UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA Clave: 08MSU0017H. FACULTAD INGENIERÍA Clave: 08USU4053W PROGRAMA DEL CURSO: ANÁLISIS INSTRUMENTAL

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA Clave: 08MSU0017H FACULTAD INGENIERÍA Clave: 08USU4053W PROGRAMA DEL CURSO: ANÁLISIS INSTRUMENTAL DES: Programa(s) Educativo(s): Tipo de materia: Clave de la materia: Semestre: 8 Área en plan de estudios: Créditos 4 Total de horas por semana: 5 Teoría:4 Práctica Taller: Laboratorio:1 Prácticas complementarias: Trabajo etra clase: INGENIERÍA Ingeniería Física. Obligatoria IA801 Total de horas semestre: 80 Fecha de actualización: Clave y Materia requisito: Ingeniería Aplicada. 25/Abril/2007 CS303 Propósitos del Curso El estudio de los fundamentos del análisis instrumental para dar al estudiante las herramientas teóricas y prácticas para la identificación de la composición y la estructura de los materiales Al final del curso el estudiante será capaz de: * Identificar elementos y/o compuestos químicos por diversas técnicas instrumentales * Desarrollar estrategias para resolver problemas reales que involucren la caracterización de materiales. COMPETENCIAS (Tipo y Nombre de las Competencias que nutren a la materia y a las que contribuye) CONTENIDOS (Unidades, Temas y Subtemas) RESULTADOS DE APRENDIZAJE (Por Unidad) 1

2 Para todas las unidades: Ciencias Básicas de la Ingeniería. Ciencias de la Ingeniería Física y Matemática. Uso de Información. Solución de Problemas. Trabajo en equipo. I. CLASIFICACION DE LOS METODOS ANALITICOS. I.1 Métodos clásicos. I.2 Métodos instrumentales. I.2.1 Tipos de métodos instrumentales. I.2.2 Dominio de los datos. I.2.3 Detectores, transductores y sensores. I.2.4 Microprocesadores y ordenadores en los instrumentos. Define los métodos para la cualificación y cuantificación de elementos y compuestos químicos. Comprende y eplica los diferentes tipos de datos obtenidos en el análisis instrumental II. PROPIEDADES GENERALES DE LA RADIACION ELECTROMAGNETICA. II.1 Propiedades ondulatorias de la radiación electromagnética. II.2 Propiedades mecánico cuánticas de la radiación. II.3 Problemas. Define y estudia la radiación electromagnética. Comprende las propiedades de la radiación electromagnética III. COMPONENTES DE LOS INSTRUMENTOS PARA ESPECTROSCOPIA OPTICA. III.1 Diseños generales de instrumentos ópticos. III.2 Fuentes de radiación. III.2.1 Fuentes continuas. III.2.2 Fuentes de líneas. III.2.3 Laseres. III.3 Selectores de longitud de onda. III.3.1 Filtros. III.3.2 Monocromadores. III.3.3 Rendijas del monocromador. III.4 Recipientes para las muestras. III.5 Detectores de radiación. III.5.1 Introduccion. III.5.2 Detectores de fotones. III.5.3 Detectores de fotones multicanal. III.5.4 Detectores de fotoconductividad. III.5.5 Detectores térmicos. III.6 Procesadores de señal y dispositivos de lectura. III.7 Principios de las mediciones ópticas de la transformada de Fourier Estudia los diferentes componentes de los instrumentos para espectroscopía óptica. Define las características generales de los componentes de los instrumentos para espectroscopía óptica IV. INTRODUCCION A LA Define técnicas para ESPECTROMETRIA OPTICA ATOMICA espectrometría atómica Eplica la naturaleza de los IV.1 Espectros ópticos atomicos. espectros atómicos IV.1.1 Diagramas de niveles de energía. Distingue los diferentes tipos de IV.1.2 Anchura de las líneas atomicas introducción de la muestra IV.1.3 Efecto de la temperatura en los espectros atomicos. IV.1.4 Espectros de bandas y continuos asociados a los espectros atomicos. IV.2 Metodos de atomización. IV.3 Metodos de la introducción de la muestra. 2

3 V. ESPECTROMETRIA DE ABSORCION ATOMICA V.1 Tecnicas de atomización de la muestra. V.1.1 Atomizacion en llama. V.1.2 Atomizacion electrotermica. V.1.3 Tecnicas especializadas de atomización. V.2 Instrumentacion para absorción atómica. V.2.1 Fuentes de radiación. V.2.2 Espectrofotometros. V.3 Interferencias en espectroscopia de absorción atómica. V.4 Tecnicas analíticas de absorción atómica. V.4.1 Preparacion de la muestra. V.4.2 Curvas de calibrado. V.4.3 Aplicaciones de la espectrometría de absorción atómica. VI. ESPECTROSCOPIA DE EMISION CON FUENTES DE PLASMA. VI.1 Fuentes de plasma. VI.2 Espectrómetros con fuentes de plasma. VI.3 Aplicaciones de las fuentes de plasma. Eplica la técnica de espectrometría de absorción atómica Define los diferentes tipos de atomización Define las diversas fuentes de radiación utilizadas en absorción atómica Eplica la técnica de absorción atómica Eplica la espectroscopía de emisión con fuentes de plasma Menciona las principales ventajas respecto a la espectrometría de absorción atómica VII. ESPECTROMETRÍA DE MASAS ATOMICA. VII.1 Aspectos generales de la espectrometria de masas atomicas. VII.1.1 Pesos atomicos en espectrometría de masas. VII.1.2 Relacion masa/carga. VII.1.3 Tipos de espectrometría de masas atómica. VII.2 Espectrometros de masas. VII.2.1 Detectores. VII.2.2 Analizadores de masas cuadripolar. VII.2.3 Analizador de masas de tiempo de vuelo. Define l espectrometría de masas atómica. Eplica la relación que eiste entre la masa y la carga de un ion Define los diferentes tipos de analizadores de masas VIII. ESPECTROMETRIA ATOMICA DE Define la técnica de RAYOS X. espectrometría de rayos X VIII.1 Principios fundamentales. Menciona los principios de la VIII.1.1 Emisión de rayos X. radiación electromagnética en el VIII.1.2 Espectros de absorción. rango de los rayos X VIII.1.3 Fluorescencia de rayos X. Enumera las partes funcionales VIII.1.4 Difracción de rayos X. de los instrumentos de rayos X VIII.2 Componentes de los instrumentos. Eplica el fenómeno de la VIII.2.1 Fuentes. difracción de rayos X VIII.2.2 Filtros de rayos X. Menciona el uso de la difracción VIII.2.3 Monocromadores para rayos X. de rayos X para la identificación VIII.2.4 Detectores de rayos X y procesadores de elementos y compuestos de señal. químicos VIII.3 Metodos de fluorescencia de rayos X. VIII.3.1 Instrumentos. VIII.3.2 Analisis cualitativo y cuantitativo. VIII.4 Metodos de difracción de rayos X. VIII.4.1 Identificacion de compuestos cristalinos. VIII.4.2 Interpretacion de los diagramas de difracción. 3

4 IX. ESPECTROMETRIA DE ABSORCION MOLECULAR ULTRAVIOLETA/VISIBLE IX.1 Medida de la transmitancia y de la absorbancia. IX.2 Ley de beer. IX.2.1 Aplicación de la ley de beer a mezclas. IX.2.2 Limitaciones de la ley de beer. IX.3 Efecto del ruido en los análisis espectrofotométricos. IX.4 Instrumentacion. IX.4.1 Componentes de los instrumentos. IX.4.2 Tipos de instrumentos. X. APLICACIONES DE LA ESPECTROMETRIA DE ABSORCION MOLECULAR ULTRAVIOLETA/VISIBLE. X.1 Magnitud de las absortividades moleculares. X.2 Especies absorventes. X.3 Aplicación de las medidas de absorción al análisis cualitativo. X.4 Analisis cuantitativo mediante medidas de absorción. XI. ESPECTROMETRIA DE ABSORCION EN EL INFRARROJO XI.1 Teoria de la espectrometría de absorción en el infrarrojo. XI.1.1 Introduccion. XI.1.2 Modelo mecanico de la vibración de tencion en una molecula diatomica. XI.1.3 Modos de vibración. XI.1.4 Acoplamiento vibracional. XI.2 Fuentes y detectores de radiación en el infrarrojo. XI.2.1 Fuentes. XI.2.2 Detectores de infrarrojo. XI.3 Instrumentos de infrarrojo. Define la espectrometría de absorción molecular ultravioleta/ visible Eplica la ley de Beer y su aplicación a la cuantificación por espectrometría ultravioleta/ visible Menciona los componentes de los instrumentos usados en espectrometría ultravioleta/ visible Menciona las aplicaciones de la espectrometría de absorción ultravioleta/visible Eplica el análisis cualitativo y cuantitativo por espectrometría ultravioleta/visible Eplica la espectrometría de absorción en el rango infrarojo del espectro de radiación electromagnética Eplica los fenómenos en que se basa la técnica de espectrometría en el infrarojo Menciona los componentes de los equipos usados para espectrometría en el infrarojo Eplica la interpretación de espectros XII. ESPECTROSCOPIA DE Eplica la espectroscopía por RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR resonancia magnética nuclear Define las bases de la resonancia XII.1 Teoria de la RMN. magnética nuclear XII.1.1 Descripcion cuántica de la RMN. Menciona los componentes de XII.1.2 Descripcion clásica de la RMN. los equipos de resonancia XII.1.3 RMN de transformada de Fourier. magnética nuclear XII.1.4 Tipos de espectros. Eplica la interpretación de XII.2 Efectos del entorno molecular en los espectros de resonancia espectros RMN. magnética nuclear XII.2.1 Tipos de efectos del entorno. XII.2.2 Teoria del desplazamiento químico. XII.2.3 Desdoblamiento de spin-spin. XII.2.4 Tecnicas de doble resonancia. XII.3 Espectrómetros de RMN. XII.3.1 Componentes de los espectrómetros de RMN. XII.4 Aplicaciones de la RMN. XII.5 Imagen por resonancia magnetica. 4

5 XIII. ESPECTROMETRÍA DE MASAS MOLECULAR (EMM). XIII.1 Espectros de masas moleculares. XIII.2 Fuentes de iones. XIII.2.1 Fuentes y espectros. XIII.3 Los espectrómetros de masas. XIII.3.1 Descripción general de los componentes del instrumento. XIII.3.2 Sistemas de entrada de la muestra. XIII.3.3 Analizadores de masas. XIII.4 Aplicaciones de la EMM. XIV. CARACTERIZACIÓN DE SUPER- FICIES POR ESPECTROSCOPÍA Y MICROSCOPÍA. XIV.1 Introducción al estudio de las superficies. XIV.2 Métodos espectroscópicos de superficies. XIV.3 Microscopía electrónica de barrido. XIV.4 Microscopios de sonda de barrido. XV. INTRODUCCION A LAS SEPARACIONES CROMATOGRAFICAS. XV.1 Descripción general. XV.2 Velocidad de migración de los solutos. XV.3 Ensanchamiento de banda y eficacia de la columna. XV.4 Optimización de la eficacia de la columna. XV.5 Cromatografía de gases. XV.6 Cromatografía de fluidos. XVI. METODOS TERMICOS. XVI.1 Metodos termogravimetricos(tg). XVI.1.1 Instrumentacion. XVI.1.2 Aplicaciones. XVI.2 Analisis térmico diferencial. XVI.2.1 Instrumentacion. XVI.2.2 Principios generales. XVI.2.3 Aplicaciones. XVII. ADQUISICIÓN Y PROCESA- MIENTO DE SEÑALES EN ES- PECTROSCOPÍA. Eplica la espectrometría de masas molecular Define las bases teóricas en que se basa la espectrometría de masas molecular Describe los componentes del instrumento para espectrometría de masas molecular Describe las aplicaciones de la espectrometría de masas molecular Eplica las técnicas de caracterización de superficies Describe los métodos de caracterización de superficies por microscopía electrónica de barrido y transmisión Describe la separación de una mezcla de compuestos por cromatografía Describe las técnicas de cromatografía Describe los métodos térmicos para el análisis de materiales Eplica los principios generales de los métodos termmogravimétricos y análisis térmico diferencial Comprende las aplicaciones de los análisis térmicos Eplica la adquisición y procesamiento de señales XVII.1 Acondicionamiento de la señal. XVII.2 Conversión Analógica/Digital. de la señal. XVII.3 Procesamiento digital básico de la señal. XVII.4 Procesamiento digital avanzado. de la señal. XVII.5 Presentación de la señal proce- Asda. XVII.6 Interpretación de la información de de la señal. 5

6 METODOLOGÍA 1. Para cada Unidad, se presenta una introducción por parte del maestro, utilizando un organizador previo temático. 2. Se entrega el material gráfico para su lectura Se diseña un cuestionario para el manejo de los contenidos y debe entregarse una copia al maestro al inicio de la clase, este producto se utiliza para la discusión de tema por equipo y para el resto del grupo. Métodos Estrategias Centrado en la tarea Trabajo de equipo en la elaboración de tareas, planeación, organización, cooperación en la obtención de un producto para presentar en clase. Inductivo Observación Comparación Eperimentación Deductivo Aplicación Comprobación Demostración Sintético. Recapitulación Definición Resumen Esquemas Modelos matemáticos Conclusión Técnicas Lectura Lectura comentada Epositiva Debate dirigido Diálogo simultáneo Material de Apoyo didáctico: Recursos Manual de Instrucción Prácticas de laboratiorio Materiales gráficos: artículos, libros, diccionarios, etc. Cañón Rotafolio Pizarrón, pintarrones Proyector de acetatos Modelos tridimensionales 6

7 EVIDENCIAS DE DESEMPEÑO CRITERIOS DE DESEMPEÑO Se entrega por escrito: Elaboración de resúmenes. Cuestionarios. Contenidos de eposiciones. Trabajos por escrito con estructura IDC (Introducción, desarrollo conclusión). Eámenes escritos. Producto de prácticas de laboratorio. Los resúmenes deberán abarcar la totalidad del contenido programado para dicha actividad. Los cuestionarios se reciben si están completamente contestados, no debe faltar pregunta sin responder. Las eposiciones deberán presentarse en un orden lógico. Introducción resaltando el objetivo a alcanzar, desarrollo temático, responder preguntas y aclarar dudas y finalmente concluir. Entregar actividad al grupo para evaluar el contenido epuesto. Los trabajos se reciben si cumplen con la estructura requerida, es muy importante reportar la s referencias bibliográficas al final en estilo APA. 7

8 FUENTES DE INFORMACIÓN (Bibliografía/Lecturas por unidad) PRINCIPIOS DE ANÁLISIS INSTRUMENTAL. D.A. Skoog, F.J. Holler, T.A. Nieman. Ed. McGraw-Hill ISBN ANÁLISIS INSTRUMENTAL K.A. Rubinson, J.F. Rubinson. Ed. Pearson Trentice-Hall. ISBN EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES (Criterios e instrumentos) Se toma en cuenta para integrar calificaciones parciales: 3 eámenes parciales escritos donde se evalúa conocimientos, comprensión y aplicación. Con un valor del 30%, 30% y 40% respectivamente La acreditación del curso se integra: Eámenes parciales: 70% Laboratorios y/o prácticas: 30% Nota: para acreditar el curso se deberá tener calificación aprobatoria tanto en la teoría como en las prácticas. La calificación mínima aprobatoria será de 6.0 Cronograma del Avance Programático S e m a n a s Unidades de aprendizaje CLASIFICACION DE LOS METODOS ANALITICOS. X PROPIEDADES GENERALES DE LA X RADIACION ELECTROMAGNETICA COMPONENTES DE LOS INSTRUMENTOS PARA ESPECTROSCOPIA OPTICA. INTRODUCCION A LA ESPECTROMETRIA OPTICA ATOMICA ESPECTROMETRIA DE ABSORCION ATOMICA ESPECTROSCOPIA DE EMISION CON FUENTES DE PLASMA. ESPECTROMETRÍA DE MASAS ATOMICA. ESPECTROMETRIA ATOMICA DE RAYOS X ESPECTROMETRIA DE ABSORCION MOLECULAR ULTRAVIOLETA/VISIBLE APLICACIONES DE LA ESPECTROMETRIA DE ABSORCION MOLECULAR ULTRAVIOLETA/VISIBLE ESPECTROMETRIA DE ABSORCION EN EL INFRARROJO ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR ESPECTROMETRÍA DE MASAS MOLECULAR (EMM). CARACTERIZACIÓN DE SUPER- FICIES POR ESPECTROSCOPÍA Y MICROSCOPÍA. INTRODUCCION A LAS SEPARACIONES CROMATOGRAFICAS. METODOS TERMICOS. ADQUISICIÓN Y PROCESA- MIENTO DE SEÑALES EN ES- PECTROSCOPÍA. 8