Experimentación en Química

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1 Unidad responsable: ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona Unidad que imparte: EQ - Departamento de Ingeniería Química Curso: Titulación: 2017 GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) Créditos ECTS: 6 Idiomas docencia: Catalán Profesorado Responsable: Otros: M.DEL ROSARIO MARTINEZ MARTINEZ Garcia Alvarez, Montserrat Florido Perez, Antonio Rodriguez Galan, Rafael Alfonso Bou Serra, Jorge Miralles Esteban, Nuria Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 3. Capacidad para adquirir fundamentos y métodos de análisis químico orgánico e inorgánico y su aplicación al ámbito industrial. 4. Capacidad para aplicar el método científico en la resolución de problemas en los laboratorio del ámbito de química y de ingeniería química. 5. Capacidad para el diseño de la síntesis de compuestos orgánicos y de los procedimientos para su aislamiento y purificación. Transversales: 1. COMUNICACIÓN EFICAZ ORAL Y ESCRITA: Comunicarse de forma oral y escrita con otras personas sobre los resultados del aprendizaje, de la elaboración del pensamiento y de la toma de decisiones; participar en debates sobre temas de la propia especialidad. 2. TRABAJO EN EQUIPO: Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo interdisciplinar ya sea como un miembro más, o realizando tareas de dirección con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles. 1 / 8

2 Metodologías docentes La asignatura es totalmente experimental y se fundamenta en una metodología centrada en el aprendizaje activo y colaborativo por parte del alumnado. La experimentación está planificada para que se realice en sesiones de 3 horas en el laboratorio donde se combinan experimentos más relacionados con procesos de síntesis y separación/purificación de compuestos orgánicos con otros relativos a los fundamentos y aplicación de los métodos de análisis y control de compuestos inorgánicos y orgánicos más comunes en laboratorios químicos de control de aguas. Los experimentos se realizan en parejas y están distribuidos de modo que cada experimento esta por duplicado aunque con muestras distintas, para por un lado favorecer el trabajo en equipo entre dos parejas y que se constituyan en grupo de trabajo y por otro para que no se necesitan tantos experimentos diferentes, lo que facilita el caso de grupos numerosos Cada experimento lleva asociado un trabajo pre-lab., con el objetivo principal de que el alumnado tome consciencia del trabajo que va a realizar en el laboratorio, así como de los resultados que se espera de ellos. Con este pre-lab. se pretende evitar que el alumnado vaya al al laboratorio sin haberse leído el guión del experimento, además para evitar que siga éste como si se tratase de una receta. Al inicio de la sesión experimental el profesorado comprueba este pre-lab de todos los grupos. Durante las sesiones de laboratorio el profesorado guía el trabajo favoreciendo el aprendizaje ya sea aclarando dudas sobre el manejo de instrumentación o planteando cuestiones, revisando el diario de laboratorio etc.. Durante este tiempo se pretende integrar en el alumnado el método científico para la resolución de los problemas planteados en cada experimento y lo que lleva asociado competencias genéricas propias del laboratorio químico, como manipulación y gestión con seguridad de reactivos, materiales y residuos químicos. Al finalizar las sesiones experimentales el alumnado ha de entregar como post-lab. una serie de cuestiones relativas a los datos y resultados experimentales, que le permite reflexionar sobre lo que ha hecho y asentar conocimientos. El profesorado lo retorna con el correspondiente feedback en sesión siguiente Para integrar el trabajo en equipo durante la asignatura, cada 2 parejas se constituye en grupo de trabajo, cuyo objetivo será elaborar un trabajo de curso relacionado con los objetivos de la asignatura y que le permita extrapolar éstos con el mundo industrial/medioambiental. Las evidencias principales de este trabajo son una memoria previa y una final además de una presentación en formato de poster durante sesión común, donde han de resumir las principales conclusiones del trabajo, lo que permite integrar y evaluar la competencia genérica de comunicación oral y escrita. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Al final del curso el alumnado ha de ser capaza de 1. Adquirir fundamentos sobre métodos de análisis químico orgánico e inorgánico y aplicarlos al ámbito de control industrial (CE 23) 2. Diseñar síntesis de compuestos orgánicos y de los procedimientos para su aislamiento y purificación (CE 25) 3. Aplicar el método científico para resolver problemas en el ámbito del laboratorio químico (CE 24) 4. Comunicar eficazmente, de forma oral y escrita, conocimientos, resultados y conclusiones relacionadas con el ámbito del laboratorio químico (CG) 5. Trabajar en equipo de forma cooperativa en la resolución de problemas del ámbito (CG) Y mejorará su capacidad de: 6. Manipulación adecuada de materiales, técnicas e instrumentación básica de un laboratorio químico. 7. Interpretar y analizar datos y resultados procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio. 2 / 8

3 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 0h 0.00% Horas grupo mediano: 0h 0.00% Horas grupo pequeño: 60h 40.00% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 90h 60.00% 3 / 8

4 Contenidos 1. Fundamentos sobre métodos de análisis químico y los procedimientos para aislamiento y purificación de compuestos orgánicos Dedicación: 14h Grupo pequeño/laboratorio: 9h Aprendizaje autónomo: 5h Durante las dos primeras sesiones se explica de forma resumida los fundamentos relacionados con la experimentación, además de la organización de la asignatura. Contribuye a las competencias específicas: CE 23, CE 24 y CE Análisis química clásico: volumetrías Dedicación: 14h Grupo pequeño/laboratorio: 9h Aprendizaje autónomo: 5h Realización en el laboratorio de 4 experimentos relacionados con diferentes tipos de volumetrías, donde el alumnado puede aplicarlas al análisis y control de muestras sólidas o acuosas, inorgánicas u orgánicas.(ce 23, CE 24) Determinación de una mezcla de acido y base Como es el agua que bebemos?: Determinación de la dureza de un agua potable por complexometría Determinación del contenido de dicromato en una muestra inorgánica 3. Métodos de separación, purificación y caracterización de compuestos orgánicos Dedicación: 18h Grupo pequeño/laboratorio: 12h Aprendizaje autónomo: 6h Realización en el laboratorio de 4 experimentos relacionados con procesos habituales de manipulación y caracterización de compuestos orgánicos en el laboratorio, donde el alumnado puede aplicarlas para obtener muestras puras, sólidas o líquidas, perfectamente identificadas.( CE 24 y CE 25) Destilación y extracción. Punto de ebullición Precipitación, filtración y recristalización. Punto de fusión y cromatografía en capa fina Espectroscopia IR. Identificación de polímeros Espectroscopia RMN. 4 / 8

5 4. Análisis química instrumental: Métodos ópticos y de separación y Métodos electroquímicos: Dedicación: 23h Grupo pequeño/laboratorio: 15h Aprendizaje autónomo: 8h Realización en el laboratorio de un total de 5 experimentos, 3 de los cuales relacionados con el control de aguas tanto de contaminantes orgánicos como inorgánicos. Estos permiten al alumnado aplicar técnicas instrumentales de análisis cuyo fundamento son métodos ópticos que permiten la separación de especies o compuestos. Los otros 2 experimentos están basados en métodos electroquímicos donde el alumnado los aplica de forma directa en el control del bebidas de cola y también como de forma indirecta. Contribuye a la adquisición de las competencias especifiques CE23 y CE24 Análisis de contaminantes orgánicos por espectrofotometría de absorción UV-VIS Control de calidad de aguas por cromatografía líquida HPLC Control de metales tóxicos en muestras acuosas per espectrofotometría de Absorción Atómica Control de calidad en bebidas de cola por potenciometría Determinaciones indirectas mediante valoraciones conductimétricas 5. Reaccions de síntesis orgánica Dedicación: 18h Grupo pequeño/laboratorio: 12h Aprendizaje autónomo: 6h Realización de experimentos de obtención de compuestos orgánicos por la vía de las reacciones químicas. Uso de los equipos modernos de medida, agitación, calefacción o caracterización. Por ejemplo, las técnicas adquiridas en le punto 3. Cálculo de rendimientos e identificación de reactivos limitantes y excedentes. Contribuye a la adquisición de las competencias especifiques CE24 y CE25 Reacción de isomeritzación cis-trans. Comparación de isòmeros Reacción de condensación aldólica. Obtención de cetonas aromàticas Esterificación. Métodos de Schotten- Baumann y de Fischer Formación de amidas con anhídridos de ácido 6. Aplicación al ámbito industrial Dedicación: 63h Grupo pequeño/laboratorio: 3h Aprendizaje autónomo: 60h Aplicación del conjunto de los objetivos de la asignatura en la elaboración de un trabajo relacionado con el ámbito industrial. Trabajo en grupo de 4 personas en el que se integran tanto las competencias específicas como genéricas asignadas a la asignatura. Se presenta al final en sesión común mediante posters Contribuye a la adquisición de las competencias específicas CE23, CE 24, CE25 y a las dos genéricas de la asignatura. 5 / 8

6 Planificación de actividades LIBRETA DE LABORATORIO Dedicación: 64h Grupo pequeño/laboratorio: 48h Aprendizaje autónomo: 16h Durante las sesiones cada pareja ha de escribir el procedimiento experimental además del pre-lab en una libreta. Al finalizar cada sesión se entrega el post-lab que el profesorado devuelve con el feed-back correspondiente y se engancha en la libreta. Se da opción de mejora. Este material lo utilizan en la prueba práctica y la escrita Cubre parte de todos los objetivos de la asignatura CE 23- CE 24-CE25, y todos los contenidos. Material de soporte: Guiones experimentos con las partes pre-lab y post-lab, material en Atenea, criterios elaboración libreta. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Los pre- y post lab. entregados, además de la observación de la libreta durante las sesiones de laboratorio. La evaluación es formativa y sumativa, representa 10% de la calificación global. Objetivos específicos: Se cubren los objetivos 1, 3, 4 y 7 i se relaciona con todos los contenidos de la asignatura. Contribuye a la adquisición de las competencias específicas CE 23-CE24-CE25 y a la genérica de comunicación eficaz en el contexto. ELABORACIÓN DE UN TRABAJO DE CURSO Dedicación: 63h Grupo pequeño/laboratorio: 3h Aprendizaje autónomo: 60h Este trabajo se encarga al inicio del curso para favorecer el trabajo continuo durante el proceso, por lo que están planificadas y visibles desde el primer día las sesiones de seguimiento así como los recursos y las tareas o actividades a realizar que permiten guiar el proceso para facilitar un mejor resultado final. Material de soporte: Guión de explicación trabajo, bibliografía, cuadro planificación seguimiento, plantilla memoria, rúbricas corrección memoria, poster y seguimiento, Atenea preparada tanto para mostrar el material como para gestionar las actividades y entregables. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Memoria previa y una final de cada grupo además de la presentación en formato de poster durante sesión común final, en el alumnado ha de ser capaz de comunicar y argumentar de forma oral y escrita las principales conclusiones del trabajo La evaluación es formativa y sumativa ya que representa 35% de la calificación global. Objetivos específicos: Cubre los objetivos 1, 2, 3, 4 y 5 además se relaciona con todos los contenidos y competencias específicas de la asignatura. PRUEBA DE LABORATORIO La prueba no representa la repetición de uno de los experimentos que se han realizado en el laboratorio sino que se plantea una determinación concreta de una muestra problema mediante una técnica de las utilizadas en el laboratorio. 6 / 8

7 Material de soporte: Para esta prueba dispone cada pareja de su libreta de laboratorio. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Se presenta de forma escrita el procedimiento seguido y los resultados obtenidos. PRUEBAS INDIVIDUALS Dedicación: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Evaluación de los conocimientos adquiridos. Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: pruebas resueltas. Sistema de calificación NOTA TOTAL: NT = 0,10*NL + 0,30*NPL + 0,35*NT + 0,25*NI. NL: Nota libreta de laboratorio NPL: Nota prueba laboratorio NT: Nota del trabajo de curso NI: Nota pruebas individuales La prueba no representa la repetición de uno de los experimentos que se han realizado en el laboratorio sino que se plantea una determinación concreta de una muestra problema mediante una técnica de las utilizadas en el laboratorio. Para esta prueba dispone cada pareja de su libreta de laboratorio y se presenta de forma escrita el procedimiento seguido y los resultados obtenidos. la pruebas representa 3 h de laboratorio donde en grupo se realiza una determinacion para lo que se dispone de la libreta de laboratorio. Se evalua tanto el procedimiento experimental como al correcta descripcion del procedimiento, de los calculos y de los resultados Las pruebas individuales son pruebas escritas que se realizan a mitad y final de la asignatura donde se plantean cuestiones relacionadas con los fundamentos relacionados con los experimentos de laboratorio. 7 / 8

8 Bibliografía Complementaria: Aguilar Sanjuán, Manuel. Introducción a los equilibrios iónicos. 2a ed. Barcelona: Reverté, ISBN Christian, Gary D. Química analítica. 6a ed. México: Limusa, ISBN Harris, Daniel C. Quantitative chemical analysis. 7th ed. New York: WH Freeman and Company, ISBN Keese, R. Métodos de laboratorio para química orgánica. México: Limusa, ISBN Montaña Pedrero, Ángel. Introducció a l'experimentació en química orgànica : manual de pràctiques. Barcelona: Universitat de Barcelona, ISBN X. Skoog, Douglas A. Fundamentos de química analítica. 8a ed. Madrid: Thomson, ISBN Otros recursos: MANUAL DE SEGURIDAD Y SALUD EN LABORATORIOS. Mutua de Accidentes de Trabajo y Enfermedades Profesionales de la Seguridad Social (Número 61), 2003 Seguridad en el laboratori (I): Seguridad en el laboratori (II): Vídeos de técnicas de trabajo en el laboratorio (I): Destilación: Filtración: Medida de masas: Extracción: Preparación disoluciones: Medida de volúmenes: Vídeos de trabajo en el laboratori (II): Mètodes volumètrics: volumetries àcid-base : Espectrofotometría d'absorció atòmica Espectrofotometria d'absorció a l'uv-visible: Simulació: espectrofotometria d'absorció en l'uv-visible: 8 / 8