Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Biológicas Químico Bacteriólogo Parasitólogo

Transcripción

1 1. Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Biológicas Químico Bacteriólogo Parasitólogo 1. Datos de identificación Universidad Autónoma de Nuevo León Nombre de la institución y de la dependencia: Facultad de Ciencias Biológicas Químico Bacteriólogo Parasitólogo Nombre de la unidad de aprendizaje: Análisis Instrumental Horas aula-teoría y/o práctica, totales: 72 Horas extra aula, totales: 18 Modalidad: Escolarizada Tipo de periodo académico: 4 Semestre Tipo de Unidad de aprendizaje: Obligatoria Área Curricular: ACFP Créditos UANL: 3 Fecha de elaboración: 05/11/2011 Fecha de última actualización: 15/08/2014 Responsable(s) del diseño: Dr. Abelardo Chávez Montes, Dr. Sergio Galindo Rodríguez, Dr. Ramiro Quintanilla Licea 2. Presentación Esta unidad de aprendizaje corresponde al análisis instrumental especializado, que hoy en día es una herramienta que permite cualificar y cuantificar cantidades menores a partes por millón (ppm) de un elemento o compuesto para determinar la calidad de agua, de productos de la industria alimenticia, farmacéutica y agropecuaria. Así como también en el sector salud: análisis bioquímicos, microbiológicos, toxicológicos y detectar en general problemas de contaminación ambiental. El curso consta de una revisión de los principios básicos para el manejo de muestras tanto en estado gaseoso, líquido o sólido. Así como prácticas demostrativas de técnicas instrumentales más comúnmente utilizadas en el análisis químico. Se estudiaran los Diseños y funcionamientos de instrumentos electroquímicos, espectroscópicos, ópticos y cromatográficos, se revisaran técnicas de separación para tratamiento de muestras, así también se realizaran cálculos en excell para la evaluación y verificación de resultados, de métodos, de personal y de laboratorios.

2 3. Propósito(s) En la Unidad de Aprendizaje de Análisis Instrumental el estudiante adquiere las competencias de la selección de técnicas analíticas instrumentales y de métodos de separación para su aplicación en el análisis químico de muestras biológicas, industriales, así como muestras del sector salud y ambiental, a través del análisis de los principios básicos de técnicas de separación, manejo de muestras en estado gaseoso, líquido o sólido y de los fundamentos de métodos electroquímicos, espectroscópicos y cromatográficos que aplican al llevar a cabo prácticas experimentales demostrativas. El análisis químico a través de métodos instrumentales permite implementar y validar métodos de laboratorio empleados en investigación, procesos industriales, laboratorios clínicos y contribuye a la administración de sistemas de gestión de calidad por lo que se requiere, además de su responsabilidad como profesionista, del pensamiento lógico y crítico y el desarrollo de las habilidades de análisis, interpretación e integración de fundamentos fisicoquímicos relacionados con las unidades de aprendizaje de Física, Fisicoquímica y Química Analítica. 4. Competencias del perfil de egreso a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje 1. Utilizar los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico. 2. Practiar los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible. 3. Logra la adaptabilidad que requieren los ambientes sociales y profesionales de incertidumbre de nuestra época para crear mejores condiciones de vida. b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje 1. Validar las metodologías empleadas en los laboratorios químico, microbiológico y biotecnológico para el análisis funcional de dichos sistemas y procesos industriales, que garanticen resultados confiables para la toma de decisiones. 2. Garantizar la calidad de los procesos clínicos, microbiológicos y biotecnológicos mediante los sistemas de mejora continua; implementando y aplicando los métodos de control de riesgo para asegurar el cumplimiento de los requisitos del cliente y reglamentarios, que satisfagan la normatividad vigente. 3. Evaluar el potencial biotecnológico de enzimas, células microbianas, vegetales y animales mediante el uso de la biotecnología recombinante y la ingeniería genética que generen bienes y servicios de utilidad en el área de salud, agropecuaria, industrial y medio ambiente.

3 5. Representación gráfica Elegir entre las técnicas instrumentales de separación de analitos en muestras determinadas. PIA Diseñar un método analítico empleando una técnica instrumental para la identificación y/o cuantificación de un analito en una muestra específica. Elegir un método analítico para cuantificar o identificar un analito específico en una muestra determinada entre distintos métodos de análisis instrumental electroquímicos y electroscopicos Utilizar curvas de calibración para determinar la concentración de un analito en una muestra dada 6. Estructuración en etapas de la unidad de aprendizaje

4 Etapa 1. Determinar la concentración de un analito utilizando curvas de calibración para caracterizar una muestra. Evidencias de aprendizaje (2) 1. Problemario de derminación de la concentración de analitos mediante curvas de calibración Criterios de desempeño (3) La solución de los problemas deberá incluir los cálculos y el procedimiento efectuados para llegar a la solución final. Los cálculos de la regresión lineal deben presentarse con unidades. Se debe realizar un diagrama de flujo que indique el orden en que se efectuaron las diluciones desde la muestra problema hasta la muestra analizada. Los cálculos de las diluciones deben presentarse con unidades identificando cada una de las soluciones resultantes. Actividades de aprendizaje (4) Presentación oral del instructor sobre las características y elementos constitutivos generales de una curva de calibración de patrón interno. Actividad grupal: obtención de los parámetros estadísticos básicos de una regresión lineal (coeficiente de correlación, pendiente y ordenada al origen) utilizando la calculadora y el programa excell a través de resolución de problemas. Analizar la etapas del proceso analítico y de los parámetros de calidad de un Método Analítico a través de presentación por equipo y discusión grupal. Establecer curvas de calibración con y sin adición patrón externo para la cuantificación de un Contenidos (5) 1.1 Etapas del proceso analítico 1.2. Formas físicas y químias de expresar la concentarción 1.3. Dliluciones 1.4 Curvas de calibración, ordinaria y por adición patrón Recursos (6) Aula de seminario Equipo de cómputo Calculadora científica Pizarrón Problemarios Textos de referencia Plataforma NEXUS Laboratorio de química Vidriería de laboratorio Reactivos y solventes

5 2. Reporte de Laboratorio (Práctica 1 separacion de inferencias en solución y 2 Separación de interfencias en fase gaseosa 3. Examen Parcial Resultados, cálculos, discusión conclusión, cuestionario resuelto, cada respuesta debe respaldarse con la fuente de consulta y bibliografía. Presentación individual analito a través de una presentación oral general por parte de instructor. Aplicar análisis de regresión lineal para establecer la relación cuantitativa entre la concentración de un analito y la señal obtenida de un análisis instrumental mediante la resolución de ejercicios. Realizar y evaluar en el laboratorio la separación de interfeencias en una muestra en solución mediante destilación, Head-space, microdifisión y extracción líquidolíquido. Etapa 2. Decidir entre los métodos analíticos electroquímicos y electroscopicos los pertinentes para cuantificar o identificar un analito específico en una muestra determinada. Evidencias de aprendizaje (2) Criterios de desempeño (3) Actividades de aprendizaje Contenidos (5) Recursos (6) (4)

6 4. Cuadro de doble entrada de las distintas técnicas instrumentales de análisis electroquímico y de técnicas espectroscópicas Deberá incluir, para cada técnica electroquímica: el principio electroquímico en que se basa la medición efectuada, el tipo de analito que puede analizarse, el instrumento que se utiliza un ejemplo (caso de estudio) en el cual se haya aplicado el método analítico. Para los métodos espectroscópicos debe incluir: Principio en que se basa la medición efectuada Tipo de analito que puede analizarse Muestras en la que se puede aplicar la técnica Tipo de análisis cuantitativo o de identificación Gráficos e información obtenidos durante la determinación analítica Especificar el comportamiento electroquímico de las especies químicas através de una Presentación en power point del instructor sobre las propiedades electroquímicas de la materia Investigación personal sobre los distintos métodos electroquímicos. Argumentar sobre los principios en que se sustentan los métodos electroquímicos (Voltamperometría: Polarografía, Coulombimetría y Electrogravimetría a través de un cuadro comparativo de los distintos métodos electroquímicos de análisis. Presentación del tema será por parte del maestro guía que desarrollara las estrategias para el logro de la competencia, sobre las propiedades de la 2.1 Electroquímica 2.2 Comportamiento electroquímico de la materia 2.3 Técnicas electroquímicas de análisis 2.4 Radiación electromagnética 2.5 Interacción entre materia y radiación electromagnética. 2.6 Técnicas electroscópicas de análisis Aula de seminario Equipo de cómputo Pizarrón Textos de referencia Plataforma NEXUS Laboratorio de química Vidriería de laboratorio Reactivos y solvente Espectrofotómetro Vis Conductivimetro

7 5. Reporte de Laboratorio (Prácticas 3 Conductividad, solidos totales y ph; 4 Preparación de curva de calibración por UV- Vis y 5 cuantificación de un analito por espectrofotometría 6. Examen parcial Ejemplo (caso de estudio) en el cual se haya aplicado el método analítico. Resultados, cálculos, discusión conclusión, cuestionario resuelto, cada respuesta debe respaldarse con la fuente de consulta y bibliografía. Presentación individual radiación electromagnética. Recopilación de información y construcción del libreto de manera individual. Con la información y por medio de discusión gruipal seleccionar, en función de las características fisicoquímicas de un analito, el método espectroscópico más adecuado para su cuantificación en una muestra determinada. Definir metodologías experimentales para la cuantificación de analitos extraídos de muestras químicas y biológicas Mediante exposición grupal frente a grupo y discusión. Etapa 3 Decidir entre las técnicas instrumentales las adecuadas para la separar una sustancia determinada en una muestra específica con la finalidad de identificar su presencia o determinar su concentración libre de interferencias..

8 Evidencias de aprendizaje (2) 7. Compilación de monografías técnicas instrumentales de separación. Criterios de desempeño (3) El libreto contendrá las monografías de las técnicas cromatográficas de líquidos, gases y fluidos supercríticos y de electroforesis capilar.. La extensión de cada monografía será de 2 a 3 cuartillas y deberá contener: Principio de separación en que se basa Tipo de analito que puede analizarse Muestras en la que se puede aplicar la técnica La arquitectura del instrumento que se utiliza Detectores acoplados Gráficos e información obtenidos durante la determinación analítica Actividades de aprendizaje (4) Presentación general del instructor sobre las propiedades fisicoquímicas de la materia Investigación documental personal sobre los distintos métodos separación Reconocer los principios en que se sustentan los procesos de separación cromatográficos (placa, columna, gases, líquidos a presión baja y alta) y los, electroforéticos: (electroforesis capilar) para realizar la separación o la separación y cuantificación de un analito en una muestra determinada mediante exposición por equipo y discusión grupal. Contenidos (5) 3.1 Técnicas de separación de interferencias. 3.2 Cromatografía en capa fina. 3.3 Cromatografía de líquidos 3.4 Cromatografía de gases 3.5 Electroforesis capilar Recursos (6) Aula de seminario Equipo de cómputo Pizarrón Textos de referencia Plataforma NEXUS Laboratorio de química Vidriería de laboratorio Reactivos y solventes Columnas cromatografías 8. Reporte de Laboratorio (6 Ejemplo (caso de estudio) en el cual se haya aplicado la téncinica instrumental en un método analítico. Actividad grupal: Cuadro comparativo de los distintos métodos de separación y análisis.

9 Separación cromatofráfica de una muestra, 7 Curva de calibración y 8 Cuantificación analito) Resultados, cálculos, discusión conclusión, cuestionario resuelto, cada respuesta debe respaldarse con la fuente de consulta y bibliografía. Presentación individual 9. Examen Parcial 7. Evaluación integral de procesos y productos (ponderación / evaluación sumativa). La adquisición de conocimientos del programa teórico se evaluará con tres exámenes parciales con valores de 14% los dos primeros y uno de 12% para obtener un 40% de la calificación final. Se evaluará la sesión práctica con los reportes de prácticas con un valor total de 16% de la calificación final. Portafolio: Problemario, cuadro comparativo, libreto de monografías, reportes de laboratorio y protocolo experimental el cual tendrá un valor del 30% de la calificación final. Portafolio que incluya todas las evidencias de aprendizaje Primer parcial Segundo parcial Tercer parcial Total Problemario 2% Reporte de Laboratorio (1 y2) 10% Cuadro de doble entrada 2% Compilación de monografías 2% Reporte de Laboratorio (3, 4 y 5) 10% Reporte de Laboratorio (6,7 y 8) 10% Examen 13% 13% 14% TOTAL 25% 25% 26% 76%

10 8. Producto integrador del aprendizaje de la unidad de aprendizaje (señalado en el programa sintético). 24%

11 Diseñar un método analítico empleando una técnica instrumental para la identificación y/o cuantificación de un analito en una muestra específica. Se realizará en tres etapas. En una primera etapa el facilitador dará a conocer la muestra y el analito que se trabajará. El estudiante realizará una investigación bibliográfica de métodos analíticos instrumentales empleados. Instrucciones: Se elabora un protocolo que contenga: objetivo, metodología experimental detallada de la propuesta para realizar la cuantificación del analito específico en la muestra dada, los resultados esperados, bibliografía y fichas técnicas y de seguridad de los reactivos químicos empleados. La segunda etapa constará de: a) desarrollo experimental del protocolo realizado en la primer etapa. Con un primer reporte y la tercera b) se realizará un Informe final con resultados, cálculos, discusión y conclusión. Con fase experimental si de requiere Valor: Total 24%. En tres etapas: 1er parcial 7%, 2º parcial 10% y 3er parcial 7%. Criterios evaluación: de Primer etapa: Marco teórico Objetivo Metodología experimental Resultados esperados Bibliografía Fichas técnicas y de seguridad de los reactivos.

12 Segunda y tercera etapa: Completar el documento anterior con Resultados Obtenidos Discusión Conclusiones La primer, segunda y tercera etapas se entregarán al final del primer, segundo y tercer parcial respectivamente. Modalidad: Se realizará por equipo. Medio entrega: de Será entregado en formato electrónico en Word por medio de la plataforma Nexus a la hora y fecha indicados en ese mismo medio.. Fuentes de apoyo y consulta (bibliografía, hemerografía, fuentes electrónicas). Skoog A. D., West M. D., Holler J. F., Crouch S. R., Principios de Análisis Instrumental, 7ª ed., Editorial McGraw Hill, México, 20001, ISBN-10: Christian D. G., Química Analítica, 6a ed., Editorial McGraw Hill, México, 2009, ISBN: Rubinson J. F., Rubinson A. K., Química Analítica Contemporánea, 1a ed., 2000, Editorial Pearson Educación, México, 2000, ISBN: Harris, Daniel C Análisis Químico Cuantitativo. 3ra. Edición, Barcelona. Editorial Reverté. FUENTES ELECTRONICAS 31/01/2013 American Chemical Society-Colección de revistas. 31/01/2013

13 BASES DE DATOS DE LA BIBLIOTECA DIGITAL UANL American Chemical Society-Colección de revistas ScienceDirect - Freedom Collection