Quimica_Inorganica_Aprende_Haciendo_Lope - Matias Arredondo

Vista previa del material en texto

Química inorgánica es un libro que introduce a los alumnos de educación media superior al sorpren-
dente mundo de la ciencia de la materia y sus transformaciones.
En cada módulo encontrarás las siguientes herramientas de apoyo que te acompañarán durante tu 
aprendizaje:
Explicaciones sencillas: a partir de una redacción accesible y clara se ofrece un diálogo similar al 
que se da en una clase entre el profesor y el alumno.
Ejemplos resueltos: en los que el alumno deducirá sus propias estrategias para resolver pro-
blemas, muchos de ellos contextualizados en distintas áreas de nuestra vida cotidiana.
Ejercicios para comprobar tus conocimientos: son problemas para el autoaprendizaje que in-
cluyen respuestas al final del módulo.
Ejercicios de Aprende haciendo: no hay mejor forma para aprender que hacer: leer, repasar, re-
sumir, investigar, resolver ejercicios y problemas con distintos grados de dificultad que pongan a prueba 
tu comprensión de los conceptos, tu capacidad para usarlos y explicarlos, de modo que al hacerlo 
puedas culminar tu proceso de aprendizaje.
Ejercicios integradores: te servirán para reafirmar tus conocimientos, denominados ¡Me vuelvo 
experto! Si consigues ser un experto en cada uno de los temas presentados, tu aprendizaje de la 
química en esta etapa será sólido y podrás acceder más adelante a nuevos conocimientos, más 
complejos que te permitirán entender el mundo en el que vives y, sobre todo, hacer algo para mejorarlo. 
Actividades de reflexión: esta sección ofrece la oportunidad del intercambio de puntos de vista, 
una vez que hayas leído sobre el tema y adoptes tu propia postura que conlleve al bien común.
Actividades de investigación: en las que recibirás la orientación necesaria para desarrollar una de 
las habilidades más valiosas en la vida cotidiana, el poder identificar y procesar la información.
Quimnoticias: sección con ejemplos relevantes de la importancia que tienen distintos compuestos 
inorgánicos o reacciones que ocurren en nuestra vida y el modo en el que impactan nuestra salud 
y entorno.
Diagramas temáticos: es una herramienta cognitiva que te ayudará a relacionar los conceptos de 
manera ordenada, jerarquizada y simple, misma que presentará de manera general lo que se espera 
en cada módulo.
Química inorgánica
Aprende haciendo...
Química inorgánica
Aprende haciendo...
Leticia López Cuevas
Mónica Gutiérrez Franco
Luz María Arellano Pérez
Prentice Hall
Datos de catalogación bibliográfi ca
LÓPEZ CUEVAS, LETICIA; GUTIÉRREZ FRANCO, 
MÓNICA; ARELLANO PÉREZ, LUZ MARÍA
Química inorgánica. Aprende haciendo...
PEARSON EDUCACIÓN, México, 2010
ISBN: 978-607-442-512-3
Área: Ciencias
Formato: 21 � 27 cm Páginas: 416
Todos los derechos reservados
Editor: Lilia Moreno Olvera 
 e-mail: lilia.moreno@pearsoned.com 
Editor de desarrollo: Alejandro Gómez Ruiz
Supervisor de producción: José D. Hernández Garduño
PRIMERA EDICIÓN, 2010
D.R. © 2010 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V. 
Atlacomulco 500-5° Piso
Col. Industrial Atoto
53519, Naucalpan de Juárez, Estado de México
Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 1031
Prentice-Hall es marca registrada de Pearson Educación de México, S.A. de C.V. 
Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un siste-
ma de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o elec-
troóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor.
El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus 
representantes.
ISBN: 978-607-442-512-3
Impreso en México. Printed in Mexico.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 – 12 11 10 09
Prentice Hall
es una marca de
Agradecimientos
A mi esposo Fernando y a mis hijos Fernando y Erick, por acompañarme en la cristalización 
de este sueño.
A mis padres y hermanos por creer en mí.
Leticia López Cuevas
A mi esposo Uriel por su paciencia y apoyo. Y a mis amigos Juan y Adrián por ser siempre una 
fuente de esperanza.
Mónica Gutiérrez Franco
A Ro, Ernesto, Rolando Jr., familia, amigos y alumnos, quienes son fuente de aprendizaje, ins-
piración, fortaleza y vida.
Luz María Arellano Pérez
Prefacio
El estudio y la enseñanza de la química a nivel medio superior es uno de los retos más fuertes 
que enfrentan día a día los alumnos y profesores en las aulas. Es común escuchar a los estudian-
tes decir que se trata de una materia difícil, con la que se identifi can poco o nada; no obstante, 
están dispuestos a poner todo de su parte para lograr aprobarla. También es común escuchar a 
los profesores señalar la difi cultad que existe para aumentar los índices de aprobación en espe-
cial crear el gusto por esta clase de conocimientos. 
Por ello, el objetivo en este libro es favorecer y facilitar el aprendizaje, centrándolo en el 
alumno; para lograrlo se ofrecen explicaciones sencillas que guían al alumno a través de ejem-
plos que le permitan elaborar estrategias para resolver problemas, muchos de ellos contextuali-
zados dentro de las distintas áreas de nuestra vida.
No se trata sólo de preparar a las futuras generaciones de científi cos que tendrán a su cargo 
resolver los nuevos retos, sino de dar a todos los estudiantes una base general de conocimientos 
cuya apropiación favorecerá, sin duda, el desarrollo de diversas habilidades cognoscitivas, como 
la capacidad de análisis y síntesis, de relación entre conceptos y comportamientos e incluso la 
mecanización de operaciones, necesarias como herramientas para encontrar soluciones a los 
problemas planteados aquí y que es posible extrapolar a otras áreas del saber; además de do-
tarlos de herramientas con las cuales comprendan mejor el mundo físico que los rodea y desa-
rrollen criterios adecuados para manipularlo, de modo que su toma de decisiones tenga un 
sustento sobre el cual transformen la realidad que viven hacia el bien común. 
Y es gracias al conocimiento de la naturaleza, cada vez más detallado y profundo, que ha sido 
posible aprovecharla y transformarla para cubrir nuestras necesidades y tener una mayor cali-
dad de vida. Y en esa lucha incansable por generar nuevos satisfactores, también hemos gene-
rado una serie de daños a nuestro ambiente que no debemos ignorar porque nos afecta a todos 
y, por ello, en todos recae la responsabilidad de saber cuáles son las causas y los efectos de nues-
tras actividades, del uso que le damos a la materia y encontrar soluciones que nos permitan 
subsanar los daños que hemos provocado. 
Desde este punto de vista, resulta indispensable el conocimiento de la química para buscar 
soluciones y alternativas que permitan mejorar los satisfactores sin que nuestras actividades 
dañen el ambiente y que, además, nos hagan capaces de resolver problemas simples de la vida 
cotidiana como quitar una mancha de alguna prenda de vestir o del piso; alargar la vida útil de 
los productos que consumimos; conocer qué clase de sustancias dañan nuestra salud y cómo 
debemos manipularlas; qué materiales no deben mezclarse y cuáles darían como resultado 
uno de esos nuevos productos geniales con los que satisfacemos algún antojo o necesidad. Co-
nocimientos que en muchas ocasiones adquirimos en forma empírica, pero que tienen una 
explicación científi ca la cual es, precisamente, la que nos interesa que llegues a conocer, dado 
que esta clase de conocimiento te permitirá contar con mejores herramientas para reaccionar a 
tu entorno y transformarlo.
A lo largo de 10 módulos se te proporcionan los conocimientos básicos para saber química: 
comenzamos con la importancia de la ciencia de la materia en los distintos ámbitos de nuestra 
vida y la metodología que sigue para la adquisición de conocimientos, continuamos con los 
conceptos básicos que nos permitirán conocer mejor qué es la materia, sus categorías, sus com-ponentes y el modo en el que se comportan, así como la manera de predecir estos comporta-
mientos, para fi nalizar con la comprensión de las propiedades de las sustancias, su modo de 
reaccionar y la forma en la que se calculan las cantidades de materia que entran a un proceso de 
cambio, algo que, sin duda, es fundamental para la industria de la transformación. 
La comprensión de estos temas requiere de un sistema que favorezca tu autoaprendizaje, 
por ello, además de las explicaciones y ejemplos, contextualizados de modo que sea posible 
hacerte notar la importancia que tienen en diversos ámbitos del desarrollo humano, te ofrece-
mos una serie de ejercicios que denominamos Aprende haciendo, porque no hay mejor forma 
para aprender que hacer, la dinámica de estos ejercicios es que leas, repases, resumas, investigues 
y resuelvas ejercicios y problemas con distintos grados de difi cultad para que pongas a prueba 
tu comprensión de los conceptos y tu capacidad para usarlos y explicarlos con tus propias pala-
bras; de modo que al hacerlo culmines tu proceso de aprendizaje. También encontrarás ejerci-
cios integradores, al fi nal de cada módulo, que te servirán para reafi rmar tus conocimientos, de 
ahí que los hayamos denominado ¡Me vuelvo experto! Si consigues ser un experto en cada uno 
de los temas presentados, tu aprendizaje de la química en esta etapa será sólido y podrás acceder 
a nuevos conocimientos, más complejos, que te permitirán entender mejor el mundo en el que 
vives y, sobre todo, hacer algo para mejorarlo. 
Éste ha sido el compromiso y te ofrecemos este libro, ahora tú debes poner lo mejor de ti 
para que el estudio de la química deje de ser complicado y aburrido y se convierta en algo útil 
y divertido. 
Te deseamos mucho éxito en este arduo pero interesante camino que te espera en tanto 
aprendes un poco más de química. 
Las autoras
 
viii Prefacio
Contenido
Módulo 1
Introducción al estudio de la materia y la energía 1
Relevancia del estudio de la ciencia de la materia 3
Importancia del estudio de la ciencia de la materia en los contextos científi co, 
tecnológico, social, económico y ambiental 3
Importancia estratégica del estudio de la ciencia de la materia en el desarrollo 
sostenible de las comunidades 6
Ciencia de la materia, su defi nición y su relación con otras ciencias 7
La química como ciencia fundamental dedicada al estudio de la materia 
y sus relaciones con otras áreas del conocimiento 7
Mediciones y método científi co 11
Unidades del Sistema Internacional y del Sistema Inglés que corresponden 
a las magnitudes de: longitud, masa, cantidad de materia, tiempo, 
temperatura, área, volumen, densidad, presión 11
Problemas de conversión de unidades 14
Los pasos del método científi co experimental 25
Módulo 2
Organización y comportamiento de la materia 33
Materia y energía 35
Conceptos de materia, energía cinética y potencial 35
Los cinco estados físicos de la materia 36
Cambios de estado de agregación 38
Clasifi cación de los tipos de materia 41
Propiedades y cambios de la materia 46
Cambio físico y cambio químico 46
Propiedades físicas y químicas 47
Diferenciación entre propiedades y cambios de las sustancias 48
Métodos de separación de mezclas 49
Filtración 49
Evaporación 50
Cristalización 51
Decantación 51
Destilación 52
Cromatografía 52
Centrifugación 53
Imantación 54
Módulo 3
Estructura atómica 61
Concepto de átomo 63
El átomo, el ladrillo de la materia 63
Evolución de los modelos atómicos 64
Aportaciones más importantes de los modelos atómicos de Dalton, 
Th omson y Rutherford 64
Partículas subatómicas 69
Las partículas subatómicas fundamentales: electrón, protón y neutrón 69
Número atómico (Z), masa atómica (A), masa atómica promedio e isótopos 69
Átomos neutros y iones 71
Concepto de átomo neutro, ion, anión y catión, en función de su número 
de masa y su número atómico 71
Modelo atómico de Bohr 78
Principales características 78
Módulo 4
El modelo atómico actual 85
El modelo de la mecánica cuántica 87
Aportaciones de De Broglie, Heisenberg y Schrödinger al modelo atómico actual 87
Modelo atómico de la mecánica cuántica 88
Números cuánticos y confi guración electrónica 88
Números cuánticos y modelo atómico de la mecánica cuántica 88
Relación de la confi guración electrónica de un átomo con los números cuánticos 90
Confi guraciones electrónicas de iones 93
Cálculo de los cuatro números cuánticos para el electrón diferencial de 
cualquier elemento a partir de su confi guración electrónica y viceversa 94
Módulo 5
Clasifi cación periódica 101
Confi guración electrónica y periodicidad 103
Breve reseña histórica del desarrollo de la clasifi cación periódica de los elementos 103
Relación entre la confi guración electrónica, los números cuánticos y la estructura 
de la tabla periódica 104
Periodos y confi guración electrónica 105
Ubicación de los elementos en la tabla periódica en función de su confi guración 
electrónica y números cuánticos 109
Tabla periódica, sus características y propiedades 115
Clasifi cación de los elementos de acuerdo con su confi guración electrónica terminal 115
Características de los metales, no metales y metaloides en la tabla periódica 119
Propiedades periódicas 121
Impacto en el ambiente y en la salud humana por el uso de los metales pesados 123
x Contenido
Módulo 6
Enlaces químicos 125
La regla del octeto, los electrones de valencia y su relación con la posición 
de los elementos en la tabla periódica y el tipo de enlace químico que forman 127
Enlaces: en busca de la estabilidad 127
Estructuras de Lewis y fórmulas estructurales 128
Los diferentes tipos de enlace químico y las propiedades que se derivan 131
Enlace iónico o electrovalente 131
Enlaces covalentes 133
Puentes de hidrógeno 144
Enlace metálico 145
Módulo 7
Nomenclatura y fórmulas químicas 149
Nombres y fórmulas químicas 151
Números de oxidación 151
Determinación del número de oxidación 151
Tipos de compuestos inorgánicos 156
Nomenclatura IUPAC de compuestos inorgánicos 159
Nombres y fórmulas de los iones monoatómicos y poliatómicos comunes 159
Nomenclatura y escritura de fórmulas de los compuestos inorgánicos binarios 
y ternarios de acuerdo con las reglas de nomenclatura sistemática (IUPAC) 163
Módulo 8
Cambios químicos de la materia 191
Representación y signifi cado de las reacciones químicas 193
Ecuaciones químicas y su simbología 193
Las ecuaciones químicas y la ley de la conservación de la materia 194
Tipos de reacciones inorgánicas 194
Reacciones de síntesis o combinación 195
Reacciones de descomposición 195
Reacciones de sustitución o desplazamiento simple 195
Reacciones de doble sustitución o doble desplazamiento 196
Reacciones de neutralización: una reacción de doble sustitución 196
Balanceo de ecuaciones químicas y escritura de los productos de una reacción 199
Balanceo de reacciones químicas por el método de inspección o tanteo 199
Reacciones químicas para la formación de óxidos, hidróxidos, ácidos y sales 200
Conceptos de oxidación, reducción, agente oxidante y agente reductor 204
Reglas básicas para balancear una ecuación química por el método de redox 206
Contenido xi
Módulo 9
Cálculos estequiométricos 213
Cantidad de materia 215
Defi nición de mol y su relación con la masa molar, el número de Avogadro 
y el volumen molar 215
Interpretación de una ecuación química en términos de moles, masa y volumen 221
Problemas estequiométricos 222
Problemas estequiométricos masa-masa 222
Problemas estequiométricos masa-volumen 224
Problemas estequiométricos volumen-volumen 226
Reactivo limitante en las reacciones químicas y la importancia de la 
estequiometría en la producción a nivel industrial 228
Ley de los gases ideales 231
Módulo 10
Agua, soluciones y pH 243
El agua y sus propiedades 245
Importancia del agua para el sostenimiento de la vida y como disolvente universal 245
Tipos de soluciones (o disoluciones) 248
Diferentes tipos de soluciones 248
Cálculo de concentraciónde soluciones 250
Cálculos para la preparación de soluciones porcentuales y molares 250
Concepto de pH y su escala 255
Importancia del pH en los procesos biológicos 257
Sección de actividades 261
Ejercicio integrador de todos los módulos 379
Ejercicio integrador de todos los módulos clave de respuestas 389
xii Contenido
Módulo 1
Introducción al estudio de la materia 
y la energía
Objetivos temáticos:
Relevancia del estudio de la ciencia de la materia
Ejemplifi carás la importancia del estudio de la ciencia de la materia en los contextos científi co, tecnológico, 
social, económico y ambiental.
Describirás la importancia estratégica del estudio de la ciencia de la materia en el desarrollo sostenible de las 
comunidades.
Ciencia de la materia, su defi nición y su relación con otras ciencias
Defi nirás a la química como la ciencia fundamental del estudio de la materia e identifi carás sus relaciones 
con otras áreas del conocimiento.
Mediciones y método científi co
Identifi carás las unidades del Sistema Internacional y del Sistema Inglés que corresponden a las magnitudes 
de: longitud, masa, cantidad de materia, tiempo, temperatura, área, volumen, densidad y presión.
Aprenderás a hacer conversión de unidades en ambos sistemas, para resolver problemas que se dan en tu 
propio contexto.
 Aplicarás los pasos del método científi co experimental: observación, identifi cación del problema e identifi -
cación de variables en fenómenos que requieran medición.
2 Química inorgánica
M
at
er
ia
 
y 
ca
m
bi
o
Q
uí
m
ic
a 
in
or
gá
ni
ca
Q
uí
m
ic
a 
or
gá
ni
ca
B
io
qu
ím
ic
a
Fi
si
co
-
qu
ím
ic
a
Q
uí
m
ic
a 
an
al
íti
ca
M
ét
od
o 
ci
en
tífi
 c
o
Q
uí
m
ic
a
O
bs
er
va
ci
ón
Id
en
tifi
 c
ac
ió
n 
y 
pl
an
te
am
ie
nt
o 
de
l p
ro
bl
em
a
C
on
st
ru
cc
ió
n 
de
l m
ar
co
 te
ór
ic
o
H
ip
ót
es
is
Ex
pe
ri
m
en
ta
ci
ón
Te
or
ía
Le
y
C
ie
nt
ífi 
co
Te
cn
ol
óg
ic
o
So
ci
al
Ec
on
óm
ic
o
A
m
bi
en
ta
l
V
ar
ia
bl
e 
in
de
pe
nd
ie
nt
e
(c
au
sa
)
V
ar
ia
bl
e 
de
pe
nd
ie
nt
e
(e
fe
ct
o)
M
ed
ic
io
ne
s
Si
st
em
a 
in
te
rn
ac
io
na
l
Si
st
em
a 
in
gl
és
U
ni
da
de
s 
fu
nd
am
en
ta
le
s
U
ni
da
de
s 
de
riv
ad
as
la
 im
po
rt
an
ci
a 
de
 s
u 
es
tu
di
o 
en
 lo
s 
co
nt
ex
to
s
la
 e
st
ud
ia
 la
pa
so
s
co
nv
er
si
on
es
se
 a
po
ya
 e
n
a 
tr
av
és
 d
e
y 
su
s
Á
re
a
V
ol
um
en
D
en
si
da
d
Pr
es
ió
n
M
as
a
Lo
ng
itu
d
Te
m
pe
ra
tu
ra
Ti
em
po
C
an
tid
ad
de
 s
us
ta
nc
ia
In
te
ns
id
ad
lu
m
in
os
a
C
or
ri
en
te
el
éc
tr
ic
a
y 
su
s 
pr
in
ci
pa
le
s
ra
m
as
 s
on
se
 a
po
ya
 e
n
so
n
 M
ód
ul
o 
 1
In
tr
od
uc
ci
ón
 a
l e
st
ud
io
 d
e 
la
 m
at
er
ia
 y
 la
 e
ne
rg
ía
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 3
Relevancia del estudio de la ciencia de la materia
Importancia del estudio de la ciencia de la materia en los contextos científi co, 
tecnológico, social, económico y ambiental
Desde la Antigüedad el ser humano manifestó su gran necesidad por comprender y explicar los fenómenos que 
se relacionan con los cambios que experimenta la materia; en un principio, la mayoría de las ideas que fueron 
aceptadas y prevalecieron durante siglos se fundamentaron en mitos y creencias que se asocian con la religión y 
otros aspectos culturales de las sociedades primitivas. Mucho tiempo después, conforme la época de la Ilustra-
ción1 propició el desarrollo de nuevas ideas, comenzó a predominar la lógica racional que exigía la demostración 
empírica, con hechos tangibles y susceptibles de medir y reproducir, de las generalizaciones, teorías y leyes, que 
se hacían sobre los fenómenos. 
Durante el siglo xviii Francis Bacon (1561-1626) expuso una serie de pasos sistemáticos que desde entonces 
permiten al investigador generar conocimiento; a este modo de proceder para indagar la naturaleza de la mate-
ria y poder explicarla mejor, de un modo más objetivo, se le conoce como método científi co. El conjunto de 
conocimientos sobre la materia, sus propiedades, su comportamiento, sus reacciones, su estructura y sus aplica-
ciones, así como las consecuencias de su uso, conforma lo que ahora se conoce como la ciencia de la materia, la 
química. 
La cantidad de conocimiento que se acumuló desde entonces es muy vasto, pero fue durante el siglo xx que 
la química logró explicar y descubrir una enorme cantidad de principios, teorías y leyes que encontraron mu-
chísimos campos de aplicación en las industrias alimentaria, farmacéutica y textil, entre otras. La generación de 
nuevos materiales como los polímeros con los que se elaboran los plásticos, los aditivos que se agregan a los 
alimentos y a los medicamentos, los nuevos materiales con los que se construye un sinnúmero de objetos y 
aparatos como: televisores, computadoras, teléfonos, electrodomésticos, automóviles, casas, mobiliario, acceso-
rios para ofi cina, para el hogar y de uso personal, son algunos de los aspectos de la vida cotidiana en los que está 
presente la química.
La química ha auxiliado al desarrollo de distintas áreas y ha recibido el apoyo de otras; y es de esta interrela-
ción que se derivan los diversos avances tecnológicos; sin embargo, lo anterior sólo es uno de los aspectos en los 
que el conocimiento de la materia ha mostrado su enorme relevancia y utilidad.
A continuación se mencionan algunas áreas y ejemplos en los que el desarrollo y evolución de la ciencia de 
la materia, la química, proporcionó conocimientos que han servido para cubrir diversas necesidades y procurar-
nos el estilo de vida con el que contamos actualmente, aunque también han reportado desventajas.
Científi co
En este ámbito se aprecia la aportación del conocimiento químico con base en dos criterios: como ciencia pura 
y como ciencia aplicada. 
El conocimiento, por su valor intrínseco, ya de por sí es valioso. Entender las reglas que rigen el comporta-
miento de la materia y las características de los elementos que la componen nos permite ubicarnos más cerca 
de la realidad y alejarnos de falsas creencias que, en última instancia, no producen benefi cios que permitan sa-
tisfacer necesidades reales. En el ámbito de la ciencia pura se presenta el conocimiento como una explicación 
objetiva y reproducible de la realidad, con independencia del uso que se le dé a dicho conocimiento.
No obstante, los hallazgos sobre la naturaleza de la materia y su comportamiento han encontrado una diver-
sidad de usos, lo que convirtió a la ciencia pura en ciencia aplicada; en este ámbito, el conocimiento presenta un 
potencial de aplicación para satisfacer necesidades y deseos muy variados. 
1 La Ilustración es una corriente del pensamiento del siglo xvii, nace en Francia y se extiende por toda Europa y América durante casi 
todo el siglo xviii. Esta corriente se basa en la razón e infl uye en la ciencia, la fi losofía, la política y la sociedad.
4 Química inorgánica
Uno de los ejemplos más sobresalientes es el desarrollo de la industria de los plásticos. La producción de 
nuevos polímeros no sólo generó una enorme variedad de productos que llenan los comercios, sino que prome-
te la continua ampliación de los horizontes de nuestra evolución, de modo tal que la producción de nuevos sa-
tisfactores parece infi nita: ¿Algún día los plásticos lograrán imitar todas y cada una de las características de las 
estructuras que componen nuestro cuerpo, de modo que sea posible sustituir cualquier parte del organismo? 
¿Crees que se logre la producción de nuevos materiales para elaborar vehículos menos pesados y más resistentes, 
para que el consumo del combustible que utilicen disminuya apreciablemente? ¿Alguien encontrará una mezcla 
de sustancias que alivie los molestos síntomas de cualquier gripe? ¿Será posible, algún día, curar cualquiera de 
las enfermedades para las cuales, actualmente, no existe un remedio?
Cada día la química aplicadaavanza en esa dirección, busca solucionar éstos y muchos otros problemas y 
deseos del ser humano.
Tecnológico
Por fortuna, en algún momento el sueño se hace realidad. Justo cuando la ciencia aplicada logra llevar hasta 
nuestros hogares todos esos productos y servicios que hacen más confortable la vida, la ciencia se convierte en 
tecnología. 
El impacto de las diversas tecnologías es evidente por todas partes: cuentas con una enorme variedad de 
productos para tu aseo, arreglo, vestido; medios de comunicación y de transporte que facilitan el arribo a la es-
cuela, al trabajo, al mercado, a casa de un amigo, aunque se encuentren muy lejos… Y qué decir de las calles, 
carreteras, banquetas y puentes con que cuentan los distintos caminos. Mobiliario y equipos electrónicos que 
nos enteran de lo que pasa en el mundo, que nos entretienen y divierten, como la televisión, el radio, las revistas, 
el IPod… ¡El teléfono celular sin el cual parecería que la vida deja de funcionar!; servicios como el suministro 
de agua, el alumbrado público y el gas que utilizan las estufas y los calentadores de nuestros hogares… 
En este ámbito la interacción y aportaciones que realizan otras ciencias y con las cuales se encuentra en es-
trecha relación la química, ha sido fundamental para el progreso y evolución del conocimiento y de “ese poder 
llevarlo a la práctica y al uso”. 
Ahora mismo debes tener en mente algunos ejemplos de tecnologías que resultan indispensables para que tu 
vida pueda seguir adelante, de la mejor forma posible… ¿Podrías compartir con tu profesor y compañeros de 
clase algunos ejemplos concretos? 
Social
El desarrollo de la ciencia y la tecnología ha permitido que la sociedad conozca mejor la naturaleza del medio 
en el que se desenvuelve, lo que ha facilitado la creación de todos esos materiales que componen nuestro entor-
no, y que le dan una confi guración propia y característica a nuestra época. 
Contar con nuevos productos que satisfacen nuestras necesidades y deseos, y nos procuran una vida más 
confortable e incluso prolongada, en comparación con lo que se tenía hace varias décadas (y no se diga hace un 
siglo o más), promovió cambios importantes en nuestro modo de ser, de pensar, de hacer e incluso de desear e 
imaginar. Haz un ejercicio simple, pregunta a tus abuelos: ¿Cómo podían vivir sin todos esos productos alimen-
ticios que se enlatan, liofi lizan, ultrapasteurizan, irradian, congelan y modifi can genéticamente, que abundan 
hoy en día en los supermercados?, ¿sin todas esas variedades de leche para todo tipo de gustos y necesidades 
(leche entera, descremada, semidescremada, light, deslactosada, etc.)? Y no vayas tan lejos… pregunta a tus pa-
dres y profesores: ¿Cómo le hacían para soportar la adolescencia sin teléfono celular o sin una pequeña laptop 
que hoy en día puedes llevar y traer a donde sea y gracias a la cual te mantienes en estrecho contacto con tus 
amigos? ¿Sabes cómo hacíamos nuestras tareas y cuánto tiempo nos llevaba (sin Yahoo!, Google, sin Word, 
Excel, sin impresora ni escáner…)?
No cabe duda, las reglas que rigen nuestro comportamiento y posibilidades han variado mucho en tan sólo 
unas décadas. Es inevitable recordar que durante los años ochenta del siglo pasado, no había tantos productos 
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 5
que ayudaran a mantener en lo alto esos fl ecos esponjosos sin que parecieran de yeso o de cartón; y ni que hablar 
de esos espeluznantes castigos dentro de nuestras habitaciones, porque realmente eran castigos: sin celular, sin 
computadora, sin Internet… ¡Aislados por completo del mundo! Al menos había cintas en casete para escuchar 
música en los famosos “Walk man”. 
Y en un ámbito más global es posible apreciar que el poder del mito ha ido cediendo lugar a la ciencia; en 
principio hubo una época oscurantista que dio paso a una ilustrada y, posteriormente, ya en últimas fechas, a la 
Era del conocimiento, una época en la cual el poder ser, hacer y tener se centra en la capacidad de los individuos 
para conocer y entender el mundo que los rodea y generar bienes y satisfactores con los cuales es posible modi-
fi car la realidad para obtener mayor felicidad en distintos aspectos, aunque las consecuencias por el uso y el 
abuso de los recursos deban vivirse in situ, sin mayores previsiones.
Y el conocimiento avanza y cambia en forma vertiginosa; ahora es posible interactuar con otras culturas que 
se transforman de diversas maneras, gracias al desarrollo de todos los medios de comunicación y de transporte 
que aparecen o se modifi can continuamente, acercándonos más y a una velocidad impresionante. En conse-
cuencia hemos adquirido hábitos y costumbres distintas que modifi can nuestro modo de ser y de querer existir; 
no obstante, es posible apreciar ventajas y desventajas que dependen del enfoque que demos al benefi cio o per-
juicio que reporta cada uno de los nuevos conocimientos. Es este mundo “globalizado” el que ha transformado 
la manera en que se concibe la economía, la política e incluso la ética, que sustenta las leyes y reglas que rigen 
nuestro comportamiento, y las posibilidades para nuestro desarrollo en distintos aspectos.
¿Qué cambio social notable detectas en esta primera década del siglo xxi, como producto de los avances de 
la química en alguno de los ámbitos en que incide? ¿Cuál será la consecuencia a corto, mediano y largo plazos 
en tu vida y en la de tu comunidad por este avance?
¿Cómo concibes a la sociedad del futuro y a sus reglas? ¿Crees que suceda un cambio dramático en la forma 
actual de vida? Haz una comparación similar a la que se realiza entre nuestra sociedad del siglo xx y la del xix, 
xviii, xvii…
Económico
¿Sabes cuál es el recurso en el que se sustenta la economía mundial? ¿Sabes cuál es el principal recurso que 
sostiene a la economía mexicana actualmente? ¿Qué le da valor al dinero? ¿Por qué vale más el oro que la plata? 
¿Por qué vale tanto un diamante? ¿Por qué son más ricos los países que desarrollan tecnologías de punta, incluso 
cuando no cuentan con yacimientos de materiales valiosos o los poseen en cantidades escasas?
Los hallazgos y avances de la química establecen los parámetros que dan un valor monetario a los objetos. 
Aunque las bases de la economía actual provienen de prácticas muy antiguas, las nuevas tecnologías permiten 
modifi car las reglas que rigen el mundo de los bienes materiales y sus valores. 
Sin duda alguna, el desarrollo de la ciencia de la materia afecta los referentes que dan valor a un objeto… 
¿Crees que el precio del diamante o del oro se mantenga igual el día en que se produzcan en forma sintética, a 
gran escala y a un bajo costo, como resultado de alguna innovación tecnológica? ¿El mundo sería igual si fuera 
posible producir en unos cuantos días petróleo artifi cial? ¿Entonces habrá que apelar a otros referentes para 
asignar valor económico a nuestro entorno? 
Ambiental
El actual desarrollo tecnológico ha rendido en un sinnúmero de benefi cios que se señalaron en las secciones an-
teriores; sin embargo, también hay una larga lista de daños y perjuicios que atentan contra el ambiente y la salud 
de todos los seres que habitan el planeta. Sin duda, el ejemplo más evidente es el cambio climático que experi-
menta la Tierra en diversas regiones, producto del uso desmedido de hidrocarburos y sustancias derivadas del 
petróleo que contaminan el aire, el agua y la tierra; generan desequilibrios diversos que conducen a la extinción 
de la vida, la incidencia de enfermedades respiratorias e incluso en problemas sociales, políticos y económicos 
que resultan de la lucha por controlar la explotación de los recursos con que cuenta la Tierra. 
6 Química inorgánica
¿Conoces otras tecnologías que provoquen daños al ambiente o a la integridad de los seres vivos? ¿Cuál es la 
solución a los problemas que derivan de esos desarrollos tecnológicos? ¿Qué puedes hacer para contribuir a 
la solución? ¿Crees que algún día el serhumano encuentre un equilibrio con su ambiente y logre recuperarlo? 
¿Estaremos a tiempo?
Actividad opcional
1. Revisa las ideas y refl exiones sobre la importancia del estudio de la ciencia de la materia en los contextos 
científi co, tecnológico, social, económico y ambiental y debate con tus compañeros las respuestas a las 
preguntas que se plantean tanto en el texto como a las de tu profesor y las que ustedes mismos deben 
elaborar en un ensayo que exprese sus expectativas sobre el futuro, tanto en lo individual, como en lo fa-
miliar, comunitario y global.
2. Investiga cuáles son los tres principales productos que exporta México, su relación con la química y el im-
pacto que tiene esta actividad en la economía del país. Asimismo, indica tres productos que resulten de la 
importación y sean indispensables para tu vida.
3. Te recomendamos investigar sobre los siguientes temas que se relacionan con la ciencia de la materia y tu 
vida:
 a) La capa de ozono y agentes que la dañan.
 b) El efecto invernadero, su generación y consecuencias.
 c) El efecto ártico.
 d) Los materiales no biodegradables que se entierran o se acumulan en la litosfera y en el mar.
 e) Los metales pesados y sus efectos en la salud y el ambiente.
 f ) La radiactividad y sus efectos en la salud y el ambiente.
 g) El sexto periodo de extinción masiva de vida en la Tierra, sus principales causas y consecuencias actua-
les y futuras.
Importancia estratégica del estudio de la ciencia de la materia en el desarrollo 
sostenible de las comunidades
¿Y el futuro?
En la actualidad es fundamental que el desarrollo científi co y tecnológico contemple el cuidado y conservación 
del ambiente y de la salud, por lo que deben encontrar materiales y métodos que permitan la preservación de los 
recursos naturales, de esto depende la conservación de la vida de todas las especies que hay en nuestro planeta, 
incluso la del hombre. 
La explotación del petróleo, la tala de selvas y bosques, el uso indiscriminado y el desperdicio de agua potable 
de manantiales y pozos y de otros recursos no renovables, son actividades que ponen en riesgo la superviven-
cia de nuestra propia especie. 
En años recientes han cobrado mayor auge las ciencias biotecnológicas que ofrecen alternativas para generar 
materia prima a partir de recursos renovables: combustibles que provengan de fermentaciones, como el alcohol 
etílico; colorantes y aromas de origen vegetal y microbiológico e incluso provenientes de los insectos, como 
el rojo cochinilla; procesos “verdes” para elaborar productos biodegradables en los que se evita la generación 
de subproductos. 
Ésta es la base de lo que se conoce como desarrollo sostenible, que no sólo hará posible dar mayores cuidados 
al ambiente, sino también sustituir muchos productos provenientes del petróleo y de otros recursos no renovables. 
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 7
A continuación te presentamos algunas frases famosas que se refi eren a nuestro ambiente, la idea es que las 
conozcas y refl exiones:
El hombre protege lo que ama.
Jacques-Yves Cousteau
Cada persona tiene el derecho de heredar un planeta no contaminado en el cual todas las formas de vida 
puedan fl orecer.
Carta de Derechos de las Generaciones Futuras. Nuclear Age Peace Foundation 1998-2006
Estamos seguros de que tú conoces alguna, compártela con tu profesor y compañeros. 
Ciencia de la materia, su defi nición y su relación con otras ciencias
La química es un área de la ciencia que investiga las características y composición de todos los elementos, así 
como sus cambios y su relación con la energía; también estudia sus propiedades, la nomenclatura de las sus-
tancias, sus aplicaciones y el impacto que tienen en distintos ámbitos de la vida y para ello establece interrela-
ciones con otras ciencias.
La química es una ciencia física (estudia a la materia inanimada) y es una ciencia experimental porque el 
conocimiento que ofrece depende de fenómenos que se comprueban mediante ensayos repetidos.
El conocimiento que recopila una ciencia se agrupa en distintas áreas y su aplicación requiere interdiscipli-
nariedad, uso de los saberes de otras disciplinas. Por ejemplo, la química auxilia a la astronomía, así da origen a 
una disciplina más específi ca como es la astroquímica, estudio de la composición de los astros; por otra parte, al 
apoyar a la geología da origen a la geoquímica y entonces es posible determinar la composición de las distintas 
capas de la Tierra; además, la medicina y el derecho se interrelacionan mediante la química forense, cuyas apor-
taciones sustentan y evidencian las investigaciones que cada una realiza. Para que te des una idea de lo anterior 
observa alguno de los muchos programas de televisión que existen, cuya trama ilustra las aportaciones que ofre-
cen científi cos, casi siempre un equipo interdisciplinario, para resolver un caso de asesinato. Si conoces un 
programa o libro que ilustre este tema indícalo a tu profesor para que el resto del grupo lo consulte. 
Todas las ciencias recurren a la química como herramienta, pero también la química dispone del conoci-
miento que aportan otras ciencias para elaborar un contexto en el que se realicen sus aplicaciones. Es en esta 
interdisciplinariedad que la ciencia se transforma en tecnología. 
¿Crees que tener una buena base de conocimientos de química puede enriquecer tu vida actual y futura?, ¿tus 
aprendizajes de esta ciencia te servirán en el ámbito profesional en el que te desenvuelvas? Conforme avance-
mos en el estudio de esta ciencia valorarás aún más la importancia que tiene en tu desarrollo. 
La química como ciencia fundamental dedicada al estudio de la materia y sus relaciones 
con otras áreas del conocimiento
La química es la ciencia que describe la estructura de la materia, sus componentes y las causas de su cambio.
La ciencia se defi ne como el conocimiento sistemático de todo lo que nos rodea. La química, entonces, es el 
conocimiento sistemático de la materia.
La ciencia es el intento de relacionar la caótica diversidad de nuestra experiencia sensorial con un sis-
tema lógico y uniforme de pensamiento.
Albert Einstein
8 Química inorgánica
Puesto que existen muchos aspectos de la materia a estudiar, desde distintos ángulos y enfoques, conviene 
subdividir el estudio de la química en diversas ramas, algunas de las cuales surgen de la propia ciencia de la 
materia, como son la química inorgánica, la química orgánica y la química analítica, cuyas características y dis-
tinciones se apuntan un poco más adelante.
Líneas arriba te indicamos la interrelación entre las ciencias; sin embargo, en el caso de la química hay un par 
de ciencias con las que tiene un vínculo continuo y que son indispensables para generar conocimientos especí-
fi cos y útiles para el ser humano: la física y la biología, que en su relación derivan otras dos ramas de suma im-
portancia: la fi sicoquímica y la bioquímica. 
La física estudia a la materia, pero desde el punto de vista de su manifestación como energía: el movimiento 
(mecánica y cinética), el comportamiento de la electricidad y el magnetismo, del sonido, de la luz y de otras 
formas de energía. Por su parte, la biología investiga a los seres vivos que, fi nalmente, están hechos de materia. 
A continuación describimos el objeto de estudio de las cinco ramas de la química mencionadas:
Química inorgánica
Estudia todas las sustancias que no contienen carbono (con muy pocas excepciones), por ejemplo:
➣ Todos los elementos de la tabla periódica, incluso al carbono.
➣ Los compuestos que no contienen carbono, como el agua, el vidrio, los silicones, los minerales, las pie-
dras preciosas, entre muchos otros. Unos cuantos compuestos que contienen carbono como los ácidos 
carbónico y carbonoso, sus anhídridos (óxidos no metálicos), las sales de estos ácidos (los carbonatos y 
carbonitos, respectivamente) y los cianuros. 
➣ Las mezclas como el aire, la arena y las aleaciones.
➣ Los productosde uso común como: focos, lámparas de halógeno, baterías, herrajes, líquidos para la lim-
pieza, destapacaños y diversos medicamentos y alimentos que contienen como ingredientes esenciales 
compuestos de naturaleza inorgánica. 
Química orgánica
Estudia los compuestos que sí contienen carbono (con las excepciones mencionadas) y cuyas propiedades ame-
ritan que se estudien en esta rama de la química:
➣ Compuestos como el alcohol de farmacia, el gas doméstico, los plásticos, casi todos los aditivos que con-
tienen los productos alimenticios, cosméticos y farmacéuticos (colorantes, saborizantes, edulcorantes, 
conservadores, etc.); los textiles, etcétera.
➣ Mezclas como el petróleo, las gasolinas y el papel. 
➣ Casi todos los alimentos, medicamentos y productos de uso común son mezclas en donde abundan los 
compuestos orgánicos.
Bioquímica
Estudia las sustancias presentes en organismos vivos, así como los procesos químicos que experimentan (me-
tabolismo), por ejemplo: 
➣ Los compuestos como las proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos.
➣ Las mezclas como los fermentados (bebidas alcohólicas, vinagre y diversos productos lácteos).
➣ Los procesos metabólicos como la digestión, la respiración, la visión, entre otros.
➣ La química orgánica y la bioquímica tienen tal vínculo que no siempre es fácil distinguir cuándo algún 
tipo de conocimiento es propio de una de ellas. No obstante, para defi nir cuál rama estudia cierto fenó-
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 9
meno, se debe considerar el contexto de dicho fenómeno: si es un ser vivo (microorganismos, vegetales o 
animales, incluso el hombre), la tarea es de la bioquímica. 
Otro ejemplo, el estudio del petróleo y de sus derivados es propio de la química orgánica; sin embargo, una 
de las teorías sobre el origen del petróleo afi rma que proviene de organismos biológicos que se transformaron 
en una mezcla de compuestos, aunque muchos de éstos no se encuentran en organismos vivos.
Fisicoquímica
Estudia la relación entre la masa y la energía, en sus distintas manifestaciones, por ejemplo:
➣ El calor que cede la reacción de combustión de la gasolina y la energía que absorben o desprenden los 
cambios químicos (termodinámica). 
➣ La velocidad de una reacción (cinética química).
➣ La infl uencia de la geometría de una molécula en su capacidad para reaccionar.
➣ El orden de un conjunto de moléculas que se agrupan en un cristal. 
➣ La estructura de las sustancias (estereoquímica).
➣ Las fuerzas que operan entre moléculas para explicar sus estados de agregación, puntos de ebullición y 
solubilidad, entre otras propiedades.
Química analítica
Estudia la composición y cantidad de materia presente en un cuerpo, así como la medición de sus propiedades. 
Existen dos categorías:
 a) Química analítica cualitativa: permite conocer la presencia o ausencia de cierto material en una muestra, 
por ejemplo cianuro en sangre; determinar si un cuerpo se descompone por el calor; indicar el tipo de 
átomos que componen a un compuesto, etcétera.
 b) Química analítica cuantitativa: determina la cantidad de un material específi co presente en una muestra, 
por ejemplo 0.5 mg de cianuro por cada 100 mL de sangre; establece a qué temperatura se descompone 
el cloruro de sodio; indica la relación de cada átomo en una fórmula, etcétera. 
De la química analítica se derivan diversas especialidades como la polarimetría, la cromatografía, la espec-
troscopia, etc., que otras ciencias emplean como técnicas. 
Ejemplo 1.1 Ramas de la química
1. Identifi ca qué rama de la química se ocupa del estudio de los siguientes enunciados y justifi ca tu selección:
 a) El uso que se da a nuevas mezclas de nailon y poliésteres en la industria textil (polímeros de cadenas 
de carbonos e hidrógeno, además de oxígeno y nitrógeno): .
 b) La ruta metabólica de la glucosa, hasta llegar al cerebro de un ser humano: .
 c) La velocidad con la que reacciona un grupo de metales en presencia de oxígeno: .
 d) El porcentaje de cloruros de sodio y magnesio presentes en el Mar Muerto: .
 e) Las propiedades físicas de los óxidos de cobre: .
10 Química inorgánica
 Respuestas:
 a) Química orgánica: porque dichos polímeros contienen carbonos (que no corresponden a las excep-
ciones dadas para esta ciencia).
 b) Bioquímica: porque se menciona el nombre de un compuesto que actúa en el órgano de un ser vivo, 
en este caso en el cerebro.
 c) Fisicoquímica: porque el enunciado implica la rapidez con la que se llevan a cabo las reacciones. 
 d) Química analítica: porque se menciona la medición de ciertas sustancias. 
 e) Química inorgánica: porque se enfoca en el estudio de ciertas cualidades de sustancias que no con-
tienen carbono.
2. A partir de la relación entre la química y otras ciencias, de la que se derivan distintas especialidades, inves-
tiga el nombre de la disciplina que se encarga de estudiar lo siguiente:
 a) Los elementos y compuestos presentes en restos de animales prehistóricos: .
 b) El impacto que tiene la quema de combustibles en el hábitat de una especie endémica (aquellas que 
se ubican sólo en una región del planeta): .
 Respuestas:
 a) Paleontología: aunque no incluye el vocablo “química”, una parte importante de sus investigaciones busca 
conocer la composición de los materiales biológicos encontrados, pertenecientes a épocas remotas. 
 b) Ecología: ciencia que estudia los fenómenos propios de los ecosistemas con una estrecha relación en-
tre el ambiente y los organismos vivos que lo habitan. 
 Resuelve la Actividad 1 de la sección Aprende haciendo: Ramas de la química de la página 265. 
Identifi ca la rama de la química que se ocupa del estudio de los siguientes enunciados y justifi ca tu elección:
 a) La levadura seca, conocida como polvo para hornear, es la forma inactiva de un hongo; se activa en 
presencia de alimento (carbohidratos), el cual la degrada rápidamente produciendo dióxido de carbo-
no, gas que esponja al pan: 
 b) El acero inoxidable, utilizado ampliamente en utensilios de cocina, es una aleación que contiene: hierro 
(Fe), cobre (Cu) y níquel (Ni): 
 
 c) El aroma de las frutas se debe principalmente a sustancias denominadas ésteres, un ejemplo es el olor 
a plátano que se deriva del acetato de n-amilo: 
O
OCH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3C
 d ) La reacción entre cloruro de amonio e hidróxido de bario octahidratado absorbe una cantidad consi-
derable de energía calórica: 
1.1 Comprueba tus conocimientos
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 11
Mediciones y método científi co
Unidades del Sistema Internacional y del Sistema Inglés que corresponden 
a las magnitudes de: longitud, masa, cantidad de materia, tiempo, temperatura, 
área, volumen, densidad, presión
Para conocer y comprender la naturaleza de la materia es necesario medir sus propiedades y efectuar cálculos 
que indiquen la magnitud en que ocurren los cambios físicos y químicos. 
Una medición es la asignación numérica que se da a una propiedad en relación con una unidad de medición, 
operación que se efectúa con un instrumento.
Existen dos tipos de mediciones: las cualitativas, que asignan un valor arbitrario, sin número ni unidad, al 
fenómeno o propiedad en estudio, por ejemplo: cuando se utilizan escalas hedónicas o de preferencias (mucho, 
regular, poco); y las cuantitativas, que expresan la magnitud y unidad del fenómeno o propiedad en estudio, por 
ejemplo: el agua hierve a 100°C a nivel del mar. Estas últimas serán el tema de estudio.
Mediciones de la materia
Las propiedades de la materia, cuyas mediciones habrán de estudiarse en este módulo, se clasifi can en dos 
grandes grupos:
1. Propiedades extensivas: dependen de la cantidad de materia que se mide y son: masa, cantidad de ma-
teria, longitud, área, volumen, tiempo y presión.
2. Propiedades intensivas: no dependen de la cantidad de materia que se mide, sino de la naturaleza de la 
masa o del cambio que experimenta, y son: temperaturay densidad. 
Mediciones cuantitativas
Una propiedad tiene una expresión o medición cuantitativa si se satisfacen tres condiciones: la defi nición pre-
cisa de la propiedad, un patrón y un medio de comparación.
El establecimiento de un patrón o referencia internacional para realizar las diferentes mediciones tiene su 
origen en el siglo xix, cuando el metro se defi nió como la diezmillonésima parte de la distancia registrada entre 
el polo norte y el ecuador a lo largo del meridiano que pasa por París. Esta defi nición se plasmó en un “metro 
patrón” de platino (un metal muy resistente a la corrosión y a la dilatación). Tiempo después se hizo otro “me-
tro patrón” con mediciones geográfi cas más precisas, en este caso se materializó en una aleación de platino e 
iridio (mucho más resistente a los cambios) que se consideró por mucho tiempo como “metro patrón interna-
cional” y se guarda en Sévres (París). En 1960 el metro se defi nió como 1 650 763.73 longitudes de onda de la 
luz rojo-anaranjada que emite el gas criptón 86, cuando recibe energía bajo ciertas condiciones. Sin embargo, 
como las medidas de la ciencia moderna requerían una precisión mayor, en 1983 el metro se defi nió como la 
longitud del espacio recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de 1/299.792.458 de segundo, y es el 
metro patrón internacional actual.
Como patrones y medios de comparación existen dos sistemas de medición diferentes: el Sistema Interna-
cional de unidades, se abrevia SI a partir del francés Système International, creado en 1960 y el Sistema Inglés 
(en uso en Estados Unidos), que desde la antigua Roma ha evolucionado a través de los siglos.2 Cabe mencio-
nar que el SI se basa en el sistema métrico decimal (SMD) y se deriva de siete unidades básicas que son: 
longitud (metro), masa (kilogramo), tiempo (segundo), corriente eléctrica (ampere), temperatura termodinámi-
2 Cubitus, palmus, digitus, pes, eran medidas de longitud utilizadas por el sistema de medidas romano. Por ejemplo, un pes (pie) era 
equivalente a 4 palmus (palma) o 16 digitus (dedo) es decir, 29.57 cm.
12 Química inorgánica
ca (kelvin), cantidad de sustancia (mol) e intensidad luminosa (candela). En el contexto de este libro, sólo se 
profundizará en aquellas que se señalaron en los objetivos de este módulo y que son de uso continuo para resol-
ver problemas de química: masa, longitud, cantidad de materia, tiempo y temperatura; en cuanto a corriente 
eléctrica e intensidad luminosa, las revisarás en tus cursos de física. 
En la tabla 1.1 aparecen las magnitudes y sus unidades fundamentales para ambos sistemas.
Tabla 1.1 Algunas unidades fundamentales en el Sistema Inglés y en el Sistema Internacional.
Cantidad
medida Defi nición
Nombre 
de la unidad 
(Sistema Inglés)
Nombre de la 
unidad (Sistema 
Internacional, SI)
Método usual para 
la medición
Masa Cantidad de materia, en 
forma de partículas, que 
posee inercia. Se mide su 
peso (fuerza con que la masa 
es atraída por la gravedad)
Libra (lb) Kilogramo (kg) Balanza
Longitud Distancia más corta entre dos 
puntos
Pie (ft) Metro (m) Regla de arista recta
Tiempo Intervalo entre dos eventos Segundo (s) Segundo (s) Reloj, cronómetro
Temperatura Medida de la intensidad del 
calor que determina el fl ujo 
del calor de un cuerpo a otro
Grado Fahrenheit (°F) Escala absoluta: 
Kelvin (K)
Termómetro
Cantidad de 
sustancia
Es el peso fórmula de una 
molécula expresado en 
gramos
Mol (mol) Mol (mol) No existe (se obtiene 
mediante cálculos)
Existe una serie de unidades que se obtienen de las básicas y se conocen como unidades derivadas, las cua-
les se utilizan ampliamente en mediciones científi cas. Son de nuestro interés las siguientes unidades derivadas: 
área, volumen, densidad y presión (tabla 1.2). Algunas unidades como atmósfera, torricellis, milímetros de mer-
curio y calorías se utilizan mucho en las mediciones químicas, pero no están defi nidas exactamente en términos 
del SI de unidades. 
Tabla 1.2 Algunas unidades derivadas en el Sistema Inglés y en el Sistema Internacional.
Cantidad
medida Defi nición
Nombre 
de la unidad 
(Sistema Inglés)
Nombre de la 
unidad (Sistema 
Internacional, SI)
Método usual para 
la medición
Área Es el cuadrado de la 
unidad de longitud
Pie cuadrado (ft2) Metro cuadrado (m2) Se mide al multiplicar la 
longitud por la base:
Área (A) � base � altura
Volumen Es el cubo de la 
unidad de longitud
Pie cúbico (ft3)
Galón (gal)
Metro cúbico (m3)
Litro (L) (adoptada 
del SMD)
Se mide a través de un cálculo, 
utiliza la longitud como base:
Volumen (V) � base � 
altura � espesor
(Continúa)
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 13
Cantidad
medida Defi nición
Nombre 
de la unidad 
(Sistema Inglés)
Nombre de la 
unidad (Sistema 
Internacional, SI)
Método usual para 
la medición
Densidad Es la cantidad de masa 
de un cuerpo por 
unidad de volumen
Libra sobre pie cúbico 
(lb/ft3)
Gramo sobre 
centímetro cúbico 
(g/cm3)
Picnómetros, también se obtiene 
a través de un cálculo de la 
densidad (d): 
d � 
masa
volumen � 
g
cm3
Presión Es la fuerza que actúa 
sobre un objeto por 
unidad de área sobre 
la cual se ejerce dicha 
fuerza
Libra-fuerza sobre 
pulgada cuadrada 
(lbf /in2)
Donde libra-fuerza es 
(libra por pie sobre 
segundo al cuadrado): 
lb · ft /s2
Pascal (Pa)
Newton sobre metro 
cuadrado (N/m2) 
que equivale a 
kilogramo sobre 
metro por segundo al 
cuadrado: kg/(m · s2)
Barómetros, también se obtiene 
a través de un cálculo de la 
presión (P):
P � fuerza
área
Múltiplos y submúltiplos de las unidades patrón del Sistema Internacional
Los prefi jos de múltiplos y submúltiplos de las unidades de medición indican órdenes de magnitud. Estos pre-
fi jos defi nen un valor fraccionario o un múltiplo de una unidad básica; así, 1 kilómetro es igual a 1 000 metros 
(o 103 metros) y 1 milímetro a 0.001 metros (o 10�3 metros). Estas unidades se relacionan entre sí por un factor 
de “diez” (tabla 1.3), de modo que es posible convertir las unidades de una misma magnitud o de magnitudes 
derivadas “recorriendo el punto decimal”, ya sea hacia la derecha o a la izquierda, según corresponda, o al hacer 
las conversiones correspondientes.
Tabla 1.3 Múltiplos y submúltiplos.
Prefi jo Símbolo SI Potencia base 10 
Tera- T 1 � 1012
Giga- G 1 � 109 
Mega- M 1 � 106 
Kilo- k 1 � 103 
Hecto- h 1 � 102 
Deca- da 1 � 101 
Unidad básica 1 � 100
Deci- d 1 � 10�1 
Centi- c 1 � 10�2 
Mili- m 1 � 10�3 
Micro � 1 � 10�6 
Nano- n 1 � 10�9 
Angstrom Å 1 � 10�10 
Pico- p 1 � 10�12 
Femto- f 1 � 10�15 
Atto- a 1 � 10�18 
Nota: Esta tabla se encuentra también en la página 264 para que puedas recortarla y consultarla a lo 
largo del curso
Tabla 1.2 (Continuación)
14 Química inorgánica
En la tabla 1.3 es importante considerar que cada potencia base 10 está referida a la unidad básica, por ejem-
plo: un centi es igual a 0.01 (o 1 � 10�2) de la unidad básica, de modo que 1 centímetro es igual a 0.01 metros, 
que es la unidad básica para medir longitud, lo que se expresa con la siguiente igualdad:
1 cm � 0.01 m
O también
1 cm � 1 � 10�2 m
Si multiplicas ambos lados de la ecuación por 100 obtienes una segunda equivalencia: 
100 cm � 1 m
Por lo tanto, hay 100 centi en una unidad básica. 
Asimismo un mili es igual a 0.001 (o 1 � 10�3) de la unidad básica; por tanto, hay 1 000 mili en una unidad 
básica. Por ejemplo, para las unidades de masa, cuya unidad base son los gramos, se tiene que:
1 mg � 0.001 g
O también
1 mg � 1 � 10�3 g
Si multiplicas por 1 000 ambos lados de la ecuación obtienes la igualdad:
1 000 mg � 1 g
La utilidad de una u otra igualdad depende de cómo se plantea un problema de conversión de unidades, no 
obstante, el resultado es exactamente igual en cualquiera de las dos formas. 
Por último, un micro es igual a 0.000001 (1 � 10�6) de la unidad básica; por tanto, hay 1 000 000 (1 � 106) 
micro en una unidad básica, y así en lo sucesivo con cantidades mayores o menoresque las unidades básicas, de 
acuerdo con los prefi jos de la tabla 1.3. En la siguiente sección se proporcionan ejemplos del uso de estas igual-
dades para la solución de problemas científi cos muy comunes.
Problemas de conversión de unidades
Para realizar la conversión de unidades del sistema métrico al sistema inglés, es necesario conocer ciertos fac-
tores de conversión. En la tabla 1.4, que se encuentra al fi nal de esta sección, aparecen las equivalencias más 
importantes entre unidades métricas y del sistema inglés, para los objetivos de este libro. 
Es posible transformar una unidad en otra, cuando se refi eren a una misma propiedad o a propiedades com-
puestas, por medio de una ecuación o equivalencia que relaciona ambas unidades. Para ello se utilizan los fac-
tores de conversión (razones numéricas de unidades cuyo cociente es la unidad) también se conoce como 
análisis dimensional o razones unitarias. En las conversiones de unidades se utiliza el método del factor uni-
tario, que consiste en multiplicar entre sí valores que sean equivalentes a “uno” (si multiplicas o divides por 1, la 
razón o la proporción no se altera). Este sencillo método se basa en el desarrollo de una relación entre diferen-
tes unidades que expresan la misma dimensión física. Dichos factores los debes utilizar de tal forma que elimi-
nes las unidades que no permanecerán en el resultado fi nal. Por ejemplo: la equivalencia entre gramos y libras 
se expresa mediante la siguiente igualdad: 
453.6 g � 1 lb
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 15
Si divides ambos miembros de la ecuación entre 1 lb, obtienes el primer factor de conversión:
453.6 g
1 lb
 � 
1 lb
1 lb
 � 1
Si divides ambos miembros de la ecuación entre 453.6 g, obtienes el segundo factor de conversión: 
1 lb
453.6 g
 � 
453.6 g
453.6 g
 � 1
Ambas relaciones son verdaderas, pero ten mucho cuidado, no es lo mismo: 
453.6 lb
1 g
Éste es un error frecuente, sobre todo en aquellas unidades de medición que no se utilizan comúnmente. 
Consulta la tabla 1.4 de equivalencias cuando debas resolver problemas de conversión de unidades.
Para realizar las conversiones, es conveniente seguir los siguientes pasos:
1. Leer y comprender el problema para identifi car lo que se pide.
2. Identifi car las unidades del dato que se proporciona (cantidad conocida) y de las unidades a las que se 
quiere llegar (cantidad desconocida).
3. Identifi car en las tablas de múltiplos y submúltiplos (tabla 1.3) y de equivalencias del sistema métrico al 
sistema inglés (tabla 1.4), las unidades que corresponden al problema (longitud, masa, tiempo, volumen, 
etc.) y seleccionar aquellas que sean útiles para las conversiones.
4. Utilizar los factores de conversión adecuados, de manera que den las unidades correctas en la cantidad 
desconocida.
A continuación te presentamos diversos ejemplos para realizar conversiones de masa, de longitud, de tempe-
ratura, de densidad, de volumen, etcétera.
Ejemplo 1.2 Conversiones de unidades de longitud del sistema 
métrico (múltiplos y submúltiplos)
La longitud de una camioneta es de 4 m, ¿cuántos milímetros son?
Respuesta:
Por la tabla 1.3, sabemos que una unidad base, en este caso 1 mm es 1 � 10�3 m , por tanto hay 1 000 mili 
en una unidad básica, así:
1 m
1000 mm o 
1 000 mm
1 m
Como podrás observar, debes utilizar el factor de conversión de tal forma que pueda cancelarse la unidad que 
se desea convertir, en este caso los metros. Recuerda que los paréntesis implican multiplicación.
4 m 1 000 mm1 m � 4 000 mm
16 Química inorgánica
Ejemplo 1.3 Conversiones de unidades de longitud del sistema 
inglés al métrico. Volumen de sólido
Una caja de cartón tiene las siguientes dimensiones: 25 cm, 11 in y 2 pies. Calcula su volumen en cm3.
Respuesta:
Para calcular el volumen, debes reconocer la fórmula de la tabla 1.2:
Volumen (V) � base � altura � espesor
La base, la altura y el espesor deben tener las mismas unidades para calcular el volumen. Dado que se solicita 
el resultado en cm3, primero debes convertir las pulgadas y los pies a centímetros. 
11 in 2.54 cm1 in � 27.94 cm
2 pie 
12 in
1 pie 
2.54 cm
1 in � 60.96 cm
Ya que tienes todas las dimensiones en centímetros, aplica la fórmula y obtienes el siguiente resultado:
Volumen (V) � base � altura � espesor
V � (25 cm)(27.94 cm)(60.96 cm) � 42 580.56 cm3
Resuelve los siguientes problemas:
 a) El radio atómico del elemento oxígeno es de 140 picómetros, ¿a cuántos nanómetros equivale?
 
 b) La distancia media entre el centro de la Luna y la Tierra es de 384 400 km, ¿a cuántos gigámetros (G) 
equivale? 
 
1.2 Comprueba tus conocimientos
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 17
Ejemplo 1. 4 Conversiones de unidades de longitud del sistema 
inglés al métrico
Resuelve el siguiente problema: 
El Cubo de agua de Pekín junto con el estadio Nido de pájaro, fueron dos estrellas de los Juegos Olímpicos del 
2008 por sus diseños innovadores y de alta tecnología. Las dimensiones del Cubo de agua son: 400 pies de 
largo, 80 metros de ancho y una altura de 1 181.1 pulgadas, ¿qué volumen tiene esta hermosa construcción? 
Expresa el resultado en metros cúbicos. 
1.3 Comprueba tus conocimientos
Un anuncio en Internet ofrece un pino de Navidad que mide 30 pies. La altura de la sala de tu casa es de 
3.5 metros. ¿Cuál es la altura del pino en metros? ¿Cabrá en tu sala?
Respuesta: 
Por la tabla 1.4 sabes que: 
1 metro (m) � 100 cm
1 metro (m) � 39.37 pulgadas (in)
1 pulgada (in) � 2.54 centímetros (cm)
12 pulgadas (in) � 1 pie (ft)
1 milla � 1.609 kilómetros (km)
5 280 pies (ft) � 1 milla 
3 pies (ft) � 1 yarda (yd)
Al revisar los datos anteriores se observa que no hay un factor de conversión directo (este caso es muy fre-
cuente); entre todos los factores de conversión anteriores, el que relaciona al sistema inglés con el métrico 
es 1 pulgada (in) � 2.54 centímetros (cm), por lo que primero se deben convertir los pies a pulgadas con: 
12 pulgadas (in) � 1 pie (ft). Después convertir las pulgadas a centímetros con: 1 pulgada (in) � 2.54 centíme-
tros (cm). Y por último aplicar el factor de conversión métrico: 1 m � 100 cm. La operación a realizar es la 
siguiente:
30 pies 
12 in
1 pie 
2.54 cm
1 in 
1 m
100 cm � 9.144 m
De acuerdo con la información también se puede resolver así:
30 pies 
12 in
1 pie 
1 m
39.37 in � 9.144 m
El pino es demasiado grande, mide 9.144 m y no cabrá en la sala de tu casa.
18 Química inorgánica
Ejemplo 1.5 Conversiones de unidades de masa. Sistema métrico
Una cápsula contiene 80.4 mg de aspirina. ¿A cuántos kilogramos corresponden?
Respuesta:
Al consultar la tabla 1.3 no aparece ningún factor que convierta los miligramos a kilogramos, pero conoces los 
factores que convierten miligramos en gramos y gramos en kilogramos. Por lo que:
1 000 mg
1 g o 
1 g
1 000 mg 
1 kg
1 000 g o 
1 000 g
1 kg
Debes elegir el factor de conversión para cancelar la unidad que deseas convertir.
Primero los miligramos a gramos, así:
80.4 mg 
1 g
1 000 mg � 0.0804 g
Ahora ya puedes convertir los gramos a kilogramos, con el otro factor de conversión:
0.0804 g 
1 kg
1 000 g � 8.04 � 10
�5 kg
Ya con un poco más de práctica lo resolverás de un solo paso concertado:
80.4 mg 
1 g
1 000 mg 
1 kg
1 000 g � 8.04 � 10
�5 kg
Resuelve el siguiente problema: 
La torre Burg Dubai situada en la ciudad de Dubai, en los Emiratos Árabes Unidos, se ha convertido en la ac-
tualidad en el edifi cio más grande del mundo. Tiene 205 pisos y una altura de 2683.72 pies (ft).
 a) ¿A cuántos metros equivale? 
 b) ¿A cuántas yardas equivale? 
1.4 Comprueba tus conocimientos
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 19
Resuelve el siguiente problema: 
En la lista mundial de sustancias prohibidas que rigen los deportes olímpicos se encuentran tanto la efedrina 
como la metilefedrina. Cuando su concentración en orina supera los 10 microgramospor mililitro se conside-
ra prueba positiva. ¿A cuántos miligramos equivale?
1.5 Comprueba tus conocimientos
Ejemplo 1.6 Conversiones de unidades de masa del sistema inglés 
al métrico
La elaboración de un pastel requiere 2 libras de harina. ¿Cuántos gramos son?
Respuesta:
Por la tabla 1.4 sabes que 1 lb � 453.6 g.
Ahora debes elegir la forma en que debes emplear el factor de conversión para realizar el análisis dimen-
sional.
1 lb
453.6 g o 
453.6 g
1 lb
Como podrás observar, debes utilizar el factor de conversión de tal forma que puedas cancelar la unidad que 
deseas convertir, en este caso las libras. Recuerda que los paréntesis implican multiplicación.
2 lb 
453.6 g
1 lb � 907.2 g
Resuelve el siguiente problema:
Chen Xiexia ganó el primer oro para China en los Juegos Olímpicos de Pekín 2008. Chen, campeona del 
mundo, levantó 466.4 lb en la categoría de 105 lb. 
 a) ¿Cuántos kilogramos levantó? 
 b) ¿A qué categoría pertenece si se expresa la masa corporal en kilogramos? 
1.6 Comprueba tus conocimientos
20 Química inorgánica
Ejemplo 1.7 Conversiones de unidades de volumen del sistema 
inglés al métrico
Un tambo tiene 10 galones de pintura. ¿Cuántos litros son?
Respuesta:
Por la tabla 1.4 sabes que: 1 galón � 3.785 litros.
Elige la forma de usar el factor de conversión para realizar el análisis dimensional.
1 galón
3.785 L o 
3.785 L
1 galón
Así:
10 galones 
3.785 L
1 galón � 37.85 L
Importante:
Supón que desconoces la equivalencia 1 galón � 3.785 litros, pero sí sabes lo siguiente: 1 litro � 1.0567 cuar-
tos y 1 galón � 4 cuartos.
Entonces realiza paso a paso las diferentes conversiones, ya con más práctica, de tal forma que elimines las 
unidades que no permanecerán en el resultado fi nal, así:
10 galones 
4 cuartos
1 galón 
1 L
1.0567 cuartos � 37.85 L
Resuelve el siguiente problema:
El Cubo de agua de Pekín cuenta con métodos de reciclaje y recolección de agua sofi sticados, se estima que 
se recuperan 101.4 galones por día. ¿Cuántos litros por año se recuperarán? 
1.7 Comprueba tus conocimientos
Conversiones de densidad
Como se mencionó, la densidad es la cantidad de masa de un cuerpo por unidad de volumen. La densidad de 
cualquier sustancia debe medirse siempre a la misma temperatura, lo usual son a 20°C debido a que casi todas 
las sustancias se expanden cuando se calientan y, por tanto, la densidad disminuye a medida que aumenta la 
temperatura y viceversa; por ejemplo, la densidad del mercurio se reporta así: d 20° � 13.55
g
mL
. El superíndice 
20° indica la temperatura en grados Celsius a la que se practicó la medición. 
Las unidades más frecuentes de densidad son las siguientes: 
g
mL
; 
kg
m3
; 
lb
gal
; 
lb
pie3
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 21
Ejemplo 1.8 Conversiones de densidad del sistema métrico 
al inglés
La densidad de un aceite para automóvil es 2.60 g/mL, hay que convertirlo a lb/gal para su comercialización 
en Estados Unidos.
Respuesta:
Sabes que la densidad sigue la relación d � masavolumen
Por lo que primero debes convertir los gramos a libras con la siguiente equivalencia (tabla 1.4): 1 libra (lb) = 
453.6 g. Después convierte el volumen en mL a galones con los factores: 1 L = 1 000 mL y 1 gal = 3.785 L. 
Enseguida divide la masa entre el volumen para calcular la densidad en lb/gal, así:
Masa: 
2.60 g 
1 lb
453.6 g � 5.73 � 10
�3 lb
 
Volumen:
1 mL 
1 L
1 000 mL 
1 gal
3.785 L � 2.64 � 10
�4 gal
Ahora sustituye los resultados en la fórmula de densidad y obtienes:
d � 
m
v � 
5.73 � 10�3 lb
2.64 � 10�4 gal � 21.70 
lb
gal
Ya con un poco más de práctica también se puede resolver de un solo paso concertado:
2.60 
g
mL 
1 lb
453.6 g 
1 000 mL
1 L 
3.785 L
1 gal � 21.70 
lb
gal
Resuelve el siguiente problema:
La densidad más alta que se conoce para un elemento es la del osmio (Os), la cual corresponde a 22.6 g/cm3. 
¿Cuál es su densidad en lb/in3? 
1.8 Comprueba tus conocimientos
A continuación te presentamos algunos ejemplos de conversiones de unidades que implican unidades de 
densidad.
22 Química inorgánica
Ejemplo 1. 10 Conversiones de densidad del sistema métrico 
al inglés. Densidad de un objeto
Ejemplo 1.9 Conversiones de densidad. El volumen de determinada 
cantidad de masa
La densidad de la cerveza Brown (cerveza inglesa) es de 1.040 g/mL. Calcula el número de litros en 0.800 kg 
del líquido.
Respuesta:
La densidad de la cerveza es 1.040 g/mL, lo que signifi ca que en 1 mL hay 1.040 g. Con las equivalencias 
correspondientes tienes:
0.800 kg 
1 000 g
1 kg 
1 mL
1.040 g 
1 L
1 000 mL � 0.769 L
Resuelve el siguiente problema:
El mercurio tiene una densidad de 13.6 g/mL, con este dato, calcula la cantidad de litros que hay en 5 kg. 
1.9 Comprueba tus conocimientos
Un cubo de níquel mide 4.00 cm por lado y tiene una masa de 125.8 g. Calcula su densidad en kg/m3.
Respuesta:
Primero conviertes los centímetros a metros: 1 m = 100 cm.
4 cm 
1 m
100 cm � 0.04 m
Enseguida calcula el volumen del cubo de níquel en metros cúbicos, con la fórmula: V = base � altura � 
espesor.
(0.04 m)3 � 6.4 � 10�5 m3
Si 1 kg = 1 000 g, entonces:
125.8 g
6.4 � 10�5 m3 
1 kg
1 000 g � 1965.62 
kg
m3
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 23
Ejemplo 1. 11 Conversión de unidades de temperatura
Resuelve el siguiente problema: 
Nuestro planeta, la Tierra, es el cuerpo estelar más denso del Sistema Solar, con un valor de 5515 kg/m3; to-
mando en cuenta que su masa es de 59 736 � 1024 kg, y que en 1 m3 hay 1 � 106 cm3. ¿Cuál es el volumen 
de la Tierra en pulgadas cúbicas (in3)? 
1.10 Comprueba tus conocimientos
Conversiones de temperatura
En el SI la escala Celsius divide el intervalo entre los puntos de congelación y de ebullición del agua (0°C y 
100°C) a nivel del mar, en 100 grados. Es una escala de temperatura “relativa” porque utiliza al agua como 
referente. En este mismo sistema, la escala Kelvin, es “absoluta” ya que se defi nió al “cero” como la tempera-
tura más baja que en teoría puede existir. En el sistema inglés la escala Fahrenheit se defi nió con los puntos 
de congelación y ebullición del agua a 32°F y 212°F, respectivamente, por lo que es una escala de temperatura 
“relativa”. 
Para convertir de °F a °C se utiliza la siguiente fórmula: 
°C � 
°F � 32
1.8
Para convertir de °C a °F se utiliza la siguiente fórmula: 
°F � 1.8(°C) � 32
Para convertir de °C a K se utiliza la siguiente fórmula:
K � °C � 273.15
Es importante aclarar que la temperatura Kelvin no se expresa en grados, como sucede con los grados Celsius 
o centígrados y los grados Fahrenheit.
A continuación te presentamos un ejemplo de conversión de unidades de temperatura en ambos sistemas.
Una receta de cocina requiere un pavo de Navidad relleno de aproximadamente 8-12 libras, debe hornearse 
durante 3.5 horas a 325°F, el horno que se usará está graduado en °C. a) ¿Cuál es la temperatura en °C? 
b) ¿Cuál es la temperatura en unidades Kelvin?
Respuestas:
a) Debes sustituir los datos en la ecuación que relacione ambas escalas de temperatura; y resolver.
24 Química inorgánica
 Sustitución:
°C � 
325°F � 32
1.8 � 162.78°C
b) K � °C � 273.15.
 Sustitución:
K � 162.78°C � 273.15 � 435.93 K
Resuelve los siguientes problemas: 
1. El médico informa a su paciente que tiene 103°F de temperatura, el paciente se siente muy mal pero no 
sabe qué signifi cado tiene ese dato, ya que siempre ha vivido en México, en donde se utilizan los grados 
centígrados. 
 a) Encuentra la equivalencia en la escala Celsius: 
 b) ¿La temperatura es alta o baja? 
2. El agua hierve a una menor temperatura cuando se encuentra a mayor altura porque hay menos presión 
atmosférica. En el monte Everest el agua hierve a 70°C. 
 c) Convierte este valor en escala Kelvin 
 d ) Convierte este valor en escala Fahrenheit 
1.11 Comprueba tus conocimientos
Las conversiones de las unidades correspondientes a lapresión y a la cantidad de materia se explican en el 
módulo 9.
Tabla 1.4 Equivalencias entre los sistemas métrico y el inglés.
Unidades de longitud
Unidad SI: metro (m)
1 metro (m) = 1.0936 yardas (yd)
1 metro (m) = 39.37 pulgadas (in)
1 pulgada (in) = 2.54 centímetros (cm)
12 pulgadas (in) = 1 pie (ft)
1 milla = 1.609 kilómetros (km)
5 280 pies (ft) = 1 milla 
3 pies (ft) = 1 yarda (yd) 
Unidades de masa
Unidad SI: kilogramo (kg)
1 kilogramo (kg) = 2.2 libras (lb)
1 libra (lb) = 453.6 gramos (g)
1 libra (lb) = 16 onzas
1 tonelada = 2202 libras (lb)
1 tonelada = 1 000 kilogramos (kg)
1 onza (avoir.) = 28.35 gramos (g)
1 onza (troy) = 31.10 gramos (g)
(continúa)
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 25
Unidades de tiempo
Unidad SI: segundo (s)
1 minuto (min) = 60 segundos (s)
1 hora = 60 minutos (min) 
1 día = 24 horas 
1 semana = 7 días = 168 horas 
1 año = 52 semanas 
1 año = 365 días y 6 horas 
1 año = 12 meses 
Unidades de volumen
Unidad SI: metro cúbico (m3)
1 litro = 1 � 10�3 m3
1 litro = 1.0567 cuartos
1 galón = 4 cuartos
1 galón = 3.785 litros
1 onza fl uida = 29.6 mL
1 pulg3 (in3) = 16.39 cm3
1 mL = 1 cm3 (cc)
1 L = 1 dm3
1 L = 1 000 mL
Unidades de presión
Unidad SI: pascal (Pa)
1 atmósfera (atm) = 101.325 kilopascales
1 atmósfera (atm) = 760 torr (mm Hg)
1 atmósfera (atm) = 14.70 libras por pulgada 
cuadrada (lb/in2)
Unidades de energía 
Unidad SI: joule (J)
1 caloría (cal) = 4.184 joules (j)
1 000 calorías = 1 caloría (alimentaria)
Unidades de temperatura y fórmulas 
de conversión
Unidad SI: kelvin (K)
°F = 1.8(°C) + 32
°C � 
°F � 32
1.8
K = °C + 273.15
Ley general de los gases
Ley combinada de los gases:
P1 V1
T1
 � 
P2 V2
T2
Ley del gas ideal:
PV = nRT
R = 0.0821 
atm L
mol K
Nota: También esta tabla de equivalencias se encuentra en la página 263 para que puedas recortarla y 
consultarla a lo largo del curso.
 Resuelve la Actividad 2 de la sección Aprende haciendo: Conversiones de unidades de la 
página 267.
Los pasos del método científi co experimental
En su intento por indagar en el comportamiento de la Naturaleza, los científi cos siguen una serie de procedi-
mientos sistemáticos que en su conjunto se conocen como método científi co. El método científi co que desarro-
lló Francis Bacon en 1620, hoy lo defi nimos como el conjunto de pasos ordenados de modo sistemático que al 
seguirlos permiten obtener conocimiento.
Los pasos del método científi co son:
➣ Observación: fi jar los sentidos sobre un hecho o fenómeno con fi nes de estudio. Encontrarás un ejem-
plo en el siguiente recuadro: 
Tabla 1.4 (Continuación)
26 Química inorgánica
La observación
A fi nales del siglo xix Antoine Becquerel estudiaba el fenómeno de la fl uorescencia: había observa-
do que ciertos materiales emiten cierta cantidad de luz o brillo cuando se exponen a los fuertes rayos 
del Sol. Trabajaba con una muestra de uranio, hasta que el clima interrumpió sus investigaciones: 
por varios días el cielo estuvo nublado y Becquerel tuvo que guardar el uranio, junto con una placa 
fotográfi ca con la que trabajaba, en el interior de un cajón. 
Cuando mejoró el clima continuó su trabajo y al revelar la placa fotográfi ca observó algo insólito: 
estaba impresa la imagen del uranio en la placa. 
Por supuesto este fenómeno promovió el interés de otros científicos por investigar, como 
Marie Curie quien denominó a este nuevo comportamiento de la Naturaleza: radiactividad. 
Por este descubrimiento, ambos ganaron el Premio Nobel de física en 1903… ¿Te animarías a 
investigar algún fenómeno extraño o desconocido que se presente ante tu vista, como lo hicie-
ron ellos?
➣ Identifi cación y planteamiento del problema: se realiza a través de una pregunta de investigación 
que delimita el o los aspectos que interesa estudiar, así como el escenario y conjunto de objetos que se 
incluirán en la investigación. La pregunta de investigación se convierte posteriormente en una hipótesis 
de investigación.
¿Qué pregunta de investigación pudieron haberse hecho Marie Curie y Becquerel ante el fenómeno 
que observaron y que los llevó a descubrir la radiactividad? ¿Habrán investigado al respecto antes de 
disponerse a responder a esta pregunta?
➣ Construcción del marco teórico: es la recopilación de información documental relacionada con el pro-
blema de investigación, que permite reconocer si el planteamiento inicial de la pregunta es el adecuado, 
se trata de algo nuevo o simplemente es una comprobación más de algún conocimiento que ya se tiene 
sobre algún fenómeno, además de que permite aportar elementos que son indispensables para realizar el 
diseño experimental.
Muchos científi cos que trabajaron con elementos radiactivos sin conocer los efectos de la radiación, 
enfermaron y murieron por causas vinculadas a la exposición de esta clase de energía. Sin embargo, su 
trabajo permitió sentar precedentes para que otros investigadores tomaran más precauciones al realizar 
estudios con materiales radiactivos… Sin duda, una muy buena razón para investigar sobre las caracte-
rísticas de los objetos con los que vamos a interactuar. 
➣ Hipótesis: es una explicación razonable y tentativa de un conjunto de hechos que se relacionan con el 
fenómeno observado (se valida tras una extensa investigación y repetición de experimentos para conver-
tirse en una “teoría”). Puede contener una o más variables. Si existe relación entre las variables y ésta es 
de tipo causal (causa-efecto), es decir, cuando una cambia la otra también, a la variable que es la causa se 
le conoce como variable independiente, y a la que es el efecto se le denomina variable dependiente:
• Variable independiente: es la causa de un cambio y el factor que el investigador habrá de manipu-
lar, haciéndolo aumentar o disminuir o variar de alguna manera, incluso desapareciéndolo. 
• Variable dependiente: es el efecto del cambio provocado por el investigador.
En relación con el tema que investigaron Becquerel y Curie, ¿cuál habrá sido su hipótesis de trabajo? 
Tal vez: “El uranio desprende en forma espontánea un tipo de energía capaz de imprimir una placa fo-
tográfi ca, sin necesidad de otra fuente de luz o calor.” 
Módulo 1. Introducción al estudio de la materia y la energía 27
Una hipótesis de investigación debe plantearse en forma afi rmativa y presente, como una aseveración 
que va a ser objeto de comprobación y debe ser comprobable o de otro modo no habrá de generar cono-
cimiento nuevo. 
Respecto de la hipótesis de investigación anterior, ¿cuál es la variable independiente y cuál la depen-
diente?
Variable independiente: el uranio que desprende un tipo de energía espontánea (es la causa de un fe-
nómeno observado).
Variable dependiente: la impresión de la placa fotográfi ca (es el efecto observado).
Las relaciones encontradas entre ambas variables permitirán generar conocimiento, en tanto puedan 
reproducirse las causas y los efectos de modo sistemático e imparcial por cualquier investigador y en 
cualquier momento.
Una hipótesis contiene combinaciones diversas de estas variables, por ejemplo: varias variables 
independientes (varios elementos que emitan radiactividad) y una sola dependiente (el efecto sobre 
placas fotográfi cas), o una y una, etcétera. Este tipo de hipótesis son muy comunes en ciencias como 
la química.
➣ Diseño experimental: considera el conjunto de variables relacionadas con el fenómeno a estudiar y 
planteadas en la hipótesis, para que ésta sea comprobada. Debe tratarse de un conjunto de operaciones 
que sean reproducibles en condiciones controladas, de modo que no pueda atribuirse a otros facto-
res ajenos a la hipótesis la ocurrencia de algún fenómeno. 
➣ Experimentación: es la puesta en marcha de las operaciones que permiten reproducir el fenómeno 
que es objeto de estudio. Para ejemplifi car lo que es un diseño experimental y la experimentación, te 
contaremos una historia muy interesante, una en la que los protagonistas son un par de profesores