Química General

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA E INFORMÁTICA

1

SÍLABO

ASIGNATURA: QUÍMICA GENERAL CÓDIGO: 4B0001 I. DATOS GENERALES

1.1. DEPARTAMENTO ACADÉMICO : Física y Química 1.2. ESCUELA PROFESIONAL : Ingeniería Mecatrónica

1.3. CICLO DE ESTUDIOS : Primero 1.4. CRÉDITOS : 04 1.5. CONDICIÓN : Obligatorio 1.6. PRE REQUISITOS : Ninguno 1.7 HORAS DE CLASE SEMANAL : 05(Teoría: 03, Práctica: 02) 1.8. HORAS DE C LASE TOTALES : 85 H. 1.9. PROFESOR RESPONSABLE : Mg.Oriundo Walde Edgar Wilfredo 1.10 AÑO LECTIVO ACADÉMICO : 2014-1

II. SUMILLA

El curso de Química General, como asignatura básica en la formación de los estudiantes de la Escuela de Ingeniería Mecatrónica, tiene una estructura científico-humanístico; es un curso teórico–práctico de periodicidad semestral, que brinda al estudiante un manejo adecuado de los cálculos y propiedades físico-químicas de las sustancias que forman parte de los materiales interpretando la aplicación de ellos y sus manifestaciones energéticas dentro del mundo que nos rodea, deduciendo los sistemas que forman. Esta asignatura familiariza al estudiante con la estructura de la materia, sus propiedades y transformaciones, las leyes que rigen las reacciones químicas, los cálculos químicos, el estado gaseoso y las soluciones líquidas, electroquímica, la química de los materiales de ingeniería y la química ambiental.

III. COMPETENCIAS

Analiza, describe, y comprende la taxonomía, estructura y funciones de los compuestos químicos a nivel atómico y molecular. Así mismo reconoce y diferencia la estructura de los compuestos y su interrelación con el medio ambiente, para el diseño de nuevos productos demostrando actitud científica, de responsabilidad, cooperación y respeto en el trabajo individual y /o grupal.



2

IV.- APORTES DE LA ASIGNATURA AL PERFIL PROFESIONAL

El curso de Química General como curso básico y formativo a través de las distintas actividades programadas, propugna el desarrollo de capacidades de observación, de análisis, de experimentación, de generalización, de comunicación de resultados con lenguaje científico y tecnológico adecuado, orientando la participación del estudiantes a la práctica constante de valores, que el perfil profesional ha definido en su plan curricular.

V.- ORGANIZACIÓN DE LAS UNIDADES DE APRENDIZAJE

UNIDAD DENOMINACIÓN No DE HORAS

1 Química : Estructura atómica 15

2 Reacciones químicas y estequiometria 10

3 Enlace químico y fuerzas intermoleculares 05

4 Estados de agregación de la materia 05

5 Soluciones y unidades de concentración 10

6 Cinética de las reacciones químicas 05

7 Termodinámica química 10

8 Electroquímica 10

9 Materiales de Ingeniería y Química ambiental 10

Total 80 Hrs

VI.- ORGANIZACIÓN Y PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOS 6.1 PRIMERA UNIDAD: QUÍMICA. ESTRUCTURA ATÓMICA. COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Delimita el campo de la química y aplica los conocimientos científicos básicos para identificar propiedades, clases y estructura de la materia y los elementos básicos de la mecánica cuántica. Resuelven problemas aplicando el cálculo químico.

C O N T E N I D O S

COGNITIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES Sem

Establece relación entre la organización biológica y el mundo inerte. Identifica partículas sub atómicas hasta el

Investiga y comenta sobre las teorías del origen de la vida. Investiga y revisa los conocimientos teóricos

Demuestra interés y responsabilidad en el cumplimiento de las actividades académicas.

1



3

nivel de Quark. Identifica propiedades periódicas de los elementos Explica la formación de los compuestos moleculares a la luz de las teorías modernas.

sobre la estructura atómica. Revisa los conocimientos sobre T:P:A. Revisa conocimientos sobre las teorías de Enlace de valencia y la del Orbital Molecular.

Se muestra solidario y participativo en sus trabajos grupales. Actúa con puntualidad en las actividades programadas.

2 3

Calendarización de la Primera Unidad SEMANA 1. LOGRO Al terminar la sesión el alumno clasifica la materia, identifica cambios y

propiedades de la materia. Usa correctamente las unidades de medición aplicables al campo de la ingeniería.

TEMARIO Materia: Clasificación, estados de agregación, cambios, propiedades físicas

y químicas. Mediciones. Unidades SI: medición de masa, volumen, presión, temperatura, densidad. Conversión de unidades por el método del factor unitario. Energía : formas

SEMANA 2. LOGRO Al terminar la sesión el alumno describe y representa al átomo y sus

componentes y reconoce los distintos tipos de radiación electromagnética. TEMARIO

Estructura atómica: Modelos atómicos. Radiación electromagnética. Ecuación de Planck, espectro electromagnético. Átomo: número atómico y número másico. Isótopos. Configuración electrónica. Números cuánticos. Regla del octeto. Notación de Lewis.

SEMANA 3.

LOGRO Al terminar la sesión el alumno usa la tabla periódica para obtener información relevante sobre los elementos químicos

TEMARIO Tabla periódica actual.-Descripción y propiedades periódicas



4

SEMANA 4 LOGRO

Al terminar la sesión el alumno reconoce los tipos de enlace químico y su importancia para predecir las propiedades físicas y químicas de las sustancias. Explica la geometría molecular a la luz de las teorías modernas: Enlace de valencia y Orbital molecular.

TEMARIO

El enlace químico. La unión iónica y propiedades de los compuestos iónicos. Energía de Red cristalina. Ciclo de Born- Haber.- El enlace covalente. Estructura Lewis, moléculas polares y moléculas ionizables. Teoría del enlace de valencia y del Orbital molecular.

Actividades

-Los alumnos recibirán clases teóricas, procurando su participación activa durante ellas -Desarrollarán ejercicios de aplicación de los conceptos discutidos. -Realizarán prácticas en laboratorio sobre: * Medidas de seguridad en los Laboratorios. * Identificación y manejo de materiales de laboratorio y operaciones básicas.

* Identificación de una sustancia e interacciones moleculares - SEMINARIO 1 :Desarrollarán de ejercicios y problemas sobre estructura atómica - Lectura sobre el origen del universo.

Bibliografía * Raymond Chang Química Mc Graw Hill cap 2 y 3 * Kenneth Whitten Química general Mc Graw Hill cap. 6,7 y 8

6.2 SEGUNDA UNIDAD: REACCIONES QUIMICAS y ESTEQUIOMETRIA COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Interpreta y analiza las reacciones químicas. Utiliza cálculos estrequiométricos en experimentación y en resolución de problemas. Utiliza destrezas matemáticas básicas.

IV. C O N T E N I D O S

COGNITIVOS PROCEDIMENTALES ACTITUDINALES SEM



5

Conoce las características de las reacciones químicas y sus tipos. Maneja adecuadamente los balances de ecuaciones por diversos métodos. Maneja adecuadamente las unidades químicas de masa.

Investiga y revisa los conocimientos teóricos. Resuelve problemas con reacciones y cálculos estequiométricos. Desarrolla adecuadamente la práctica de laboratorio.

Muestra interés en comprender la importancia de las soluciones en la vida diaria. Participa en los trabajos de laboratorio demostrando solidaridad y honestidad con su grupo

5 6

Calendarización de la 2da Unidad

SEMANA 5 LOGRO

Al término de la sesión el alumno escribirá reacciones y balanceará las ecuaciones. Maneja adecuadamente las unidades químicas de masa.

TEMARIO

Reacciones químicas: Concepto. Tipos de reacciones. Reacciones Redox. Balance de ecuaciones: Método del cambio de estado de oxidación y del ión electrón. Método de coeficientes indeterminados.

SEMANA 6 LOGRO

Al terminar la sesión el alumno utilizará adecuadamente el reactivo limitante, el exceso, el rendimiento de procesos y efectuará acertadamente cálculos estequiométricos.

TEMARIO

Las Leyes de Conservación de la materia; de las proporciones constantes y las leyes volumétricas. Reactivo limitante. Exceso de algún reactivo. Rendimiento del proceso

Actividades

Los alumnos recibirán clases teóricas, procurando su participación activa durante ellas Desarrollarán ejercicios de aplicación de los conceptos discutidos Realizarán prácticas en laboratorio sobre:

Cambios que experimenta la materia: reacciones químicas.

Estequiometria.



6

Bibliografía SCHAUM Problemas de Química General México. Mc Graw Hill Interamericana IBARZ José Química General.- Barcelona. Ed Marín RISEN Elynn Problemas de Química General y Ambiental. México . Ed El Manual Moderno S.A.

6.3 TERCERA UNIDAD: ESTADO DE AGREGACIÓN DE LA MARETIA.

ESTADO GASEOSO COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Identifica los conceptos básicos sobre los gases en estado puro y en mezclas, para el mejor tratamiento de la materia. Valora la importancia del cuidado y seguridad de su entorno.

C O N T E N I D O S


Conoce las características de los gases. Maneja adecuadamente las leyes de los gases y sus aplicaciones.

Investiga y revisa los conocimientos teóricos. Resuelve problemas con gases derivando fórmulas. Desarrolla adecuadamente la práctica de laboratorio.

Muestra interés y responsabilidad en el cumplimiento de tareas académicas. Participa en los trabajos de laboratorio demostrando solidaridad y honestidad con su grupo.

7

Calendarización de la 3ra Unidad SEMANA 7 LOGRO

Al finalizar la unidad, el alumno resolverá acertadamente ejercicios sobre los gases relacionará los postulados de la teoría cinético molecular con las propiedades físicas observadas en la materia.

TEMARIO

El estado gaseoso.- Variables de estado. Teoría cinética molecular y Leyes de los gases ideales. Mezcla de gases y presiones parciales . Difusión y efusión de gases Ley de Graham Solubilidad de gases y Ley de Henry. Principales contaminantes gaseosos.

Actividades



7

-Los alumnos recibirán clases teóricas, procurando su participación activa durante ellas.

-Desarrollarán ejercicios de aplicación de los conceptos discutidos -Desarrollarán Seminario 2: ejercicios y problemas sobre gases, y reacciones químicas y estequiometría. Bibliografía SCHAUM Problemas de Química General México. Mc Graw Hill Interamericana. IBARZ José Química General.- Barcelona. Ed Marín. RISEN Elynn Problemas de Química General y Ambiental. México . Ed El Manual Moderno S.A.

SEMANA 8

6.4 UNIDAD CUATRO: FUERZAS INTERMOLECULARES, LÍQUIDOS Y

SÓLIDOS. COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Explica las propiedades medibles de los materiales aplicando sus conceptos sobre fuerzas intermoleculares y geometría de las moléculas.

C O N T E N I D O S


Describe las fuerzas intermoleculares y su relación con las propiedades físicas de sólidos y líquidos. Conoce la importancia del agua y sus propiedades singulares como fundamento de la vida.

Investiga y revisa los conocimientos teóricos. Resuelve ejercicios de aplicación de las fuerzas intermoleculares como base de las propiedades físicas. Desarrolla adecuadamente la práctica de laboratorio.

Muestra interés y responsabilidad en el cumplimiento de tareas académicas. Participa en los trabajos de laboratorio demostrando solidaridad y honestidad con su grupo.

9

Calendarización de la Unidad SEMANA 9 LOGRO

E X A M E N P A R C I A L 1



8

Al finalizar la sesión el alumno describirá las fuerzas intermoleculares y las aplicará para describir propiedades físicas de la materia.

TEMARIO Descripción cinético molecular de líquidos y sólidos.- Fuerzas. Intermoleculares: fuerzas dipolo-dipolo. Fuerzas de Dispersión. Puentes de Hidrógeno. El agua.- Estructura molecular. Propiedades físicas y químicas. El agua como dipolo, como solvente y su relación con los diferentes solutos. Como molécula integradora. Teoría cinético molecular y las propiedades de los líquidos: Presión de vapor, punto de ebullición. Curvas de calentamiento.

Actividades -Los alumnos recibirán clases teóricas, procurando su participación activa durante ellas.

-Desarrollarán ejercicios de aplicación de los conceptos discutidos. - Desarrollarán Laboratorio sobre: * Determinación de la dureza del agua

Bibliografía * Raymond Chang Química Mc Graw Hill * Kenneth Whitten Química general Mc Graw Hill

6,5 UNIDAD CINCO: DISPERSIONES Y SOLUCIONES COMPETENCIA DE LA UNIDAD: Prepara eficientemente soluciones valoradas e interrelaciona las unidades de concentración. y los aplica en los procesos industriales.

C O N T E N I D O S


Conoce las características de los fluidos. Maneja las expresiones de las concentraciones de las disoluciones adecuadamente. Prepara en forma correcta soluciones valoradas. Conoce las propiedades

Investiga y revisa los conocimientos teóricos. Resuelve problemas con soluciones y sus propiedades coligativas. Desarrolla eficientemente la práctica de laboratorio.

Muestra interés por comprender la composición, importancia de las disoluciones en la vida diaria. Participa en los trabajos de laboratorio demostrando solidaridad y

10 11



9

coligativas de las soluciones.

honestidad con su grupo.

Calendarización de la Unidad LOGRO

Al término de la sesión el alumno utiliza correctamente las diferentes unidades de concentración de las soluciones e interpreta su valor numérico. Conoce las propiedades coligativas de las soluciones y su utilidad en Investigación

SEMANA 10 TEMARIO

Las soluciones.- Concepto de soluto y solvente. Solubilidad y factores que la afectan. Expresión de las concentraciones Unidades físicas y unidades químicas. %, molaridad y normalidad, ppm.

SEMANA 11 TEMARIO Mezclas, Titulaciones y diluciones. Electrolitos. Propiedades coligativas de las soluciones: Elevación de la presión de vapor. Elevación del punto de ebullición, abatimiento del punto de congelación. Generación de la Presión osmótica. Actividades

-Los alumnos recibirán clases teóricas, procurando su participación activa durante ellas.

-Desarrollarán ejercicios de aplicación de los conceptos discutidos. -Desarrollarán laboratorio sobre: * Preparación de soluciones. * Titulación y estandarización de soluciones. Bibliografía * Raymond Chang Química Mc Graw Hill cap 2 y 3

* Kenneth Whitten Química general Mc Graw Hill cap. 6,7 y 8 * Gray Harry Principios Básicos

6.6 UNIDAD SEIS: CINÉTICA QUÍMICA COMPETENCIA DE LA UNIDAD



10

C O N T E N I D O S


Conoce los fundamentos de la Cinética química, Las reacciones de orden cero, uno y dos. Los mecanismos de reacción: Reacciones Adición, Sustitución, Eliminación.

Investiga y revisa los conocimientos teóricos. Desarrolla ejercicios y problemas sobre velocidad de reacción y sus mecanismos. Desarrolla eficientemente la práctica de laboratorio.

Muestra interés por comprender la composición, importancia de las disoluciones en la vida diaria. Participa en los trabajos de laboratorio demostrando solidaridad y honestidad con su grupo.

12

Calendarización de la Unidad SEMANA 12 LOGRO:

Al finalizar la unidad, el alumno aplicará adecuadamente las leyes integradas de velocidad, identifica y explica los factores que afectan la velocidad de una reacción.

TEMARIO

Cinética Química.- velocidad de reacción. Teoría de las colisiones: Energía de activación Factores que afectan la velocidad de reacción. Catalizadores. Orden de una reacción. Ley de velocidad. Tiempo de vida media. Mecanismos de reacciones orgánicas. Rx de sustitución, Condensación, redox. Reacciones de adición: regla de Markonicov.-. Catálisis y reacciones enzimáticas.

Actividades

- Los alumnos recibirán clases teóricas, procurando su participación activa durante ellas desarrollarán ejercicios de aplicación de los conceptos discutidos.

-. Desarrollarán prácticas en el laboratorio sobre: * Cinética química.

Bibliografía * Raymond Chang Química Mc Graw Hill cap 2 y 3 * Kenneth Whitten Química general Mc Graw Hill cap. 6,7 y 8



11

* Gray Harry Principios Básicos de Química.- Ed. Reverte. Barcelona

6.7. UNIDAD SIETE: TERMODINÁMICA QUÍMICA

C O N T E N I D O S


Conoce las características de una reacción espontánea y una reversible. Calcula el cambio de entalpía, entropía y de la energía libre de una reacción. .

Investiga y revisa los conocimientos teóricos. Resuelve ejercicios. Investiga la importancia de los iones complejos en los organismos vivos.

Reconoce la importancia de la termodinámica en los procesos reales.

13

Calendarización de la Unidad. SEMANA 13 LOGRO

Al terminar las semanas, el alumno: Explica la segunda ley de la termodinámica. Calcula cambios de entalpía, entropía y energía libre de un proceso. Señala la espontaneidad y la reversibilidad de una reacción.

TEMARIO

Espontaneidad y reversibilidad de las reacciones químicas. Segunda ley termodinámica: interpretación molecular de la entropía. Predicciones cualitativas sobre el cambio de entropía. Entropía molar y cambio de entropía. Energía libre de Gibbs, Energía libre estándar de formación. Energía libre y equilibrio.

Actividades

Recibirán clase teórica con participación activa de los estudiantes. Desarrollan un tándem para desarrollar ejercicios y comprobar su

aprendizaje Bibliografía

Raymond Chang Química cap. 18 Theodore L. Brown Química: La Ciencia Central cap. 19



12

6.8 UNIDAD OCHO: MATERIALES MODERNOS DE INGENIERÍA Y QUÍMICA AMBIENTAL COMPETENCIA DE LA UNIDAD

C O N T E N I D O S


Conoce las características de los materiales modernos de ingeniería y sus aplicaciones. Identifica los agentes contaminantes del medio ambiente y conoce sus efectos.

Investiga y revisa los conocimientos teóricos. Expone en forma grupal el trabajo de investigación. Informa utilizando medios tecnológicos digitales el tema investigado.

Muestra interés por la elaboración con responsabilidad del trabajo de investigación bibliográfica. Participa en los trabajos para la exposición del tema demostrando solidaridad y honestidad con su grupo.

14 15

Calendarización de la Unidad. SEMANA 14 LOGRO

Al terminar la sesión, el alumno reconocerá los materiales modernos utilizados en ingeniería, interpretando la estructura electrónica de los materiales

TEMARIO

Clases de materiales modernos. Estructura electrónica de los materiales- teoría del orbital molecular y teoría de las Bandas de energía. Semiconductores y dopado de semiconductores. El chip de silicio. Conversión de energía solar. Materiales cerámicos- los superconductores- polímeros y plásticos- Cristales líquidos- nanomateriales.

Actividades

Los alumnos presentarán su trabajo de investigación bibliográfica en forma virtual.

Exponen en forma grupal el resultado de su investigación.



13

BIBLIOGRAFÍA Brown y otros. Química la Ciencia Central.Ed. Prentice Hall. México 2009

Chang Raymond. Química. Ed. McGraw Hill. 1998

SEMANA 15 LOGRO

Identificará los agentes contaminantes y sus efectos en el medio ambiente. Promoverá el diseño y la aplicación de productos y procesos químicos que sean compatibles con la salud humana y que conserven el ambiente.

TEMARIO

Conceptos. Contaminación atmosférica- Efecto invernadero- Lluvia ácida-Smog. La capa de ozono. Contaminación radiactiva-Contaminación del agua y suelos. Principios de la química verde y sus aplicaciones.

BIBLIOGRAFÍA

Brown y otros. Química la Ciencia Central.Ed. Prentice Hall. México 2009

Chang Raymond. Química. Ed. McGraw Hill. 1998.

SEMANA 16

VIII.- ESTRATEGIA METODOLÓGICA

El curso de Química General, se desarrollará con la metodología que induzca a la participación activa permanente del estudiante, siguiendo lineamientos del constructivismo, para tal fin se desarrollará lo siguiente:

8.1 Exposiciones teóricas.- El profesor expondrá conocimientos actualizados, para explicar las bases teóricas de las reacciones que ocurren en la naturaleza. El profesor se responsabilizará del desarrollo de esta actividad motivando la participación activa del estudiante, procurando sostener diálogo permanente. Para esta función se dispone de tres horas semanales.

E X A M E N P A R C I A L 2



14

8.2 Prácticas de Laboratorio Se desarrollarán en los laboratorios de química de la Av. Colonial, en sesiones de dos horas, para ello el aula se dividirá en dos grupos que trabajarán quincenalmente. Se seguirán los lineamientos de la metodología activa, dejando que el alumno adquiera y consoliden su conocimiento, para ello cuentan con una guía de prácticas y el asesoramiento de un profesor de prácticas.

8.3 Métodos

Se harán uso de métodos inductivos, deductivos y activos. Se usará la exposición dialogada en formas concreta seguida de una actividad diseñada para cada capítulo o un rompecabeza o tándem, para que el estudiante desarrolle competencia de aprendizaje individual y grupal.

8.4 Medios Para el desarrollo de las clases se requiere del uso un proyector multimedia ya que las exposiciones e indicaciones serán a través de archivos PPT respectivos. Se requiere que los alumnos del aula dispongan de una dirección de correo para la comunicación virtual y remitirles semanalmente con anticipación los archivos PPT de las clases, los ejercicios para desarrollar en clase, la guía de laboratorio o el material para las sesiones de rompecabezas, que ellos deberán imprimir previo a la clase. Además para otras necesidades de comunicación con el grupo. Se elaborarán un manual de prácticas de laboratorio y las separatas de ejercicios y problemas para ejercitar al estudiante en los tópicos desarrollados en clase con miras a consolidar un cuaderno de trabajo. Si se adoptara la metodología activa permanente, se requerirá que el estudiante adquiera un libro de texto. Además se usarán otros medios como la pizarra, los plumones y la manipulación de materiales en el laboratorio.

IX.- Sistema de Evaluación

El sistema de evaluación estará de acuerdo a lo dispuesto por el Reglamento de Estudios y el Sistema de Evaluación, aprobados por la Universidad Nacional Federico Villarreal. 9.1 Asistencia obligatoria a clases, seminarios y laboratorios. El 30% de inasistencias impide la calificación del examen final.



15

9.2 El sistema de calificación es vigesimal. Solo en el promedio final del curso se considerará el medio punto a favor del estudiante. La nota aprobatoria estará entre 11 y 20.

9.3 Se considerará dos exámenes de teoría con peso 1 cada uno. El primer examen (E1), el segundo (E2), el sustitutorio y el de aplazados, se aplicarán de acuerdo al cronograma que establezca la Escuela de Ingeniería Mecatrónica.

9.4 De los trabajos en laboratorio se obtendrá un calificativo, resultante del promedio de notas de sus reportes (LB) con un peso del 20%. De la nota del curso.

9.5 Se aplicarán dos prácticas calificadas (PC) cuyo promedio tendrá un peso del 20% de la nota.

9.6 Se encargará un trabajo teórico (TT) de investigación grupal con un peso del 10% de la nota, donde el estudiante hará uso de su inventiva y creatividad para desarrollar un tema de aplicación de los conceptos y principios químicos en el campo de la Ingeniería Electrónica, cuyo desarrollo será monitoreado en forma virtual.

9.7 Las PC, los Laboratorios y el trabajo de investigación constituyen la Tarea Académica (TA) TA= Promedio de: 40% LB + 40% PC + 20% TI

Nota Final= Promedio de: E1 (peso 1) + E2 (peso 1) + TA (peso 1)

8.7 Criterios para la evaluación

Participación activa y solidaria. Exactitud y pertinencia. Originalidad y rigor científico. Resolución de problemas.

8.8 Instrumentos Reportes de laboratorio. Medios visuales. Pruebas escrita. Pruebas objetivas. Preguntas orales. Informes de investigación.

IX.- BIBLIOGRAFÍA

Libro Base



16

Brown y otros. Química la Ciencia Central.Ed. Prentice Hall. México

2009

Bibliografía complementaria

Chang Raymond. Química. Ed. McGraw Hill. 1998

Kennet Whitten Química General. Ed. McGraw Hill. México. 2000

James E, Huheey Química Inorgánica. Ed. Harla . México

Umland Bellama. Química General. 2000

Ibarz José. Problemas de Química General. Ed. Marín. Barcelona 1994

Sienko M.J. Problemas de Química. Ed. Reverté. España. 1989

Santamaría Francisco. Curso de Química general. Ed. Universitaria.

Chile 1997.

Química General

Education

Transcript of Química General