Información general


Tipo de asignatura: básica

Coordinador: Julián Horrillo Tello

trimestre:1

Créditos: 6

Profesorado: Andreu Comajuncosas Fortuño

Descripción


Introducción a la química general haciendo énfasis en aquellos aspectos más útiles dentro de la ingeniería electrónica y mecánica. Introducción al método científico.

Esta asignatura dispone de recursos metodológicos y digitales para hacer posible su continuidad en modalidad no presencial en el caso de ser necesario por motivos relacionados con la Covidien-19. De esta forma se asegurará la consecución de los mismos conocimientos y competencias que se especifican en este plan docente.

Esta asignatura dispone de recursos metodológicos y digitales para hacer posible su continuidad en modalidad no presencial en el caso de ser necesario por motivos relacionados con la Covidien-19. De esta forma se asegurará la consecución de los mismos conocimientos y competencias que se especifican en este plan docente. El Tecnocampus pondrá al alcance del profesorado y el alumnado las herramientas digitales necesarias para poder llevar a cabo la asignatura, así como guías y recomendaciones que faciliten la adaptación a la modalidad no presencial.

Resultados de aprendizaje


A nivel general, esta asignatura contribuye a siguientes resultados de aprendizaje especificados para la materia a la que pertenece:

- Predecir propiedades físico-químicas a partir de la composición y de la estructura de un compuesto.

- Relacionar las propiedades físico-químicas de sustancias puras o mezclas con la composición y estructura molecular y electrónica de los componentes.

- Resolver problemas de manera analítica o numérica.

- Conocer el uso del material y los aparatos de un laboratorio químico.

- Conocer y poner en práctica el modo y la dinámica del trabajo en equipo.

A un nivel más concreto, al finalizar la asignatura el estudiante debe ser capaz de: 

- Explicar las características del método científico, aplicadas a la Química ya otras disciplinas científicas y pseudocientíficas.

- Describir algún problema social de la Química como ciencia, argumentando ventajas e inconvenientes.

- Utilizar y explicar la terminología científico-técnica de la química.

- Explicar los fenómenos químicos a partir de la estructura microscópica de la materia.

- Escribir e igualar las ecuaciones de las reacciones químicas.

- Realizar cálculos cuantitativos de procesos químicos, utilizando correctamente las unidades de medida y valorando la corrección de los resultados.

- Distinguir con precisión las diversas magnitudes energéticas.

- Relacionar los enlaces atómicos con las propiedades de los compuestos químicos.

- Explicar las causas químicas de procesos de interés para la ingeniería electrónica y mecánica.

Metodología de trabajo


La asignatura consta de seis horas semanales de clases presenciales en el aula, donde se irán alternando la exposición de los conceptos teóricos, la resolución de ejercicios y ejemplos de aplicación por parte del profesor, y ocasionalmente, la resolución co laborativa y exposición a la pizarra de algún ejercicio por parte de los estudiantes.

También se dedicará un tiempo de las clases presenciales a la realización en grupo de la actividad 1.

Los estudiantes deberán dedicar un tiempo adicional, no presencial, a la realización de las actividades 1, 2, 3 y 4, y en la preparación de las pruebas escritas.

Este curso, debido a la situación generada por la COVID, algunas de las sesiones de grupo grande se podrán realizar en formato híbrido: presencial y online (via streaming ). Esto permitirá que los estudiantes puedan ir rotativamente a las clases presenciales, respetando al máximo de estudiantes por aula que imponen las medidas de distanciamiento. Cuando no les toque sesión presencial podrán seguir la clase online desde casa.

contenidos


1. Introducción

Descripción

Ciencia e Ingeniería. Química e Ingeniería Química.

El método científico.

Clases de materia. Sustancia pura, mezcla homogénea y heterogénea.

Sistemas dispersos. Aleación, emulsión, suspensión, aerosol, barro, humo y espuma.

Separación de mezclas. Filtración, destilación y cromatografía.

Modelos atómicos. Rayos catódicos. Partículas subatómicas. Antimateria. Isótopos. Espectrómetro de masas.

Tabla periódica. Fórmula molecular. Conservación de la masa.

Igualación de reacciones químicas. Reacciones de combinación, descomposición y combustión.

Mol y masa molar.

Reactivo limitante y reactivo en exceso.

Disolución de compuestos iónicos y moleculares. Electrolito fuerte y débil. Ecuación iónica neta.

Introducción a las reacciones ácido-base y redox. Estado de oxidación.

Concentración de disoluciones. Molaridad. Valoración.

Energía interna, calor y trabajo. Proceso exotérmico y endotérmico. Funciones de estado. Entalpía de reacción. Calor específico. Ley de Hess. Entalpía de formación estándar. Valor energético de los alimentos y de los combustibles.

actividades vinculadas

Cuestionario sobre el método científico.

Encuesta sobre contaminación.

Ejercicios.

Primera prueba parcial.

 

2. Química microscópica

Descripción

Modelos de la luz. Espectro electromagnético. Efecto fotoeléctrico. Espectro de líneas.

Cuantización de la energía. Dualidad onda-partícula. Ecuación de De Broglie. Principio de incertidumbre de Heisenberg. Función de onda. Representación de los orbitales. Números cuánticos. Spin. Principio de exclusión de Pauli. Resonancia magnética.

Configuración electrónica. Regla de Hund.

Propiedades periódicas. Carga nuclear efectiva. Radio atómico. Energía de ionización. Afinidad electrónica. Propiedades de los metales alcalinos, metales alcalinotérreos, calcógenos, halógenos, y gases nobles.

Enlace químico. Enlace metálico, iónico y covalente. Estructuras de Lewis. Electronegatividad. Momento dipolar. Estructuras de resonancia.

Entalpía de enlace. Explosivos.

actividades vinculadas

Cuestionario sobre radiactividad.

Ejercicios.

Primera prueba parcial.

 

3. Gases y líquidos

Descripción

Presión. Presión atmosférica estándar.

Barómetro y manómetro.

Leyes de Boyle, Charles y Avogadro. Ley del gas ideal. Volumen molar de un gas ideal.

Densidad, presión parcial y fracción molar.

Explicación microscópica de la presión. Distribución de las velocidades de las moléculas. Efusión. Difusión.

Gases reales. Dependencia con la presión y con la temperatura. Ecuación de Van Der Waals.

Fuerzas intramoleculares e intermoleculares. Fuerza de dispersión de London. Fuerza dipolo-dipolo. Enlace de puente de hidrógeno. Fuerza ión-dipolo. Viscosidad. Tensión superficial.

Cambios de fase. Calor de fusión, de vaporización y de sublimación. Temperatura y presión críticas. Presión de vapor. Volatilidad. Ecuación de Clausius-Clapeyron. Diagrama de fases.

Disoluciones en agua. Disolución saturada y sobresaturada. Solubilidad de sólidos, líquidos y gases. Ley de Henry. Dependencia con la temperatura.

Concentración de disoluciones. Propiedades coligativas. Ósmosis.

actividades vinculadas

Ejercicios.

Segunda prueba parcial.

 

4. Reacciones químicas

Descripción

Velocidad de reacción. Reacciones de primer y de segundo orden. Vida media. Energía de activación. Ecuación de Arrhenius. Mecanismos de reacción. Catalizador homogéneo y heterogéneo. Enzima.

Equilibrio químico. Constante de equilibrio. Equilibrios con sólidos o líquidos. Cálculo de concentraciones. Principio de Le Chatelier.

Ácidos y bases. Pares conjugados. Constante de autoionización del agua. Escala de pH. Ácidos y bases fuertes y débiles. Constantes de disociación. Porcentaje de ionización. Ácidos polipróticos. Sales ácidas. Hidrólisis por disolución de sales.

Proceso espontáneo, reversible e irreversible. Entropía. Segunda ley de la termodinámica. Entropía molar estándar. Entropía de reacción. Energía libre de Gibbs.

Reacciones redox. Igualación. Celda galvánica. Semirreacciones. Electrodos. Fuerza electromotriz. Potencial de celda estándar. Potencial de reducción estándar. Ecuación de Nernst. Celda de concentración. Baterías. Celda de combustible. Corrosión. Protección catódica. Hierro galvanizado. Electrólisis.

actividades vinculadas

Ejercicios.

Segunda prueba parcial.

 

5. Química orgánica

Descripción

Hidrocarburos simples, cíclicos y aromáticos. Isómeros. Propiedades y reacciones.

Grupos funcionales. Alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, aminas y amidas. Quiralidad.  

Moléculas biológicas. Proteínas, hidratos de carbono, lípidos, ácidos nucleicos.

actividades vinculadas

Segunda prueba parcial.

 

Actividades de aprendizaje


1. Cuestionario sobre el método científico (Contenido 1)

Descripción general

Habrá leer un artículo sobre el método científico y responder un cuestionario individualmente.

Una parte de este cuestionario será entregada antes de la clase, y otra parte será puesta en común, en el aula, en grupos de cuatro estudiantes. 

El profesor designará un estudiante de cada grupo para exponer oralmente, de forma muy breve, las conclusiones del grupo.

Material de apoyo

Artículo sobre el método científico disponible en la web.

Cuestionario proporcionado por el profesor.

Entregable y vínculos con la evaluación

Se deberá entregar las dos partes del cuestionario, una de ellas individualmente, y la otra, incluyendo los resultados de la discusión del grupo.

La calificación representará un 10% de la nota del curso.

objetivos específicos

Entender, resumir y analizar críticamente un artículo científico.

Explicar que la Química es una ciencia.

Discutir y argumentar la aplicación del método científico a la Química ya otras disciplinas.

 

2. Encuesta sobre contaminación (Contenido 1)

Descripción general

Habrá leer información proporcionada por el profesor sobre un caso de contaminación, buscar información adicional en Internet y exponer la opinión al moodle en forma de encuesta.

Esta actividad será únicamente virtual, sin participación en el aula.

Material de apoyo

Descripción del caso proporcionada por el profesor.

Encuesta en moodle.

Entregable y vínculos con la evaluación

Respuesta a la encuesta.

Esta actividad no contribuirá directamente a la nota del curso.

objetivos específicos

Dar una opinión crítica y fundamentada sobre un problema social relacionado con la química.

 

3. Cuestionario sobre radiactividad (Contenido 2)

Descripción general

Habrá que buscar y leer información sobre un tema que no se expondrá en clase.

Se deberá utilizar esta información para responder, en grupos de dos estudiantes, un cuestionario pautado sobre radiactividad, fisión nuclear y fusión nuclear, con una extensión de entre tres y cinco páginas.

Habrá mencionar las implicaciones económicas y sociales de la fisión y la fusión nuclear como fuentes de energía, tanto los aspectos positivos como los negativos, en términos de rendimiento, coste económico, seguridad y autonomía energética.

Material de apoyo

Cuestionario proporcionado por el profesor.

Entregable y vínculos con la evaluación

El cuestionario.

La calificación representará un 10% de la nota del curso.

Se valorará positivamente la utilización de fuentes de información en lenguas extranjeras (inglés, francés, italiano o alemán).

objetivos específicos

Enumerar las ventajas e inconvenientes de generación de energía mediante la fisión y la fusión nucleares.

Describir los fenómenos radiactivos.

 

4. Ejercicios sobre procesos y reacciones químicas (Contenidos 1, 2, 3 y 4)

Descripción general

Habrá resolver algunos de los ejercicios propuestos.

Material de apoyo

Colección de ejercicios.

Apuntes, libros y otro material de apoyo.

Entregable y vínculos con la evaluación

Generalmente estos ejercicios deberán resolverse fuera del aula. Alguno de ellos será resuelto por los estudiantes dentro del aula, de forma colaborativa en grupos de dos o tres estudiantes, y expuesto a la pizarra.

Esta actividad no contribuirá directamente a la nota del curso.

objetivos específicos

Resolver problemas numéricos de química cuantitativa.

 

5. Primera prueba parcial (Contenidos 1 y 2)

Descripción general

Prueba escrita de evaluación de los contenidos desarrollados a los temas 1 y 2.

Material de apoyo

Enunciado de la prueba.

Entregable y vínculos con la evaluación

Resolución de la prueba.

La calificación representará un 40% de la nota del curso.

objetivos específicos

Explicar conceptos teóricos correspondientes a los temas 1 y 2.

Resolver ejercicios correspondientes a los temas 1 y 2.

 

6. Segunda prueba parcial (Contenidos 3, 4 y 5)

Descripción general

Prueba escrita de evaluación de los contenidos desarrollados a los temas 3, 4 y 5

Material de apoyo

Enunciado de la prueba.

Entregable y vínculos con la evaluación

Resolución de la prueba.

La calificación representará un 40% de la nota del curso.

objetivos específicos

Explicar conceptos teóricos correspondientes a los temas 3, 4 y 5.

Resolver ejercicios correspondientes a los temas 3, 4 y 5.

 

Primera prueba parcial: 40% de la nota Se hará con un est a Moodle si las normas sanitarias y la disponibilidad de aulas lo requieren; en este caso su peso será del 20% de la nota
Cuestionario sobre el método científico: trabajo en el aula en grupos de cuatro estudiantes.

se hará con Zoom, con breakout room de cuatro estudiantes, generando un documento colaborativo para cada grupo. 

 

   

primera prueba parcial: se hará con un test a Moodle si las normas sanitarias y la disponibilidad de aulas lo requieren; en este caso su peso será del 20% de la nota. 

 

Cuestionario sobre el método científico: se hará con Zoom, con breakout rooms de cuatro estudiantes, generando un documento colaborativo para cada grupo 

Sistema de evaluación


Cuestionario sobre el método científico: 10%

Cuestionario sobre radiactividad: 10%

Primera prueba parcial: 40%

Segunda prueba parcial: 40%

Examen de recuperación: 80%

Para los estudiantes que no superen la evaluación durante el curso, se mantendrá el 20% de la calificación de los cuestionarios, y se hará un examen de recuperación global que valdrá el 80% de la nota. En este caso, la nota final de la asignatura será como máximo un 5.

El cuestionario sobre el método científico deberá ser entregado puntualmente en la fecha fijada.

El cuestionario sobre radiactividad será aceptado aunque se entregue fuera de plazo, con una penalización sobre su calificación.

En caso de que las normas sanitarias impidan hacer un primer examen presencial, la ponderación de las actividades evaluables será:

Cuestionario sobre el método científico: 15%

Cuestionario sobre radiactividad: 15%

Prueba final presencial: 70%

 

Bibliografía


básico

Bunge (1958). La ciencia, sume método y sume filosofía. Laetoli. ISBN 9788492422593.

Brown, LeMay, Burst, Murphy (2009). Química, la ciencia central. Pearson. ISBN 978-607-442-021-0.

Complementario

Flaqué, Andreu, Cortés, Puig (2008). Química para la ingeniería. Ediciones UPC. ISBN 9788498803556.

Herranz (2009). Química para la ingeniería. Ediciones UPC. ISBN 978-84-9880-333-4.

Sales, Vilarrasa (2003). Introducción a la nomenclatura química inorgánica y orgánica. Reverté. ISBN 9788429175516.

Flaqué, Puig, Cortés, Andrés (2004). La Química en cuestiones y problemas. Ediciones UPC. ISBN 8483017830.

Chang (2010). Química. McGraw-Hill. ISBN 6071503078.

López (2004). Problemas de química. Prentice-Hall. ISBN 9788420529950.