO 3 – + 2 OH – +0,36 ClO 3 – + H 2 O + 2 e – ⟶ ClO 2 – + 2 OH – +0,33 ClO 2 – + H 2 O + 2 e – ⟶ ClO – + 2 OH – +0,66 ClO – + H 2 O + 2 e – ⟶ Cl – + 2 OH – +0,89 ClO 4 – + 2 H 3 O + + 2 e – ⟶ ClO 3 – + 3 H 2 O +1,189 ClO 3 – + 3 H 3 O + + 2 e – ⟶ HClO 2 + 4 H 2 O +1,21 HClO + H 3 O + + 2 e – ⟶ Cl – + 2 H 2 O +1,482 HClO + H 3 O + + e – ⟶ 1 2 Cl 2 + 2 H 2 O +1,611 HClO 2 + 2 H 3 O + + 2 e – ⟶ HClO + 3 H 2 O +1,628 Co 3+ + e – ⟶ Co 2+ ( 2 mol // H 2 SO 4 ) +1,83 Co 2+ + 2 e – ⟶ Co -0,28 [ Co ( NH 3 ) 6 ] 3+ + e – ⟶ [ Co ( NH 3 ) 6 ] 2+ +0,1 Co ( OH ) 3 + e – ⟶ Co ( OH ) 2 + OH – +0,17 Cr 3 + 3 e – ⟶ Cr -0,744 Cr 3+ + e – ⟶ Cr 2+ -0,407 Cr 2+ + 2 e – ⟶ Cr -0,913 [ Cu ( CN ) 2 ] – + e – ⟶ Cu + 2 CN – -0,43 CrO 4 2− + 4 H 2 O + 3 e – ⟶ Cr ( OH ) 3 + 5 OH – -0,13 Cr 2 O 7 2− + 14 H 3 O + + 6 e – ⟶ 2 Cr 3+ + 21 H 2 O +1,232 [ Cr ( OH ) 4 ] – + 3 e – ⟶ Cr + 4 OH – -1,2 Cr ( OH ) 3 + 3 e – ⟶ Cr + 3 OH – -1,48 Cu 2+ + e – ⟶ Cu + +0,153 Cu 2+ + 2 e – ⟶ Cu +0,34 Cu + + e – ⟶ Cu +0,521 F 2 + 2 e – ⟶ 2 F – +2,866 Fe 2+ + 2 e – ⟶ Fe -0,447 Fe 3+ + e – ⟶ Fe 2+ +0,771 [ Fe ( CN ) 6 ] 3− + e – ⟶ [ Fe ( CN ) 6 ] 4− +0,36 Fe ( OH ) 2 + 2 e – ⟶ Fe + 2 OH – -0,88 FeS + 2 e – ⟶ Fe + S 2− -1,01 Ga 3+ + 3 e – ⟶ Ga -0,549 Gd 3+ + 3 e – ⟶ Gd -2,279 1 2 H 2 + e – ⟶ H – -2,23 2 H 2 O + 2 e – ⟶ H 2 + 2 OH – -0,8277 H 2 O 2 + 2 H 3 O + + 2 e – ⟶ 4 H 2 O +1,776 2 H 3 O + + 2 e – ⟶ H 2 + 2 H 2 O 0,00 HO 2 – + H 2 O + 2 e – ⟶ 3 OH – +0,878 Hf 4+ + 4 e – ⟶ Hf -1,55 Hg 2+ + 2 e – ⟶ Hg +0,851 2 Hg 2+ + 2 e – ⟶ Hg 2 2+ +0,92 Hg 2 2+ + 2 e – ⟶ 2 Hg +0,7973 [ HgBr 4 ] 2− + 2 e – ⟶ Hg + 4 Br – +0,21 Hg 2 Cl 2 + 2 e – ⟶ 2 Hg + 2 Cl – +0,26808 [ Hg ( CN ) 4 ] 2− + 2e – ⟶ Hg + 4CN – -0,37 [ HgI 4 ] 2− + 2e – ⟶ Hg + 4I – -0,04 HgS + 2e – ⟶ Hg + S 2− -0,70 I 2 + 2e – ⟶ 2I – +0,5355 In 3+ + 3e – ⟶ In -0,3382 K + + e – ⟶ K -2,931 La 3+ + 3e – ⟶ La -2,52 Li + + e – ⟶ Li -3,04 Lu 3+ + 3e – ⟶ Lu -2,28 Mg 2+ + 2e – ⟶ Mg -2,372 Mn 2+ + 2e – ⟶ Mn -1,185 MnO 2 + 2H 2 O + 2e – ⟶ Mn ( OH ) 2 + 2OH – -0,05 MnO 4 – + 2H 2 O + 3e – ⟶ MnO 2 + 4OH – +0,558 MnO 2 + 4 H + + 2 e – ⟶ Mn 2+ + 2 H 2 O +1,23 MnO 4 – + 8 H + + 5 e – ⟶ Mn 2+ + 4 H 2 O +1,507 Na + + e – ⟶ Na -2,71 Nd 3+ + 3e – ⟶ Nd -2,323 Ni 2+ + 2e – ⟶ Ni -0,257 [ Ni ( NH 3 ) 6 ] 2+ + 2e – ⟶ Ni + 6NH 3 -0,49 NiO 2 + 4 H + + 2 e – ⟶ Ni 2+ + 2 H 2 O +1,593 NiO 2 + 2H 2 O + 2e – ⟶ Ni ( OH ) 2 + 2OH – +0,49 NiS + 2e – ⟶ Ni + S 2− +0,76 NO 3 – + 4 H + + 3 e – ⟶ NO + 2 H 2 O +0,957 NO 3 – + 3 H + + 2 e – ⟶ HNO 2 + H 2 O +0,92 NO 3 – + H 2 O + 2e – ⟶ NO 2 – + 2OH – +0,10 Np 3+ + 3e – ⟶ Np -1,856 O 2 + 2H 2 O + 4e – ⟶ 4OH – +0,401 O 2 + 2 H + + 2 e – ⟶ H 2 O 2 +0,695 O 2 + 4 H + + 4 e – ⟶ 2 H 2 O +1,229 Pb 2+ + 2e – ⟶ Pb -0,1262 PbO 2 + SO 4 2− + 4 H + + 2 e – ⟶ PbSO 4 + 2 H 2 O +1,69 PbS + 2e – ⟶ Pb + S 2− -0,95 PbSO 4 + 2e – ⟶ Pb + SO 4 2− -0,3505 Pd 2+ + 2e – ⟶ Pd +0,987 [ PdCl 4 ] 2− + 2e – ⟶ Pd + 4Cl – +0,591 Pt 2+ + 2e – ⟶ Pt +1,20 [ PtBr 4 ] 2− + 2e – ⟶ Pt + 4Br – +0,58 [ PtCl 4 ] 2− + 2e – ⟶ Pt + 4Cl – +0,755 [ PtCl 6 ] 2− + 2e – ⟶ [ PtCl 4 ] 2− + 2Cl – +0,68 Pu 3 + 3e – ⟶ Pu -2,03 Ra 2+ + 2e – ⟶ Ra -2,92 Rb + + e – ⟶ Rb -2,98 [ RhCl 6 ] 3− + 3e – ⟶ Rh + 6Cl – +0,44 S + 2e – ⟶ S 2− -0,47627 S + 2 H + + 2 e – ⟶ H 2 S +0,142 Sc 3+ + 3e – ⟶ Sc -2,09 Se + 2 H + + 2 e – ⟶ H 2 Se -0,399 [ SiF 6 ] 2− + 4e – ⟶ Si + 6F – -1,2 SiO 3 2− + 3H 2 O + 4e – ⟶ Si + 6OH – -1,697 SiO 2 + 4 H + + 4 e – ⟶ Si + 2 H 2 O -0,86 Sm 3+ + 3e – ⟶ Sm -2,304 Sn 4+ + 2e – ⟶ Sn 2+ +0,151 Sn 2+ + 2e – ⟶ Sn -0,1375 [ SnF 6 ] 2− + 4e – ⟶ Sn + 6F – -0,25 SnS + 2e – ⟶ Sn + S 2− -0,94 Sr 2+ + 2e – ⟶ Sr -2,89 TeO 2 + 4 H + + 4 e – ⟶ Te + 2 H 2 O +0,593 Th 4+ + 4e – ⟶ Th -1,90 Ti 2+ + 2e – ⟶ Ti -1,630 U 3+ + 3e – ⟶ U -1,79 V 2+ + 2e – ⟶ V -1,19 Y 3+ + 3e – ⟶ Y -2,37 Zn 2+ + 2e – ⟶ Zn -0,7618 [ Zn ( CN ) 4 ] 2− + 2e – ⟶ Zn + 4CN – -1,26 [ Zn ( NH 3 ) 4 ] 2+ + 2e – ⟶ Zn + 4NH 3 -1,04 Zn ( OH ) 2 + 2e – ⟶ Zn + 2OH – -1,245 [ Zn ( OH ) 4 ] 2 + 2e – ⟶ Zn + 4OH – -1,199 ZnS + 2e – ⟶ Zn + S 2− -1,40 Zr 4 + 4e – ⟶ Zr -1,539

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Semivida de varios isótopos radiactivos Semivida de varios isótopos radiactivos Isótopo Semivida a = años, d = días, h = horas, m = minutos, s = segundos Tipo de emisión C.E. = captura electrónica, F.E. = fisión espontánea Isótopo Semivida a = años, d = días, h = horas, m = minutos, s = segundos Tipo de emisión C.E. = captura electrónica, F.E. = fisión espontánea 6 14 C 5730 a ( β – ) 83 210 Bi 5,01 d ( β – ) 7 13 N 9,97 m ( β + ) 83 212 Bi 60,55 m ( α o β – ) 9 15 F 4,1 × 10 -22 s ( p ) 84 210 Po 138,4 d ( α ) 11 24 Na 15,00 h ( β – ) 84 212 Po 3 × 10 -7 s ( α ) 15 32 P 14,29 d ( β – ) 84 216 Po 0,15 s ( α ) 19 40 K 1,27 × 10 9 a ( β o E . C . ) 84 218 Po 3,05 m ( α ) 26 49 Fe 0,08 s ( β + ) 85 215 At 1,0 × 10 -4 s ( α ) 26 60 Fe 2,6 × 10 6 a ( β – ) 85 218 At 1,6 s ( α ) 27 60 Co 5,27 a ( β – ) 86 220 Rn 55,6 s ( α ) 37 87 Rb 4,7 × 10 10 a ( β – ) 86 222 Rn 3,82 d ( α ) 38 90 Sr 29 a ( β – ) 88 224 Ra 3,66 d ( α ) 49 115 In 5,1 × 10 15 a ( β – ) 88 226 Ra 1.600 a ( α ) 53 131 I 8,040 d ( β – ) 88 228 Ra 5,75 a ( β – ) 58 142 Ce 5 × 10 15 a ( α ) 89 228 Ac 6,13 h ( β – ) 81 208 Tl 3,07 m ( β – ) 90 228 Th 1,913 a ( α ) 82 210 Pb 22,3 a ( β – ) 90 232 Th 1,4 × 10 10 a ( α ) 82 212 Pb 10,6 h ( β – ) 90 233 Th 22 m ( β – ) 82 214 Pb 26,8 m ( β – ) 90 234 Th 24,10 d ( β – ) 83 206 Bi 6,243 d ( E . C . ) 91 233 Pa 27 d ( β – ) 92 233 U 1,59 × 10 5 a ( α ) 96 242 Cm 162,8 d ( α ) 92 234 U 2,45 × 10 5 a ( α ) 97 243 Bk 4,5 h ( α o E . C . ) 92 235 U 7,03 × 10 8 a ( α ) 99 253 Es 20,47 d ( α ) 92 238 U 4,47 × 10 9 a ( α ) 100 254 Fm 3,24 h ( α o S . F . ) 92 239 U 23,54 m ( β – ) 100 255 Fm 20,1 h ( α ) 93 239 Np 2,3 d ( β – ) 101 256 Md 76 m ( α o E . C . ) 94 239 Pu 2,407 × 10 4 a ( α ) 102 254 No 55 s ( α ) 94 239 Pu 6,54 × 10 3 a ( α ) 103 257 Lr 0,65 s ( α ) 94 241 Pu 14,4 a ( α o β – ) 105 260 Ha 1,5 s ( α o S . F . ) 95 241 Am 432,2 a ( α ) 106 263 Sg 0,8 s ( α o S . F . )

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Prefacio Bienvenido a Química: Comenzando con los átomos 2ed , un recurso de OpenStax. Este libro de texto se redactó para aumentar el acceso de los estudiantes a materiales de aprendizaje de alta calidad manteniendo los más altos estándares de rigor académico a bajo o ningún costo. Acerca de OpenStax OpenStax es una organización sin fines de lucro con sede en la Universidad de Rice y nuestra misión es mejorar el acceso de los estudiantes a la educación. Nuestro primer libro de texto universitario con licencia abierta se publicó en 2012, y desde entonces nuestra biblioteca se ha ampliado a más de 30 libros para cursos universitarios y AP ® utilizados por cientos de miles de estudiantes. OpenStax Tutor, nuestra herramienta de aprendizaje personalizado de bajo costo, se está utilizando en cursos universitarios de todo el país. A través de nuestras asociaciones con fundaciones filantrópicas y nuestra alianza con otras organizaciones de recursos educativos, OpenStax rompe las barreras más comunes para el aprendizaje y capacita a estudiantes e instructores para tener éxito. Sobre los recursos de OpenStax Personalización Química: Comenzando con los átomos 2ed está autorizado conforme a la licencia Creative Commons Atribución 4.0 International (CC BY), lo que significa que puede distribuir, mezclar y construir sobre el contenido, siempre y cuando proporcione la atribución a OpenStax y sus colaboradores de contenido. Dado que nuestros libros tienen licencia abierta, usted puede utilizar libremente todo el libro o de elegir las secciones que sean más relevantes para las necesidades de su curso. Siéntase libre de remezclar el contenido asignando a sus estudiantes determinados capítulos y secciones de su programa de estudios, en el orden que usted prefiera. Incluso puede proporcionar un enlace directo en su programa de estudios a las secciones en la vista web de su libro. Los instructores también tienen la opción de crear una versión personalizada de su libro de OpenStax. La versión personalizada puede ponerse a disposición de los estudiantes en formato impreso o digital de bajo costo a través de la librería de su campus. Visite la sección de Recursos para el Instructor de la página de su libro en openstax.org para obtener más información. Errata Todos los libros de texto de OpenStax se someten a un riguroso proceso de revisión. Sin embargo, como cualquier libro de texto de nivel profesional, a veces se producen errores. Dado que nuestros libros están en línea, podemos hacer actualizaciones periódicas cuando se considere pedagógicamente necesario. Si tiene una corrección que sugerir, envíela a través del enlace de la página de su libro en openstax.org. Los expertos en la materia revisan todas las sugerencias de erratas. OpenStax se compromete a ser transparente en todas las actualizaciones, por lo que también encontrará una lista de los cambios de erratas anteriores en la página de su libro en openstax.org. Formato Puede acceder a este libro de texto de forma gratuita en vista web o en PDF a través de openstax.org, y por un bajo costo en versión impresa. Sobre Química: Comenzando con los átomos 2ed Este texto es una adaptación de Los átomos primero de OpenStax Química 2e. La intención de "los átomos primero" implica algunos principios básicos: en primer lugar, presenta la estructura atómica y molecular mucho antes que el enfoque tradicional, y enlaza estos temas en los capítulos posteriores. Puede elegirse este enfoque como una forma de retrasar la introducción de material como la estequiometría que los estudiantes tradicionalmente encuentran abstracto y difícil, dándoles tiempo para aclimatar sus habilidades de estudio a la química. Además, les proporciona una base para comprender la aplicación de los principios cuantitativos a la química que subyace en todo el curso. También pretende centrar el estudio de la química en la base atómica que muchos ampliarán en un curso posterior que trate sobre la química orgánica, facilitando esa transición cuando sea el momento. La segunda edición se revisó para incorporar explicaciones más claras, actuales y dinámicas, manteniendo la misma organización que la primera edición. Se han introducido mejoras sustanciales en las figuras, las ilustraciones y los ejercicios de ejemplo que apoyan la narración del texto. Cobertura y alcance En Química: Comenzando con los átomos 2ed nos esforzamos por hacer que la química, como disciplina, sea interesante y accesible para los estudiantes. Con este objetivo en mente, el contenido de este libro de texto se ha desarrollado y organizado para proporcionar una progresión lógica desde los conceptos fundamentales hasta los más avanzados de la ciencia química. Todo el material incluido en un curso tradicional de química general está aquí. Se reorganizó siguiendo un enfoque con base en los átomos y cuando fue necesario se añadió nuevo material para dar continuidad y mejorar la fluidez de los temas. El texto puede utilizarse para una introducción tradicional de dos semestres a la química o para una introducción de tres semestres, un enfoque cada vez más común en muchas instituciones. El objetivo es proporcionar una introducción progresiva y ajustada a la química que se centre en la naturaleza fundamentalmente atómica de la materia. Los temas se introducen en el contexto de experiencias familiares siempre que sea posible, se tratan con un rigor adecuado para satisfacer el intelecto del estudiante y se refuerzan en discusiones posteriores sobre contenidos relacionados. La organización y las características pedagógicas se desarrollaron y examinaron con los comentarios de los educadores de química dedicados al proyecto. Cambios de la segunda edición OpenStax solo desarrolla segundas ediciones cuando son necesarias modificaciones significativas en el texto. En el caso de la Química: Comenzando con los átomos 2ed , los comentarios de los usuarios nos indicaron que debíamos centrarnos en algunas áreas clave, lo que hemos hecho de las siguientes maneras: Revisión del contenido para mayor claridad y exactitud. El plan de revisión varió según el capítulo en función de las necesidades. Se reescribieron considerablemente unos cinco capítulos y se revisaron sustancialmente otros doce para mejorar la legibilidad y la claridad de la narración. Ejercicios de ejemplo y de final de capítulo. Los ejercicios de ejemplo y de final de capítulo se sometieron a una rigurosa comprobación de exactitud y se revisaron para corregir cualquier error, y se añadieron ejercicios adicionales a varios capítulos para apoyar mejor su contenido. Arte e ilustraciones. Bajo la dirección de los autores y de los ilustradores científicos expertos, especialmente aquellos versados en la creación de arte accesible, el equipo de OpenStax realizó cambios en gran parte del arte de la primera edición de Química: Comenzando con los átomos . Las revisiones incluyeron la corrección de errores, el rediseño de las ilustraciones para mejorar la comprensión, así como volver a colorear para lograr una coherencia general. Mejoras en la accesibilidad. Como todos los libros de OpenStax, la primera edición de Química: Comenzando con los átomos se creó con un enfoque de accesibilidad. En la segunda edición enfatizamos y mejoramos ese enfoque. Para dar cabida a los usuarios de tecnologías de asistencia específicas, se revisó todo el texto alternativo para que sea más completo y claro. Se revisaron muchas ilustraciones para mejorar el contraste de los colores, lo que es importante para algunos estudiantes con problemas de visión. En general, la plataforma OpenStax se ha actualizado continuamente para mejorar la accesibilidad. Asociación con la Universidad de Connecticut y el Gobierno Estudiantil de la UConn Química: Comenzando con los átomos 2ed es un libro de texto introductorio revisado por colegas y con licencia abierta producido a través de una alianza editora colaborativa entre OpenStax y la Universidad de Connecticut y la Asociación del Gobierno Estudiantil de la UConn. Fundamentos pedagógicos A lo largo de Química: Comenzando con los átomos 2ed , encontrará características que atraen a los estudiantes a la investigación científica al llevar los temas seleccionados un paso más allá. Tanto los estudiantes como los educadores apreciarán los debates en estos recuadros de características. La química en la vida cotidiana vincula los conceptos de la química a los problemas cotidianos y a las aplicaciones de la ciencia en el mundo real que los estudiantes encuentran en sus vidas. Los temas incluyen los teléfonos móviles, las centrales de energía solar térmica, el reciclaje de plásticos y la medición de la presión arterial. En los recuadros Cómo se interconectan las ciencias se habla de la química en el contexto de su interconexión con otras disciplinas científicas. Los temas incluyen neurotransmisores, gases de efecto invernadero y cambio climático y proteínas y enzimas. Retrato de un químico presenta una breve biografía y una introducción al trabajo de figuras destacadas de la historia y la actualidad para que los estudiantes puedan ver el “aspecto” de los colaboradores en este campo, así como la ciencia en acción. Amplio programa de arte Nuestro programa de arte está diseñado para mejorar la comprensión de los conceptos por parte de los estudiantes mediante ilustraciones, diagramas y fotografías claras y eficaces. Interactivos atrayentes Química: Comenzando con los átomos 2ed incluye enlaces a ejercicios y animaciones interactivos de interés que ayudan a dar vida a los temas a través de nuestra función Enlace al aprendizaje . Algunos ejemplos son: Simulaciones del PhET. Datos e interactivos de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC). Charlas de Tecnología, Entretenimiento y Diseño (charlas TED). Evaluaciones que refuerzan los conceptos clave Los ejemplos de los capítulos guían a los estudiantes a través de los problemas planteando una pregunta, exponiendo una solución y pidiendo a los estudiantes que practiquen la habilidad con el componente "Compruebe lo aprendido". El libro también incluye evaluaciones al final de cada capítulo para que los estudiantes puedan aplicar lo que han aprendido mediante problemas de práctica. Recursos adicionales Recursos para estudiantes e instructores Recopilamos recursos adicionales tanto para los estudiantes como para los instructores, incluyendo guías de inicio, diapositivas de PowerPoint y una guía de respuestas para el instructor. Los recursos para instructores requieren una cuenta de instructor verificada, que puede solicitar al iniciar sesión o crear su cuenta en openstax.org. Aproveche estos recursos para complementar su libro OpenStax. Centros comunitarios OpenStax se asoció con el Instituto para el Estudio de la Gestión del Conocimiento en la Educación (Institute for the Study of Knowledge Management in Education, ISKME) para ofrecer centros comunitarios en OER Commons, una plataforma para que los instructores compartan recursos creados por la comunidad que apoyan los libros de OpenStax de forma gratuita. A través de nuestros centros comunitarios, los instructores pueden cargar sus propios materiales o descargar recursos para utilizarlos en sus propios cursos, incluyendo auxiliares adicionales, material didáctico, multimedia y contenido relevante del curso. Animamos a los instructores a que se unan a los centros de los temas más relevantes para su docencia e investigación como una oportunidad tanto para enriquecer sus cursos como para relacionarse con otros profesores. Para comunicarse con los centros comunitarios (Community Hubs), visite www.oercommons.org/hubs/OpenStax . Socios tecnológicos Como aliados que facilitan la disponibilidad de materiales de aprendizaje de alta calidad, nuestros socios tecnológicos ofrecen herramientas opcionales de bajo costo que se integran con los libros de OpenStax. Para acceder a las opciones tecnológicas de su texto, visite la página de su libro en openstax.org. Sobre la Universidad de Connecticut La Universidad de Connecticut es una de las principales universidades públicas de investigación del país, con más de 30.000 estudiantes que buscan respuestas a preguntas críticas en los laboratorios, las aulas y la comunidad. La exploración del conocimiento en toda la red de campus de la universidad está unida por una cultura de innovación. El compromiso sin precedentes del estado de Connecticut garantiza que la UConn atraiga a profesores de renombre internacional y a los estudiantes más brillantes del mundo. La tradición de entrenar a atletas ganadores hace que la UConn destaque en los deportes de la División l y alimenta nuestro espíritu académico. Como líder vibrante y progresista, la UConn fomenta una cultura diversa y dinámica que responde a los retos de una sociedad global cambiante. Acerca de nuestro equipo Autores principales Paul Flowers, University of North Carolina at Pembroke El Dr. Paul Flowers se licenció en química en el St. Andrews Presbyterian College en 1983 y obtuvo un doctorado en Química Analítica en la University of Tennesse en 1988. Tras un nombramiento postdoctoral de un año en el Los Alamos National Laboratory, se incorporó a la University of North Carolina at Pembroke en el otoño de 1989. El Dr. Flowers imparte cursos de química general y analítica y lleva a cabo investigaciones experimentales relacionadas con el desarrollo de nuevos dispositivos y métodos de análisis químico a microescala. Klaus Theopold, University of Delaware El Dr. Klaus Theopold (nació en Berlín, Alemania) recibió su pregrado de la Universität Hamburg en 1977. Luego, decidió realizar sus estudios de posgrado en los Estados Unidos, donde se doctoró en química inorgánica en la UC Berkeley en 1982. Tras un año de investigación postdoctoral en el MIT (Massachusetts Institute of Technology, MIT), se incorporó al cuerpo docente de la Cornell University. En 1990 se trasladó a la University of Delaware, donde es catedrático del Departamento de Química y Bioquímica y director asociado del Centro de Ciencia y Tecnología Catalítica de la Universidad. El Dr. Theopold imparte regularmente cursos de posgrado de Química inorgánica y Organometálica, así como de Química general. Richard Langley, Stephen F. Austin State University El Dr. Richard Langley se licenció en Química y Mineralogía en la Miami University of Ohio a principios de los años 70 y se doctoró en Química en la University of Nebraska en 1977. Tras una beca postdoctoral en el Arizona State University Center for Solid State Studies, el Dr. Langley impartió clases en el sistema de la University of Wisconsin y participó en investigaciones en el Argonne National Laboratory. Después de trasladarse a la Stephen F. Austin State University en 1982, el Dr. Langley es hoy profesor de Química. Sus áreas de especialización son la química del estado sólido, la química inorgánica sintética, la química del flúor y la educación en química. Edward J. Neth, University of Connecticut ( Química: Comenzando con los átomos ) El Dr. Edward J. Neth obtuvo su Licenciatura en Química (mención Política) en la Fairfield University en 1985; su maestría en 1988 y doctorado en 1995 en Química Inorgánica/de los Materiales en la University of Connecticut. Se incorporó a la University of Connecticut en 2004 como profesor y en la actualidad imparte clases de química general e inorgánica; su experiencia incluye su trabajo como ingeniero de redes tanto en entornos corporativos como universitarios, y haber sido director de informática académica en la University of New Haven. En la actualidad, enseña una secuencia de química introductoria de tres semestres en la UConn y participa en la formación y coordinación de asistentes de enseñanza. William R. Robinson, PhD Autores colaboradores Mark Blaser, Shasta College Simon Bott, University of Houston Donald Carpenetti, Craven Community College Andrew Eklund, Alfred University Emad El-Giar, University of Louisiana at Monroe Don Frantz, Wilfrid Laurier University Paul Hooker, Westminster College Jennifer Look, Mercer University George Kaminski, Worcester Polytechnic Institute Carol Martinez, Central New Mexico Community College Troy Milliken, Jackson State University Vicki Moravec, Trine University Jason Powell, Ferrum College Thomas Sorensen, University of Wisconsin–Milwaukee Allison Soult, University of Kentucky Revisores Casey Akin, College Station Independent School District Lara AL-Hariri, University of Massachusetts–Amherst Sahar Atwa, University of Louisiana at Monroe Todd Austell, University of North Carolina–Chapel Hill Bobby Bailey, University of Maryland–University College Robert Baker, Trinity College Jeffrey Bartz, Kalamazoo College Greg Baxley, Cuesta College Ashley Beasley Green, National Institute of Standards and Technology Patricia Bianconi, University of Massachusetts Lisa Blank, Lyme Central School District Daniel Branan, Colorado Community College System Dorian Canelas, Duke University Emmanuel Chang, York College Carolyn Collins, College of Southern Nevada Colleen Craig, University of Washington Yasmine Daniels, Montgomery College–Germantown Patricia Dockham, Grand Rapids Community College Erick Fuoco, Richard J. Daley College Andrea Geyer, University of Saint Francis Daniel Goebbert, University of Alabama John Goodwin, Coastal Carolina University Stephanie Gould, Austin College Patrick Holt, Bellarmine University Kevin Kolack, Queensborough Community College Amy Kovach, Roberts Wesleyan College Judit Kovacs Beagle, University of Dayton Krzysztof Kuczera, University of Kansas Marcus Lay, University of Georgia Pamela Lord, University of Saint Francis Oleg Maksimov, Excelsior College John Matson, Virginia Tech Katrina Miranda, University of Arizona Douglas Mulford, Emory University Mark Ott, Jackson College Adrienne Oxley, Columbia College Richard Pennington, Georgia Gwinnett College Rodney Powell, Coastal Carolina Community College Jeanita Pritchett, Montgomery College–Rockville Aheda Saber, University of Illinois at Chicago Raymond Sadeghi, University of Texas at San Antonio Nirmala Shankar, Rutgers University Jonathan Smith, Temple University Bryan Spiegelberg, Rider University Ron Sternfels, Roane State Community College Cynthia Strong, Cornell College Kris Varazo, Francis Marion University Victor Vilchiz, Virginia State University Alex Waterson, Vanderbilt University Juchao Yan, Eastern New Mexico University Mustafa Yatin, Salem State University Kazushige Yokoyama, State University of New York at Geneseo Curtis Zaleski, Shippensburg University Wei Zhang, University of Colorado–Boulder

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Introducción Las sustancias y los procesos químicos son esenciales para nuestra existencia, ya que nos proporcionan el sustento, nos mantienen limpios y sanos, se usan para la fabricación de dispositivos electrónicos, permiten el transporte y mucho más (créditos: izquierda: modificación del trabajo de "vxla"/Flickr; centro izquierda: modificación del trabajo de "the Italian voice"/Flickr; centro derecha: modificación del trabajo de Jason Trim; derecha: modificación del trabajo de "gosheshe"/Flickr). Suena el despertador y, después de darle al botón de “posponer" una o dos veces, se levanta de la cama. Se prepara una taza de café para ponerse en marcha y luego se ducha, se viste, desayuna y comprueba si hay mensajes en su teléfono. De camino a la escuela, se detiene a llenar el tanque de gasolina de su automóvil, lo que hace que casi llegue tarde al primer día de clase de Química. Mientras encuentra un asiento en el aula, lee la pregunta proyectada en la pantalla: “¡Bienvenidos a la clase! ¿Por qué debemos estudiar química?”. ¿Tiene una respuesta? Puede que estudie química porque cumple un requisito académico, pero si tiene en cuenta sus actividades cotidianas, puede que la química le resulte interesante por otras razones. Casi todo lo que se hace y se encuentra durante el día tiene que ver con la química. Hacer café, cocer huevos y tostar el pan es algo que tiene que ver con la química. Los productos que utiliza, como el jabón y el champú, los tejidos que viste, los aparatos electrónicos que lo mantienen conectado al mundo, la gasolina que impulsa su automóvil, todos ellos y otros implican sustancias y procesos químicos. Tanto si es consciente como si no, la química forma parte de su mundo cotidiano. En este curso, aprenderá muchos de los principios esenciales que subyacen en la química de la vida moderna.

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La química en su contexto A lo largo de la historia de la humanidad, la gente ha intentado convertir la materia en formas más útiles. Nuestros antepasados de la Edad de Piedra tallaban trozos de sílex para convertirlos en herramientas útiles y tallaban madera para hacer estatuas y juguetes. Estos esfuerzos implicaban cambiar la forma de una sustancia sin cambiar la propia sustancia. Pero a medida que aumentaban nuestros conocimientos, los humanos empezaron a cambiar también la composición de las sustancias: la arcilla se convirtió en cerámica, las pieles se curaron para hacer prendas de vestir, los minerales de cobre se transformaron en herramientas y armas de cobre, y el grano se convirtió en pan. Los seres humanos comenzaron a practicar la química cuando aprendieron a controlar el fuego y a utilizarlo para cocinar, fabricar cerámica y fundir metales. Posteriormente, comenzaron a separar y utilizar componentes específicos de la materia. De las plantas se aislaron diversas drogas, como el aloe, la mirra y el opio. Los tintes, como el índigo y la púrpura de Tiro, se extraían de la materia vegetal y animal. Los metales se combinaban para formar aleaciones (por ejemplo, el cobre y el estaño se mezclaban para hacer bronce) y las técnicas de fundición más elaboradas producían hierro. Los álcalis se extraían de las cenizas y los jabones se preparaban combinando estos álcalis con grasas. El alcohol se producía por fermentación y se purificaba por destilación. Los intentos de comprender el comportamiento de la materia se remontan a más de 2500 años. Ya en el siglo VI a.C., los filósofos griegos discutían un sistema en el que el agua era la base de todas las cosas. Quizás haya oído hablar del postulado griego de que la materia está formada por cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua. Posteriormente, los alquimistas difundieron una amalgama de tecnologías químicas y especulaciones filosóficas desde Egipto, China y el Mediterráneo oriental, que se esforzaron por transformar "metales básicos" como el plomo en "metales nobles" como el oro, y por crear elíxires para curar enfermedades y alargar la vida ( ). (a) Este retrato muestra el taller de un alquimista alrededor de 1580. Aunque la alquimia hizo algunas contribuciones útiles sobre cómo manipular la materia, no era científica según los estándares modernos. (b) Aunque el equipo utilizado por Alma Levant Hayden en esta foto de 1952 puede no parecer tan elegante como el que se puede encontrar en un laboratorio hoy en día, su enfoque era muy metódico y estaba cuidadosamente registrado. Hayden, un jefe de departamento en la Administración de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug Administration, FDA), es más famoso por exponer que un fármaco anticanceroso comercializado de forma agresiva no era más que una solución inútil de sustancias comunes (créditos a: Chemical Heritage Foundation; b: Oficina de Historia de los Institutos Nacionales de Salud [National Institutes of Health, NIH]). De la alquimia surgieron los avances históricos que condujeron a la química moderna: el aislamiento de fármacos a partir de fuentes naturales, como plantas y animales. Aunque muchas de las sustancias extraídas o procesadas de esas fuentes naturales eran fundamentales en el tratamiento de las enfermedades, muchas eran escasas. Por ejemplo, la progesterona, que es fundamental para la salud de las mujeres, empezó a estar disponible como medicamento en 1935, pero sus fuentes animales producían cantidades extremadamente pequeñas, lo que limitaba su disponibilidad y aumentaba su costo. Asimismo, en la década de 1940 se empezó a utilizar la cortisona para tratar la artritis y otros trastornos y lesiones, pero su síntesis requirió un proceso de 36 pasos. El químico Percy Lavon Julian recurrió a una fuente más abundante: la soja. Anteriormente, Julian desarrolló un laboratorio para aislar la proteína de la soja, que se utilizaba en la extinción de incendios, entre otras aplicaciones. Se centró en el uso de los esteroles de la soja (sustancias que se utilizan principalmente en las membranas de las plantas) y fue capaz de producir rápidamente progesterona y más tarde testosterona y otras hormonas. Posteriormente desarrolló un proceso para hacer lo mismo con la cortisona y sentó las bases del diseño moderno de fármacos. Dado que la soja y otras fuentes vegetales similares eran extremadamente abundantes, los fármacos pronto estuvieron se masificaron para salvar muchas vidas. Química: la ciencia central La química se conoce a veces como "la ciencia central" debido a su interconexión con una amplia gama de otras disciplinas de Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (Science, Technology, Engineering, and Math, STEM). La química y el lenguaje de los químicos desempeñan papeles vitales en la biología, la medicina, la ciencia de los materiales, la ciencia forense, la ciencia ambiental y muchos otros campos ( ). Los principios básicos de la física son esenciales para entender muchos aspectos de la química, y existe una amplia superposición entre muchas subdisciplinas de ambos campos, como la física química y la química nuclear. Las matemáticas, la informática y la teoría de la información proporcionan importantes herramientas que nos ayudan a calcular, interpretar, describir y, en general, dar sentido al mundo químico. La biología y la química convergen en la bioquímica, que es crucial para comprender los numerosos y complejos factores y procesos que mantienen vivos a los seres vivos (como nosotros). La ingeniería química, la ciencia de los materiales y la nanotecnología combinan los principios químicos y los hallazgos empíricos para producir sustancias útiles, desde la gasolina hasta los tejidos o la electrónica. La agricultura, la ciencia de los alimentos, la veterinaria y la elaboración de cerveza y vino contribuyen a proporcionar el sustento en forma de alimentos y bebidas a la población mundial. La medicina, la farmacología, la biotecnología y la botánica identifican y producen sustancias que nos ayudan a mantenernos sanos. Las ciencias medioambientales, la geología, la oceanografía y las ciencias atmosféricas incorporan muchas ideas químicas para ayudarnos a comprender y proteger mejor nuestro mundo físico. Las ideas químicas se utilizan para ayudar a entender el universo en astronomía y cosmología. El conocimiento de la química es fundamental para comprender una amplia gama de disciplinas científicas. Este diagrama muestra algunas de las interrelaciones entre la química y otros campos. ¿Cuáles son algunos de los cambios en la materia que son esenciales para la vida diaria? Digerir y asimilar los alimentos, sintetizar los polímeros que se utilizan para fabricar ropa, envases, utensilios de cocina y tarjetas de crédito y refinar el petróleo crudo para convertirlo en gasolina y otros productos son solo algunos ejemplos. A medida que avance en este curso, descubrirá muchos ejemplos diferentes de cambios en la composición y la estructura de la materia, cómo clasificar estos cambios y cómo se producen, sus causas, los cambios de energía que los acompañan y los principios y las leyes implicados. Mientras aprende sobre estas cosas, estará aprendiendo química , el estudio de la composición, las propiedades y las interacciones de la materia. La práctica de la química no se limita a los libros de química o a los laboratorios: ocurre siempre que alguien se ve envuelto en cambios en la materia o en condiciones que pueden provocar dichos cambios. El método científico La química es una ciencia basada en la observación y la experimentación. Hacer química implica intentar responder preguntas y explicar observaciones en términos de las leyes y teorías de la química, utilizando procedimientos aceptados por la comunidad científica. No existe una única vía para responder una pregunta o explicar una observación, pero hay un aspecto común a todos los enfoques: cada uno de ellos utiliza conocimientos basados en experimentos que se pueden reproducir para verificar los resultados. Algunas rutas implican una hipótesis , que es una explicación tentativa de las observaciones que actúa como guía para reunir y comprobar la información. Una hipótesis se pone a prueba mediante la experimentación, el cálculo o la comparación con los experimentos de otros y, a continuación, se perfecciona según sea necesario. Algunas hipótesis son intentos de explicar el comportamiento que se resume en leyes. Las leyes de la ciencia resumen un gran número de observaciones experimentales y describen o predicen alguna faceta del mundo natural. Si dicha hipótesis resulta ser capaz de explicar un gran número de datos experimentales, puede alcanzar el estado de teoría. Las teorías científicas son explicaciones bien fundamentadas, completas y comprobables de determinados aspectos de la naturaleza. Las teorías se aceptan porque proporcionan explicaciones satisfactorias, pero se pueden modificar si se dispone de nuevos datos. El camino del descubrimiento que lleva de la pregunta y la observación a la ley o la hipótesis a la teoría, combinado con la verificación experimental de la hipótesis y cualquier modificación necesaria de la teoría, se llama método científico ( ). El método científico sigue un proceso similar al que se muestra en este diagrama. Se muestran todos los componentes clave, más o menos en el orden correcto. El progreso científico rara vez es ordenado y limpio: requiere una investigación abierta y la reelaboración de preguntas e ideas en respuesta a los hallazgos. Los dominios de la química Los químicos estudian y describen el comportamiento de la materia y la energía en tres dominios diferentes: macroscópico, microscópico y simbólico. Estos dominios proporcionan diferentes formas de considerar y describir el comportamiento químico. Macro es una palabra griega que significa "grande". El dominio macroscópico nos resulta familiar: es el reino de las cosas cotidianas que son lo suficientemente grandes como para ser percibidas directamente por la vista o el tacto humanos. En la vida cotidiana, esto incluye los alimentos que se comen y la brisa que se siente en la cara. El ámbito macroscópico incluye la química cotidiana y de laboratorio, donde observamos y medimos propiedades físicas y químicas como la densidad, la solubilidad y la inflamabilidad. Micro viene del griego y significa "pequeño". El dominio microscópico de la química se visita a menudo en la imaginación. Algunos aspectos del dominio microscópico son visibles a través de microscopios ópticos estándar, por ejemplo, muchas células biológicas. Los instrumentos más sofisticados son capaces de obtener imágenes de entidades incluso más pequeñas, como moléculas y átomos (vea la ( b )). Sin embargo, la mayoría de los temas del dominio microscópico de la química son demasiado pequeños para ser vistos incluso con los microscopios más avanzados y solo pueden imaginarse en la mente. Otros componentes del dominio microscópico son los iones y los electrones, los protones y los neutrones y los enlaces químicos, cada uno de los cuales es demasiado pequeño para ser visto. El dominio simbólico contiene el lenguaje especializado utilizado para representar los componentes de los dominios macroscópico y microscópico. Los símbolos químicos (como los utilizados en la tabla periódica), las fórmulas químicas y las ecuaciones químicas forman parte del dominio simbólico, al igual que los gráficos, los dibujos y los cálculos. Estos símbolos desempeñan un papel importante en la química porque ayudan a interpretar el comportamiento del dominio macroscópico en cuanto a los componentes del dominio microscópico. Uno de los retos para los estudiantes que aprenden química es reconocer que los mismos símbolos pueden representar cosas diferentes en los dominios macroscópico y microscópico, y una de las características que hace que la química sea fascinante es el uso de un dominio que debe imaginarse para explicar el comportamiento en un dominio que puede observarse. Una forma útil de entender los tres dominios es a través de la sustancia esencial y omnipresente del agua. Que el agua es un líquido a temperaturas moderadas, que se congela para formar un sólido a temperaturas más bajas y que hierve para formar un gas a temperaturas más altas ( ) son observaciones macroscópicas. Pero algunas propiedades del agua caen en el dominio microscópico, es decir, lo que no se puede observar a simple vista. La descripción del agua como compuesta por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, y la explicación de la congelación y la ebullición en términos de atracciones entre estas moléculas, está dentro del ámbito microscópico. La fórmula H 2 O, que puede describir el agua a nivel macroscópico o microscópico, es un ejemplo del dominio simbólico. Las abreviaturas ( g ) para gas, ( s ) para sólido y ( l ) para líquido también son simbólicas. (a) La humedad del aire, los icebergs y el océano representan el agua en el ámbito macroscópico. (b) A nivel molecular (ámbito microscópico), las moléculas de gas están muy separadas y desorganizadas, las moléculas de agua sólida están muy juntas y organizadas y las moléculas de líquido están muy juntas y desorganizadas. (c) La fórmula H 2 O simboliza el agua y ( g ), ( s ) y ( l ) simbolizan sus fases. Observe que las nubes se componen en realidad de pequeñísimas gotas de agua líquida o de cristales de agua sólida; el agua gaseosa de nuestra atmósfera no es visible a simple vista, aunque puede percibirse como humedad (créditos a: modificación del trabajo de "Gorkaazk"/Wikimedia Commons). Conceptos clave y resumen La química se ocupa de la composición, la estructura y las propiedades de la materia, así como de los modos de interconversión de las distintas formas de materia. Por ello, ocupa un lugar central en el estudio y la práctica de la ciencia y la tecnología. Los químicos utilizan el método científico para realizar experimentos, plantear hipótesis y formular leyes y desarrollar teorías, de modo que puedan comprender mejor el comportamiento del mundo natural. Para ello, operan en los ámbitos macroscópico, microscópico y simbólico. Los químicos miden, analizan, purifican y sintetizan una gran variedad de sustancias importantes para nuestra vida. Ejercicios de Química del final del capítulo Explique cómo podría determinar experimentalmente si la temperatura exterior es superior o inferior a 0 °C (32 °F) sin utilizar un termómetro. Coloque un vaso de agua en el exterior. Se congelará si la temperatura es inferior a 0 °C. Identifique cada una de las siguientes afirmaciones como la más parecida a una hipótesis, una ley o una teoría. Explique su razonamiento. (a) El descenso de la presión barométrica precede a la aparición del mal tiempo. (b) Toda la vida en la Tierra ha evolucionado a partir de un organismo común y primitivo mediante el proceso de selección natural. (c) El rendimiento de la gasolina de mi camión ha bajado considerablemente, probablemente porque le toca una puesta a punto. Identifique cada una de las siguientes afirmaciones como la más parecida a una hipótesis, una ley o una teoría. Explique su razonamiento. (a) La presión de una muestra de gas es directamente proporcional a la temperatura del gas. (b) La materia está formada por pequeñas partículas que pueden combinarse en cocientes específicos para formar sustancias con propiedades concretas. (c) A mayor temperatura, los sólidos (como la sal o el azúcar) se disuelven mejor en el agua. (a) ley (establece un fenómeno observado de forma constante, puede utilizarse para la predicción); (b) teoría (una explicación ampliamente aceptada del comportamiento de la materia); (c) hipótesis (una explicación tentativa, puede investigarse mediante la experimentación) Identifique cada uno de los elementos subrayados como parte del dominio macroscópico, del dominio microscópico o del dominio simbólico de la química. Para cualquier elemento en el dominio simbólico, indique si son símbolos para una característica macroscópica o microscópica. (a) La masa de un tubo de plomo es de 14 lb. (b) La masa de un determinado átomo de cloro es de 35 u. (c) Una botella con una etiqueta que dice Al contiene aluminio metálico. (d) Al es el símbolo de un átomo de aluminio. Identifique cada uno de los elementos subrayados como parte del dominio macroscópico, del dominio microscópico o del dominio simbólico de la química. Para los del dominio simbólico, indique si son símbolos de una característica macroscópica o microscópica. (a) Una determinada molécula contiene un átomo de H y otro de Cl. (b) El alambre de cobre tiene una densidad de unos 8 g/cm 3 . (c) La botella contiene 15 gramos de polvo de Ni . (d) Una molécula de azufre está compuesta por ocho átomos de azufre. (a) simbólico, microscópico; (b) macroscópico; (c) simbólico, (d) microscópico Según una teoría, la presión de un gas aumenta a medida que disminuye su volumen porque las moléculas del gas tienen que desplazarse una distancia más corta para chocar con las paredes del recipiente. ¿Sigue esta teoría una descripción macroscópica o microscópica del comportamiento químico? Explique su respuesta. La cantidad de calor necesaria para fundir 2 libras de hielo es el doble de la cantidad de calor necesaria para fundir 1 libra de hielo. ¿Es esta observación una descripción macroscópica o microscópica del comportamiento químico? Explique su respuesta. Macroscópica. El calor necesario se determina a partir de las propiedades macroscópicas. química estudio de la composición, propiedades e interacciones de la materia hipótesis explicación tentativa de las observaciones que sirve de guía para recoger y comprobar la información ley declaración que resume un gran número de observaciones experimentales y describe o predice algún aspecto del mundo natural dominio macroscópico ámbito de las cosas cotidianas que son lo suficientemente grandes como para ser percibidas directamente por la vista y el tacto humanos dominio microscópico reino de las cosas que son demasiado pequeñas para ser percibidas directamente método científico camino del descubrimiento que lleva de la pregunta y la observación a la ley o hipótesis a la teoría, combinado con la verificación experimental de la hipótesis y cualquier modificación necesaria de la teoría dominio simbólico el lenguaje especializado utilizado para representar los componentes de los dominios macroscópico y microscópico, como los símbolos químicos, las fórmulas químicas, las ecuaciones químicas, los gráficos, los dibujos y los cálculos teoría explicación bien fundamentada, completa y comprobable de un aspecto concreto de la naturaleza

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