ÁREA DE QUÍMICA INORGÁNICA

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1 UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA ESCUELA UNIVERSITARIA POLITÉCNICA DE BELMEZ Departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química ÁREA DE QUÍMICA INORGÁNICA PROGRAMA DE LA ASIGNATURA FUNDAMENTOS QUÍMICOS DE LA INGENIERÍA 1 er CURSO DE INGENIERO TÉCNICO DE MINAS Profesores responsables: José María Fernández Rodríguez Carlos Pérez Vicente CURSO 2003/04

2 Fundamentos Químicos de la Ingeniería. 2. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA Se trata de una materia troncal del primer curso de Ingeniero Técnico de Minas y se pretende que el alumno conozca los fundamentos básicos de la Química y su aplicación a diversos procesos industriales relacionados directa o indirectamente con la Minería. PROGRAMA-TEMARIO DE CLASES TEÓRICAS PRIMERA PARTE: QUÍMICA INORGÁNICA GENERAL Sección A. Estructura Atómica y Enlace Lección 1. Estructura Atómica. Partículas. Modelo de Thompson. Modelo de Rhutherford. Modelo de Borh. Mecánica Ondulatoria. Propiedades periódicas. Lección 2. Enlace Covalente. Regla del Octete. Representaciones de Lewis. Excepciones a la regla del octete. Expansión del octete. Geopmetría e hibridación. Teoría de orbitales moleculares. Fuerzas de Van der Waals. Puentes de hidrógeno. Propiedades de los compuestos covalentes. Lección 3. Enlace Iónico. Empaquetamientos. Ciclo de Born-Haber. Energía reticular. Propiedades de los compuestos iónicos. Lección 4. Enlace Metálico. Empaquetamientos. Modelo del gas de electrones. Modelo de bandas. Propiedades. Corrosión. Sección B. Equilibrio Químico Lección 5. Equilibrio Químico. Constante de equilibrio. Principio de Le Chatelier. Equilibrios en fase gaseosa. Equilibrios ácido-base. Equilibrios de precipitación. Formación de complejos. Reacciones redox. Valoraciones. Sección C. Química descriptiva Lección 6. Hidrógeno. Generalidades. Métodos de obtención. Compuestos. Aplicaciones. Lección 7. Metales Alcalinos. Generalidades. Métodos de obtención. Reactividad. Compuestos. Aplicaciones.

3 Fundamentos Químicos de la Ingeniería. 3. Lección 8. Metales Alcalinotérreos. Generalidades. Métodos de obtención. Reactividad. Compuestos. Aplicaciones. Lección 9. Carbono. Generalidades. Diamante. Grafito. Fullereno. Diagrama de fases diamante-grafito. Compuestos de intercalación del grafito. Otros compuestos. Fases amorfas del carbono. Lección 10. Grupo 14 (excepto C). Generalidades. Compuestos en estado de oxidación IV. Compuestos en estado de oxidación II. Lección 11. Silicatos. SiO 2. Clasificación de los silicatos. Nesosilicatos. Sorosilicatos. Ciclosilicatos. Inosilicatos. Filosilicatos. Tectosilicatos. Lección 12. Nitrógeno. Generalidades. Nitruros. Compuestos con hidrógeno. Amoniaco. Oxidos. Oxoácidos. Acido nítrico. Haluros. Lección 13. Pnicógenos (Grupo 15 excepto N). Generalidades. Haluros. Oxidos. Oxoácidos. Polifosfatos. Foscacenos. Lección 14. Oxígeno. Generalidades. Obtención. Reactividad. Aplicaciones. El agua. Lección 15. Calcógenos (Grupo 16 excepto O). Generalidades. Hidruros. Oxidos. Oxoácidos. Acido sulfúrico. Lección 16. Halógenos (Grupo 17). Generalidades. Haluros de hidrógeno. Oxoácidos. Compuestos interhalogenados. SEGUNDA PARTE: QUÍMICA DE MATERIALES Lección 17. Equilibrios heterogeneos de fase ( I). Regla de las fases de Gibbs. Sistemas Unicomponentes. Sistemas bicomponentes. Interpretación de diagramas. Lección 18. Equilibrios heterogeneos de fase (II). Sistemas de tres componentes. Cálculos sobre diagramas. Interpretación de procesos sencillos. Lección 19. Procesos metalúrgicos. Estado natural de los metales. Procedimientos de extracción del metal bruto. Métodos de purificación y separación de metales. Lección 20. Siderurgia.Aceros (I). Sistemas hierro-carbono. Fases cristalinas del

4 Fundamentos Químicos de la Ingeniería. 4. hierro. Fases cristalinas del hierro-carbono. Hierro técnico. Sistema hierrocarbono. Lección 21. Siderurgia.Aceros (II). Obtención del hierro. Alto horno. Fabricación del acero. Tratamientos superficiales de los aceros. Tratamientos térmicos. Lección 22. Vidrios (I). Factores que influyen en la formación de los vidrios. Termodinámica de la formación de vidrios. Comportamiento del líquido en el enfriamiento. Lección 23. Vidrios (II). Cinéticas de cristalización y formación de vidrios Estructura de los vidrios. Líquidos inmiscibles y separación de fases. Lección 24. Vidrios (III). Silicatos y boratos, vidrios comerciales. Vidrios calcogenos. Vidrios metálicos. Vidrios cerámicos. Lección 25. Cementos y hormigones (I). Concepto de conglomerante. Fabricación del cemento Pórtland. Reacciones químicas en conglomerantes hidráulicos. Composición del cemento Pórtland. Lección 26. Cementos y hormigones (II). Cemento Pórtland: diagramas de fases. Comportamiento de diferentes composiciones con la temperatura. Polimorfismo del silicato cálcico. Lección 27. Cementos y hormigones (III). Hidratación del cemento Pórtland. Transformaciones químicas. Teorías que explican el fraguado y endurecimiento. Desintegración (durabilidad) del hormigón. Lección 28. Tipos de cementos (I). Tipos de Pórtland: Ordinario, de rápido endurecimiento, de bajo calor, resistente a las aguas selenitosas. Lección 29. Tipos de cementos (II). Cementos de escorias activadas alcalinamente. Cementos puzolánicos. Lección 30. Tipos de cementos (III). Productos de autoclave. Cementos aluminosos. Cementos de oxicloruro. Cementos libres de macrodefectos. PROGRAMA DE CLASES PRÁCTICAS DE LABORATORIO

5 Fundamentos Químicos de la Ingeniería. 5. Práctica 1. Volumetrías de neutralización. Determinación de la alcalinidad de una mezcla de carbonato y bicarbonato sódicos. Volumetría Redox. Determinación del contenido en H 2 O 2 de una disolución con KMnO 4 de normalidad conocida. Práctica 2. Reacciones de precipitación. Separación e identificación de Pb 2+, Fe 3+ y Cd 2+. Práctica 3. Dureza de aguas. Determinación volumétrica de Ca 2+ y Mg 2+. Práctica 4. Estudio de los halógenos y reactividad comparada. Práctica 5. Determinación de la humedad total, del contenido en cenizas y en materias volátiles de un carbón. TEXTOS DE CONSULTA Bibliografía básica recomendada parte primera: Sección A: - Química general (Whitten, Davis, Peck McGraw Hill) - Química General (Pettruci, Harwood, Herring Prentice Hall) Sección B: - Química general (Whitten, Davis, Peck - McGraw Hill) - Química General (Pettruci, Harwood, Herring Prentice Hall) - Fundamentos y problemas de química (Vinagre Jara) Sección C: - Química Inorgánica (Gutiérrez Ríos) - Inorganic Chemistry of Main Group Elements (Bruce King) Bibliografía básica recomendada parte segunda: 1. Valenzuela, C., Quimica Genaral. Introducción a la Química Teórica. Ed. Ediciones Universidad de Salamanca (1994). 2. Adamson, A.W., "Química Física". Ed. Reverté (1979). 3. Barrow, G.M., "Química Física". Ed. Reverté (1981). 4. Guerasimov, V. and all., "Curso de Química Física". Ed. Mir (1980). 5. De la Granja, M., "Temas de Química". Ed. Alhambra (1969). 6. Whitten, K.W. y Gailey, K.D., "Química General". Ed. Interamericana. México (1985).

6 Fundamentos Químicos de la Ingeniería Fergusson, J.E., "Inorganic Chemistry and the earth". Ed. Pergamon Press (1982). 8. Gutiérrez Ríos, E., "Química Inorgánica". Ed. Reverté (1991). 9. Thompson, D., "Insights into Speciality Inorganic Chemicals". Ed. The Royal Society of Chemistry (1995). 10. West, A.R., "Solid State Chemistry and its Applications". Ed. John Wiley and Sons (1984). 11. Büchner, Schliebs, Winter and Büchel, "Industrial Inorganic Chemistry". Ed. VCH (1989). 12. F. Gomá., El cemento Portland y sus aglomerantes. Ed. Editores Técnicos Asociados, S.A. (1979). SEMINARIOS Comprenden la resolución de problemas y cuestiones sobre los contenidos impartidos en los programas de clases teóricas y prácticas. MÉTODOS DE VALORACIÓN DEL RENDIMIENTO ACADÉMICO El rendimiento académico se valorará mediante la realización de un examen parcial para cada parte. Todo ello referente a las clases teóricas y seminarios. La nota de los parciales no se guarda para otra convocatoria. Las clases prácticas también se valoran de acuerdo con la realización de una memoria que deben presentar los alumnos al finalizar cada práctica y que es corregida por el profesor de la asignatura. Así mismo, al finalizar las prácticas se realizará un examen global para que los alumnos estudien y comprendan los principios y reacciones involucrados en el trabajo de laboratorio. METODOLOGÍA PEDAGÓGICA La metodología es la habitual de las clases expositivas: lección magistral con ayuda de figuras y tablas -repartidas previamente a los alumnos-, pero procurando que la clase no se convierta en un monólogo del profesor, induciendo a los alumnos a que participen en la discusión de los conceptos impartidos. Las clases de laboratorio consisten en la realización de un trabajo práctico. Los alumnos disponen de una memoria donde se recogen los principios y el desarrollo experimental de la práctica, y son continuamente asesorados por el

7 profesor responsable del programa de prácticas. Fundamentos Químicos de la Ingeniería. 7.