Universidad Nacional del Nordeste Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura. Resolución N 0946/11 CD

Transcripción

1 Universidad Nacional del Nordeste Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura Resolución N 0946/11 CD Programa Analítico y de Exámen de la Asignatura Química Física I (Licenciatura en Ciencias Químicas)

2 VISTO el Expediente número: en el cual la Dra. Nelly Lidia JORGE eleva el Programa Analítico y de Examen de la asignatura QUÍMICA FÍSICA I, correspondiente al área QUÍMICA FÍSICA del Departamento de QUÍMICA para la carrera de Licenciatura en Ciencias Químicas de esta Facultad; y CONSIDERANDO que en el presente expediente obra el programa analítico, de examen, cronograma de actividades y la correspondiente bibliografía propuesta. QUE cuenta con el aval de la Comisión de Carrera. QUE la Dirección de Gestión Académica, informa que el presente programa se ajusta a la resolución N : 092/60 C.D. Lo aconsejado por la Comisión de Enseñanza y Planes de Estudios, criterio compartido por este Cuerpo en la sesión del día 10/11/11; POR ELLO: EL CONSEJO DIRECTIVO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES Y AGRIMENSURA RESUELVE: ARTICULO Io) APROBAR el Programa Analítico y de Examen de la asignatura QUÍMICA FÍSICA r \ de la carrera de Licenciatura en Ciencias Químicas, que como anexo único forma parte de la presente Resolución.- ARTICULO 2o) REGÍSTRESE, Comuniqúese y archívese.-

3 PROGRAMA ANALITICO Y DE EXAM EN 1. IDENTIFICACION 1.1. FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES Y AGRIMENSURA 1.2. DEPARTAMENTO: QUÍMICA 1.3. AREA: QUÍMICA FÍSICA ASIGNATURA: QUÍMICA FÍSICA I 1.5. CARRERA: LICENCIATURA EN CIENCIAS QUÍMICAS 1.6. Año en que se dicta:3 ro ( Io cuatrimestre) 1.7. PROFESOR RESPONSABLE: Apellido y Nombres: JORGE, Nelly Lidia Máximo Título alcanzado: Doctora en Química 1.8. MODALIDAD: Cuatrimestral. Obligatoria 1.9. CARGA HORARIA TOTAL: 200 hs CARGA HORARIA SEMANAL TEORICA/PRACTICA: 12.5 hs. 2. DESCRIPCION; Uno de los objetivos del primer curso de Química Física es la aplicación de conceptos adquiridos en los cursos anteriores de Química, de Física, especialmente Termodinámica, en el estudio de las propiedades físicas de sistemas formados por dos o más componentes, de procesos irreversibles y de procesos no ideales y el estudio de los mecanismos de las reacciones químicas y la influencia que ejerce su contorno físico sobre ellas. Los objetivos de la materia tienen intención de presentar un plan lógico y dinámico que le permita adquirir las bases fundamentales de la Química-Física para aplicar lo aprendido en lo inmediato, a lo largo de su formación académica y profesional OBJETIVOS GENERALES: OBJETIVOS GENERALES: Que el alumno: Desarrolle la capacidad para comprender e interpretar los fenómenos de esta disciplina, en el marco de las teorías actuales. Muestre una actitud reflexiva ante la observación metódica de los fenómenos fisicoquímicos. Comprenda la importancia del conocimiento de la metodología de la investigación científica para dar respuestas a problemas planteados. Desarrolle la comprensión de la fuerte influencia que en el mundo actual tiene esta ciencia y su tecnología. Distinga las propiedades científicas de las no científicas. Desarrolle la capacidad para la abstracción, el pensamiento lógico y el examen crítico de las informaciones de la observación. OBJETIVOS TERMINALES: Se pretende que al finalizar el curso el estudiante: Describa técnicas de trabajos científicos y métodos de mediciones experimentales. Aprecie crítica y constructivamente su trabajo. Resuelva distintas situaciones problemáticas utilizando conocimientos previos e incorporando nuevos contenidos.

4 Maneje bibliografía relevante y actualizada. Desarrolle y ejercite el pensamiento lógico. Adquiera destreza y seguridad para la medición e interpretación de datos y resultados. Estimular la imaginación y desarrollar la capacidad creadora. Desarrollar la capacidad para la observación metódica y reflexiva y la habilidad para la medición, descripción e interpretación de los datos y conclusiones. Predisposición para la búsqueda de regularidades y para la ordenación sistemática de los datos, de modo que se facilite la formulación de proposiciones de valor general. Habilitar gradualmente para la organización del trabajo propio en la experimentación científica, para que el estudiante pueda ir prescindiendo del docente. Desarrollar la habilidad para la presentación de los datos con exactitud y precisión acostumbrando la claridad y concisión en el lenguaje. Desarrollar la capacidad para el análisis de los datos experimentales y la generalización de los datos obtenidos. Favorecer la convicción de que las afirmaciones científicas pueden ser refutadas por nuevos hechos o evidencias TIPOS DE ACTIVIDAD/ES: Practicas Teorico/prácticas De Laboratorio Técnicas o Estrategias didácticas: CLASES TEÓRICAS-PRÁCTICAS: El curso se desarrollará cuatrimestralmente, en dos clases teórico-practica semanales obligatorias de tres horas de duración respectivamente. Características de la clase: se presentarán, analizarán y explicarán los contenidos oralmente utilizando apoyo iconográfico ó esquemas de pizarra. Se estimulará al alumno con preguntas de comprensión y análisis de situaciones problemáticas. Esta instancia se vuelve propicia para poder presentar el esquema general de las unidades temáticas, incentivar a los alumnos para el estudio e investigación bibliográfica, transmitir información de difícil acceso, presentar resultados de investigaciones originales y efectuar actualizaciones de temas tradicionales. Inmediatamente de impartidos los conceptos teóricos específicos, los alumnos procederán a la resolución de un cierto número de problemas, preparados por la cátedra y a disposición previa por los mismos, en procura de afianzar temas ya vistos. El profesor desempeñará formación orientadora: planteando los problemas, guiando el proceso de investigación-aprendizaje, interviniendo para aclarar conceptos, proveer información e incentivando a los mismos a una participación activa en estas clases. CLASES PRÁCTICAS DE LABORATORIO: Los alumnos realizarán un trabajo práctico de laboratorio semanal de cuatro horas de duración, de carácter obligatorio, divididos en grupos de treinta (30) alumnos como máximo, y estarán dirigidos por los Jefes de Trabajos Prácticos y supervisado por las Prof. Adjuntas, contado con la participación de Ayudantes de Docencia de Primera y la colaboración de ayudantes alumnos adscriptos, designados de acuerdo a la reglamentación vigente. Para regularizar se requerirá tener aprobado, el 100% de los trabajos prácticos programados por la cátedra. 1

5 Características de la clase: el docente a cargo del tumo tomará un cuestionario previo a fin de evaluar los conocimientos mínimos necesarios que deberá tener el alumno, sin los cuales no podrá realizar el trabajo. Luego, en no más de 15 minutos explicará la experiencia a realizar basada en la guía de trabajos prácticos a disposición previa de los alumnos y elaborada por la cátedra. Durante el desarrollo de la experiencia prestará apoyo a los alumnos, asistida por los auxiliares de docencia. Al final del trabajo práctico se exigirá la presentación de un informe. EXÁMENES PARCIALES La evaluación educativa es un proceso que tiene por fin comprobar de modo sistemático en que medida se han logrado los resultados previstos en los objetivos. Permite delinear, obtener y proveer información útil para juzgar alternativas de decisión. Este proceso utiliza información para formular juicios y tomar decisiones reajustando o adecuando óptimamente el proceso enseñanza aprendizaje. Bajo este enfoque, dentro de los términos de la reglamentación vigente se realizarán 3 exámenes parciales, que abarcarán los contenidos y aplicaciones presentados en las clases teórico-prácticas, con inclusión de problemas, y preguntas sobre los trabajos prácticos de laboratorio incluido sus fundamentos teóricos REGIMEN DE PROMOCION: CON EXAMEN FINAL.

6 PROGRAMA ANALITICO Y DE EXAMEN IDENTIFICACION FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES Y AGRIMENSURA DEPARTAMENTO: QUÍMICA AREA: QUÍMICA FÍSICA. ASIGNATURA: QUÍMICA FÍSICA I CARRERAS: LICENCIATURA EN CIENCIAS QUÍMICAS Año en que se dicta: 3o (Io cuatrimestre) PROFESOR RESPONSABLE: Apellido y Nombres: JORGE, Nelly Lidia Máximo Título alcanzado: Doctora en Química MODALIDAD: Cuatrimestral. Obligatoria CARGA HORARIA TOTAL: 200 hs. CARGA HORARIA SEMANAL TEORICA/PRACTICA: 12.5 hs. 2.4 PROGRAMA ANALITICO CONTENIDOS POR UNIDAD: TEMA 1. COMBINACIÓN DEL PRIMERO Y SEGUNDO PRINCIPIO Energía Libre y Función Trabajo. Trabajo máximo. Cambios isotérmicos de energía libre. Criterios de equilibrio de procesos espontáneos e irreversibles. Energía libre de procesos a P y T constantes. Relaciones termodinámicas deducidas del Primer y Segundo Principio. TEMA 2. SISTEMAS ABIERTOS. PROPIEDADES MOLARES PARCIALES. TERMOQUÍMICA Sistemas abiertos: Magnitudes molares parciales. Significado físico de la propiedad molar parcial. Ecuación de Gibss Duhem. Energía libre molar parcial: el potencial químico. Equilibrio en sistemas heterogéneos. Termoquímica: Cambios térmicos en las reacciones químicas. Calores de reacción a volumen o presión constantes: variaciones de la energía interna y entalpia en las reacciones químicas. Ecuaciones termoquímicas. Relación entre las variaciones de energía interna y entalpia. Calores involucrados en reacciones químicas. Leyes termoquímicas. Influencia del estado físico. Relaciones de Kirchhoff: dependencia del calor de reacción con la temperatura. Calor de reacción a partir de las energías de enlace. Energía de disociación. Propiedades térmicas molares parciales: calores de disolución y dilución, calor integral de dilución finita, calor integral de disolución y calor diferencial. TEMA 3. EQUILIBRIO QUÍMICO Isoterma de reacción. Reacción de equilibrio y no equilibrio. Relación entre AG, AG y la constante de equilibrio. Aplicaciones a soluciones. Principio de Le Chatelier Braun. Relación entre Kp y Kc. Efecto de la presión sobre el equilibrio. Dependencia de la constante de equilibrio termodinámico Kp y Kc, con la temperatura. Medidas de las funciones termodinámicas de las reacciones. Aplicaciones de cálculo de constantes de equilibrio en sistemas bioquímicos.

7 TEMA 4. EQUILIBRIO HETEROGÉNEO. Sistemas de un componente: Energía Ubre específica para sistemas heterogéneos a P y T constantes. La ecuación de Clapeyron. Equilibrios: sólido-líquido, entre dos formas cristalinas; líquido - vapor. Calores latentes. La ecuación de Clapeyron y de Clapeyron - Claussius: integración de la ecuación. Sistemas de varios componentes: Regla de las fases de Gibbs: Número de fases, número de componentes y número de grados de libertad de un sistema. Formación de compuestos. Sistemas líquidos con dos componentes. Sistema sólido-líquido de dos componentes. Formación de compuestos. Sistema sólido-sólido con dos componentes. Sólidos miscibles. Sistema de tres componentes. Presión de vapor de las disoluciones. Diagramas de presión de vapor que muestra la composición del vapor y del líquido. Diagramas de punto de ebullición - composición. Destilación TEMA 5. TERMODINÁMICA DE LAS DISOLUCIONES DE LOS NO ELECTROLITOS Propiedades termodinámicas de las disoluciones ideales. Presión de vapor y termodinámica de los sistemas no ideales. Consideraciones generales. Disolventes de las disoluciones no ideales. Actividad y coeficiente de actividad. Solutos de las disoluciones no ideales. Ecuación de Gibbs- Duhem y determinación de la actividad de los solutos. TEMA 6. PROPIEDADES COLIGATIVAS. Efecto de un soluto no volátil sobre la presión de vapor de la disolución. Elevación del punto de ebullición. Descenso del punto de congelación. Presión osmótica; su relación con el potencial químico del agua. Ecuación de Morse y Van t Hoff. Osmolaridad. Presión osmótica y volumen celular. TEMA 7. FENÓMENOS DE SUPERFICIE. La interfase. Energía superficial y tensión superficial. Interfases curvas. Influencia de la tensión de vapor sobre el radio de curvatura. Tensión superficial de disoluciones. Películas superficiales en líquidos. Adsorción. Adsorción de gases. Tipos de adsorción. Isotermas de adsorción de Langmuir y Freundlich. Adsorción de disoluciones: ecuación de Gibbs. Adsorción cromatográfica. Coloides. Clasificación, preparación, estructura y estabilidad. Aspectos eléctricos de los fenómenos de superficie. Teoría de la capa fija de Helmholtz. Teoría de la doble capa de Stem. Fenómenos electrocinéticos: el potencial zeta, su relación con la fuerza iónica del medio y otras variables. TEMA 8. SOLUCIONES DE ELECTROLITOS. NATURALEZA DE LOS ELECTROLITOS EN DISOLUCIÓN. Conductividad equivalente. Relaciones empíricas deducidas de la medida de conductividad equivalente. Teoría de Arrhenius para la disociación. Objeciones a la teoría de Arrhenius y características de las disoluciones iónicas. Electrólisis y proceso en los electrodos. Número de transporte. Conductividades iónicas. Algunas aplicaciones de las medidas de conductividad.

8 TEMA 9. TERMODINÁMICA DE LAS DISOLUCIONES IÓNICAS. FUERZA ELECTROMOTRIZ DE LAS PILAS QUÍMICAS. Termodinámica de las disoluciones iónicas: Actividades iónicas. Dependencia del valor de los coeficientes de actividad con la intensidad iónica. Teoría de Debye - Huckel: evaluación de los coeficientes de actividad. Estudio de los métodos para determinar coeficientes de actividad media. Coeficientes de actividad en disoluciones más concentradas. Fuerza electromotriz de las pilas químicas'. Procesos electroquímicos. Medida potenciométrica de la fem. Tipos de electrodo. Pilas electroquímicas: convenio de signo, fem normales y potencial de electrodo. Dependencia de la fem de una pila con la concentración y actividad de los reactivos. Determinación de las constantes de equilibrio y productos de solubilidad a partir de medidas de fem. Pilas de concentración en los electrodos. Pilas de concentración en el electrolito con unión líquida. El puente salino. Dependencia de la fem de una pila con la temperatura. Entalpia de los iones en disolución acuosa. Energía libre y entropía de los iones en disolución. TEMA 10. TEORÍA CINÉTICO MOLECULAR El modelo cinético molecular de los gases. Presión del gas. Velocidades moleculares, energías cinéticas y temperatura. Deducción de las leyes de los gases ideales a partir de la teoría cinética. Valores numéricos de las energías y velocidades moleculares. Recorridos libres medios, diámetros de colisión y número de choques. Teoría cinética de la viscosidad de un gas. Valores numéricos de las propiedades L, Z\, y Z\\. Viscosidad de líquidos y gases. TEMA 11. CONTAMINANTES Y SU DISTRIBUCIÓN EN EL AMBIENTE Características físico-químicas de contaminantes y su distribución en el ambiente. Constante de Henry de contaminantes. Coeficiente de adsorción de Carbono orgánico (Koc). Coeficiente de Partición Octanol-Agua (Kow). Potencial de contaminación de contaminantes en distintos compartimentos del ambiente BIBLIOGRAFIA: General: N. C. Price y R. A. Dwek, Principios y problemas de Química F'sica para bioquímicos. Editorial Acribia, Zaragoza, España S. Glasstone, Termodinámica para Químicos, Editorial Aguilar, Madrid, España, I. N. Levine, Fisicoquímica, Editorial McGraw Hill, Vol. I y II, S. Glasstone, Tratado de Fisicoquímica, Editorial Aguilar, Madrid, España, Marón y Prutton, Fundamentos de Fsicoquímica, Editorial Limusa, Wiley S. A.. Barrow, Química F'sicia, Tomos 1y II, Editorial Reverté. Atkins, Fisicoquímica, Editoria A. W. Adamson, Química Física, Tomos I y II, Editorial Reverté G. W. Castellan, Fisicoquímica, Editorial Fondo Educativo Interamericano, S. A... Especifica: K. J. Laidler, Cinética de Reacciones, Editorial Alambra M. J. Pilling y P. W. Seakins, Reaction Kinetic, Editorial Oxford K. J. Laidler, Chemical Kinetics, Editorial Harper & Row, New York.

9 3. PROGRAMA DE EXAMEN: Bolilla Temas NOMINA DE TRABAJOS PRACTICOS: A- Guías de Trabajos Prácticos de Problemas para cada Unidad Temática de trabajos prácticos se elaboran guías que contienen las actividades y ejercicios para cada una de las clases. Se elaboraron las siguientes guías: Combinación del primero y segundo principio Sistemas abiertos. Propiedades molares parciales. Termoquímica. Equilibrio químico. Equilibrio heterogeneo. Termodinámica de las disoluciones de los no electrolitos. Propiedades coligativas. Soluciones de electrolitos, naturaleza de los electrolitos en disolución, transporte a través de membranas biológicas. Termodinámica de las disoluciones iónicas, fuerza electromotriz de las pilas químicas Fenómenos de superficie. Teoría cinético molecular. Contaminantes y su distribución en el ambiente. B- Guías de trabajos prácticos de Laboratorio de los siguientes temas: Propiedad Molal Parcial. Termoquímica. Equilibrio Químico. Sistema de tres Componentes. Propiedades Coligativas. Aplicaciones Conductimétricas. Viscosidad. Aplicaciones Potenciométricas. Fenómenos de Superficie. Contaminantes y su distribución en el ambiente.

10 5. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES: Como ejemplo se da el cronograma para el año lectivo QUIMICA FISICA I PLAN DE CLASES AÑO: SEMANA TEMA TEORICO DEL 1 Combinación del primero y segundo principio Sistemas abiertos propiedades 2 molares parciales, termoquímica SEMINARIO N LABORATORIO 1 Organización 2 Laboratorio 1 3 Equilibrio químico 3 laboratorio 2 4 Equilibrio heterogéneo 4 laboratorio 3 5 Termodinámica de las disoluciones de los no electrolitos 6 Propiedades coligativas 6 7 Soluciones de electrolitos. Naturaleza de los electrolitos en disolución. 5 Laboratorio 4 Primer parcial Laboratorio 5 Recuperatorio primer parcial 7 Laboratorio 6 8 Fenómenos de superficie 8 Laboratorio 7 9 Fenómenos de superficie 9 Laboratorio Termodinámica de las disoluciones iónicas. Fuerza electromotriz de las pilas químicas Termodinámica de las disoluciones iónicas. Fuerza electromotriz de las pilas químicas 10 Laboratorio 9 11 Laboratorio Teoría cinético molecular Laboratorio 11 Segundo parcial 13 Contaminantes y su distribución en el ambiente Laboratorio Contaminantes y su distribución en el ambiente 15 Recuperatorio extraordinario 12 Recuperatorio segundo parcial

11 6. EFECTOS SOBRE LA FORMACIÓN INTEGRAL DEL ALUMNO. Lograr estimular la imaginación y desarrollo de la capacidad creadora. Desarrollar la capacidad para la observación metódica y reflexiva y la habilidad para la medición, descripción e interpretación de los datos y conclusiones. Predisposición para la búsqueda de regularidades y para la ordenación sistemática de los datos, de modo que se facilite la formulación de proposiciones de valor general. Habilitarlo para la organización del trabajo propio en la experimentación científica. Desarrollar la habilidad para la presentación de los trabajos que realicen con exactitud y precisión acostumbrando la claridad y concisión en el lenguaje. Desarrollar la capacidad para el análisis de los datos experimentales y la generalización de los datos obtenidos. Favorecer la convicción de que las afirmaciones científicas pueden ser refutadas por nuevos hechos o evidencias. Adquirir un pensamiento lógico riguroso. 7. RECURSOS HUMANOS NOMINA DE PERSONAL DOCENTE INTER VINIENTE E N EL DICTADO DE LA ASIGNATURA APELLIDO Y NOMBRES CARGO DEPARTAMENTO AREA MÁXIMO TÍTULO ACADÉMICO OBTENIDO TIEMPO DEDICADO (a esta asignatura) JORGE, Nelly Lidia Profesora Titular Química Química Física Doctora en Químicas 12 ROMERO, Jorge Marcelo Jefe de Trabajos Prácticos Química Química Física Ing. Químico Mgter. Gestión Ambiental 12 TELLO, Luis Alberto Auxiliar Docente de Primera Química Química Física Ing. Químico 10 PROFETA, Mariela Inés Auxiliar Docente de Primera Química Química Física Bioquímica 10