química inorgánica, 2a edición - catherine e. housecroft & alan g. sharpe.pdf

Alan G

Q u

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clculo o ejercicio paso a paso y van seguidos de ejercicios de autoevaluacin

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principios subyacentes.

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final de captulo.

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bibliografa. El Captulo 4 , Enlace en molculas poliatmicas, ha sido elaborado de nuevo haciendo

ms hincapi en el uso de la teora de grupos para la obtencin de orbitales del grupo

ligando e indicadores de simetra de los orbitales.

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O tros libros de in ters:

L. G.Wade: Qumica Orgnica, 5 .a edicin, Madrid,Pearson Prentice Hall, 2004. ISBN 84-205-4102-8.

Ralph H. Petrucci, William S. Hardwood, F.Geoffrey Herring: Qumica General,8.a edicin, Madrid,Pearson Prentice Hall, 2003. ISBN 84-205-3533-8.

PEARSO N

- jjjuuy.pearsoneducacion .com

ISBN 64-50S-M

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

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CATHERINE E. HOUSECROFTALAN Ge SflARPE

Traduccin Pilar Gil Ruiz

Profesora titular de Qumica Orgnica

Revisin Tcnica Jos Ignacio lvarez Galindo Pedro Javier Garca Casado

Qumica y Edafologa, rea de Qumica Inorgnica

Revisin Tcnica para Latinoamrica M en C Efrn Urbina Valle

Escuela Superior de Ingeniera Qumica Industrial y ExtractivaInstituto Politcnico Nacional, Mxico

Rafael Sirera Bej arao

Profesor Investigador

IP V in fee Ei

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D atos de catalogacin bibliogrfica

QUMICA INORGNICA Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G.

PEARSON EDUCACIN, S.A., Madrid, 2006 ISBN 10: 84-205-4847-2 ISBN 13: 978-84-205-4847-0

Materia: Qumica Inorgnica, 546

Formato 215 x 270 mm Pginas: 960

Todos los derechos reservados.Queda prohibida, salvo excepcin prevista en la Ley, cualquier forma de reproduccin, distribucin, comunicacin pblica y transformacin de esta obra sin contar con autorizacin de los titulares de propiedad intelectual. La infraccin de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (arts. 270 y sgts. Cdigo Penal).

DERECHOS RESERVADOS 2006 por PEARSON EDUCACIN, S.A.Ribera del Loira, 28 28042 Madrid (Espaa)

Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G.

ISBN 10: 84-205-4847-2 ISBN 13: 978-84-205-4847-0

Depsito legal: M -15.674-2006PEARSON PRENTICE HALL es un sello editorial autorizado de PEARSON EDUCACIN, S.A.

Authorized translation from the English language edition, entitled INORGANIC CHEMISTRY,2nd Edition by HOUSECROFT, C. E., SHARPE A. G., published by arrangement whith Pearson Education Limited, United Kingdom Copyright Pearson Education Limited 2001, 2005

Equipo editorial:Editor: Miguel Martn-Romo Tcnico editorial: Marta Caicoya

Equipo de produccin:Director: Jos Antonio Clares Tcnico: Tini Cardoso

Diseo de cubierta: Equipo de diseo de Pearson Educacin, S.A.Composicin: COPIBOOK, S.L.Impreso por: Grficas Rogar, S.A.

IMPRESO EN ESPAA - PRINTED IN SPAIN

Este libro ha sido impreso con papel y tintas ecolgicos


Prlogo a la segunda edicin Prlogo a la primera edicin

xxxiiiX X X V

1.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . ........... 1Qumica inorgnica: no es una rama aislada de la qumica ............................................................. 1Objetivos del Captulo 1 ...................................................................................... 1

1.2 Partculas fundamentales de un tomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.3 Nmero atmico, nmero msico e istopos ................. 2Nclidos, nmero atmico y nmero msico ............................. 2Masa atmica relativa ....................................................................................................... 2Istopos ........................... 2

1.4 xitos en el inicio de la teora cuntica ............. 3Algunos xitos importantes de la teora cuntica clsica ................................................................... 4Teora de Bohr del espectro atmico del hidrgeno ..................................................... 5

1.5 Una introduccin a la mecnica ondulatoria ....................... 6La naturaleza ondulatoria de los electrones ......................................................................... 6El principio de incertidumbre ................ 6La ecuacin de onda de Schrdinger ...................................................................................... 6

1.6 Orbitales atmicos .......... . . . . 9Los nmeros cunticos n, l y m ............................................................................................................. 9La parte radial de la funcin de onda, R(r) .............................................................. 10La funcin de distribucin radial, Anr2 R{r)2 ....................................................................................... 11La parte angular de la funcin de onda, A (8, ) ................................................................................ 12Energa de los orbitales en una especie hidrogenoide ............................................ 13Tamao de los orbitales .............................................................................................. 13El nmero cuntico de espn y el nmero cuntico de espn magntico ....................................... 15El estado fundamental del tomo de hidrgeno ................................................................................. 16

1.7 tomos polielectrnicos ........... 16El tomo de helio: dos electrones ....................................................................................... : ............... 16Configuraciones electrnicas en el estado fundamental: datos experimentales ............................ 16Penetracin y apantallamiento ................................................................................................................. 17


vi Contenidos

1.8 La tabla peridica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.9 El principio de aufhau _____. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Configuraciones electrnicas en el estado fundamental ...................... 21Electrones de valencia y electrones internos ......................................................................... . . . 22Representacin esquemtica de las configuraciones electrnicas .............. 22

1.10 Energa de ionizacin y afinidad electrnica . . . . . . . . 23Energa de ionizacin ..................................................... 23Afinidad electrnica ...................................... 25

1.11 Modelos de enlace: introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Una perspectiva histrica ........................... 26Estructura de Lewis ................................................................................................................................... 26

1.12 Molculas diatmicas homonucleares: teora de enlace de valencia (TEV) . 27Usos del trmino homonuclear ..................................................................................... 27Distancia de enlace covalente, radio covalente y radio de van der Waals .................................... 27El modelo de enlace de valencia (TEV) para el enlace en H2 .................... 27El modelo de enlace de valencia (TEV) aplicado a F2, 0 2 y N2 ................................................... 28

1.13 Molculas diatmicas homonucleares: teora de orbitales moleculares(TOM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Una perspectiva general del modelo TOM ............................................................................. 29La teora de orbitales moleculares aplicada al enlace en H2 ........................................................... 29El enlace en He2> Li2 y Be2 ................................................................................................................. 31El enlace en F2 y 0 2 ............................................................................................................................. 32Qu ocurre si la separacin s - p es pequea? ..................................................................................... 33

1.14 La regla del octeto ............... 36

1.15 Valores de electronegatividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Valores de electronegatividad de Pauling, yp ........................ 37Valores de electronegatividad de Mulliken, ................................. 37Valores de electronegatividad de Allred-Rochow, %AR ....................................................................... 38Electronegatividad: observaciones finales .......... 38

1.16 Momento dipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Molculas diatmicas polares ........................... 39Momento dipolar molecular ................................................................................................... 40

1.17 Teora OM: molculas diatmicas heteronucleares ............ 41Qu interacciones entre orbitales se deben considerar? ........................... 41Fluoruro de hidrgeno ................................................................................................... 42Monxido de carbono ....................................................................................................................... 42

1.18 Molculas isoelectrnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

1.19 Geometra molecular y el modelo RPECV ........... 43Teora de la repulsin entre los pares de electrones de la capa de valencia ................ 43Estructuras derivadas de una bipirmide trigonal ................................................................................ 47Limitaciones de la teora RPECV ....................................................................................... 48


Contenidos vii

1.20 Forma molecular: isomera geomtrica . . . . . . . . . . . . . . . 48Especies plano-cuadradas ......................................................................... 48Especies octadricas ................................... 48Especies bipiramidal-trigonales ........... 49Nmeros de coordinacin elevados ......................................................................... 49Enlaces dobles ............................................................................................................................................. 49

2.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ____ . . . . . . 53

2.2 Energa de enlace nuclear .......... . . . . . . . . . . . . 53Defecto de masa y energa de enlace .................................................................................................... 53Energa media de enlace por nuclen ........................... 54

2.3 Radiactividad ____ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Emisiones nucleares .................................................................................................. 55Transformaciones nucleares .................................................................................................................... 55Cintica de la desintegracin radiactiva ........................................ 56Unidades de radiactividad ........................................................................................................................ 57

2.4 Istopos artificiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Bombardeo de ncleos con partculas a y neutrones de elevada energa ........................ 57Bombardeo de ncleos con neutrones lentos ................................................................................... 57

2.5 Fisin nuclear ............ 58Fisin de uranio-235 .................................................................................................................................. 58Produccin de energa por fisin nuclear .................................................................... 60Reprocesado nuclear ................................... 61

2.6 Sntesis de elementos transurnidos ___ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _____. . . . . . . . . 61

2.7 Separacin de istopos radiactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Separacin qumica ................................................................................... 62El efecto Szilard-Chalmers ....................................................................................................................... 62

2.8 Fusin nuclear ............ 62

2.9 Aplicaciones de los istopos ............. 63Espectroscopia infrarroja (IR) ................................... 63Efecto isotpico cintico . . . . . ....... 64Datacin con carbono radiactivo ............................................................................................................. 64Aplicaciones analticas .......................................................................................................................... 65

2.10 Fuentes de 2H y 13C ............ .................... .. . . . . . . . . . . . . . . . 65Deuterio: separacin electroltica de istopos ..................................................................................... 65Carbono-13: enriquecimiento qumico .................................................................................................. 65

2.11 Espectroscopia de RMN multinuclear en qumica inorgnica . . . . . . . . . . . . . 67Qu ncleos son adecuados para los estudios de espectroscopia de RMN?.................................. 68Intervalos de desplazamiento qumico .................................................................................................. 68


viii Contenidos

Acoplamiento espn-espn ........................................................................................................................ 69Especies no rgidas estereoqumicamente ............................................................................................. 72Procesos de intercambio en disolucin ........... 73

2.12 Espectroscopia Mssbauer en qumica inorgnica .......... 73La tcnica de la espectroscopia Mssbauer . . . . ..................................... 73Qu pueden decimos los datos sobre desplazamiento isomrico? ................................................ 75

j. i ; H Oa joiM & Tfe f a f e ( r

3.1 Introduccin ............... 79

3.2 Operaciones de simetra y elementos de simetra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79Rotacin alrededor de un eje de simetra de orden n ........................................................................ 80Reflexin a travs de un plano de simetra (plano especular) ......................................................... 80Inversin a travs de un centro de simetra (centro de inversin) ................ 82Rotacin alrededor de un eje, seguida de reflexin en un plano perpendicular a ese eje ......... 82Operador identidad ...................................................................................................................................... 82

3.3 Operaciones sucesivas ........... 84

3.4 Grupos puntuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Grupo puntual C ............................... 85Grupo puntual C mv ................................................ 85Grupo puntual .......................................... 85Grupos puntuales T, Oh o Ih .................... 86Determinacin del grupo puntual de una molcula o de un ion molecular ................................. 86

3.5 Tablas de caracteres: una introduccin ............... .. . . . . . . . . . . . . . . . 89

3.6 Por qu es necesario reconocer elementos de simetra? ............... 90

3.7 Espectroscopia infrarroja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Cuntos modos de vibracin hay para una determinada especie molecular? .............................. 90Regla de seleccin para un modo de vibracin activo en infrarrojo .............................................. 91Molculas triatmicas lineales (D mh o y angulares (C2v) ............................... 92Molculas XY3 con simetra D3h o C3v ................ 92Molculas XY4 con simetra T o D4h ..................................... 93Observacin de absorciones en espectroscopia IR: problemas prcticos ....................................... 94

3.8 Molculas quirales . . . ____. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

dffiltllXs ' y

4.1 Introduccin .................... ................... 100

4.2 Teora de enlace de valencia: hibridacin de orbitales atmicos . . . . . . . . . . 100Qu es la hibridacin de orbitales? ...................................................................................................... 100Hibridacin sp\ un esquema para especies lineales ............................................................................ 101Hibridacin sp2: un esquema para especies trigonales planas ........................................................... 102


Contenidos ix

Hibridacin sp3: un esquema para especies tretradricas y especies relacionadas ...................... 103Otros esquemas de hibridacin ..................................................... 104

4.3 Teora de enlace de valencia: enlace mltiple en molculas poliatmicas 105C2H4 .................................................................................................................... 105HCN ............................... 105BF3 ............................. 106

4.4 Teora de orbitales moleculares: el enfoque de orbitales del grupo ligandoy su aplicacin a molculas triatmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ____ 107Diagramas de orbitales moleculares: de una especie diatmica a otra poliatmica .................... 107Enfoque OM al enlace en la especie lineal XH2: correspondencia de simetra mediante inspeccin ............................................................................................................................................................... 107Enfoque OM al enlace en la especie lineal XH2: utilizacin de la simetra molecular ............. 109Una molcula triatmica angular: H20 ...................................................................... 109

4.5 Teora de orbitales moleculares aplicada a las molculas poliatmicas BH3rNH3 y CH4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112BH3 .............. 112NH3 ........................... 113CH4 ........................ 115Comparacin de los modelos de enlace OM y EV ............. 116

4.6 Teora de orbitales moleculares: el anlisis del enlace pronto se vuelvecomplicado ___ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

4.7 Teora de orbitales moleculares: aprender a utilizar la teora objetivamente .. 119Enlace n en C 0 2 .............. 119[N03r ..................... 120SF6 ......... 120Interacciones tres-centros dos-electrones ....................................................... 123Un problema ms avanzado: B2H6 ............................... 124

IM i

5.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

5.2 Empaquetamiento de esferas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131Empaquetamiento cbico y hexagonal compacto ..................................................... 131La celda unidad: empaquetamiento hexagonal y cbico compacto ................ 132Huecos intersticiales: empaquetamiento hexagonal y cbico compacto ......... 133Empaquetamiento no compacto: disposicin cbica simple y cbica centrada en el cuerpo . . . 134

5.3 El modelo de empaquetamiento de esferas aplicado a la estructura de loselementos ............ 134Elementos del grupo 18 en estado slido ........................... 134H2 y F2 en estado slido .................................................................................................................. 134Elementos metlicos en estado slido ......................... 134

5.4 Polimorfismo en metales .......... . . . . . . _____. . . . . . . 136Polimorfismo: cambios de fase en estado slido ................................................................................ 136Diagramas de fases ................................................................................................................................... 136


x Contenidos

5.5 Radios metlicos ............. . . . 136

5.6 Puntos de fusin y entalpias estndar de atomizacin de los metales . . . . 137

5.7 Aleaciones y compuestos intermetlicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139Aleaciones de sustitucin ................................................................................'......................................... 139Aleaciones intersticiales ........................................ 139Compuestos intermetlicos ........................ 140

5.8 Enlace en metales y semiconductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141Conductividad y resistividad elctricas ............................................................................... 141Teora de bandas de los metales y aislantes ............................................................................ 141El nivel de Fermi ................................................... 142Teora de bandas de los semiconductores ............................................................................................. 143

5.9 Semiconductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143Semiconductores intrnsecos ......................................................................................... 143Semiconductores extrnsecos (tipo n y tipo p) ..................................................................................... 143

5.10 Tamao de los iones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144Radios inicos ............................................................................................................................................. 144Tendencias peridicas en radios inicos ................................... 145

5.11 Redes inicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146Estructura de la sal de roca (NaCl) ..................................................... 148Estructura del cloruro de cesio (CsCl) .................................................................... 149Estructura de la fluorita (CaP2) ............................. 149Estructura de antifluorita .............................................. 149Estructura de la blenda de zinc (ZnS): estructura tipo di mente ...................................................... 149Estructura de la /1-cristobalita (S i02) ....................................... 150Estructura de la wurtzita (ZnS) .............. 151Estructura del rutilo (TiOz) .............................................. 151Estructuras de Cdl2 y CdCl2: estructuras en capas ........................................................... 151Estructura de la perovskita (CaTi03): un xido doble ...................................................................... 152

5.12 Estructuras cristalinas de los semiconductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

5.13 Energa reticular: estimaciones a partir de un modelo electrosttico . . . . . . 152Atraccin culombiana en un par inico aislado .............................................. 152Interacciones culombianas en una red inica ...................... 153Fuerzas de Bom ................................. 153La ecuacin de Born-Land ..................................................................................................................... 154Constantes de Madelung .............................................................. 154Refinamientos de la ecuacin de Born-Land ........................ 155Perspectiva general ..................................................................................................................................... 155

5.14 Energa reticular: el ciclo de Born-Haber . . . . . . ____ . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

5.15 Energa reticular: valores calculados versus experimentales . . . . . . . . . 156

5.16 Aplicaciones de las energas reticulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . ____ . . . . . . . . . . . . . 157Estimacin de afinidades electrnicas .................................................................................................... 157


Contenidos xi

Afinidad por el fluoruro ...................... 157Estimacin de entalpias estndar de formacin y desproporcin ........................................... 157La ecuacin de Kapustinskii ............ 158

5.17 Defectos de las redes en estado slido: una introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . 158Defecto de Schottky .............................................. 158Defecto de Frenkel ..................................................................................................................................... 158Observacin experimental de defectos de Schottky y de Frenkel .................................................. 159

(> ik S fo fe g p t o d Do)gg cu ^Bgl]aoij aa@(Mii ]

x Contenidos

6.11 Complejos de coordinacin: una introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178Definiciones y terminologa ......................................................... 178Investigacin de la formacin de los complejos de coordinacin ........................................... 179

6.12 Constantes de estabilidad de los complejos de coordinacin . . . . . . . . . . . . 180Determinacin de constantes de estabilidad ........................... 182Tendencias en las constantes de estabilidad por etapas ........................... 182Consideraciones termodinmicas en la formacin de complejos: introduccin ............................ 182

6.13 Factores que afectan a la estabilidad de los complejos que contienen sololigandos monodentados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186Tamao y carga inica ............................................ 186Centros metlicos y ligandos duros y blandos ................................................ 187

C CtCa'laiKDrnCidii \y oi^jhiciKiini ll '5 2

7.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192Oxidacin y reduccin ........................................................... 192Estados de oxidacin ...................................................................... 192Nomenclatura de Stock .......................................................................... 193

7.2 Potenciales de reduccin estndar, E, y relacin entre E, AG y K . . . . . 193Semiciulas y clulas galvnicas ......................................................... 193Definicin y utilizacin de potenciales de reduccin estndar, E ....... 195Dependencia de los potenciales de reduccin de las condiciones de clula ................ 197

7.3 Efecto de la formacin de complejos o de la precipitacin en los potenciales de reduccin Mz+/M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199Semiciulas en las que intervienen haluros de plata ............ 199Modificacin de la estabilidad relativa de los diferentes estados de oxidacin de un metal . . . 200

7.4 Reacciones de desproporcin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203Desproporcin ....................................................................................................................................... 203Estabilizacin de especies frente a la desproporcin .............. 203

7.5 Diagramas de potencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

7.6 Diagramas de Frost-Ebsworth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205Diagramas de Frost-Ebsworth y su relacin con los diagramas de potencial ....... 205Interpretacin de los diagramas de Frost-Ebsworth .............. 206

7.7 Relaciones entre potenciales de reduccin estndar y algunas otras cantidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ___ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208Factores que influyen en la magnitud de los potenciales de reduccin estndar ........................ 208Valores de AG para iones acuosos ........................................................................................................ 209Diagramas de Ellingham ............................. 210


Contenidos xi

8.1 Introduccin ........... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

8.2 Permitividad relativa . . . . . . . . . . . . . . . _____. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

8.3 Energa de la transferencia de una sal inica del agua a un disolvente orgnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

8.4 Comportamiento cido-base en disolventes no acuosos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216Fuerza de cidos y bases .................................................................................................................... 216Efecto nivelador y diferenciador ................ 217Acidos en disolventes cidos ...................................................................................... 217cidos y bases: definicin orientada por el disolvente ............ 217

8.5 Disolventes no acuosos autoionizados y no autoionizados . . . . . . . . . . . . . . . 217

8.6 Amoniaco lquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218Propiedades fsicas ....................................................................................... 218Autoionizacin ................................... 218Reacciones en NH3 lquido ........................................................... 218Disoluciones de metales del bloque i en NH3 lquido ........... 219Reacciones redox en NH3 lquido ......... 221

8.7 Fluoruro de hidrgeno lquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ____ . . . . . . . . . . . . . 221Propiedades fsicas ........................... 221Comportamiento cido-base en HF lquido ........................... 221Electrlisis en HF lquido ........... 222

8.8 cido sulfrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222Propiedades fsicas .......... 222Comportamiento cido-base en H2S 0 4 lquido ........................................ 223

8.9 cido fluorosulfnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223Propiedades fsicas .................... 223Supercidos ...................................... 224

8.10 Trifluoruro de bromo . . . . . . ____. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224Propiedades fsicas ............. 224Comportamiento de las sales de fluoruro y los fluoruros moleculares en BrF3 ....................... 225Reacciones en BrF3 ....................... 225

8.11 Tetraxido de dinitrgeno ........... 225Propiedades fsicas .................... 225Reacciones en N20 4 ........................................ 226

8.12 Lquidos inicos ............. 227Sistemas disolventes de sales fundidas ...................... 227Lquidos inicos a temperatura ambiente ............................................................................................. 227Reacciones en medios de sal fundida/lquido inico y aplicaciones ............ 229


xiv Contenidos

8.13 Fluidos supercrticos ........... 230Propiedades de los fluidos supercrticos y su utilizacin como disolventes .................................. 230Fluidos supercrtios como medio para la qumica inorgnica ......................................................... 232

9.1 Hidrgeno: el tomo ms sencillo . . . . . . . . . . ......... 236

9.2 Los iones H+ y H ......... 236El ion hidrgeno (protn) ................................... 236El ion hidruro ................................................................................................ 237

9.3 Istopos del hidrgeno ............... 237Protio y deuterio ................................................... 237Compuestos deuterados ......... 237Tritio ...................................................................... 238

9.4 Dihidrgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238Abundancia ............................................ 238Propiedades fsicas ........................................................................................ 238Sntesis y usos ........................................................................................ 238Reactividad .................... 242

9.5 Enlaces E-H polares y no polares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

9.6 Enlace de hidrgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244El enlace de hidrgeno .............................................................................................................................. 244Tendencias en los puntos de ebullicin, puntos de fusin y entalpias de vaporizacin para hi-druros binarios del bloque p .................. 246Espectroscopia infrarroja ......................................................................................................................... 246Estructuras en estado slido ..................................................................................................................... 247Enlace de hidrgeno en sistemas biolgicos ................................ 250

9.7 Hidruros binarios: clasificacin y propiedades generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251Clasificacin .............. 251Hidruros metlicos intersticiales ........................................................................................ 251Hidruros salinos ................................... 251Hidruros moleculares y complejos derivados de ellos ...................................................................... 253Hidruros polimricos ......... 254Hidruros intermedios .................................................................................................................................. 255

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Contenidos xv

10.3 Propiedades fsicas ..................... 259Propiedades generales ..................................... 259Espectros atmicos y ensayos a la llama ................................. 260Istopos radiactivos .................................................................................................................................... 261Ncleos activos en RMN ........................................................................................................... 261

10.4 Los metales ........ .. . . . . . . . . 261Aspecto .......................................................................................................................................................... 261Reactividad ............................................................................................................................................ 261

10.5 Haluros ............ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

10.6 xidos e hidrxidos ................ . . . . . . . 264xidos, perxidos, superxidos, subxidos y oznidos .................................................................... 264Hidrxidos ...................... 265

10.7 Sales de los oxocidos: carbonates e hidrgenocarbonatos . . . . . . . . . . . . . . 265

10.8 Qumica en disolucin acuosa incluyendo complejos macrocclicos . .. 267Iones hidratados ......................................................................................................................................... 267Iones complejos ........................................ 268

10.9 Qumica de coordinacin en medio no acuoso . . . . . . _____. . . . . . . . . . . . . . . . . 271

11.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

11.2 Abundancia, extraccin y usos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275Abundancia .................................................................................................................................................. 275Extraccin .................................................................................................................................................... 276Principales usos de los metales del grupo 2 y sus compuestos .................................................. 277

11.3 Propiedades fsicas ........... 278Propiedades generales ..................................... 278Ensayos a la llama ........................................ 279Istopos radiactivos ................................. 279

11.4 Los metales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279Aspecto ....................................................................................... 279Reactividad ................................................ 279

11.5 Haluros . . . . . . . . . ____. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280Haluros de berilio ...................................... 280Haluros de Mg, Ca, Sr y Ba .......................................................................... 282

11.6 xidos e hidrxidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........... 283xidos y perxidos .................................................................................................................... 283Hidrxidos .................................................................................................................................................... 285

11.7 Sales de oxocidos . . . . ...... ...................................................... 286


11.8 Iones complejos en disolucin acuosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287Especies aqua del berilio ................................. 287Especies aqua de Mg2+, Ca2 + , Sr2+ y Ba2+ ............. 288Complejos con ligandos diferentes al agua ............................................................................................ 288

11.9 Complejos con ligandos amido o alcoxi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

11.10 Relaciones diagonales entre Li y Mg y entre Be y Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288Litio y magnesio ................................................... 289Berilio y aluminio ............................................................................................................................... 290

O I l e o ( Ib in D e tn i i te oldl sjA i|e O 3 1 .

xv Contenidos

12.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

12.2 Abundancia, extraccin y usos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293Abundancia ................................... 293Extraccin ................ 293Principales usos de los elementos del grupo 13 y sus compuestos .................. 295

12.3 Propiedades fsicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296Configuraciones electrnicas y estados de oxidacin ............................. 296Ncleos activos en RMN ............. 299

12.4 Los elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299Aspecto ................................... 299Estructura de los elementos .................................... 300Reactividad ................................................. 301

12.5 Hidruros simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301Hidruros neutros .............................................................................................. 301Los iones [MH4] .................... 305

12.6 Haluros y haluros complejos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307Haluros de boro: BX3 y B2X4 .......................................................................... 307Haluros de Al(III), Ga(III), In(III) y Tl(III) y sus complejos ............................... 309Estado de oxidacin ms bajo de los haluros de Al, Ga, In y TI .............. 311

12.7 xidos, oxocidos, oxoaniones e hidrxidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313xidos de boro, oxocidos y oxoaniones ............................. 313xidos, oxocidos, oxoaniones e hidrxidos de aluminio ................................................................. 316xidos de Ga, In y TI ............ 317

12.8 Compuestos que contienen nitrgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317Nitruros ..................................... 317Nitruros de boro ternarios ....................................................................................... 318Especies moleculares que contienen enlaces B -N o B -P ............................................................... 319Especies moleculares que contienen enlaces metal del grupo 13-nitrgeno ................................. 321

12.9 Del aluminio al talio: sales de oxocidos, qumica en disolucin acuosa ycomplejos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ___ 322Sulfato de aluminio y alumbres ............................................................................................................. 322


Contenidos xvii

Iones aqua .............................................................. 322Reacciones redox en disolucin acuosa ........... 322Complejos de coordinacin de los iones M3+ ........................................ 323

12.10 Boruros metlicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . _. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

12.11 Clsters de borano y carbaborano deficientes en electrones: introduccin.. 326Hidruros de boro ................................... 326

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13.1 Introduccin ..................... 338

13.2 Abundancia, extraccin y usos ............. 338Abundancia ............................. 338Extraccin y fabricacin .......................................................................................... 339Usos ................................................ 339

13.3 Propiedades fsicas ............. 342Energas de ionizacin y formacin de cationes ............................................ 342Algunas consideraciones energticas y de enlace ..................................... 343Ncleos activos en RMN ......................................................... 344Espectroscopia Mssbauer ................ 344

13.4 Altropos del carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345Grafito y diamante: estructura y propiedades ........................................................... 345Grafito: compuestos de intercalacin .............. 345Fullerenos: sntesis y estructura ............................... 348Fullerenos: reactividad ............................... 349Nanotubos de carbono .................. 353

13.5 Propiedades estructrurales y qumicas de silicio, germano, estao y plomo.. 353Estructura .......................................... 353Propiedades qumicas .................................................................................................................... 353

13.6 Hidruros .......... 354Hidruros binarios ...................... 354Halohidruros de silicio y germanio ........................................ 356

13.7 Carburos, siliciuros, aniones de germanio, estao y plomo . . . . . . . . . . . 357Carburos ......................................................................................................... 357Siliciuros ............................... 358Aniones de germanio, estao y plomo ............ 358

13.8 Haluros y haluros complejos ........................................................... . . . . . . . . . . 361Haluros de carbono ................................................................................................................................... 361Haluros de silicio ............................................................................................................... 363Haluros de germanio, estao y plomo .................................................................................................. 364

13.9 xidos, oxocidos e hidrxidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365xidos y oxocidos de carbono ......... 365


xviii Contenidos

Slice, silicatos y aluminosilicatos ........................ 369xidos, hidrxidos y oxocidos de germanio, estao y plomo .............................................. 373

13.10 Siliconas ......... 376

13.11 Sulfures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

13.12 Ciangeno, nitruro de silicio y nitruro de estao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379Ciangeno y sus derivados ......................... 379Nitruro de silicio ......................................................................................................................................... 380Nitruro de estao(IV) .................. 381

13.13 Qumica en disolucin acuosa y sales de oxocidos de germanio, estao yplomo .......... 381

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14.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385

14.2 Abundancia, extraccin y usos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386Abundancia ................ 386Extraccin ............. 387Usos .......................................................................... 387

14.3 Propiedades fsicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389Consideraciones de enlace ......... 390Ncleos activos en RMN ......... 391Istopos radiactivos ................ 391

14.4 Los elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392Nitrgeno .................................................................. 392Fsforo ...................................................................................................................................................... 392Arsnico, antimonio y bismuto .................... 393

14.5 Hidruros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394Trihidruros, EH3 (E = N, P, As, Sb y Bi) ....................................................... 394Hidruros E2H4 (E = N, P, As) ........... 397Cloramina e hidroxilamina ........................................................... 398Azida de hidrgeno y sales de azida ........................................................................... 399

14.6 Nitruros, fosfuros, arseniuros, antimoniuros y bismuturos . . . . . . . . . . . . . . . . 401Nitraros ....................................... 401Fosfuros .............................................. 402Arseniuros, antimoniuros y bismuturos ..................................................... 402

14.7 Haluros, oxohaluros y h al uros complejos . . . . . . . . . . . . . _____ . . . . . . . . . . . . . . . . 403Haluros de nitrgeno .......................................................................................... 403Oxofluoruros y oxocloraros de nitrgeno ............................................................................................. 405Haluros de fsforo ...................................................................................................................................... 406Tricloruro de fosforilo, POCl3 ................................................................................................................. 408Haluros de arsnico y antimonio ........................................................................................................... 409Haluros de bismuto ..................................................................................... 411


Contenidos xix

14.8 xidos de nitrgeno ................. 412Monxido de dinitrgeno, N2G ............................................................................................................ 412Monxido de nitrgeno, NO ................................................................................. 412Trixido de dinitrgeno, N20 3 ................................................ 413Tetraxido de dinitrgeno, N20 4 y dixido de nitrgeno, N 0 2 .............................................. 414Pentaxido de dinitrgeno, N20 5 ............................................................................................................. 415

14.9 Oxocidos de nitrgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415cido hiponitroso, H2N2Q2 ....................................................................................................................... 415cido nitroso, H N 02 ................................... - ........................................................... 415cido ntrico, H N 03 y sus derivados ............ 416

14.10 xidos de fsforo, arsnico, antimonio y bismuto ................ 417xidos de fsforo ........................... 418xidos de arsnico, antimonio y bismuto ............................... 419

14.11 Oxocidos de fsforo ........... 419cido fosfnico, H3P 0 2 ......................... 419cido fosfnico, H3P 0 3 ............................................................................................................................ 420cido hipofosfrico, H4P 2Og ................................................................................................................... 420cido fosfrico, H3P 0 4 y sus derivados .............................................................................................. 421

14.12 Oxocidos de arsnico, antimonio y bismuto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

14.13 Fosfacenos .............. 424

14.14 Sulfures y seleniuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426Sulfures y seleniuros de fsforo ........................................................................................................... 426Sulfures de arsnico, antimonio y bismuto .................................................................................... 428

14.15 Qumica en disolucin acuosa .............. 428

15.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

15.2 Abundancia, extraccin y usos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432Abundancia ....... .................................................................... 432Extraccin .................................................................................................................................................... 433Usos ...................... 433

15.3 Propiedades fsicas y consideraciones de enlace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434Ncleos activos en RMN e istopos como trazadores .............................................. 437

15.4 Los elementos ......................................................................................................................... 437Dioxgeno ............................................................................................................................................ 437Ozono ............................................................................................................................................ 438Azufre: altropos ....................................................................................................................................... 439Azufre: reactividad 440Selenio y teluro .......................................... 441


xx Contenidos

15.5 Hidruros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442Agua, H20 .................................................................................................................................................... 442Perxido de hidrgeno, H20 2 ........................ 442Hidruros H2E (E = S, Se, Te) ....... 445Polisulfanos ........................................ 445

15.6 Sulfuras, polisulfuros, poliseleniuros y politelururos metlicos . . . . . . . . . . . . 446Sulfuras ...................................................................... 446Polisulfuros ..................................... 446Poliseleniuros y politelururos ............................. 447

15.7 Maluras, oxohaluros y haluros complejos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448Fluoruros de oxgeno ............................................................................. 448Fluoruros y oxofluoruros de azufre ........................ 448Cloruros y oxocloruros de azufre ............................. 450Haluros de selenio y teluro ...................... ............... ..................................................... ....................... 451

15.8 xidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453xidos de azufre ................................................... 453xidos de selenio y teluro ................................................... 456

15.9 Oxocidos y sus sales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457Acido ditionoso, H2S20 4 ........... 457cidos sulfuroso y disulfuroso, H2S 0 3 y H2S20 5 ........... 457cido ditinico, H2S20 6 ......................... 458cido sulfrico, H2S 0 4 ............................................................................................................................ 459cidos fluoro- y clorosulfnico, H S 03F y H S 03C1 ..................................... 461Polioxocidos con unidades S -O -S ............................. 461cidos peroxosulfricos, H2S20 8 y H2S 0 5 .................................................................... 461cido tiosulfrico, H2S20 3 y politionatos ...................... 461Oxocidos de selenio y teluro .......................................................................................................... 462

15.10 Compuestos de azufre y selenio con nitrgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462Compuestos de azufre-nitrgeno ......... 462Tetranitruro de tetraselenio ........... 464

15.11 Qumica en disolucin acuosa de azufre, selenio y teluro . . . . . . . . . . . . . . . . 464

16.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ____ . . . . 468Flor, cloro, bromo y yodo .............................................. 468Astato ............................................................................................................................................................ 469

16.2 Abundancia, extraccin y usos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469Abundancia ........................................ 469Extraccin ..................................................................................... 470Usos ................................................................................................................................................................ 471

16.3 Propiedades fsicas y consideraciones de enlace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471Ncleos activos en RMN e istopos como trazadores ......................................................... 473


Contenidos xxi

16.4 Los elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474Diflor ............................................................................................................................. 474Dicloro, dibromo y diyodo ...................................... 475Complejos de transferencia de carga ............................... 475Clatratos ..................................... 477

16.5 Haluros de hidrgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ____. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477

16.6 Haluros metlicos: estructura y energa ........... 478

16.7 Compuestos interhalogenados e iones polihalgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479Compuestos interhalogenados ..................................................... 479Enlace en iones [XY2] 482Cationes polihalgeno ...................... 482Aniones polihaluro 483

16.8 xidos y oxofluoruros de cloro, bromo y yodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483xidos ...................... 483Oxofluoruros ...................................................................... 484

16.9 Oxocidos y sus sales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485cido hipofluoroso, HOF ................................. 485Oxocidos de cloro, bromo y yodo ................................................................................. 485

16.10 Qumica en disolucin acuosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

17.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492

17.2 Abundancia, extraccin y usos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493Abundancia ...................................................................................... 493Extraccin ................................................................................. 493Usos .................. 493

17.3 Propiedades fsicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494Ncleos activos en RMN .................... 495

17.4 Compuestos de xenn ............ .................... ......................................... . . . 496Fluoruros ............ 496Cloruros ........................................................................................................................................................ 498xidos ........................................................................................................................................ 499Oxofluoruros .................................................................................................................. 499Otros compuestos de xenn ..................................................................................................................... 499

17.5 Compuestos de criptn y radn ................ 501


xx Contenidos

i C o i ip ) [ M ( f t e 7 g p im o iM 0 1 0 @ o ) g 0@ f f M t ( 0 s y ^ f p f i18.1 Introduccin . . . .......... 503

18.2 Grupo 1: organometlicos de los metales alcalinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504

18.3 Organometlicos del grupo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507Berilio ................................................................................................................................... 507Magnesio ...................................................................... 509Calcio, estroncio y bario ............................................................................... 510

18.4 Grupo 13 ........... 511Boro ...................................................................... 511Aluminio ...................................................................................................................................................... 511Galio, indio y talio ............................................ 514

18.5 Grupo 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518Silicio ................................................ 518Germanio ..................................... 520Estao ............................... 521Plomo .............. 524Anillos C5 paralelos e inclinados en metalocenos del grupo 14 ...................................................... 526

18.6 Grupo 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527Aspectos del enlace y formacin del enlace E=E ......... 527Arsnico, antimonio y bismuto .............. 527

18.7 Grupo 16 ........... 530Selenio y teluro ............................................................................................................. 530

0 CSiOOTDGgl (gji y lO l C[rD0feTfl(f plfiti0 f>!

19.1 Perspectiva general de los temas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535

19.2 Configuraciones electrnicas en el estado fundamental . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535Metales del bloque d frente a elementos de transicin ...................................................................... 535Configuraciones electrnicas ............................................................................................................. 536

19.3 Propiedades fsicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536

19.4 La reactividad de los metales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538

19.5 Propiedades caractersticas: perspectiva general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538Color .................................................................................................. 538Paramagnetismo ......................................................................................................................................... 539Formacin de complejos ..................................................................................... 539Estados de oxidacin variables ............................................................................................................... 539

19.6 Principio de electroneutralidad .............. 539


Contenidos xxiii

19.7 Nmeros de coordinacin .................... 541Modelo de Kepert ...................... ................ 541Nmero de coordinacin 2 ...................................................... 543Nmero de coordinacin 3 ................................................................... 543Nmero de coordinacin 4 ..................................................................................................................... 543Nmero de coordinacin 5 ............................................................... 544Nmero de coordinacin 6 ...... 544Nmero de coordinacin 7 ..................................................................................................................... 545Nmero de coordinacin 8 ..................................................................................................................... 546Nmero de coordinacin 9 ................... 547Nmeros de coordinacin de 10 y mayores ......................................................................................... 547

19.8 Isomera en complejos metlicos del bloque d ................ 547Isomera estructural: ismeros de ionizacin ...................................................................................... 548Isomera estructural: ismeros de hidratacin .................................................................................... 548Isomera estructural: isomera de coordinacin ........................ 549Isomera estructural: isomera de enlace .............................................................................................. 549Isomera estructural: isomera de polimerizacin ............................................................................... 549Estereoisomera: ismeros geomtricos ................................................................................................ 549Estereoisomera: ismeros pticos .......................................................................................................... 549

M C l io o f e dkO [bDocsjofl d k [p f l j] i , 7 1 _

20.1 Introduccin ......... .................................................. ................................ .. . . . . . . . . . . . 555Estados de alto y bajo espn ..................................................................................................................... 555

20.2 Enlace en complejos de metales del bloque d: teora de enlace de valencia.. 555Esquemas de hibridacin .......................................... 555Aplicacin de la teora (TEV) ......................... 556

20.3 Teora del campo cristalino . . . . . .................. 557Campo cristalino octadrico - 558Energa de estabilizacin del campo cristalino: complejos octadricos de alto y bajo espn . . . 560Distorsiones de Jahn-Teller ............................................................. 561Campo cristalino tetradrico ................................. 562Campo cristalino plano-cuadrado _ 562Otros campos cristalinos .......................................................................................................................... 564Teora del campo cristalino: usos y limitaciones .............................................................. 564

20.4 Teora de orbitales moleculares (TOM): complejos octadricos ............ 564Complejos sin enlace n metal-ligando .................................................................................................. 564Complejos con enlace n metal-ligando ............................... 566

20.5 Teora del campo de ligandos . . . .......... ................ 570

20.6 Espectros electrnicos 570Caractersticas espectrales ........................................................................................................................ 570Reglas de seleccin .................................................................................................................... ; ............. 571Espectros electrnicos de complejos octadricos y tetradricos ....................................................... 574Microestados ........................... 576Diagramas de Tanabe-Sugano ................................................................................................................. 577


xxiv Contenidos

I20.7 Pruebas de enlace covalente metal-ligando . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578

Efecto nefelauxtico ................................................................................... 578Espectroscopia ESR .................................................. 579

20.8 Propiedades magnticas ........... 579Susceptibilidad magntica y frmula de solo contribucin de espn .......................................... 579Contribuciones de espn y orbital al momento magntico ............................................................. 581Efecto de la temperatura en fie .............................................. 583Transicin de espn ......... 584Ferromagnetismo, antiferromagnetismo y ferrimagnetismo ..................................................... 584

20.9 Aspectos termodinmicos: energa de estabilizacin del campo de ligan-dos (EECL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585Tendencias en EECL ......... 585Energa reticular y energa de hidratacin de iones M "+ ..................................... 586Coordinacin octadrica frente a tetradrica: espinelas . . . . . . . . . . . . . ........................ 587

20.10 Aspectos termodinmicos: la serie de Irving-Willians . . . . . . . . . . . . . . . . . 587

20.11 Aspectos termodinmicos: estados de oxidacin en disolucin acuosa . . . 588

(Ul(UinitM|(c,5) o|t |li>5 (p b il |o')|jib)('q]ri|i4 ( u f iTnliClljU 'T 0 |T ' ||el M iTIhinlrTO liU 1 ' - i |

21.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593

21.2 Abundancia, extraccin y usos ........... 593

21.3 Propiedades fsicas: perspectiva general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597

21.4 Grupo 3: escandio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597El metal ............................... 597Escandio(III) 598

21.5 Grupo 4: titanio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598El metal ........... 598Titanio(IV) ......... 598Titanio(HI) . 601Estados de oxidacin bajos 601

21.6 Grupo 5: vanadio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602El metal 602Vanadio(V) ....................................................................................... 602Vanadio(IV) .................................................. 604Vanadio(III) ........................................................................................................................................... 605Vanadio(II) .... 605

21.7 Grupo 6: cromo ....... 606El metal ........................................................................................................................................................ 606Cromo(VI) ....................Cromo(V) y cromo(IV)

606607


Contenidos xxv

Cromo(III) .................................................................................................................................................... 608Cromo(H) ........................................................... 609Enlaces mltiples cromo-cromo ......... 610

21.8 Grupo 7: manganeso .......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611El metal ......... 611Manganeso(VII) ............................................................................................ 612Manganeso(VI) ....................................................................................................... 613ManganesofV) 613Manganeso(IV) ................................................................ 613Manganeso(II) ..................................................... 614Manganeso(II) ......... 616

21.9 Grupo 8: hierro . . . . . . . . ................. 617El metal ........................................................................ ......................... 617Hierro(VI), hierro(V) y hierro(IV) ........................................ 617Hierro(III) ........................................................................... 618Hierro(II) .................................................................. 622

21.10 Grupo 9: cobalto... ............ 624El metal ...................................................................................................................... 624Cobalto(IV) ........................................ 624Cobalto(III) .................. 624Cobalto(II) .......................................... 627

21.11 Grupo 10: nquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630El metal .......................................................................... 630Nquel(IV) y nquel(III) ..................................................... 630Nquel(II) ................................................. 631Nquel(I) ............................................................................................................................ 634

21.12 Grupo 11: cobre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634El metal ........................................................................................ 634Cobre(IV) y (III) ................................................... 634Cobre(II) ............................. 635Cobre ............................................................................................................................ 637

21.13 Grupo 12: zinc ............. 639El metal 639Zinc(II) ............................... 640

'l i te ;

22.1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645

22.2 Abundancia, extraccin y usos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645

22.3 Propiedades fsicas . . . . . 649Efectos de la contraccin lantnida ........................................................................................................ 649Nmeros de coordinacin 649Ncleos activos en RMN .......................................................................................................................... 649


xxvi Contenidos

22.4 Grupo 3: trio .......... 651El metal ................................................ 651Itrio(III) ........................................................................ 651

22.5 Grupo 4: circonio y hafnio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652Los metales ................................... 652Circonio(IV) y hafnio(IV) ........................................................................................................................ 652Estados de oxidacin inferiores de circonio y hafnio .......................................................................... 652Clsters de circonio .............................................................. 653

22.6 Grupo 5: niobio y tntalo ............ 654Los metales .................................................................................................................................................. 654Niobio(V) y tntalo(V) ................................... 654Niobio(IV) y tntalo(IV) ............................... 656Haluros con estados de oxidacin inferiores....... ................................................................................... 656

22.7 Grupo 6: molibdeno y wolframio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658Los metales .................................................................... 658Molibdeno(VI) y wolframio(VI) ............................................................................................................. 659Molibdeno(V) y wolframio(V) ............................................................. 662Molibdeno(IV) y wolframio(IV) ............................................................................................................ 663Molibdeno(III) y wolframio(III) .............. 663Molibdeno(II) y wolframio(II) .................. 665

22.8 Grupo 7: tecnecio y renio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ____ . . . . . . 666Los metales .................. 666Estados de oxidacin elevados de tecnecio y renio: M(VII), M(VI) y M(V) .................... 667Tecnecio(IV) y renio(IV) ........................................................................ 669Tecnecio(III) y renio(III) .......................................... 669

22.9 Grupo 8: rutenio y osmio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671Los metales .................................................................................................................................................. 671Estados de oxidacin elevados de rutenio y osmio: M(VIII), M(VII) y M(VI) ............................ 671Rutenio(V), (IV) y osmio(V), (IV) .......................................................................................................... 673Rutenio(III) y osmio(III) .................... 675Rutenio(II) y osmio(II) .............................................................................................................................. 676Complejos de rutenio de valencia mixta ............................................................................................... 678

22.10 Grupo 9: rodio e iridio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ___ . . . . . . . . . 679Los metales ................................................................................................................................................... 679Estados de oxidacin elevados de rodio e iridio: M(VI) y M(V) ...................................................... 679Rodio(IV) e iridio(IV) ............. 680Rodio(III) e iridio(III) ........... 680Rodio(II) e iridio(II) .................................................................................................................................. 682Rodio(I) e iridio(I) ...................................................................................................................................... 683

22.11 Grupo 10: paladio y platino . . . . . . . . . ........ 684Los metales ...................... 684Los estados de oxidacin ms elevados: M(IV) y M(V) .................................................................... 684Paladio(IV) y platino(IV) .................. 684Paladio(III), platino(III) y complejos de valencia mixta .................................................................... 685Paladio(II) y platino(II) ............................................................................................................................ 686


' ^Contenidos xxvii

22.12 Grupo 11: plata y oro ............ 689Los metales ............ .. 689Qro(V) y plata(V) ....................................................................................................................................... 690Qro(III) y plata(III) ................................................................................................................................... 690Oro(II) y plata(H) ................................................................ 691Oro(I) y plata ............................... 692Oro( - 1) y plata( I) ....................................................... 694

22.13 Grupo 12: cadmio y mercurio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694Los metales ........... 694Cadmio(II) .................................................................. 695Mercurio(II) ......... 695Mercurio .................................................................................................................................................. 696

[|;a @ i M lDt? g 4 0 i] [ ! g 4 ll

23.1 Introduccin ............. 700Hapticidad de un ligando ...................... 700

23.2 Tipos comunes de ligandos: enlace y espectroscopia . . . . . . . . . . . . . . . . . 700Ligandos alquilo, arilo y relacionados, con enlace a ..................................... 700Ligandos carbonilo ............................................................................................................................. 701Ligandos hidruro .................................................. .............. 702Fosfina y ligandos relacionados ............................................................................................................. 703Ligandos orgnicos con enlace n ........................................................................................................... 704Dinitrgeno ................................................................ 706Dihidrgeno ........................................................................................................................................... 707

23.3 Regla de los 18 electrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707

23.4 Carbonilos metlicos: sntesis, propiedades fsicas y estructura . . . . . . . . . . . 709Sntesis y propiedades fsicas ........................... 710Estructuras ............................................ 711

23.5 Principio isolobal y aplicacin de las reglas de Wade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714

23.6 Recuento total de electrones de valencia en clsters organometlicos delbloque d ........................................................................................................................... 716Estructuras de jaula nica ........................................................................................................................ 717Jaulas condensadas ....................................................................................... 718Limitaciones de los esquemas de recuento total de electrones de valencia ............................. 719

23.7 Tipos de reacciones organometlicas ........... 719Sustitucin de ligandos CO ..................................................................................................... 719Adicin oxidativa .............................................................. 719Migraciones de alquilo e hidrgeno ............................. 720Eliminacin de hidrgeno fi ..................................................................................................................... 721Abstraccin de hidrgeno a ..................................................................................................................... 721Resumen ........................................................................................ 722

23.8 Carboni

química inorgánica, 2a edición - catherine e. housecroft & alan g. sharpe.pdf

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