- Explicar las características del método científico, aplicadas a la Química y a otras disciplinas científicas y pseudocientíficas.

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1 :26:06 GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA QUÍMICA I Información general Tipo de asignatura : Básica Coordinador : Albert Monté Armenteros Curso: Primero Trimestre: 1 Créditos: 6 Profesorado: Andreu Comajuncosas Fortuño <comajunc@tecnocampus.cat> Idiomas de impartición Catalán Competencias que se trabajan Básica B2_Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio Específica E4_Comprender y aplicar los principios de los conocimientos fundamentales de la química general, química orgánica e inorgánica y sus aplicaciones en la ingeniería Introducción a la química general haciendo énfasis en aquellos aspectos más útiles dentro de la ingeniería electrónica y mecánica. Introducción al método científico. Resultados de aprendizaje - Explicar las características del método científico, aplicadas a la Química y a otras disciplinas científicas y pseudocientíficas. - Describir algún problema social de la Química como ciencia, argumentando ventajas e inconvenientes. - Utilizar y explicar la terminología científico-técnica de la química. - Explicar los fenómenos químicos a partir de la estructura microscópica de la materia. - Escribir e igualar las ecuaciones de las reacciones químicas. - Realizar cálculos cuantitativos de procesos químicos, utilizando correctamente las unidades de medida y valorando la corrección de los resultados. - Distinguir con precisión las diversas magnitudes energéticas. - Relacionar los enlaces atómicos con las propiedades de los compuestos químicos. 1 / 7

2 - Explicar las causas químicas de procesos de interés para la ingeniería electrónica y mecánica. Metodología de trabajo La asignatura consta de seis horas semanales de clases presenciales en el aula, donde se irán alternando la exposición de los conceptos teóricos, la resolución de ejercicios y ejemplos de aplicación por parte del profesor, y ocasionalmente, la resolución colaborativa y exposición en la pizarra de algún ejercicio por parte de los estudiantes. También se dedicará un tiempo de las clases presenciales a la realización en grupo de la actividad 1. Los estudiantes deberán dedicar un tiempo adicional, no presencial, a la realización de las actividades 1, 2, 3 y 4, y a la preparación de las pruebas escritas. Contenidos 1. Introducción Ciencia e Ingeniería. Química e Ingeniería Química. El método científico. Clases de materia. Sustancia pura, mezcla homogénea y heterogénea. Sistemas dispersos. Aleación, emulsión, suspensión, aerosol, barro, humo y espuma. Separación de mezclas. Filtración, destilación y cromatografía. Modelos atómicos. Rayos catódicos. Partículas subatómicas. Antimateria. Isótopos. Espectrómetro de masas. Tabla periódica. Fórmula molecular. Conservación de la masa. Igualación de reacciones químicas. Reacciones de combinación, descomposición y combustión. Mol y masa molar. Reactivo limitante y reactivo en exceso. Disolución de compuestos iónicos y moleculares. Electrolito fuerte y débil. Ecuación iónica neta. Introducción a las reacciones ácido-base y redox. Estado de oxidación. Concentración de disoluciones. Molaridad. Valoración. Energía interna, calor y trabajo. Proceso exotérmico y endotérmico. Funciones de estado. Entalpía de reacción. Calor específico. Ley de Hess. Entalpía de formación estándar. Valor energético de los alimentos y los combustibles. Cuestionario sobre el método científico. Foro y encuesta sobre contaminación. Primera prueba parcial. 2. Química microscópica Modelos de la luz. Espectro electromagnético. Efecto fotoeléctrico. Espectro de líneas. Cuantización de la energía. Dualidad onda-partícula. Ecuación de De Broglie. Principio de incertidumbre de Heisenberg. Función de onda. Representación de los orbitales. Números cuánticos. Spin. principio 2 / 7

3 de exclusión de Pauli. Resonancia magnética. Configuración electrónica. Regla de Hund. Propiedades periódicas. Carga nuclear efectiva. Radio atómico. Energía de ionización. Afinidad electrónica. Propiedades de los metales alcalinos, metales alcalinotérreos, calcógenos, halógenos, y gases nobles. Enlace químico. Enlace metálico, iónico y covalente. estructuras de Lewis. Electronegatividad. Momento dipolar. estructuras de resonancia. Entalpía de enlace. Explosivos. Cuestionario sobre radiactividad. Primera prueba parcial. 3. Gases y líquidos Presión. Presión atmosférica estándar. Barómetro y manómetro. Leyes de Boyle, Charles y Avogadro. Ley del gas ideal. volumen molar de un gas ideal. Densidad, presión parcial y fracción molar. Explicación microscópica de la presión. Distribución de las velocidades de las moléculas. Efusión. Difusión. Gases reales. Dependencia con la presión y con la temperatura. Ecuación de Van Der Waals. Fuerzas intramoleculares e intermoleculares. Fuerza de dispersión de London. Fuerza dipolo-dipolo. Enlace de puente de hidrógeno. fuerza yodipolo. Viscosidad. Tensión superficial. Cambios de fase. Calor de fusión, de vaporización y de sublimación. Temperatura y presión críticas. Presión de vapor. Volatilidad. Ecuación de Clausius-Clapeyron. Diagrama de fases. Disoluciones en agua. Disolución saturada y sobresaturada. Solubilidad de sólidos, líquidos y gases. Ley de Henry. Dependencia con la temperatura. Concentración de disoluciones. Propiedades coligativas. Ósmosis. Segunda prueba parcial. 4. Reacciones químicas Velocidad de reacción. Reacciones de primer y de segundo orden. vida media. Energía de activación. Ecuación de Arrhenius. mecanismos de reacción. Catalizador homogéneo y heterogéneo. Enzima. Equilibrio químico. Constante de equilibrio. Equilibrios con sólidos o líquidos. Cálculo de concentraciones. Principio de Le Chatelier. Ácidos y bases. Pares conjugados. Constante de autoionización 3 / 7

4 el agua. Escala de ph. Ácidos y bases fuertes y débiles. constantes de disociación. Porcentaje de ionización. Ácidos polipróticos. Sales ácidas. Hidrólisis por disolución de sales. Proceso espontáneo, reversible e irreversible. Entropía. Segunda ley de la termodinámica. Entropía molar estándar. Entropía de reacción. Energía libre de Gibbs. Reacciones redox. Igualación. Celda galvánica. Semirreacciones. Electrodos. Fuerza electromotriz. Potencial de celda estándar. Potencial de reducción estándar. Ecuación de Nernst. celda de concentración. Baterías. Celda de combustible. Corrosión. protección catódica. Hierro galvanizado. Electrólisis. Segunda prueba parcial. 5. Química orgánica Hidrocarburos simples, cíclicos y aromáticos. Isómeros. propiedades y reacciones. Grupos funcionales. Alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, animas y amidas. Quiralidad. Moléculas biológicas. Proteínas, hidratos de carbono, lípidos, ácidos nucleicos. Segunda prueba parcial. Actividades de aprendizaje 1. Cuestionario sobre el método científico (Contenido 1) general Habrá leer un artículo sobre el método científico y responder un cuestionario individualmente. Una parte de este cuestionario será entregada antes de la clase, y otra parte será puesta en común, en el aula, en grupos de cuatro estudiantes. El profesor designará un estudiante de cada grupo para exponer oralmente, de forma muy breve, las conclusiones del grupo. Artículo sobre el método científico disponible en la web. Cuestionario proporcionado por el profesor. Se deberá entregar las dos partes del cuestionario, una de ellas individualmente, y la otra, incluyendo los resultados de la discusión del grupo. La calificación representará un 10% de la nota del curso. Objetivos específicos Entender, resumir y analizar críticamente un artículo científico. Explicar porque la Química es una ciencia. Discutir y argumentar la aplicación del método científico a la Química ya otras 4 / 7

5 disciplinas. 2. Foro y encuesta sobre contaminación (Contenido 1) general Habrá leer información proporcionada por el profesor sobre un caso de contaminación, buscar información adicional en Internet y exponer la opinión al moodle, primeramente en formato encuesta y posteriormente en formato foro. Esta actividad será únicamente virtual, sin participación en el aula. del caso proporcionada por el profesor. Encuesta y foro al moodle. Respuesta a la encuesta y participación en el foro. Esta actividad no contribuirá directamente a la nota del curso. Objetivos específicos Dar una opinión crítica y fundamentada sobre un problema social relacionado con la química. 3. Cuestionario sobre radiactividad (Contenido 2) general Habrá que buscar y leer información sobre un tema que no se expondrá en clase, partiendo de una lista de direcciones web proporcionada por el profesor. Habrá que utilizar esta información para responder, en grupos de dos estudiantes, un cuestionario pautado sobre radiactividad, fisión nuclear y fusión nuclear, con una extensión de entre tres y cinco páginas. Habrá que mencionar las implicaciones económicas y sociales de la fisión y de la fusión nuclear como fuentes de energía, tanto los aspectos positivos como los negativos, en términos de rendimiento, coste económico, seguridad y autonomía energética. Lista de direcciones web. Cuestionario proporcionado por el profesor. El cuestionario. La calificación representará un 10% de la nota del curso. Se valorará positivamente la utilización de fuentes de información en lenguas extranjeras (inglés, francés, italiano o alemán). Objetivos específicos Enumerar las ventajas e inconvenientes de generación de energía mediante la fisión y la fusión nucleares. Describir los fenómenos radiactivos. 4. Ejercicios sobre procesos y reacciones químicas (Contenidos 1, 2, 3 y 4) general Habrá que resolver algunos de los ejercicios propuestos de Química Inorgánica. Colección de ejercicios. 5 / 7

6 Apuntes, libros y otro material de apoyo. Generalmente estos ejercicios deberán resolverse fuera del aula. algún de ellos será resuelto por los estudiantes dentro del aula, de forma colaborativa en grupos de dos o tres estudiantes, y expuesto en la pizarra. Esta actividad no contribuirá directamente a la nota del curso. Objetivos específicos problemas numéricos de química cuantitativa. 5. Primera prueba parcial (Contenidos 1 y 2) general Prueba escrita de evaluación de los contenidos desarrollados en los temas 1 y 2. Enunciado de la prueba. Resolución de la prueba. La calificación representará un 40% de la nota del curso. Objetivos específicos Explicar conceptos teóricos correspondientes a los temas 1 y 2. Resolver ejercicios correspondientes a los temas 1 y Segunda prueba parcial (Contenidos 3, 4 y 5) general Prueba escrita de evaluación de los contenidos desarrollados en los temas 3, 4 y 5 Enunciado de la prueba. Resolución de la prueba. La calificación representará un 40% de la nota del curso. Objetivos específicos Explicar conceptos teóricos correspondientes a los temas 3, 4 y 5. Resolver ejercicios correspondientes a los temas 3, 4 y 5. Sistema de avaluación Cuestionario sobre el método científico: 10% Cuestionario sobre radiactividad: 10% Primera prueba parcial: 40% Segunda prueba parcial: 40% Examen de recuperación: 80% Habrá una primera prueba parcial a mitad de curso, correspondiente a los temas 1 y 2, y una segunda prueba parcial a final de curso, correspondiente a los temas 3, 4 y 5. Para los estudiantes que no superen la evaluación durante el curso, se mantendrá el 20% de la calificación de los cuestionarios, y se hará un examen de recuperación global que valdrá el 80% de la nota. El examen de recuperación podrá servir para aprobar la asignatura con un 5 de nota final, pero no para obtener una nota superior a 5. El cuestionario sobre el método científico deberá ser entregado puntualmente en la fecha fijada. El cuestionario sobre radiactividad será aceptado aunque se entregue fuera de plazo, con una penalización sobre su calificación. Bibliografía Básica 6 / 7

7 Bunge (1958). La ciencia, su método y su filosofía. Laetoli. ISBN Brown, LeMay, Bursten, Murphy (2009). Química, la ciencia central. Pearson. ISBN Complementaria Herranz (2009). Química para la ingeniería. Edicions UPC. ISBN Sales, Vilarrasa (2003). Introducció a la nomenclatura química inorgànica i orgànica. Reverté. Flaqué, Puig, Cortés, Andreu (2004). La Química en qüestions i problemes. Edicions UPC. ISBN López (2004). Problemas de química. Prentice-Hall. Flaqué, Andreu, Cortés, Puig (2008). Química per a l'enginyeria. Edicions UPC. ISBN Chang (2010). Química. McGraw-Hill. ISBN / 7