Prefacio

Está comenzando el nuevo milenio y todo parece ir cambiando. Nuevos instrumentos médicos, que inspeccionan diversas partes del cuerpo para observar sus funciones, se unen a una nueva familia de microscopios que observan las superficies materiales para estudiar sus paisajes atómicos. Se está volviendo rutina el diseño por computadora de nuevos fármacos, creando 'cocteles' que detienen el avance de enfermedades. Y esto pronto será superado por medicinas surgidas de nuestro análisis completo del genoma humano. Nuevas tecnologías electrónicas están ya redefiniendo las comunicaciones globales, y pronto conduciremos autos imputados por fuentes de energía más limpias. Y, ¡ay de nosotros!, incluso nuestro clima podría cambiar, como se ha evidenciado al ser proclamada la década de 1990 como la más cálida de la historia.

Sin embargo, de cara a todo este cambio, algunas cuestiones permanecen iguales: el valor de un buen curso científico para enseñar el pensamiento lógico, la función de un profesor eficaz para inspirar a sus estudiantes y explicar conceptos -y la importancia central de un buen libro de texto que permita al profesor y al estudiante alcanzar sus metas para el curso-.

Para abordar las tendencias actuales en el plan de estudios, Química general y sus suplementos han cambiado bastante en algunos aspectos, pero la filosofía del texto, su presentación orientada al estudiante y su secuencia temática en general no lo han hecho. Como en la primera edición, mi meta para la segunda edición consistía en escribir un texto pedagógico, con explicaciones claras, unidas a ilustraciones realistas que ayudaran a los estudiantes a aprender química con confianza -y ¡quizás también con admiración!-.

Modificar un libro de texto, especialmente uno tan bien recibido en su primera edición, constituye un reto basado en un mandato simple: escucha a tus lectores para mejorar los muchos aspectos del texto que funcionan bien y reforzar los inevitables puntos débiles, Este Prefacio y el Recorrido guiado ilustrado que le sigue destacan rasgos presentados en la primera edición y algunos de los modos específicos en que la segunda edición ha cambiado para convertirse en una herramienta de enseñanza más efectiva.

Método para enseñar química

El aspecto más importante del texto que no ha cambiado (¡y jamás lo hará!) es el enfoque tridimensional para enseñar química -visualizar modelos químicos, razonar a través de un problema cuantitativo, y demostrar la tremenda relevancia que tiene la química para la sociedad-.

Visualización de modelos químicos

La química estudia cambios que observamos en el mundo a nuestro alrededor y los eventos a escala atómica que los causan. A lo largo del texto, las discusiones se unen a las ilustraciones para abordar este tema central. Los modelos se explican a un nivel observable y después desde un punto de vista molecular más detallado. Para reducir el desesperante abismo entre estos, dos niveles de realidad,, la primera edición allanó un nuevo terreno en ilustración química con un programa artístico, el cual yuxtapuso las vistas macroscópica y atómica y, donde fuese significativo, la vista simbólica en la forma de la ecuación balanceada. La respuesta de estudiantes y profesores fue extremadamente positiva, y ha sido gratificante ver que se ha buscado dar este enfoque en la generación de textos posteriores a la primera edición. Los estudiantes más visualmente orientados de hoy con seguridad se beneficiarán de esta tendencia. La segunda edición expande considerablemente este enfoque y presenta más innovaciones.

Las siguientes mejoras son nuevas en la segunda edición:

• Para optimizar la comprensión del texto y el arte relacionado, cada dos páginas se han diseñado para colocar una figura o tabla tan cerca del texto relacionado como sea posible, con muchas figuras rodeadas por el texto de tal manera que el estudiante lea la explicación y la vea representada simultáneamente.
• Para enriquecer la visualización de eventos químicos, se han añadido muchas figuras micro-a-molecular-a-ecuación.
• Para ayudar a los estudiantes a transformar mentalmente estructuras lineales a formas moleculares, se han añadido muchos modelos moleculares.
• Para representar simultáneamente ambos, forma y polaridad, se ha creado un nuevo tipo de modelo que adapta el software de diseño químico más avanzado.

En el Recorrido guiado, las páginas xxiv y xxv demuestran la sobresaliente pedagogía del nuevo programa de la materia.

Pensar lógicamente para resolver problemas

Otra innovación de la primera edición mejorada en la segunda es la poderosa pedagogía para resolver problemas, la cual se basa en principios modernos de educación ampliamente aceptados. Este enfoque alienta a los estudiantes a planear primero un método lógico para atacar un problema, y sólo entonces proceder a resolverlo de manera cuantitativa. Para el estudiante que tiene una orientación más visual, para el problema se presenta un diagrama de bloques específico junto con el plan cuando se considera adecuado a lo largo del texto. Un paso único en su género en este texto promueve el hábito de revisar la magnitud y lo razonable de la respuesta, un hábito recomendado universalmente por los profesores. La comprobación va seguida de la práctica con un problema de tipo parecido.

Las siguientes mejoras son nuevas para la segunda edición:

• Para ayudar a que los estudiantes desarrollen una estrategia completa de solución de problemas, cada ejemplo ha sido revisado en su claridad y se ha hecho más informativo el diagrama de bloques (esquema) asociado.

• Para proporcionar la práctica adecuada de las nuevas ideas y habilidades, cada conjunto de problemas de los capítulos se ha ampliado, muchos con arte molecular incorporado, y los problemas se clasificaron por tipo.

En el Recorrido guiado, en la página xxvi se explica el método en detalle, y la página xxviii muestra la manera en que los problemas de cada final de capítulo se clasifican y se ordenan.

Aplicación de ideas y habilidades al mundo real

La influencia de la química moderna en la vida diaria se va extendiendo con rapidez, informando las preocupaciones mundiales acerca del medio, enfermedad, recursos de energía y otros asuntos innumerables. En el proceso se están generando muchos campos híbridos nuevos: ciencia de biomateriales, nanotecnología, ingeniería enzimática, geoquímica planetario y otras parecidas. Los estudiantes de hoy entrarán en algunos de estos campos y generarán otros aún más nuevos en los cuales los principios químicos tengan un mayor impacto.

Así como en la primera edición, la importancia de la química se presenta siempre para remarcar o ampliar algún principio que esté analizándose. Además de los innumerables lugares en el texto, las cuatro características clave presentadas -Conexiones químicas. Herramientas del laboratorio químico, galerías y notas al margen- proporcionan un manejo práctico de lo que podrían parecer ideas abstractas.

Las siguientes mejoras son nuevas para la segunda edición:

• Para mantener la actualidad,los ensayos se han puesto al día con los últimos datos gubernamentales e industriales.

• Para demostrar la relevancia de la química en la vida diaria, se añadieron muchas fotos nuevas, notas al margen y galerías.

En el Recorrido guiado, en la página xxvii se demuestra la importancia de estas características.

Cómo ayudar a los estudiantes a aprender química

El principio que me guió a través de la concepción, redacción e ilustración de ambas ediciones fue crear un texto que enseñe', que proporcione un camino claro a través del material, con explicaciones minuciosas que prevén las confusiones potenciales del estudiante, antes de que aparezcan. Para este fin, cada capítulo se diseñó con tantos apoyos útiles de aprendizaje como fue posible. Muchos usuarios de la primera edición alabaron la utilidad de conceptos y habilidades para revisar, los resúmenes de sección, las, perspectivas del capítulo y la abundancia de asuntos finales para revisar en el capítulo.

Las siguientes mejoras y adiciones son nuevas para la segunda edición:

• Para mejorar la legibilidad, cada párrafo fue analizado y revisado línea por línea, cada vez que fue necesario, en su claridad y dirección.
• Para ayudar al estudiante a orientar el flujo de nuevas ideas, cada capítulo abre con un índice detallado del contenido.
• Para hacer la cobertura lo más flexible posible, cada capítulo incluye más encabezados que subdividen el material.
• Para remarcar mejor los conceptos, cada capítulo incluye ahora muchas más listas resumidas de puntos centrales e ideas clave en itálicas.
• Para enfocar a los estudiantes en los temas importantes, cada capítulo termina ahora con una lista de objetivos de aprendizaje en los que se indican la sección y/o el ejemplo.
• Para proporcionar una manera alternativa de repasar, ciertas tablas y figuras están resaltadas y listadas con otros materiales de revisión al final de cada capítulo.

En el Recorrido guiado, las páginas xxiii y XXVIII muestran ejemplos de estas características.

Tratamiento novedoso de la secuencia de los capítulos y el contenido

La segunda edición de Química general mantiene el orden moderno de los temas, adecuado a la gran mayoría de los cursos actuales de química general. Al mismo tiempo, proporciona una secuencia flexible de capítulos que muchos profesores desean, para su propio acercamiento al tema. El tratamiento novedoso de los materiales se observa en cada capítulo, incluyendo muchos temas dirigidos a estudiantes de carreras médicas, científicas y de ingeniería, con algunos enfoques especialmente novedosos a la química de los elementos, química orgánica y bioquímica.

Secuencia flexible de los capítulos

como se muestra en el Contenido detallado, el orden en general de los capítulos inicia con una cobertura de los conceptos básicos de materia y energía, incluyendo anidades y medidas, elementos y compuestos, estequiometría, clases de reacciones, comportamiento de los gases y termoquímica (capítulos 1-6). Luego se traslada hacia una secuencia de temas que se construyen entre sí, desde la estructura atómica y la configuración electrónica, el enlace y la forma, hasta las propiedades de líquidos, sólidos y soluciones (capítulos 7-13). En la parte central se encuentra un tratamiento único de la química de los elementos, la orgánica y la bioquímica (Intercapítulo y capítulos 14 y 15), pero se puede tratar en muchos otros lugares en el curso. A continuación se presentan los temas centrales de fisicoquímica, incluyendo un capítulo sobre cinética, tres capítulos sobre equilibrio, y dos capítulos sobre termodinámica y su aplicación a la electroquímica (capítulos 16-2 l). El texto concluye con temas selectos en química del medio y química industrial, química de los metales de transición y reacciones nucleares (capítulos 22-24)

Los siguientes cambios de organización claves son nuevos para la segunda edición:

• Para esclarecer la diferencia entre los modelos de enlace y facilitar la representación molecular, la discusión de las estructuras de Lewis se transfirieron del final del capítulo 9 al inicio del 10. De este modo, ahora el capítulo 9 compara directamente los tres tipos de enlace (iónico, covalente y metálico) con base en escalas atómicas y macroscópicas, y el capítulo 10 se enfoca en la representación de moléculas, desde las estructuras de Lewis hasta las formas de la RPECV.
• Para permitir una cobertura selecta sobre aspectos más abstractos del enlace covalente, se movieron las discusiones de las teorías de enlace valencia y de orbital- molecular del final del capítulo 1 0 a su nuevo capítulo propio, el 11.
• Para aplicar los temas de fisicoquímica inmediatamente después de que se discuten, el capítulo sobre los elementos en la naturaleza y la industria se ha movido del final del texto para continuar el capítulo de electroquímica, y ahora el texto termina con el capítulo sobre las reacciones nucleares.

Contenido integrado del capitulo

Lo que puede no ser aparente de inmediato del Contenido detallado son las formas originales en que se presentan muchos temas. Especialmente notorios son los tratamientos de la química descriptiva y la química orgánica. En vez de dejar estos temas al final del curso, los profesores pueden elegir cubrirlos inmediatamente después de los capítulos 7 al 13. El Intercapítulo y el capítulo 14 aplican los principios de estos capítulos a todos los elementos de los grupos principales, haciendo énfasis en la gradación de las propiedades de los elementos a lo largo de la tabla periódica, más que fomentar divisiones engañosas entre metales y no metales. El capítulo 15 es una extensión natural de la química descriptiva, que muestra cómo es que la química de compuestos orgánicos y biológicos surge de las propiedades atómicas del carbono y sus pocos compañeros de enlace. El capítulo.22 sigue el ejemplo del capítulo 14 al aplicar los principios de la cinética, el equilibrio, la termodinámica y la electroquímica de los capítulos 6 al 21 a la geoquímica, la química del medio y la química industrial de los elementos.

Única en su género es la devoción de este libro hacia la bioquímica. En este libro existe una mayor cobertura para este estimulante campo que el que hay en cualquier otro texto de este tipo, pero está integrada en la discusión, notas al margen y en ensayos. La estructura y función de los biopolímeros constituye una gran parte del capítulo 15, mientras que otras discusiones exploran la forma molecular en fisiología, los factores de solubilidad en las estructuras de las membranas celulares y la acción de los antibióticos, principios de catálisis que se aplican a la especificidad y actividad enzimática, principios del equilibrio que relacionan el control metabólico, los procesos electroquímicos que producen y utilizan el ATP, y muchos temas más.

Para la segunda edición son nuevas, las incontables mejoras al arte y al texto en cada capítulo, incluyendo los siguientes cambios significativos:

• El capítulo 2 incluye ahora un enfoque sobre estructuras orgánicas e introduce la ley de Coulomb en una discusión anticipada del enlace iónico y covalente que prueba ser muy útil en los capítulos 8 y 9.
• El capítulo 4 está completamente revisado para resaltar las reacciones de precipitación, ácido-base y redox. También incluye una introducción al concepto de Bronsted y Lowry de la transferencia de protones y una sección nueva sobre las series de actividad de los metales.
• El capítulo 12 incluye ahora una nueva sección importante que resalta la producción y función de materiales de vanguardia: cristales líquidos, semiconductores electrónicos, cerámicas modernas e instrumentos nanotecnológicos.
• El capítulo 13 introduce ahora el concepto de entropía para la aplicación al comportamiento de las soluciones y las propiedades coligativas.
• Los capítulos 15 y 23 incluyen ahora un tratamiento de los isómeros más actualizado e imaginativo.