Fundamentos de química

502 Pages·1992·4.792 MB·Spanish

by  David E. Goldberg

FUNDAMENTOS
DE QUÍMICA
David E. Goldberg
FUNDAMENTOS
DE QUÍMICA

FUNDAMENTOS
DE QUÍMICA
DAVID E. GOLDBERG, Ph. D.
Profesor de Química
Brooklyn College
Traducción:
María Teresa Aguilar Ortega
Químico, Facultad de Química, UNAM
Profesora de inglés, Centro de Lenguas, Universidad Anáhuac
Revisión técnica:
Rosa María González Muradás
Q.F.B. Facultad de Química, UNAM
Profesora de asignatura, Depto. de Química Orgánica y Nuclear, UNAM
McGRAW-HILL
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Gerente de producto: Alexis Herrería Valero
Supervisor de traducción y corrección de estilo: César Suárez Azueta
Supervisor de producción: Zeferino García García
FUNDAMENTOS DE QUÍMICA
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra,
por cualquier medio, sin autorización escrita del editor.
DERECHOS RESERVADOS © 1992, respecto a la primera edición en español por
McGRAW-HILL INTERAMERICAINA DE MÉXICO, S. A. de C. V.
Atlacomulco 499-501, Fracc. Ind. San Andrés Atoto
53500 Naucalpan de Juárez, Edo. de México
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, Reg. Núm. 1890
ISBN 968-422-996-8
Traducido de la primera edición en inglés de
SCHAUM'S OUTLINE OF CHEMISTRY FOUNDATIONS
Copyright © MCMXCI, by McGraw-Hill, Inc., U. S. A.
ISBN 0-07-023679-8
1234567890 9087654321
Impreso en México Printed in Mexico
Esta obra se terminó de
imprimir en noviembre de 1991
en Litográfica Ingramex
Centeno No. 162-1
Col. Granjas Esmeralda
Delegación Iztapalapa
09810 México. D. F.
Se tiraron 4400 ejemplares
Al estudiante
El presente libro está diseñado para ayudar a comprender los fundamentos de la química. En
esta ciencia se requiere conocer la terminología para poder efectuar cálculos con facilidad. Se han
formulado diversos ejemplos y problemas con el fin de que el estudiante se familiarice con preguntas
que suenan diferente aunque en realidad son iguales (véase por ejemplo el problema 3.11), o
respuestas que son distintas aunque suenan muy similares (véanse problemas 4.27 y 5.11). No es
conveniente intentar memorizar las soluciones de los problemas (habrá otras cosas más importantes
que memorizar), sino tratar de comprender los conceptos que se aplican. Es necesario practicar
resolviendo problemas, porque además de la teoría, es preciso acostumbrarse a los diversos detalles
que se requieren para resolverlos con facilidad. ¡La clave para tener éxito en química es resolver
muchos problemas!
Para aprovechar mejor el libro conviene emplear una tarjeta de 13 X 20 cm para cubrir las
soluciones mientras se resuelve el problema. No hay que mirar primero la respuesta; es fácil conven-
cerse de que se sabe resolver el problema si se ve primero la respuesta, pero no es lo mismo
encontrarla por sí solo, tal como se hace en los exámenes. Al terminar, compárese el resultado con la
respuesta que se da. Si el método es distinto, no implica que sea incorrecto. Cuando la respuesta es
igual, es probable que dicho método sea correcto. De lo contrario, hay que intentar comprender en
qué radica la diferencia y en dónde se incurrió en algún error.
Algunos de los problemas que se dan son cortos, fáciles, o de ambos tipos (véanse por ejemplo
los problemas 5.10 y 5.14); están diseñados para aclarar algún punto en especial. Una vez obtenida
la respuesta correcta, hay que preguntarse por qué se formuló la pregunta. Otros problemas son
analogías de la vida diaria que ayudan a comprender algún principio de química. (Por ejemplo
véanse los problemas 2.1, 2.2, 4.14 a 4.17, 5.12 y 5.13, 17.7 y 18.9.) Es poco probable que se pregunte
en algún examen de química cuántos calcetines hay en tres docenas de ellos, pero será más probable
la pregunta de cuántos átomos de hidrógeno hay en 3 moles de moléculas de hidrógeno; el principio
de dicha pregunta aparecerá muchas veces a lo largo del curso.
Hay que asegurarse de comprender el significado químico de los términos que se introducen
durante el curso. Por ejemplo, "cifras significativas" quiere decir algo muy distinto en cálculos
químicos que en discusiones económicas. Los términos especiales que se emplean por primera vez en
el libro aparecen en letra cursiva. Cuando se encuentren términos de este tipo, deberán usarse con
frecuencia hasta comprender a la perfección su significado. En caso necesario, se podrá consultar el
glosario.
Es preciso emplear unidades adecuadas para las cantidades que se van a medir. Es muy distinto
decir que una mascota mide 10 cm de altura que decir que mide 4 metros. Después del capítulo 2,
siempre hay que intentar emplear el número correcto de cifras significativas en los cálculos. Además
hay que emplear los símbolos y abreviaturas del texto, o bien los que emplee el profesor para las
cantidades químicas. Cuando se usa un símbolo distinto, ocasiona confusión posterior al verlo
relacionado a una cantidad diferente.
Algunos problemas se dividen en partes. Una vez resueltas, hay que pensar si se puede obtener el
mismo resultado en caso de que sólo se formule la última parte. Las figuras 4-5, 8-6 y 11-10 ayudan a
V
VI AL ESTUDIANTE
comprender qué paso debe darse primero en un problema de apariencia compleja y cómo proceder
a partir de ahí.
El orden de los temas varía en diferentes cursos e inclusive en los mismos cursos impartidos en
instituciones distintas. Mediante la tabla de contenido, el índice, o ambos, se puede encontrar el
material que se desea estudiar. Los diversos cursos no siempre abarcan todo el material que se
presenta en esta obra. En caso de que algún problema resulte totalmente desconocido, pregúntese al
profesor si se cubre en el curso que se está llevando.
DAVID E. GOLDBERG
Prefacio
El presente libro está diseñado para ayudar a estudiantes que tienen poco o ningún conocimiento
de química a tener éxito en su primer curso. Puede emplearse con eficacia tanto en cursos prepara-
torios de química general a nivel universitario, como en cursos de química para estudiantes de artes.
También es de gran ayuda en el primer semestre del curso de química para enfermeras y en otros
campos relacionados con la salud. Inclusive es útil para cursos de química de secundaria y prepara-
toria y en cursos de química general para profesionistas.
El objetivo de la presente obra es ayudar al estudiante a desarrollar habilidades para resolver
problemas y a leer con precisión e interpretar problemas y preguntas científicas. Las analogías con
la vida diaria que se introducen en ciertos problemas hacen menos abstracto el principio subyacente.
Muchos fueron diseñados para aclarar puntos que suelen provocar confusión en un principio. Para
lograr su objetivo, la obra presenta los problemas por partes y después formula la misma pregunta
como una entidad, con el fin de ver si el estudiante puede llevar a cabo los diversos pasos sin formular
preguntas fragmentadas. También proporciona algunas cifras que son de gran utilidad para muchos
estudiantes.
El autor desea expresar su agradecimiento al excelente revisor y crítico, profesor Larry W.
Houk, y por la ayuda recibida de los editores de McGraw-Hill.
DAVID E. GOLDBERG
VII

Contenido
Capítulo 1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1
Introducción. Los elementos. Materia y energía. Propiedades. Clasificación de la
materia. Representación de los elementos. Leyes, hipótesis y teoría.
Capítulo 2 EL MÉTODO MATEMÁTICO EN QUÍMICA 13
Introducción. Sistema métrico. Números exponenciales. Método del factor marca-
do. Dígitos significativos. Densidad. Escalas de temperatura.
Capítulo 3 ÁTOMOS Y PESOS ATÓMICOS 55
Introducción. La teoría atómica. Pesos atómicos. Estructura atómica. Isótopos. La
tabla periódica.
Capítulo 4 FÓRMULAS Y PESOS FÓRMULA 73
Introducción. Moléculas y unidades fórmula. Fórmulas químicas. Pesos fórmula.
Composición porcentual de los compuestos. Fórmulas empíricas. Fórmulas molecu-
lares.
Capítulo 5 ENLACE QUÍMICO 103
Introducción. La regla del octeto. Iones. Notación puntual de electrones. Enlace
covalente. Diferencia entre enlace iónico y covalente. Predicción de la naturaleza del
enlace de los compuestos.
Capítulo 6 NOMENCLATURA INORGÁNICA 126
Introducción. Compuestos binarios de no metales. Manera de nombrar compuestos
iónicos. Manera de nombrar los ácidos inorgánicos. Sales ácidas. Hidratos.
Capítulo 7 ECUACIONES QUÍMICAS 147
Introducción. Balanceo de ecuaciones simples. Manera de predecir los productos de
una reacción.
Capítulo 8 ESTEQUIOMETRÍA 168
Cálculos molares. Cálculos con respecto a la masa. Cantidades limitantes.
Capítulo 9 ECUACIONES IÓNICAS NETAS 198
Introducción. Manera de escribir ecuaciones iónicas netas. Cálculos que se basan en
ecuaciones iónicas netas.
Capítulo 10 MOLARIDAD 212
Introducción. Cálculos de molaridad. Molaridades de iones. Reacciones en solución.
Titulación. Estequiometría de soluciones.