ASIGNATURA: FISICOQUÍMICA II Clave de la asignatura: ACP-DCS-3 Tipo de asignatura: De Concentración Profesional

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1 ASIGNATURA: FISICOQUÍMICA II Clave de la asignatura: ACP-DCS-3 Tipo de asignatura: De Concentración Profesional Presentan: MF. Aurelio Romero Castro H T 3 H P 4 CRÉDITOS 10 1

2 DESCRIPCIÓN DEL CURSO FISICOQUIMICA II La asignatura de Fisicoquímica I es un curso teórico práctico que tiene como propósito proporcionar a los futuros Profesionales Farmacéuticos los conocimientos y criterios fisicoquímicos fundamentales de los materiales y métodos de preparación de fármacos y sus aplicaciones al desarrollo de productos, tecnología y manufactura, en la industria farmacéutica. Comprende y aplica los factores que afectan la solubilidad de los principios activos y los mecanismos fisicoquímicos que son importantes en procesos donde intervienen agentes surfactantes, coloides, suspensiones y emulsiones. Aplicará los conceptos fisicoquímicos involucrados en la resolución de problemas que surgen en el diseño y manufactura de emulsiones, suspensiones farmacéuticas. Y podrá señalar y predecir la incompatibilidad e interacciones de medicamentos desde el punto de vista fisicoquímico. Contará con los conocimientos y habilidades que le permitirán evaluar formas farmacéuticas in vitro. Las competencias genéricas que se pretenden reforzar en el estudiante al cursar esta asignatura son: Habilidades en la metodología científica como herramienta del trabajo cotidiano, búsqueda permanente de la innovación y calidad, capacidad de análisis y síntesis, razonamiento crítico y toma de decisiones, así como, resolución de problemas mediante el trabajo en equipo. METODOLOGÍA DE APRENDIZAJE a) Los participantes de la asignatura desarrollaran sus habilidades adquiriendo los conocimientos básicos indispensables en cada tema, incorporando la información dada por los docentes que emplean distintos métodos para presentarla como: exposiciones docentes, con apoyo audiovisual y talleres de trabajo en equipo, demostraciones y ejemplos prácticos. En la clase presencial la técnica predominante es la exposición oral, donde el profesor plantea el tema, lo desarrolla, agrega problemas o aplicaciones y enfoques novedosos o tendencias. El objetivo es orientar al alumno en el estudio individual mediante las recomendaciones pertinentes para resaltar aquellos aspectos del trabajo a desarrollar por los alumnos. El profesor podrá designar temas específicos para ser tratados por los alumnos como expositores y apoyarles en su exposición. La designación debe ser aleatoria, se trata de hacer un ejercicio con el grupo para estimular el aprendizaje individual. El profesor decide si utiliza o no la modalidad de clases en línea o Blackboard (Bb), esta modalidad se puede usar para apoyar a los alumnos en la flexibilidad. El profesor puede subir al software Blackboard su clase grabada, sus presentaciones o los textos que los alumnos deben consultar. Los estudiantes reciben en sus correos las instrucciones y la información de la asignatura en el tablero de la aplicación Bb, efectúan las lecturas y ejercicios señalados y entregan las tareas que les pide el pizarrón de actividades. Puede haber interacción en línea entre el profesor y sus compañeros de clase. Se pueden presentar exposiciones con PowerPoint o flash. Es factible pasar películas o videos cortos, y programar conferencias en línea. 2

3 Es necesario especificar la duración del curso en sesiones, trabajos por sesión o semanas, calendario de evaluaciones y reuniones de chat. El mismo material de la clase teórica aparecerá en la clase virtual. b) Posteriormente, mediante trabajos individuales elaborarán productos, integrando los conocimientos, elaboración de documentos en un desempeño. c) Finalmente mediante el trabajo práctico en un proyecto de integración ejecuta desempeños esperados poniendo a prueba al alumno en su capacidad para poner en práctica lo aprendido de los procesos indispensables. d) El curso tiene una bibliografía extensa y existen varios ejemplares actualizados en la Biblioteca, los alumnos por su parte podrán usar los libros de texto que su profesor recomiende o seleccione para el curso. El profesor podrá subir al sistema de educación en línea las clases resumidas en las presentaciones hechas en power point, textos seleccionados, artículos traducidos o en inglés, El sistema en línea está disponible solo para los alumnos inscritos al curso. e) La asignatura requiere del estudiante una serie de actividades que el alumno deberá efectuar en casa, en promedio deberá cubrir como mínimo 10 horas de estudio independiente a la semana. Cada semana los alumnos deben tener un trabajo, resultado, o evidencia de su desempeño semanal lo cual constituirá su portafolio que será el objeto principal de la evaluación. DESCRIPCIÓN DE LA COMPETENCIA TERMINAL Mediante el programa de asignatura se pretende reforzar las siguientes competencias terminales: Diseña, implementa y valida métodos analíticos, aplicando las medidas de confiabilidad y validez necesarias para garantizar un resultado uniforme, confiable y generalizable. Aplica técnicas y métodos de muestreo para el proceso de solicitudes de exámenes de laboratorio. Diseña, mantiene y certifica la calidad de los procesos, su pertinencia y objetividad y exactitud y confiabilidad. Diseña las estrategias dirigidas a la resolución de problemas y mejora de procesos en la Industria Farmacéutica. 3

4 DOMINIOS Y COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DOMINIO 1. Cinética química Describir el proceso de la cinética química y obtener experimentalmente e interpretar datos cinéticos, para el estudio de la influencia de las variables que afectan al comportamiento de un sistema reactivo. Conocer la aplicación de la cinética química en el campo de las ciencias farmacéuticas. Interpretación y definición de los términos: rapidez de reacción, constante de rapidez, orden de reacción, molecularidad, reacción elemental, mecanismo de reacción, etapa determinante de rapidez, tiempo de vida media y ley experimental de rapidez. Determinación de la ley experimental de rapidez. Determinación del orden de reacción y efecto de la concentración de los reactivos sobre la rapidez de reacción: o o o Ecuaciones integradas de orden cero, primero, segundo y n orden. Manejo del método integral para obtener el orden respecto al tiempo (nt) Método diferencial: obtención de los órdenes respecto al tiempo (nt) y a la concentración (nc) Determinación del orden por el método de la vida media. 2. Sesiones de laboratorio. Práctica 1. Estudio de la cinética de oxidación de la vitamina C con ferrocianuro de potasio (Determinación de la ley experimental de rapidez). 3. Sesiones de seminarios. Reacciones de Primer Orden, Segundo Orden y de Orden Superior Efecto de la temperatura sobre la rapidez de reacción: o Teoría de Arrhenius. Determinación de la energía de activación y el factor de frecuencia. Su aplicación en el estudio de la estabilidad de productos farmacéuticos y en la determinación de la fecha de caducidad de medicamentos. o Teoría de las colisiones. Número de colisiones y factor de probabilidad. o Teoría de la rapidez absoluta. Factor universal de frecuencia, entalpía, entropía y energía libre en el estado de transición. Reacciones catalíticas. o Interpretación de los términos: catálisis, catalizador, inhibición, inhibidor, catálisis homogénea, heterogénea y enzimática. o Comparación de reacciones catalíticas con reaccio nes en 4

5 ausencia del catalizador. Catálisis homogénea. Efecto de ph. Catálisis heterogénea. Catálisis enzimática. o Ecuación de Michaelis-Menten y corrección de Briggs y Haldane. o Enzimas alostéricas y modelos de Monod-Wyman y Changeux (MWC) y de Koshland- Nemethy y Filmer (KNF) Dependencia de la Velocidad de Reacción con la Temperatura Evidencias y Productos: 1. Reporte del laboratorio. (De 3 a 5 cuartillas en formato Word 2003, con letra Arial 12 a interlineado de 1.5. Con los siguientes datos: Asignatura, Nombre, Tema de la práctica, introducción, desarrollo, materiales y reactivos, resultados, discusión y conclusión). 2. Examen teórico del tema al final del curso. 3. Reporte del seminario. Trabajo extraclase: 4 horas. Sesiones de laboratorio: 4 horas. DOMINIO 2. El estado sólido y el estado líquido Describir la importancia de la termodinámica de sólidos y líquidos para el diseño, la producción y estabilidad de medicamentos. El estado líquido: o Comparar el estado líquido contra los estados gaseoso y sólido. o Fuerzas Intermoleculares o Teorías y modelos de los líquidos o Investigaciones experimentales de las teorías del agua y energías intermoleculares. El estado sólido: o Propiedades Generales. o Formas cristalinas, redes cristalinas y difracción de rayos X. o Métodos experimentales. o Teoría de sólidos. o Propiedades ópticas de los sólidos 2. Sesiones de laboratorio. Práctica 2. Construcción de un diagrama de fases de líquidos parcialmente miscibles. Práctica 3. Equilibrio sólido-líquido eutéctico simple. 3. Sesiones de seminarios. 5

6 Evidencias y Productos: 1. Reporte del laboratorio. (De 3 a 5 cuartillas en formato Word 2003, con letra Arial 12 a interlineado de 1.5. Con los siguientes datos: Asignatura, Nombre, Tema de la práctica, introducción, desarrollo, materiales y reactivos, resultados, discusión y conclusión). 2. Examen teórico del tema al termino del curso. 3. Reporte del seminario. Trabajo extraclase: 4 horas. Sesiones de laboratorio: 8 horas. DOMINIO 3. Química de superficie y coloides Describir los fenómenos superficiales. Ejemplos de aplicaciones al campo de los medicamentos e identificar los fenómenos superficiales y qué factores los afectan. Explicar la naturaleza y comportamiento de los sistemas coloidales con base a sus características físicas, propiedades cinéticas, superficiales y ópticas. Explicar los principios fisicoquímicos que se aplican en el estudio de la estabilidad de sistemas coloidales (emulsiones y dispersiones farmacéuticas). Fenómeno de adsorción. Estudio desde el punto de vista termodinámico y mecánica estadística. Reacciones químicas en superficies. Estructuras de las superficies sólidas y de las capas adsorbidas. Tensión superficial y capilaridad. Agentes tensoactivos. Aplicaciones. Importancia industrial del B.H.L. Cálculos de B.H.L de mezclas de tensoactivos. Propiedades de soluciones de tensoactivos. Formación de micelas, concentración micelar crítica (CMC). Emulsiones y suspensiones. Teoría general y métodos de preparación. Sistemas coloidales: geles y emulsiones. Descripción de los sistemas coloidales (geles y emulsiones): forma, tamaño, afinidad con el medio de dispersión, flexibilidad, relación área/volumen. Preparación de sistemas coloidales: Métodos de agregación (condensación) y disgregación (dispersión). Propiedades eléctricas de los coloides: Teorías de la doble capa eléctrica, estabilidad de coloides, regla de Schulze- Hardy, series liotrópica y liofóbica. Y fenómenos electrocinéticos. Ósmosis y presión osmótica. Determinación de pesos moleculares. Efecto Donnan sobre presión osmótica, su influencia sobre la determinación del peso molecular y formas de reducirlo al mínimo. Transporte de momentum. Determinación 2. Sesiones de laboratorio. Práctica 4. Preparación de alcohol gel. 3. Sesiones de seminarios. 6

7 Evidencias y Productos: de viscosidades relativa, específica e intrínseca. Ecuación de Poiseuille. Determinación de peso molecular. 1. Reporte del laboratorio. (De 3 a 5 cuartillas en formato Word 2003, con letra Arial 12 a interlineado de 1.5. Con los siguientes datos: Asignatura, Nombre, Tema de la práctica, introducción, desarrollo, materiales y reactivos, resultados, discusión y conclusión). 2. Examen teórico del tema al terminar el curso. 3. Reporte del seminario. Trabajo extraclase: 4 horas. Sesiones de laboratorio: 4 horas. DOMINIO 4. Propiedades de transporte Establecer las variables de composición para un sistema. Definir la solución ideal y establecer las propiedades de las soluciones que contienen un soluto no volátil. Describir la importancia de las propiedades coligativas. Con base en los conceptos de termodinámica de disoluciones y cantidad molar, explicar el fenómeno de disolución de medicamentos in Vivo e in Vitro con énfasis en las pruebas de disolución Farmacopéicas. Estudio del fenómeno de viscosidad en gases, líquidos y soluciones. Estudio del fenómeno de difusión, leyes de Fick, Stokes. Movimiento browniano y difusión a través de membranas. Efecto de la sedimentación y efectos electrocinéticos. 2. Sesiones de laboratorio. Práctica 5. Estudio del fenómeno de difusión. Práctica 6. Observación del movimiento browniano. 3. Sesiones de seminarios. 7

8 Evidencias y Productos: 1. Reporte del laboratorio. (De 3 a 5 cuartillas en formato Word 2003, con letra Arial 12 a interlineado de 1.5. Con los siguientes datos: Asignatura, Nombre, Tema de la práctica, introducción, desarrollo, materiales y reactivos, resultados, discusión y conclusión). 2. Examen teórico del tema. 3. Reporte del seminario. Trabajo extraclase: 4 horas. Sesiones de laboratorio: 8 horas. DOMINIO 5. Fisicoquímica de las macromoléculas Destacar la importancia del equilibrio de fases para la formulación, producción y estabilidad de medicamentos. Estudio de los mecanismos de polimerización. Cinética de polimerización. Tamaños y formas de macromoléculas. Micro-estructura y formas de las cadenas de polímeros. Propiedades físicas de los polímeros sólidos. 2. Sesiones de laboratorio. Práctica 7. Determinación del volumen de hidratación y de la viscosidad intrínseca de la molécula de glicerol. 3. Sesiones de seminarios. Evidencias y Productos: 1. Reporte del laboratorio. (De 3 a 5 cuartillas en formato Word 2003, con letra Arial 12 a interlineado de 1.5. Con los siguientes datos: Asignatura, Nombre, Tema de la práctica, introducción, desarrollo, materiales y reactivos, resultados, discusión y conclusión). 2. Examen teórico del tema. 3. Reporte del seminario. Trabajo extraclase: 4 horas. Sesiones de laboratorio: 4 horas. 8

9 DOMINIO 6. Fundamentos de espectroscopia química Destacar la importancia de la espectrofotometría como prueba de identidad y pureza de fármacos y su importancia en formulación de medicamentos. Evidencias y Productos: Espectros de emisión y absorción. Espectros atómicos. Espectros rotacionales puros. Espectros vibracionales y rotacionales. Espectros electrónicos de las moléculas. 2. Sesiones de seminarios. 1. Examen teórico del tema al terminar el curso. 2. Resolución de espectros sencillos. Trabajo extraclase: 8 horas. REQUISITOS PARA LAS CLASE PRESENCIAL/PRÁCTICAS 1. Sesiones presenciales. a) En todas las clases presenciales se evaluará la participación individual de los alumnos. b) Si el alumno por causa justificada no asiste, deberá ponerse al corriente con el producto que corresponda en la siguiente sesión. 2. Sesiones de laboratorio a) La asistencia a las sesiones de laboratorio es obligatoria. b) Respetar las reglas de seguridad. c) Al final los estudiantes escribirán un reporte en equipos de 4 personas realizado en casa que sintetizaran la sesión y los resultados obtenidos. d) Los reportes contendrán: objetivo de la sesión - introducción del tema - material y método usado - resultados obtenidos (cálculos, gráficos, dibujo, ) - conclusión. El reporte tendrá un máximo de 2 cuartillas incluyendo tablas, gráficos, dibujos,. Serán escritos en Arial 12 con interlineado de 1,5. El reporte se entregará a la siguiente sesión en formato Word (USB) e impreso. 3. Seminario. 9

10 a) Los estudiantes tendrán que presentar los resultados y conclusiones obtenidos en las sesiones de laboratorio para su discusión. b) Se evaluará la participación de los alumnos. En caso de que el alumno no puede asistir, no obtendrá la participación correspondiente. c) Al final de la presentación tendremos un tiempo para las preguntas y dudas acerca del tema de la semana (discusión abierta con el profesor). d) La preparación y presentación de los seminarios se realiza en equipos de 5 personas. ORGANIZACIÓN DEL TIEMPO 1) Evaluación de números de horas presenciales: Clase presencial: 20 * 4h = 80h Sesiones de prácticas en laboratorio: 7 * 4h = 28 h Sesiones seminarios: 6 * 2h = 12h Total tiempo en clases: 120 h 2) Evaluación de números de horas de preparación/trabajo en casa: Reporte del laboratorio: 7 * 3h = 21 h Preparación de los seminarios: 7 * 2h = 14h Total tiempo a casa: 35 h SISTEMA DE EVALUACIÓN TAREAS PORCENTAJE Participación durante las sesiones. 10 Trabajo en el laboratorio. 30 Presentación de seminarios. 10 Reportes de laboratorio. 10 Examen 30 Portafolio de evidencias 10 Total

11 BIBLIOGRAFÍA Harris, Daniel C. Quantitative chemical analysis /Daniel C. Harris. New York: W.H. Freeman and Co Skoog, Douglas A. Fundamentos de química analítica /Douglas A. Skoog. México: Thomson, Skoog, Douglas Arvid. Introducción a la Química analítica /Douglas Arvid Skoog. España: Reverté, Osorio Giraldo, Rubén Darío. Uso de la hoja de cálculo en química analítica /Rubén Darío Osorio Giraldo y Ángel Nicolás Granado Mariano. Medellín: Editorial Universidad de Antoquía, Rubinson, Kenneth A. Análisis instrumental /Kenneth A. Rubinson y Judith F. Rubinson. Madrid: Prentice Hall, Fowlis, Ian A. Gas chromatography/ Ian A. Fowlis. Chichester: University of Greenwich: John Wiley & Sons, Kateman, G. Quality control in analytical chemistry/ G. Kateman y L. Buydens. New York: John Wiley & Sons, Química Analítica Contemporánea" J. Rubinson y K. Rubinson; Pearson Educación (Prentice Hall), R. Kellner; J. M. Mermet; M. Otto y H. M. Widner. Analytical Chemistry. Ed. Wiley-VCH, F. Bermejo, P. Bermejo y A. Bermejo. Química Analítica General, Cuantitativa e Instrumental Ed. Paraninfo, R. Compaño y A. Ríos. Garantía de la Calidad en los laboratorios analíticos Ed. Sínteis, Norma Oficial Mexicana NOM-073-ssa1-2005, Estabilidad de Fármacos y Medicamentos (modifica a la NOM-073-ssa1-1993, estabilidad de medicamentos, publicada el 3 de Agosto de 1996). 11