Planificación Anual de Actividades Académicas- AÑO 2013 Director de Cátedra: Margarita del Valle Hidalgo

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1 Planificación Anual de Actividades Académicas- AÑO 2013 Director de Cátedra: Margarita del Valle Hidalgo Departamento: Licenciatura en Ciencias Biológicas Asignatura: Química General Asociado: María Cristina Galindo (DE) Adjunto: María Benita Vece (DE) Auxiliares: JTP: María Laura Rolandi (DE) JTP: Gerardo René Argañaraz (SD) Aux. Graduado: María de Lourdes Gultemirian (DE) Aux. Graduado: Luis Federico La Morgia (SD) Aux. Graduado.: Adriana Patricia Chaile (DS) Aux. Graduado: María Laura Muruaga (DS) Ayudante estudiantil: Ana Lucía González Achem Ayudante estudiantil: Fulvia Selene Escobar PLANIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA FUNDAMENTACIÓN DE LA MATERIA DENTRO DEL PLAN DE ESTUDIOS. La química es la ciencia que estudia la estructura de la materia, su transformación y los cambios energéticos asociados a estas transformaciones. Los principios de la química se fundamentan en el comportamiento de los átomos y las moléculas. En relación con la biología, la química contribuye al conocimiento de la más maravillosa propiedad de la materia, la vida. La ubicuidad de la química en las ciencias naturales hace que sea considerada una de las ciencias básicas. Los procesos naturales estudiados por la química involucran partículas fundamentales (electrones, protones y neutrones), partículas compuestas (núcleos atómicos, átomos y moléculas) o estructuras microscópicas como cristales y superficies. La asignatura Química General de la Carrera de Licenciatura en Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias Naturales e IML se estructura en tres ejes paralelos y uno transversal. El primero de los ejes paralelos se ocupa de las transformaciones en un mundo que no puede verse directamente. En este nivel microscópico se interpretan los fenómenos en términos de reordenamientos de átomos. Otro de los ejes paralelos trata de los estados de la materia y sus transformaciones a nivel macroscópico. Un tercer eje paralelo, vinculado a los dos anteriores, trata de los cambios energéticos asociados a las transformaciones micro y macroscópicas. El eje transversal involucra los aspectos 1

2 simbólicos, esto es, la expresión de los fenómenos a través de símbolos y ecuaciones químicas. A medida que progrese su comprensión de la química general, el alumno desarrollará la habilidad de pensar a nivel microscópico, realizar experimentos a nivel macroscópico, relacionar ambos niveles con los cambios energéticos y representarlos en forma simbólica. La química es una disciplina que se inserta en un amplio espectro de campos de estudio de la biología, en diferentes escalas. A escala atómica y molecular, en biología molecular; desde el punto de vista celular y pluricelular, en biología celular, fisiología, anatomía e histología, y desde el punto de vista de poblaciones interdependientes y sus hábitats, en ecología. PROPÓSITOS U OBJETIVOS DE LA MATERIA. o Objetivo General: - Desarrollar una concepción científica de las Ciencias Naturales mediante el conocimiento y aplicación de la estructura sustantiva y sintáctica de la química. - Acrecentar el desarrollo de estructuras cognitivas que aporten una base química para la educación en Ciencias Naturales. o Objetivos específicos: - Analizar las propiedades químicas de las sustancias, así como su integración estructural en la Clasificación Periódica, interpretando cualitativamente y cuantitativamente las reacciones químicas. - Comprender el equilibrio químico partiendo de la cinética química y de la termodinámica, hasta llegar al estudio cualitativo y cuantitativo de los factores que influyen sobre el mismo. - Interpretar de manera más integral el mundo bio-geo-físicoquímico que nos rodea a través de las interacciones y transformaciones de las reacciones químicas y sus principios fundamentales. CONTENIDOS TEÓRICOS: Unidad I - Conceptos básicos del lenguaje químico Química y su relación con otras disciplinas. Energía. Materia: composición, clases. Cambios físicos y químicos. Nomenclatura IUPAC de los compuestos inorgánicos. Unidad II - Estructura de la materia Constitución del átomo. Número másico y número atómico. Isótopos, isóbaros e isótonos. Orbitales atómicos. Principio de exclusión de Pauli. Regla de Hund. Clasificación periódica y configuraciones electrónicas. Propiedades periódicas: radio atómico, radio iónico, energía de ionización, afinidad electrónica. Unidad III - Relaciones cuantitativas en los cambios químicos Tipos generales de reacciones químicas. Teoría atómica-molecular de Dalton. Número de Avogadro. Concepto de mol. Balance de masa en una ecuación química y su uso en 2

3 cálculos estequiométricos. Reactivo límite de una reacción química. Rendimiento teórico, experimental y porcentual de un proceso químico. Unidad IV - Enlace químico y fuerzas intermoleculares Tipos de enlace. Enlace iónico. Enlace covalente. Regla del octeto. Estructuras de Lewis. Polaridad del enlace covalente. Longitud y energía de enlace. Resonancia. Excepciones de la regla del octeto. Enlace metálico. Fuerzas intermoleculares: dipolodipolo, enlace hidrógeno, dipolo-dipolo inducido y de dispersión. Unidad V - Estado gaseoso Naturaleza de los gases y su diferenciación con líquidos y sólidos. Postulados de la teoría cinética de los gases. Gases ideales. Variables que definen el comportamiento físico: presión, temperatura, volumen y cantidad. La ecuación del gas ideal. Ley de las presiones parciales de Dalton. Ley de efusión de Graham. Unidad VI - Estado líquido y sólido Propiedades generales de los líquidos. Evaporación. Presión de vapor. Punto de ebullición. Punto de congelación. Diagrama de fase. Tipos de cristales: moleculares, iónicos, de red covalente y metálicos. Propiedades de los sólidos cristalinos. Unidad VII - Soluciones Naturaleza de las soluciones. Proceso de disolución. Formas de expresar la concentración de una solución. Solubilidad y factores que la afectan. Solubilidad de gases en líquidos. Propiedades coligativas. Ósmosis. Hemólisis. Suspensiones coloidales. Coloides en sistemas naturales. Unidad VIII - Termodinámica Primer principio de la termodinámica. Energía interna y entalpía. Ley de Hess. Segundo principio de la termodinámica. Entropía y energía libre. Espontaneidad. Unidad IX - Cinética química Velocidad de una reacción química. Ley de velocidad. Constante de velocidad. Orden de reacción. Vida media. Ecuación de Arrhenius. Catálisis. Unidad X - Equilibrio químico Naturaleza del equilibrio. Constante de equilibrio. Equilibrio homogéneo y heterogéneo. Factores que modifican la posición del equilibrio. Principio de Le Chatelier. Relación entre constante de equilibrio y energía libre estándar. Unidad XI - Equilibrio homogéneo ácido-base Autoionización del agua. Concepto de ph y su cálculo en soluciones de ácidos y bases fuertes y débiles. Hidrólisis. Soluciones reguladoras o buffers. Unidad XII - Electroquímica Reacciones de óxido - reducción. Potenciales de electrodo. Pilas galvánicas. Tabla de potenciales de reducción de electrodo. Fuerza electromotriz. Ecuación de Nernst. Concepto de electrólisis. Espontaneidad. Relación entre la variación de energía libre y la fuerza electromotriz. Aplicaciones a sistemas naturales: fotosíntesis-respiración y corrosión. CONTENIDO DE LA PARTE PRÁCTICA: 3

4 Laboratorio Nº 1: Noción sobre el uso y manejo de materiales y equipamiento en el laboratorio Laboratorio Nº 2: Determinación de la fórmula de un hidrato Laboratorio Nº 3: Determinación de volumen molar por aplicación de la ley de Dalton Laboratorio Nº 4: Preparación de soluciones Laboratorio Nº 5: Determinación del calor de reacción y aplicación de la ley de Hess Laboratorio Nº 6: Influencia de concentración y temperatura en la velocidad de una reacción química Laboratorio Nº 7: Factores que afectan la posición del equilibrio químico Laboratorio Nº 8: Electrólisis de una solución salina usando como fuente de energía la pila de Daniell METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA. La metodología empleada en el dictado de la materia involucra: Clases teóricas: tres semanales de 1½ h cada una, donde se presentan los temas y se promueve la intervención del alumno a través de preguntas o planteo de situaciones reales, que motivan la participación de los alumnos en la aplicación de los conceptos teóricos transmitidos. Clases prácticas de resolución de problemas: una semanal de 2 h, donde los alumnos aplican los conceptos teóricos mediante la resolución de problemas, trabajando en forma individual o grupal, bajo la supervisión del docente a cargo. Prácticas de laboratorio: una semanal de 2½ h, donde se incentiva la observación, el manejo de material y equipamiento de laboratorio y la discusión y presentación de resultados, a través del desarrollo de experimentos sencillos y elaboración de un informe. Evaluativos: uno semanal de 1 h, donde se evalúan los conceptos teóricos y prácticos de resolución de problemas, impartidos sobre cada tema en particular la semana previa a la realización de la práctica de laboratorio correspondiente. El alumno debe aprobar el evaluativo para poder realizar el práctico de laboratorio. Clases de consultas individuales o grupales: se prevén clases de consulta grupales en los horarios de clases teóricas y de prácticas de problemas, durante dos semanas previas a cada prueba parcial. Se ofrecen horarios de consultas individuales en cualquier momento durante el cursado de la materia. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN. Además de los evaluativos semanales mencionados en el punto anterior, el alumno deberá rendir y aprobar dos pruebas parciales para regularizar la asignatura, en concordancia con la reglamentación vigente. Tanto los evaluativos como las pruebas parciales se elaboran con ejercicios de selección múltiple. Requisitos para rendir las pruebas parciales: Para tener derecho a rendir una prueba parcial el alumno deberá tener aprobado el 70% de los prácticos de laboratorio, siendo este porcentaje independiente para cada prueba parcial y no acumulativo (Art. 13 reglamento Fac. de Cs. Naturales e IML). El alumno que no alcance el 70%, podrá recuperar los trabajos prácticos no aprobados o ausentes injustificados, siempre y cuando tenga aprobados el 50% más uno del total de los prácticos (Art. 1 - Inc. 14, 4

5 Res modificatoria, Reglamento Fac. de Ciencias Naturales e IML, Res. 0036/91) en la fechas previstas por la Cátedra. Requisitos para aprobar las pruebas parciales: Las pruebas parciales son escritas y versan sobre los temas tratados en clases teóricas, prácticas y laboratorios. Se consideran aprobados aquellos alumnos que alcancen el 50% de los puntos asignados, (Art. 1, Inc. 8, Reglamento Fac. de Ciencias Naturales e IML, Res. 0036/91). El alumno deberá aprobar la totalidad de las pruebas parciales. La Cátedra fijará dos (2) fechas de recuperación para cada uno de los parciales. La no aprobación ó ausencia a las tres fechas (inicial y recuperaciones), significa la pérdida de la regularidad de la materia, imposibilitando la continuidad del cursado (Art. 1, Inc. 7, Reglamento Fac. de Ciencias Naturales e IML, Res. 0036/91). Las pruebas parciales y sus respectivas recuperaciones se rinden en orden cronológico (Art. 1, Inc. 10 del reglamento, Res. N ). Las fechas propuestas por la Cátedra para las recuperaciones no pueden ser antes de cinco (5) corridos desde la notificación de la nota. Cada parcial podrá ser recuperado una sola vez, pudiendo el alumno recuperar una segunda vez, uno y sólo uno de ellos al final del cuatrimestre. El porcentaje mínimo para aprobar una recuperación será el 50% del total de los puntos asignados (Art. 1, Inc. 11 Res N Modificatoria Res. 0036/91 y sus modificatorias). Inasistencias Justificadas a evaluativos y parciales La ausencia a alguna prueba evaluativa o parcial significa reprobación de la misma, salvo el caso debidamente justificado dentro de las 48 horas de realizada la prueba (certificado médico expedido por Acción Social Para Estudiante ASPE- en caso de enfermedad, o constancia correspondiente en caso de fuerza mayor) Art. 1, Inc. 12, Res. N La Cátedra sólo admite certificados médicos presentados por un familiar directo del alumno. La prueba que corresponda a la inasistencia justificada, es rendida en la fecha inmediatamente posterior al período indicado por el médico. Una vez que el alumno haya cumplido las exigencias anteriormente mencionadas se dará por regularizada la materia habilitándolo para rendir examen final. En ese caso, los alumnos deberán solicitar a los Jefes de Trabajos s que firmen su Libreta Universitaria, previamente a la inscripción para la mesa de examen en Sección Alumnos. RECURSOS DIDÁCTICOS A UTILIZAR COMO APOYO A LA ENSEÑANZA. Los recursos didácticos utilizados como apoyo a la enseñanza son: Diapositivas realizadas con Powerpoint, que se proyectan durante las clases teóricas y son subidas previamente al Aula Virtual de la materia, para que los alumnos dispongan como ayuda para seguir las clases y, posteriormente, utilicen de guía para profundizar el estudio de cada tema con la bibliografía correspondiente. Diapositivas realizadas con Powerpoint, que se proyectan durante las prácticas de laboratorio a fin de reforzar los objetivos, metodología y conclusiones de cada una de las experiencias realizadas. Notebook o netbook, cañón y pantalla necesarios para la proyección de las diapositivas 5

6 Pizarrón y marcadores utilizados en todas las clases teóricas, prácticos de problemas y de laboratorio Aula Virtual de Química General creada en el Campus Virtual de la UNT ( donde los alumnos disponen semana a semana las actividades programadas, las clases teóricas, guías de prácticos de problemas y de laboratorio, programa de la materia, etc., que se pueden descargar como archivos pdf. Además, se habilitan autoevaluaciones semanales en formato de pruebas de selección múltiple on line, similares a los evaluativos presenciales, que permiten que el alumno conozca cuánto sabe de cada tema antes de realizar el evaluativo, pero cuya calificación no se computa. Material de laboratorio, elementos de seguridad (gafas) y equipamiento necesario para la realización de los prácticos de laboratorio ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL CON OTRAS MATERIAS Articulación Horizontal Biología Celular y de los Microorganismos, materia del ciclo básico, Primer Año Matemática, materia del ciclo básico, Primer Año Articulación Vertical: Elementos de Química Orgánica y Biológica, materia del ciclo básico, Segundo Año Histología, materia del ciclo básico, Segundo Año Fisiología Animal, materia del ciclo básico, Tercer Año Fisiología Vegetal, materia del ciclo básico, Tercer Año Ecología General, materia de Cuarto Año Biología Molecular, materia de Cuarto Año CRONOGRAMA ESTIMADO DE CLASES: SE ESTIMA QUE EL DESARROLLO DE CLASES RESPETARA LA SIGUIENTE PLANIFICACIÓN Semana DIA Teoría, Aula Taller/ Laboratorio: Descripción de la Actividad TEMA A DESARROLLAR: 1 Teoría Tipos generales de reacciones químicas. Teoría atómicamolecular de Dalton. Número de Avogadro. Concepto de mol. Balance de masa en una ecuación química y su uso en cálculos estequiométricos. Viernes Teoría Reactivo límite de una reacción química. Rendimiento teórico, experimental y porcentual de UNIDAD 6

7 2 un proceso químico. Viernes Evaluativo Nº 1 Nomenclatura. Seguridad y normas de trabajo en el laboratorio. Noción sobre el uso y manejo de materiales y equipamiento en el laboratorio 3 Teoría Problemas N 2 Laboratorio Nº 1 Tipos de enlace. Enlace iónico. Enlace covalente. Regla del octeto. Estructura de Lewis. Polaridad del enlace covalente. Longitud y energía de enlace. Resonancia. Excepciones de la regla del octeto. Enlace metálico. Fuerzas intermoleculares: dipolodipolo, enlace hidrógeno, dipolo-dipolo inducido y de dispersión Relaciones cuantitativas en los cambios químicos Seguridad y normas de trabajo en el laboratorio. Noción sobre el uso y manejo de materiales y equipamiento en el laboratorio Teoría Naturaleza de los gases y su diferenciación con líquidos y sólidos (densidad, compresibilidad, viscosidad). Gases ideales. Variables que definen el comportamiento físico: presión, temperatura, volumen y cantidad. Viernes Teoría La ecuación del gas ideal. Ley de las presiones parciales de Dalton. Ley de efusión de Graham. Postulados de la teoría cinética de los gases. Viernes Evaluativo Nº 2 Relaciones cuantitativas en los cambios químicos Teoría Propiedades generales de los líquidos. Evaporación. Presión de vapor. Punto de ebullición. Punto de congelación. Diagrama de fase. Tipos de U I. U IV. U I. U V. U V. U VI. 7

8 4 Problemas N 3 Laboratorio Nº 2 cristales: moleculares, iónicos, de red covalente y metálicos. Propiedades de los sólidos cristalinos. Estado gaseoso U V. Determinación de la fórmula de un hidrato Teoría Naturaleza de las soluciones. U VII. Proceso de disolución. Formas de expresar la concentración de una solución. Solubilidad y factores que la afectan. Viernes Teoría Propiedades coligativas. U VII. Ósmosis. Hemólisis. Suspensiones coloidales. Coloides en sistemas naturales. Viernes Evaluativo Nº 3 Estado gaseoso U V. Teoría Problemas N 4 Laboratorio Nº 3 Primer principio de la termodinámica. Energía interna y entalpía. Ley de Hess. Estado líquido y sólido - Soluciones Determinación de volumen molar por aplicación de la ley de Dalton Teoría Segundo principio de la termodinámica. Entropía y energía libre. Espontaneidad. Viernes Teoría Consulta Viernes Evaluativo Nº 4 Estado líquido y sólido - Soluciones 5 Teoría Consulta Problemas Consulta U VIII. U VI. U VII. U V. U VIII. U VI. U VII. Laboratorio Nº 4 Preparación de Soluciones U VII. Teoría Consulta 8

9 Viernes Teoría Consulta Viernes Evaluativo Recuperaciones Evaluativos Nº 1 a 4 6 Teoría Consulta Problemas Laboratorio Consulta Teoría Consulta Recuperaciones de Laboratorios Nº 1 a 4 Viernes Parcial I Nomenclatura-Estequiometría- Gases-Soluciones 7 Teoría Velocidad de una reacción química. Ley de velocidad. Constante de velocidad. Orden de reacción. Vida media. Ecuación de Arrhenius. Catálisis. Termodinámica Problemas N 5 Teoría Naturaleza del equilibrio. Constante de equilibrio. Equilibrio homogéneo y heterogéneo. Viernes Teoría Factores que modifican la posición del equilibrio. Principio de Le Chatelier. U I. U V. U VII. U IX. U VIII. Viernes Evaluativo Nº 5 Termodinámica U VIII. Viernes Recuperación Parcial I Nomenclatura-Estequiometría- Gases-Soluciones U I. U V. U VII. 8 Teoría Relación entre constante de equilibrio y energía libre estándar. Problemas N 6 Cinética química U IX. Laboratorio Nº 5 Determinación del calor de reacción y aplicación de la ley de Hess U VIII. 9

10 Teoría Autoionización del agua. U XI. Concepto de ph y su cálculo en soluciones de ácidos y bases fuertes Viernes Evaluativo Nº 6 Cinética química U IX. 9 Teoría Concepto de ph y su cálculo en soluciones de ácidos y bases débiles. Hidrólisis. Soluciones reguladoras o buffers. U XI. Problemas N 7 Laboratorio Nº 6 Equilibrio químico - Equilibrio homogéneo ácido-base (sin incluir Hidrólisis y Buffer) Influencia de concentración y temperatura en la velocidad de una reacción química Teoría Consulta Viernes Teoría Reacciones de óxido - reducción. Potenciales de electrodo. Pilas galvánicas. Tabla de potenciales de reducción de electrodo. Fuerza electromotriz. Ecuación de Nernst. Viernes Evaluativo Nº 7 Equilibrio químico - Equilibrio homogéneo ácido-base 10 Teoría Concepto de electrólisis. Espontaneidad. Relación entre la variación de energía libre y la fuerza electromotriz. Aplicaciones a sistemas naturales: fotosíntesisrespiración y corrosión. Electroquímica Problemas N 8 Laboratorio Nº 7 Factores que afectan la posición del equilibrio químico U XI. U IX. U XII. U XI. U XII. U XII. U XI. Teoría Consulta Viernes Teoría Consulta Viernes Evaluativo Nº 8 Electroquímica U XII. 11 Teoría Consulta Problemas Consulta Laboratorio Nº 8 Electrólisis de una solución salina usando como fuente de U XII. 10

11 energía la pila de Daniell Teoría Consulta Viernes Teoría Consulta Viernes Evaluativo Recuperaciones Evaluativos N 5 a 8 12 Laboratorio Recuperaciones de Laboratorios Nº 5 a 8 13 Parcial II Termodinámica-Cinética- Equilibrio químico-equilibrio ácido-base-electroquímica 14 Recuperación Parcial II Viernes Recuperación Parcial I y II Termodinámica-Cinética- Equilibrio químico-equilibrio ácido-base-electroquímica U VIII. U IX. U XI. U XII. U VIII. U IX. U XI. U XII. BIBLIOGRAFÍA: Química (7ª Edición), R. Chang. Ed. McGraw-Hill, México, Química (8ª Edición), K. W. Whitten, R. E. Davis, M. Larry Peck y G. G. Stanley. Ed. Cencage Learning, México, Principios de Química. Los caminos del descubrimiento (5ª Edición), P. Atkins y L. Jones. Ed. Médica Panamericana, España, Química General (3ª Edición), J. B. Umland y J. M. Bellama. Ed. Thomson Internacional, Química General (8ª Edición), R. H. Petrucci, W. S. Harwood y F. G. Herring. Ed. Prentice Hall, Madrid, Química (2ª Edición), K. C. Timberlake y W. Timberlake. Ed. Pearson Addison-Wesley, México, 2008 Química General (5ª Edición), J. E. McMurry y R. C. Fay. Ed. Pearson Addison-Wesley, México, Laboratorio Virtual de Química General (3ª Edición), B. F. Woodfield, M. C. Asplund, S. Haderlie. Ed. Pearson Addison-Wesley, México, Química - Un proyecto de la American Chemical Society, American Chemical Society. Ed. Reverté, Barcelona, Química Universitaria, A. Garritz Ruiz, L. Gasque Silva y A. Martínez Vázquez. Ed. Pearson Addison-Wesley, México, Química para el Nuevo Milenio (8ª Edición), Doris K. Kolb. Ed. Pearson Addison-Wesley, México,

12 Fundamentos de Química (11ª Edición), M. Hein y S. Arena. Ed. Thomson Internacional, México, Química - La ciencia central (9ª Edición), T. L. Brown, E. LeMay Jr, B. E. Bursten, J. R. Burdge. Ed. Pearson Educacion, México, Química Básica - Principios y estructura (2ª Edición), J. E. Brady y G. E. Humiston. Ed. Limusa /Grupo Noriega, México, Química de los Organismos Vivos (3ª Edición), M. M. Bloomfield. Ed. Limusa /Grupo Noriega, México, Química (5ª Edición), Ch. E. Mortimer. Grupo editorial Iberoamericana, México, Problemas de Química, J. A. Chamizo Guerrero, A. Garritz Ruiz, R. Vilar Compte. Ed. Pearson Educacion, México, La química en problemas (2ª Edición), J. M. Teijón, J. A. García y Jiménez I. Guerrero. Ed. Alfaomega, Tebar, México, Problemas de Química. Cuestiones y ejercicios, J. A. López Cancio. Ed. Prentice Hall, Madrid,