Química. Ingeniería Civil ICC

Transcripción

1 DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Química Ingeniería Civil Clave de la asignatura: (Créditos) SATCA 1 ICC PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. La asignatura de química aplicada, aporta al perfil de esta carrera el reforzamiento y aplicación de los conocimientos de la química favoreciendo el desarrollo de las competencias para identificar y seleccionar las características químicas que influyen en la calidad y el comportamiento físico de los materiales de construcción, así como también aspectos de impacto económico ambiental, a partir del cual el profesional puede tomar decisiones pertinentes ante las situaciones que se le presenten en la construcción de las diferentes obras de infraestructura Intención didáctica. El presente temario agrupa los contenidos en cuatro unidades siendo la primera de carácter introductorio Conceptos básicos de la Química para pasar a una segunda unidad denominada Elementos químicos y su clasificación periódica. En la primera unidad temática se da lugar al manejo de lenguaje químico, se abordan conceptos de materia, sustancias puras, dispersiones o mezclas, caracterización de los estados de agregación, cambios de estado y clasificación de sustancias naturales. En la segunda unidad temática se estudian los elementos químicos conforme a la

2 periodicidad y los elementos de importancia económica, industrial y ambiental. La tercera de las unidades temáticas se dedica al estudio de los enlaces químicos: iónico y covalente. La cuarta de las unidades temáticas se dedica a los compuestos inorgánicos y orgánicos tales como: óxidos, hidróxidos, ácidos, sales, hidruros a partir de la clasificación de sus propiedades y tendiente al reconocimiento de su importancia económica industrial y ambiental. Respecto a los compuestos orgánicos relacionados con la ingeniería civil, se establece su importancia económica, industrial y ambiental en la región o el país, además de la normatividad aplicable. En correspondencia a los niveles de dominio que propone la asignatura de Química Aplicada, se sugieren las actividades que comprenden la investigación, explicación y análisis, clasificación y la sistematización de los conocimientos básicos de química los cuales se asocian con sugerencias didácticas de transversalidad generando el desarrollo de competencias profesionales, para fomentar, inducir, coordinar y supervisar las actividades de aprendizaje para el desarrollo de las competencias especificas. 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Conocer, instrumentar y aplicar los conocimientos básicos de la química, aplicada al uso de materiales en Ingeniería Civil. Conocer, instrumentar y aplicar los conocimientos básicos de la química, aplicada a los procesos de análisis y tratamiento de aguas. Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Comunicación oral y escrita Habilidades básicas de manejo de la computadora. Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas. Solución de problemas Toma de decisiones. Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica.

3 Trabajo en equipo. Habilidades interpersonales. Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica. Habilidades de investigación. Capacidad de aprender. Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) Habilidad para trabajar en forma autónoma Búsqueda del logro 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Chetumal, del 19 al 23 de octubre del Instituto Tecnológico de Mérida, del 26 de octubre de 2009 al 5 de marzo de 2010 Participantes Representantes de los Institutos Tecnológicos con ingeniería civil en el País Academia de Ingeniería Civil del Instituto Tecnológico de Mérida, del 26 de octubre de 2009 al 5 de marzo de 2010 Observaciones (cambios y justificación) Reunión nacional de Diseño e innovación curricular de la carrera de Ingeniería Civil Análisis, enriquecimiento y elaboración del programa de estudio propuesto en la Reunión Nacional de Diseño Curricular de la carrera de Ingeniería Civil Instituto Tecnológico de Oaxaca, del 8 al 12 de marzo de Representantes de los Institutos Tecnológicos con Ingeniería civil en el País Reunión Nacional de Consolidación de la carrera de Ingeniería Civil 5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO (competencias específicas a desarrollar en el curso) Conocer, instrumentar y aplicar los conocimientos básicos de la química, aplicada al uso de materiales en Ingeniería Civil.

4 Conocer, instrumentar y aplicar los conocimientos básicos de la química, aplicada a los procesos de análisis y tratamiento de aguas. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS Conocimientos básicos de química general. 7.- TEMARIO Unidad Temas 1 Conceptos Básicos Teoría cuántica y estructura atómica Subtemas 1.1 Elementos, compuestos y mezclas 1.2 Estados de agregación de la materia 1.3 Cambios de estado de agregación Puntos de fusión Puntos de ebullición Definición de fase. 1.4 Base experimental de la teoría cuántica. Radiación del cuerpo negro y teoría de Planck. Efecto fotoeléctrico. Espectros de emisión y series espectrales. 1.5 Teoría atómica de Bohr 1.6 Ampliación de la teoría de Bohr: Teoría atómica de Somerfeld. 1.7 Estructura atómica. Principio de dualidad del electrón (ondapartícula). Postulado de Broglie. Principio de incertidumbre de Heissenberg. Ecuación de onda de Schroedinger. Significado físico de la función Ψ Solución de la ecuación de onda y su significado físico. Orbitales s, p, d, f. 1.8 Teoría cuántica 2 Elementos químicos y su clasificación periódica. Propiedades atómicas e impacto económico y ambiental. 2.1Configuración Electrónica. Niveles de energía de los orbitales. Principio de exclusión de Pauli. Principio de Aufbau o de construcción. Principio de máxima multiplicidad de

5 Hund. 2.2 Características de la clasificación periódica moderna de los elementos Propiedades atómicas y su variación periódica Radio atómico. Radio iónico Carga nuclear efectiva Energía de ionización. Afinidad electrónica. Número de oxidación Electronegatividad. 2.3 Impacto económico y ambiental de algunos elementos. 2.4 Clasificación de los metales de acuerdo a como se encuentran en la naturaleza. 2.5 Clasificación de los metales por su utilidad. Elementos de importancia económica. Elementos contaminantes 3 Enlace, estructura y propiedades en compuestos químicos 3.1 Introducción. 3.2 Concepto de enlace químico. 3.3 Clasificación de los enlaces químicos. 3.4 Aplicaciones y limitaciones de la regla del octeto. 3.5 Enlace iónico. 3.6 Requisitos para la formación de un enlace iónico. 3.7 Propiedades de los compuestos iónicos. Formación de iones. 3.8 Enlace covalente. Teorías para explicar el enlace Covalente Enlace valencia. 3.9 Hibridación de los orbitales. Teoría de la hibridación. Formación, representación y características de los orbitales híbridos: sp3, sp2, sp.

6 4 Los compuestos químicos inorgánicos y orgánicos 4.1 Clasificación y nomenclatura de los compuestos inorgánicos (Óxidos, Hidróxidos, Ácidos, Sales, Hidruros) 4.2 Reacciones químicas: (De combinación, descomposición, sustitución, neutralización, oxido-reducción) 4.3Balanceo de reacciones químicas (método: de tanteo, óxido-reducción). 4.4 Ejemplos de reacciones con base a la clasificación anterior, incluyendo reacciones de utilidad ( procesos industriales, de control de contaminación ambiental, de aplicación analítica, entre otras) 4.5Química de los materiales (acero, cal, yeso,cemento, asfaltos y polímeros) 8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS (desarrollo de competencias genéricas) El profesor debe: Poseer el conocimiento de los temas de la asignatura de Química Aplicada y la delimitación de estos en correspondencia con la función que desarrollará. Para lograr esto, es necesario el manejo de las actividades de aprendizaje y el diseño de instrumentos de evaluación objetivos y confiables, realizar el diagnostico de los alumnos que identifique el dominio de sus competencias genéricas, a partir de lo cual permita el desarrollo de competencias especificas. Propiciar actividades enfocadas a desarrollar los procesos de aprendizaje ejercitando la metacognición, identificando y señalando el tipo de proceso al que se desea llegar, sea contrastación, comprensión, análisis, síntesis, valoración, etc. Al principio el docente será quien realice este proceso para que el alumno lo reconozca y lo aplique. Ejemplo: reconocer las características de los compuestos químicos de interés industrial y los posibles riesgos para el ser humano y el medio ambiente. Desarrollar en el alumno la capacidad de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes, a través de actividades prácticas. Fomentar el trabajo en equipo en donde el docente organice grupos de alumnos, propiciando la comunicación, la integración y colaboración, entre los alumnos, en donde ellos argumenten y sustenten sus ideas, reflexiones y valoraciones a través del diálogo y el debate.

7 Observación y análisis de los fenómenos o situaciones que se presenten que puedan llegar a ocasionar un problema en el área de acción desde la visión de la química. Manejo de la transversalidad de los contenidos de la asignatura con las demás del plan de estudios, desarrollando una visión interdisciplinaria en el discente. Desarrollo de las capacidades intelectuales del alumno mediante la lectura, la escritura y la expresión oral. Propiciar la búsqueda de información, que desarrolle en el alumno el espíritu investigador, necesario e imprescindible en el nivel superior, en donde aplique el pensamiento inductivo-deductivo (razonamiento) así como los pensamientos critico, holístico, heurístico y creativo, analítico- sintético (formas de estructurar el tema). Aplicar el desarrollo sustentable para reconocimiento y concientización de los alumnos en el cuidado del medio ambiente desde una visión organizacional. Uso de los medios audiovisuales y nuevas tecnologías como apoyo en el proceso de enseñanza-aprendizaje propiciando una mejor comprensión del estudiante. 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN La evaluación del presente programa debe ser diagnostica, continua y sumativa, es decir haciendo valoraciones durante todo el proceso de enseñanza-aprendizaje y al final del curso considerando la competencia adquirida como producto, todo esto con base en las actividades de aprendizaje realizadas por el alumno Aplicar un examen diagnóstico para conocer el nivel de conocimientos básicos de los estudiantes. Establecer los acuerdos, profesor-estudiante, de los criterios de evaluación que regirán a los largo del curso. Participación en clase. Exposición de los temas de investigación bibliográfica. Informe de investigación documental mediante, ensayos, mapas mentales, mapas conceptuales, cuadros sinópticos, resúmenes, etc. Elaborar reportes de prácticas. Aplicar exámenes escritos u orales donde el alumno maneje aspectos teóricos de la química UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Conceptos Básicos Teoría cuántica y estructura atómica Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

8 Investigar la diferencia entre elementos, compuestos y mezclas. Establecer la diferencia entre los diferentes estados de agregación de la materia. Analizar la teoría ondulatoria y la teoría cuántica de Plank. Definir los términos: elemento, compuesto, mezclas, estados de agregación de la materia, punto de fusión y de ebullición y fase. Investigar la diferencia entre elementos, compuestos y mezclas. Establecer la diferencia entre los diferentes estados de agregación de la materia Definir radiación electromagnética Definir los términos cuantos o fotones, energía de radiación, energía cinética. Realizar los cálculos para determinar, la frecuencia, longitud de onda y ubique a la radiación en el espectro de acuerdo a estas magnitudes. Determinar la energía, longitud de onda y la frecuencia cuando un electrón salta ó pasa de una órbita de número cuántico principal n (2) a otro más pequeño n (1), y su relación con las líneas espectrales. Explicar de manera resumida la relación de la ecuación de Schrodinger con los números cuánticos (n, l, m) y los orbitales atómicos. Distinguir las formas probabilística de los orbitales (s, p, d y f) y su representación espacial. Investigar la teoría cuántica y las estructuras atómicas. Realizar un trabajo en equipo de las teoría cuántica y estructuras atómicas Unidad 2: Elementos químicos y su clasificación periódica, propiedades atómicas e impacto económico y ambiental Competencia específica a desarrollar Actividades de Aprendizaje Analizar la información relativa a los temas correspondientes, mediante la visualización

9 Interpretar el comportamiento de los elementos según su ubicación en la clasificación periódica moderna e identificar los beneficios y riegos asociados a los elementos químicos de la misma, empleando mapas mentales y conceptuales. Realizar un trabajo en equipo de los elementos químico y su clasificación Escribir la configuración electrónica de los elementos que se soliciten. Investigar en diversas fuentes la evolución de la tabla periódica, elaborando una línea de tiempo. Realizar mediante el software de laboratorio virtual prácticas para identificar y clasificar los elementos químicos en la tabla periódica. Realizar un mapa conceptual con las propiedades químicas y su variación periódica. Desarrollar un mapa conceptual de los elementos de impacto económico, industrial y ambiental. Definir los términos: carga nuclear efectiva, tamaño atómico, energía de ionización, afinidad electrónica, número de oxidación y electronegatividad. De una serie de elementos presentados en forma de pares, indicar cuál es el que tiene mayor energía de ionización, la mayor afinidad electrónica y la mayor electronegatividad. Justificando en cada caso su elección. Calcular el número de oxidación de los átomos incluidos en una serie de fórmulas que se le presenten. Desarrollar una investigación bibliográfica y de campo que le permita presentar en forma escrita: El proceso de producción en nuestro país de algún elemento de importancia económica, el proceso de descontaminación ambiental aplicado en nuestro país o en el exterior, para el control de determinado elemento tóxico.

10 Unidad 3: Enlace químico Competencia específica a desarrollar Aplicar las estructuras de Lewis de compuestos químicos. Aplicar las teorías de enlacevalencia y del orbital molecular. Actividades de Aprendizaje Analizar la información relativa a los temas correspondientes, mediante la visualización de la misma, empleando mapas mentales y conceptuales. Realizar un trabajo en equipo de los diferentes tipos de enlaces Indicar las condiciones de formación que permiten predecir la formación de un enlace covalente y de un enlace iónico. Escribir estructuras de Lewis de compuestos químicos. Aplicar la teoría de enlace de valencia para explicar la geometría en compuestos químicos sencillos. Unidad 4: Los compuestos químicos inorgánicos y orgánicos Competencia específica a desarrollar Distinguir los principales tipos de compuestos químicos a través de sus fórmulas, nomenclatura, reactividad e impacto económico y ambiental Identificar en reacciones químicas de acuerdo a los reactivos y productos, si son óxidos, hidróxidos, ácidos, sales o hidruros. Actividades de Aprendizaje Analizar la información relativa a los temas correspondientes, mediante la visualización de la misma, empleando mapas mentales y conceptuales. Para cada una de las reacciones que se le presenten: En el caso de reacciones inorgánicas, identificar en los reactivos y producto, si son óxidos, hidróxidos, ácidos, sales, o hidruros. Determinar la clasificación de cada una de las reacciones. Indicar la nomenclatura tradicional y UIQPA de las fórmulas que se le presenten o escriba las fórmulas correctas de los compuestos que se le soliciten. Balancear una serie de reacciones químicas por el método que se le solicite Realizar un trabajo en equipo sobre la clasificación y nomenclatura de los compuestos inorgánicos. Asimismo, de las diferentes reacciones químicas. Desarrollar una investigación bibliográfica y de campo, que le permita presentar en forma escrita: o El proceso de producción en nuestro país de algún compuesto químico de importancia económica.

11 El proceso de descontaminación ambiental aplicado en nuestro país o en el exterior, para el control de determinado compuesto químico toxico. Realizar un resumen sobre el tema relacionado con los aceros, cal, yeso, cementos, asfaltos y polímeros, destacando su importancia FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Chang, Raymond. Química. McGraw Hilll. 2. BROWN, Theodore; Le May, Eugene y Burnsten, Bruce Química. La Ciencia Central Prentice-Hall, 3. Mortimer, C. Química. Editorial Iberoamericano. 4. Garrita, J. A. Chamizo. Química. Adison Wesley. 5. Ebbing, D. Química General. McGraw Hill. 6. Seese, W. S. y Daub, G. W. Química. Prentice Hall. 7. Garzón, G. Fundamentos de Química General. McGraw Hill. 8. ANDER, Paul y Sonnessa, Anthony J. Principios de Química México Limusa-Noriega, McMurry-Fay Química General Pearson Prentice-Hall. 10.-Franson, Metodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales 11-Seoanez Calvo, M, Aguas residuales tratamiento por humedales artificiales fundamentos científicos tecnologías s diseño, editorial mundi-prensa 12:- PRÁCTICAS Práctica 1.- Conocimiento integral del laboratorio Práctica 2.- Técnicas de laboratorio Práctica 3.- Base experimental de la teoría cuántica Práctica 4.- Tabla periódica Práctica 5.- Enlaces Químicos Práctica 6.- Reacciones Químicas