Table Of ContentZ
D
U
E
M
La séptima edición del best-seller Principios de Química, de Zumdahl y DeCoste, com- C
bina la mejor estructura de resolución de problemas con la pedagogía que permite a O D
los estudiantes habilitarse para resolver problemas independientes en el curso intro- S A
ductorio y más allá. Captura el interés del alumno a través de la cobertura inicial de T
H
E
las reacciones químicas, explicaciones accesibles y visualizaciones, y un énfasis en las Principios
L
aplicaciones cotidianas. Los autores explican conceptos químicos a partir de concep-
tos básicos, usando símbolos o diagramas, y terminan alentando a los estudiantes a
poner a prueba su propia comprensión de la solución. Este enfoque paso a paso ya ha
ayudado a cientos de miles de estudiantes a comprender los conceptos químicos prin- de química
cipales y a desarrollar habilidades para resolver problemas. El libro es conocido por su
enfoque en el aprendizaje conceptual y por la forma en que motiva a los estudiantes
P
mediante la conexión de los principios químicos de la vida real con las experiencias en
las discusiones de entrada de capítulo. La enseñanza sin igual del libro y los recursos r
i
de aprendizaje incluyen un sólido paquete de tecnología que ofrece ahora una elección Séptima edición
n
entre Online Web Learning (OWL) y Enhanced WebAssign.
c
i
Características
p
(cid:116)(cid:1)(cid:45)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:70)(cid:75)(cid:70)(cid:83)(cid:68)(cid:74)(cid:68)(cid:74)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:90)(cid:1)(cid:78)(cid:80)(cid:69)(cid:70)(cid:77)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:68)(cid:80)(cid:78)(cid:80)(cid:1)(cid:70)(cid:75)(cid:70)(cid:78)(cid:81)(cid:77)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:83)(cid:70)(cid:84)(cid:86)(cid:70)(cid:77)(cid:85)(cid:80)(cid:84)(cid:13)(cid:1)(cid:77)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:70)(cid:75)(cid:70)(cid:83)(cid:68)(cid:74)(cid:68)(cid:74)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:69)(cid:70)(cid:1)(cid:66)(cid:86)(cid:85)(cid:80)(cid:70)(cid:87)(cid:66)(cid:77)(cid:86)(cid:66)(cid:68)(cid:74)(cid:216)(cid:79)(cid:1) i
o
y los recuadros de desarrollo de habilidades apoyan a los autores en el método de
resolución de problemas “paso a paso”. s
(cid:116)(cid:1)(cid:38)(cid:77)(cid:1)(cid:109)(cid:79)(cid:66)(cid:77)(cid:1)(cid:69)(cid:70)(cid:1)(cid:68)(cid:66)(cid:69)(cid:66)(cid:1)(cid:68)(cid:66)(cid:81)(cid:211)(cid:85)(cid:86)(cid:77)(cid:80)(cid:1)(cid:74)(cid:79)(cid:68)(cid:77)(cid:86)(cid:90)(cid:70)(cid:1)(cid:78)(cid:66)(cid:85)(cid:70)(cid:83)(cid:74)(cid:66)(cid:77)(cid:1)(cid:68)(cid:80)(cid:79)(cid:1)(cid:85)(cid:207)(cid:83)(cid:78)(cid:74)(cid:79)(cid:80)(cid:84)(cid:1)(cid:68)(cid:77)(cid:66)(cid:87)(cid:70)(cid:13)(cid:1)(cid:86)(cid:79)(cid:1)(cid:83)(cid:70)(cid:84)(cid:86)(cid:78)(cid:70)(cid:79)(cid:1)(cid:69)(cid:70)(cid:77)(cid:1)(cid:68)(cid:80)(cid:79)(cid:85)(cid:70)(cid:79)(cid:74)-
d
do relevante, preguntas y problemas dispuestos en pares conforme a las secciones de
e
los capítulos, problemas adicionales que incorporan material de varias secciones,
preguntas de discusión en clase y “repasos acumulativos” que ponen a prueba con-
q
ceptos de bloques de capítulos previos.
u
(cid:116)(cid:1)(cid:51)(cid:70)(cid:69)(cid:66)(cid:68)(cid:68)(cid:74)(cid:216)(cid:79)(cid:1)(cid:66)(cid:68)(cid:85)(cid:86)(cid:66)(cid:77)(cid:74)(cid:91)(cid:66)(cid:69)(cid:66)(cid:1)(cid:69)(cid:70)(cid:77)(cid:1)(cid:85)(cid:70)(cid:89)(cid:85)(cid:80)(cid:1)(cid:90)(cid:1)(cid:77)(cid:66)(cid:84)(cid:1)(cid:73)(cid:66)(cid:67)(cid:74)(cid:77)(cid:74)(cid:69)(cid:66)(cid:69)(cid:70)(cid:84)(cid:1)(cid:78)(cid:66)(cid:85)(cid:70)(cid:78)(cid:200)(cid:85)(cid:74)(cid:68)(cid:66)(cid:84)(cid:1)(cid:71)(cid:86)(cid:79)(cid:69)(cid:66)(cid:78)(cid:70)(cid:79)(cid:85)(cid:66)(cid:77)(cid:70)(cid:84)(cid:13)(cid:1)(cid:85)(cid:66)(cid:77)(cid:70)(cid:84)(cid:1)
(cid:68)(cid:80)(cid:78)(cid:80)(cid:1)(cid:77)(cid:66)(cid:1)(cid:79)(cid:80)(cid:85)(cid:66)(cid:68)(cid:74)(cid:216)(cid:79)(cid:1)(cid:68)(cid:74)(cid:70)(cid:79)(cid:85)(cid:211)(cid:109)(cid:68)(cid:66)(cid:13)(cid:1)(cid:70)(cid:77)(cid:1)(cid:83)(cid:70)(cid:69)(cid:80)(cid:79)(cid:69)(cid:70)(cid:80)(cid:1)(cid:90)(cid:1)(cid:83)(cid:70)(cid:80)(cid:83)(cid:72)(cid:66)(cid:79)(cid:74)(cid:91)(cid:66)(cid:68)(cid:74)(cid:216)(cid:79)(cid:1)(cid:69)(cid:70)(cid:1)(cid:77)(cid:66)(cid:84)(cid:1)(cid:70)(cid:68)(cid:86)(cid:66)(cid:68)(cid:74)(cid:80)(cid:79)(cid:70)(cid:84)(cid:15)(cid:1)(cid:34)(cid:69)(cid:70)(cid:78)(cid:200)(cid:84)(cid:13)(cid:1) í
m
los tips de matemáticas, indicados por iconos, ayudan a los estudiantes a realizar sus
cálculos.
i
c
a
Séptima
edición
ZUMDAHL D COSTE
E
(cid:116)
SÉPTIMA EDICIÓN
Principios de química
Steven S. Zumdahl
Universidad de Illinois
Donald J. DeCoste
Universidad de Illinois
Traducción
Ing. Jorge Hernández Lanto
Revisión técnica
Maestra en Ciencias María Aurora Lanto Arriola
Profesora titular
Departamento de Química Inorgánica
Escuela Nacional de Ciencias Biológicas
Instituto Politécnico Nacional
Australia · Brasil · Japón · Corea · México · Singapur · España · Reino Unido · Estados Unidos
Principios de química © D.R. 2012 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.,
Séptima edición una Compañía de Cengage Learning, Inc.
Steven S. Zumdahl y Donald J. Corporativo Santa Fe
DeCoste Av. Santa Fe núm. 505, piso 12
Col. Cruz Manca, Santa Fe
Presidente de Cengage C.P. 05349, México, D.F.
Learning Latinoamérica Cengage Learning® es una marca registrada
Fernando Valenzuela Migoya usada bajo permiso.
Director editorial, de DERECHOS RESERVADOS. Ninguna parte de
producción y de plataformas este trabajo amparado por la Ley Federal del
digitales para Latinoamérica Derecho de Autor, podrá ser reproducida,
Ricardo H. Rodríguez transmitida, almacenada o utilizada en
cualquier forma o por cualquier medio, ya sea
Gerente de procesos para gráfico, electrónico o mecánico, incluyendo,
Latinoamérica pero sin limitarse a lo siguiente: fotocopiado,
Claudia Islas Licona reproducción, escaneo, digitalización,
grabación en audio, distribución en Internet,
Gerente de manufactura para distribución en redes de información o
Latinoamérica almacenamiento y recopilación en sistemas
Raúl D. Zendejas Espejel de información a excepción de lo permitido
en el Capítulo III, Artículo 27 de la Ley Federal
Gerente editorial de del Derecho de Autor, sin el consentimiento
contenidos en español por escrito de la Editorial.
Pilar Hernández Santamarina
Traducido del libro Introductory Chemistry. A Foundation.
Coordinador de manufactura Seventh Edition.
Rafael Pérez González Steven S. Zumdahl y Donald J. DeCoste
Publicado en inglés por Brooks/Cole, una compañía
Editores de Cengage Learning ©2011
Sergio R. Cervantes González ISBN: 978-1-4390-4940-2
Gloria Luz Olguín Sarmiento
Datos para catalogación bibliográfica:
Imagen de la portada Zumdahl, Steven S. y Donald J. DeCoste
© Nexus7/Dreamstime Principios de química.
Séptima edición
Composición tipográfica
Baktun 13 Comunicación ISBN 13: 978-607-481-870-3
Luis Ángel Arroyo Hernández
Gerardo Larios García Visite nuestro sitio en:
Beatriz Mota Ramírez http://latinoamerica.cengage.com
Impreso en México
1 2 3 4 5 6 7 15 14 13 12
CONTENIDO BREVE
1
Química: introducción ............................................................ 1
2
Mediciones y cálculos .............................................................. 14
3
Materia ..................................................................................... 56
4
Fundamentos químicos: elementos, átomos y iones ............. 74
5
Nomenclatura .......................................................................... 114
6
Reacciones químicas: introducción ......................................... 144
7
Reacciones en disoluciones acuosas ....................................... 166
8
Composición química .............................................................. 204
9
Cantidades químicas ............................................................... 248
10
Energía ...................................................................................... 288
11
Teoría atómica moderna ........................................................ 322
12
Enlace químico ......................................................................... 358
13
Gases ........................................................................................ 402
14
Líquidos y sólidos ..................................................................... 446
15
Disoluciones ............................................................................. 474
16
Ácidos y bases ........................................................................... 514
17
Equilibrio .................................................................................. 544
18
Reacciones de oxidación-reducción y electroquímica ............ 582
19
Radiactividad y energía nuclear ............................................. 614
20
Química orgánica .................................................................... 640
21
Bioquímica ................................................................................ 688
iii
CONTENIDO
Prefacio xiv
1
Química: introducción 1
1.1 Química: introducción 1
QUÍMICA EN ENFOQUE Doctora Ruth: heroína del algodón 4
1.2 ¿Qué es la química? 4
1.3 Resolución de problemas utilizando un método científico 5
QUÍMICA EN ENFOQUE Un problema misterioso 6
1.4 El método científico 8
1.5 Aprendizaje de la química 9
QUÍMICA EN ENFOQUE Química: un componente importante
de su educación 10
Repaso del capítulo 11
2
Mediciones y cálculos 14
2.1 Notación científica 15
2.2 Unidades 18
QUÍMICA EN ENFOQUE ¡Unidades críticas! 19
2.3 Mediciones de longitud, volumen y masa 20
QUÍMICA EN ENFOQUE Medición: pasado, presente y futuro 22
2.4 Incertidumbre en las mediciones 23
2.5 Cifras significativas 24
2.6 Resolución de problemas y análisis dimensional 30
2.7 Conversiones de temperatura: método para la resolución
de problemas 34
QUÍMICA EN ENFOQUE Termómetros diminutos 38
2.8 Densidad 42
Repaso del capítulo 46
3
Materia 56
3.1 Materia 57
3.2 Propiedades y cambios físicos y químicos 58
3.3 Elementos y compuestos 61
3.4 Mezclas y sustancias puras 62
QUÍMICA EN ENFOQUE Concreto: un material antiguo hecho
actualmente con alta tecnología 63
3.5 Separación de mezclas 65
Repaso del capítulo 67
Repaso acumulativo para los capítulos 1-3 72
v
vi Contenido
4
Fundamentos químicos: elementos, átomos y iones 74
4.1 Los elementos 75
4.2 Símbolos para los elementos 77
QUÍMICA EN ENFOQUE Elementos traza: pequeños pero cruciales 78
4.3 Teoría atómica de Dalton 80
QUÍMICA EN ENFOQUE No es cosa de risa 81
4.4 Fórmulas de los compuestos 81
4.5 Estructura del átomo 82
4.6 Introducción al concepto moderno de la estructura atómica 85
4.7 Isótopos 86
QUÍMICA EN ENFOQUE ¿“En cuál cabello” vive? 87
QUÍMICA EN ENFOQUE Historias de isótopos 89
4.8 Introducción a la tabla periódica 90
QUÍMICA EN ENFOQUE Ponerle el alto al arsénico 94
4.9 Estados naturales de los elementos 94
4.10 Iones 98
4.11 Compuestos que contienen iones 101
Repaso del capítulo 105
5
Nomenclatura 114
5.1 Nomenclatura de compuestos 115
QUÍMICA EN ENFOQUE Azúcar de plomo 116
5.2 Nomenclatura de compuestos binarios que contienen un metal
y un no metal (tipos I y II) 116
5.3 Nomenclatura de compuestos binarios que sólo contienen
no metales (tipo III) 124
5.4 Nomenclatura de compuestos binarios: repaso 126
QUÍMICA EN ENFOQUE Química a través de la filatelia 127
5.5 Nomenclatura de compuestos que contienen iones poliatómicos 129
5.6 Nomenclatura de ácidos 132
5.7 Escritura de las fórmulas a partir de los nombres 134
Repaso del capítulo 135
Repaso acumulativo para los capítulos 4-5 142
6
Reacciones químicas: introducción 144
6.1 Evidencia de una reacción química 145
6.2 Ecuaciones químicas 147
6.3 Balanceo de ecuaciones químicas 151
Contenido vii
QUÍMICA EN ENFOQUE El escarabajo que dispara en línea recta 153
Repaso del capítulo 158
7
Reacciones en disoluciones acuosas 166
7.1 Predicción de si ocurrirá una reacción 167
7.2 Reacciones en las que se forma un sólido 167
7.3 Descripción de las reacciones en disoluciones acuosas 177
7.4 Reacciones que forman agua: ácidos y bases 179
7.5 Reacciones de metales con no metales (oxidación-reducción) 182
7.6 Formas de clasificar las reacciones 186
QUÍMICA EN ENFOQUE Reacciones de oxidación-reducción.
Lanzamiento del transbordador espacial 188
7.7 Otras formas de clasificar las reacciones 189
Repaso del capítulo 193
Repaso acumulativo para los capítulos 6-7 201
8
Composición química 204
8.1 Conteo por peso 205
QUÍMICA EN ENFOQUE ¡Plástico que habla y escucha! 206
8.2 Masas atómicas: conteo de átomos por peso 208
8.3 El mol 210
8.4 Aprendiendo a resolver problemas 215
8.5 Masa molar 218
8.6 Composición porcentual de los compuestos 225
8.7 Fórmulas de los compuestos 227
8.8 Cálculo de las fórmulas empíricas 229
8.9 Cálculo de las fórmulas moleculares 236
Repaso del capítulo 238
9
Cantidades químicas 248
9.1 Información proporcionada por las ecuaciones químicas 249
9.2 Relaciones mol-mol 251
9.3 Cálculo de las masas 254
QUÍMICA EN ENFOQUE Automóviles del futuro 262
9.4 Concepto del reactivo limitante 264
9.5 Cálculos que involucran un reactivo limitante 266
9.6 Rendimiento porcentual 273
Repaso del capítulo 275
Repaso acumulativo para los capítulos 8-9 286
viii Contenido
10
Energía 288
10.1 Naturaleza de la energía 289
10.2 Temperatura y calor 291
10.3 Procesos exotérmicos y endotérmicos 292
10.4 Termodinámica 293
10.5 Medición de los cambios de energía 294
QUÍMICA EN ENFOQUE Café: caliente y rápido (con cal) 295
QUÍMICA EN ENFOQUE La naturaleza tiene plantas calientes 297
QUÍMICA EN ENFOQUE Caminar sobre fuego: ¿magia o ciencia? 300
10.6 Termoquímica (entalpía) 301
QUÍMICA EN ENFOQUE Metano: una importante fuente de energía 303
10.7 Ley de Hess 303
10.8 Calidad contra cantidad de energía 305
10.9 La energía y nuestro mundo 306
QUÍMICA EN ENFOQUE Ver la luz 310
10.10 La energía como fuerza conductora 311
Repaso del capítulo 315
11
Teoría atómica moderna 322
11.1 El átomo de Rutherford 323
11.2 Radiación electromagnética 324
QUÍMICA EN ENFOQUE La luz como atrayente sexual 325
QUÍMICA EN ENFOQUE Efectos atmosféricos 326
11.3 Emisión de energía de los átomos 327
11.4 Niveles de energía del hidrógeno 328
11.5 Modelo de Bohr del átomo 331
11.6 Modelo mecánico ondulatorio del átomo 331
11.7 Orbitales del hidrógeno 333
11.8 Modelo mecánico ondulatorio: desarrollo complementario 336
11.9 Arreglos electrónicos en los primeros 18 átomos de la tabla periódica 338
QUÍMICA EN ENFOQUE Momento magnético 341
11.10 Configuraciones electrónicas y la tabla periódica 342
QUÍMICA EN ENFOQUE Química del bohrio 343
11.11 Propiedades atómicas y la tabla periódica 347
QUÍMICA EN ENFOQUE Fuegos artificiales 349
Repaso del capítulo 351
Contenido ix
12
Enlace químico 358
12.1 Tipos de enlaces químicos 359
12.2 Electronegatividad 361
12.3 Polaridad de enlace y momentos dipolares 364
12.4 Configuraciones electrónicas estables y cargas en los iones 365
12.5 Enlace iónico y estructuras de los compuestos iónicos 368
12.6 Estructuras de Lewis 370
QUÍMICA EN ENFOQUE Abejas o no abejas 373
12.7 Estructuras de Lewis de moléculas con enlaces múltiples 374
QUÍMICA EN ENFOQUE Esconder el dióxido de carbono 375
QUÍMICA EN ENFOQUE Brócoli: ¿alimento milagroso? 377
12.8 Estructura molecular 381
12.9 Estructura molecular: modelo RPECV 382
QUÍMICA EN ENFOQUE Sabor: es la estructura la que cuenta 383
12.10 Estructura molecular: moléculas con enlaces dobles 387
QUÍMICA EN ENFOQUE Molécula minimotora 389
Repaso del capítulo 391
Repaso acumulativo para los capítulos 10-12 399
13
Gases 402
13.1 Presión 403
13.2 Presión y volumen: ley de Boyle 407
13.3 Volumen y temperatura: ley de Charles 411
13.4 Volumen y moles: ley de Avogadro 417
13.5 Ley de los gases ideales 419
QUÍMICA EN ENFOQUE ¡Los bocadillos también necesitan química! 424
13.6 Ley de Dalton de las presiones parciales 425
13.7 Leyes y modelos: repaso 429
13.8 Teoría cinética molecular de los gases 430
13.9 Las implicaciones de la teoría cinética molecular 431
13.10 Estequiometría de los gases 432
Repaso del capítulo 436
14
Líquidos y sólidos 446
14.1 El agua y sus cambios de fase 448
14.2 Requerimientos de energía para los cambios de estado 450
QUÍMICA EN ENFOQUE Las ballenas necesitan cambios de estado 451
