FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTRURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

Transcripción

1 FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTRURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS I. DATOS GENERALES SÍLABO FÍSICO QUÍMICA 1.0 Unidad académica : Ingeniería de Minas 1.1 Semestre académico : B 1.2 Código : Ciclo : V 1.4 Créditos : Pre requisito : Ninguno 1.6 Duración : 16 semanas 1.7 Horas semanales : 04 Horas presenciales Horas a distancia Total Teoría Práctica Total Teoría Práctica Total Docente (s) II SUMILLA La asignatura físico química es de naturaleza teórico práctico pertenece al área de formación general. Tiene como propósito introducir al físico químico. Equilibrio de Fases en sistemas de un componente. Sistemas homogéneos multicomponentes. Soluciones no electrolíticas. Equilibrio de fases en sistemas multicomponentes. Soluciones de electrolitos. Cinética química. Su contenido está organizado en las siguientes cuatro unidades didácticas:

2 Unidad I : Sistemas homogéneos multicomponentes. Soluciones no electrolíticas. Equilibrio de fases en sistemas Unidad II : Propiedades coligativas. Descenso de la presión de vapor. Unidad III : Soluciones de electrolitos, potenciales químicos, celdas electroquímicas. Unidad IV : Reacciones III COMPETENCIA Desarrolla habilidades y criterios de análisis de congelación y ebullición. Aplicar análisis de los pesos moleculares Desarrollar la capacidad de análisis y síntesis de la presión osmótica, pesos moleculares, cantidades de los componentes, diagramas en fases, cálculo de FEM y coeficientes de actividades. 3.1 CAPACIDADES Calcular el descenso del punto de congelación y del aumento del punto de ebullición Determinar los pesos moleculares a partir de datos del descenso del punto de congelación Calcular la presión osmótica a partir de la ecuación de Vant Of. En disoluciones diluidas ideales Determinar los pesos moleculares a partir de datos de presión osmótica empleando la ecuación de Vant Hoff o la ecuación de Mc Millan-Mayer. Calcular las cantidades de los componentes presentes en cada una de las dos fases en equilibrio, conociendo las cantidades globales de cada componente presente y la temperatura (o presión), mediante el diagrama de fases y la regla de la palanca.

3 Analizar los diagramas de fases Calcular la FEM de la reacción de una pila Calcula la FEM a partir de la tabla de potenciales normales del electrodo. Calcula la FEM de una pila galvánica reversible utilizando la ecuación de Nerst. Calcular Go, So, Ho de la reacción de una pila a partir de los datos de la FEM frente a T. Calcular las constantes de equilibrio a partir de los datos de la FEM Calcular los coeficientes de actividad de electrolitos a partir de los datos de FEM de una pila utilizando la ecuación de Nerst. Calcular los coeficientes de actividad partiendo de medidas de presión de vapor. Calcular los coeficientes de actividad de un soluto no volátil a partir de datos de presión de vapor del disolvente y usando la ecuación de Gibbs-Duhem. Calcular los coeficientes de actividad de electrolitos usando la ecuación de Debye-Huckel o la ecuación de Davies. Calcular los coeficientes de fugacidad a partir de datos de P-V-T o partiendo de una ecuación de estado. 3.2 ACTITUDINAL Y VALORES Valora la aplicación y resolución de ejercicios y problemas de cada tema.

4 IV PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOS UNIDAD DE APRENDIZAJE I SISTEMAS HOMOGENEOS MULTICOMPONENTES. SOLUCIONES NO ELECTROLÍTICAS. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS, TEMPERATURA CAPACIDAD: Calcular el descenso del punto de congelación y del aumento del punto de ebullición. Determinar los pesos moleculares a partir de datos del descenso del punto de congelación. Calcular las cantidades de los componentes presentes en cada una de las dos fases en equilibrio, conociendo las cantidades globales de cada componente presente y la temperatura (o presión), mediante el diagrama de fases y la regla de la palanca. SEMANA CONTENIDOS ACTIIVIDAD DE APRENDIZAJE HORAS PRESENCIAL 01 Presentación del curso y entrega del silabo. Prueba de evaluación diagnóstica. INTRODUCCIÓN: La naturaleza de la fisicoquímica. El lugar de la fisicoquímica en Entrega de contenido de trabajo académico que se desarrollará durante el ciclo. Desarrolla la prueba de evaluación diagnóstica. Demuestra conocimientos y saberes previos HORAS DISTANCIA

5 02 03 el sistema de las ciencias y su importancia en el estudio de la naturaleza y el desarrollo industrial. Fisicoquímica y minería Equilibrio de fases en sistemas de un componente. Termodinámica de los cambios de fases. Ecuación de Clausius Clapeyron. Diagrama de fases de sistemas de un componente SISTEMAS HOMOGENEOS MULTICOMPONENTES. SOLUCIONES ELECTROLÍTICAS Soluciones. Definición- NO Clasificación de las soluciones. Presión de vapor de las soluciones. Métodos de expresión de concentraciones de sistemas Definir y aprender: análisis equilibrio de fases en sistemas de un componente. Definición del equilibrio ionico de Sistemas Homogéneos multicomponentes.

6 multicomponentes 04 Potencial químico. Cantidades molares parciales. Métodos de determinación de cantidades molares parciales. Criterio para el equilibrio de fases. Ecuación de Gibbs- Duhem. Mezclas de gases ideales. Mezcla de gases reales. Soluciones líquidas ideales. Ley de Raoult. Diagramas de composición. Presión de vapor. Desviaciones positivas y negativas de la ley de Raoult. Ley de Henry. 1RA PRÁCTICA CALIFICADA Definir y aprender todo lo referente cantidades molares. Desarrollo de primera práctica calificada

7 UNIDAD DE APRENDIZAJE III PROPIEDADES COLIGATIVAS. DESCENSO DE LA PRESIÓN DE VAPOR. CAPACIDAD: Calcular las constantes de equilibrio a partir de los datos de la FEM Calcular los coeficientes de actividad de electrolitos a partir de los datos de FEM de una pila utilizando la ecuación de Nerst. Calcular los coeficientes de actividad partiendo de medidas de presión de vapor. SEMANA CONTENIDOS ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE HORAS PRESENCIAL Propiedades coligativas. Descenso de la presión de vapor. Elevación del punto de ebullición. Disminución del punto de congelación. Osmosis. Presión osmótica. Soluciones no ideales. Actividad y coeficiente de actividad. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS MULTICOMPONENTES. La regla de fases de Gibbs. Equilibrio líquido-vapor en sistemas de dos componentes. Diagramas temperatura- Definición de propiedades coligativas Definir y aprender lo relacionado a equilibrio de fases en sistemas multicomponentes HORAS DISTANCIA

8 composición. Destilación. Azeótropos. Destilación fraccionada. Destilación de líquidos inmiscibles. Destilación de líquidos parcialmente miscibles Equilibrio líquido-líquido en Definir y aprender lo relacionado sistemas de dos componentes. equilibrio líquido-líquido Temperatura crítica de solubilidad. Equilibrio sólido-líquido en sistemas de dos componentes. 07 Diagramas de fase eutécticos simples. Análisis térmico. Las curvas de cristalización. Formación de compuestos con punto de fusión congruente. Formación de compuestos con punto de fusión incongruente 08 EXAMEN PARCIAL Primera entrega (avance) del trabajo académico. Desarrollo de examen parcial

9 UNIDAD DE APRENDIZAJE III SOLUCIONES DE ELECTROLITOS, POTENCIALES QUÍMICOS, CELDAS ELECTROQUÍMICAS. CAPACIDAD: Calcular los coeficientes de actividad de electrolitos a partir de los datos de FEM de una pila utilizando la ecuación de Nerst. Calcular los coeficientes de actividad partiendo de medidas de presión de vapor. SEMANA CONTENIDOS ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE HORAS PRESENCIAL 09 Sistemas de tres componentes Aprender lo relacionado a los SOLUCIONES DE ELECTROLITOS Definición. Clasificación de electrolitos. Propiedades coligativas de los electrolitos. Factor de Vant Of. teoría de la disociación electrolítica de Arrhenius. Ley de dilución de Ostwald Potenciales químicos en soluciones de electrolitos. Teoria de debye Huckel. Actividad y coeficientes de actividad de electrolítos. Fuerza iónica Conductividad eléctrica de las componentes Definir y aprender sobre soluciones de electrolitos Analiza los potenciales químicos HORAS DISTANCIA

10 12 soluciones electrolíticas. Conductividad molar. Conductividad equivalente. Migración independientes de iones. La ley de Kohlrausch. Movilidades iónicas. Número de transporte. Métodos experimentales de determinación de número de transporte Celdas electroquímicas. Potenciales estándar de electrodos. Termodinámica de las celdas electroquímicas. La ecuación de Nerst. Clasificación de celdas electroquímicas. Aplicaciones de las determinaciones de FEM. 2da PRÁCTICA CALIFICADA Definir y aprender lo relacionado a celdas electroquímicas. Segunda entrega (avance) del Trabajo Académico. Desarrollo de segunda práctica calificada. CAPACIDAD: UNIDAD IV REACCIONES Calcular los coeficientes de actividad de electrolitos usando la ecuación de Debye-Huckel o la ecuación de Davies. Calcular los coeficientes de fugacidad a partir de datos de P-V-T o partiendo de una ecuación de estado.

11 SEMANA CONTENIDOS ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE Electrólisis. Leyes de faraday de la electrólisis REACCIONES: Clasificación de las reacciones. Reacciones homogéneas. Reacciones heterogéneas Orden y molecularidad de las reacciones. Constante de velocidad Análisis de resultados cinéticos. Método de integración. Vida media. Método diferencial Tipos y cinética de reacciones compuestas. Reacciones opuestas. Influencia de la temperatura en las velocidades de reacción. La ecuación de Arrherius. Energía de activación. Factor pre exponencia Presentación de trabajo final EXAMEN FINAL Definir y aprender sobre electrólisis Definir y aprender sobre reacciones Definir y Aprender sobre tipos y cinética Presentación y sustentación de trabajo final. Desarrollo de examen parcial *La semana siguiente del examen final se tomará el examen sustitutorio. HORAS PRESENCIAL HORAS DISTANCIA

12 V. ESTRATEGIA METODOLOGICA Por la naturaleza de la asignatura, se desarrollará de manera dinámica, con métodos de integración entre el estudiante y el docente, se utilizarán estrategias del aprendizaje y enseñanza basada en problemas y el estudio de casos a través de resolución de ejercicios. Para lograr las competencias se realizaran las siguientes actividades de aprendizaje: a. Método expositivo del docente b. Participación guiada del alumno c. Discusión grupal de casos d. Análisis de resultados Desarrollo de un trabajo de investigación (académico) o proyecto grupal de una problemática que se aplique en ingeniería, el cual será desarrollado de manera progresiva. VI. EQUIPOS Y MATERIALES Equipos: Computadora, multimedia. Materiales: Impresos: Manuales tutoriales, guías de prácticas, hojas de actividad. Digitales: Presentaciones, Videos, Audio. Medios electrónicos: Blackboard, Correo electrónico, direcciones electrónicas relacionadas con la asignatura VII. EVALUACIÓN - Procedimientos: Evaluación sumativa (examen parcial y examen final). Evaluación de proceso (avance procesual del trabajo de investigación) - Frecuencia: semanal (evaluación permanente).

13 - Ponderación:la obtención del Promedio Final (PF) será: PF = (EPx0.30) + (EFx0.30) + (PPx0.40) EP = Examen Parcial EF = Examen Final PP = Promedio de Prácticas - Autoevaluación: cada cuatro semanas (contenido actitudinal). - Coevaluación: presentación del avance del trabajo de investigación general y sustentación final (1 por mes). VIII. FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Figueroa, M., & Guzmán, R. (2001). Química. Retrieved from 2. Doña, R. J. M., Eiroa, M. J. L. A., & Herrera, M. J. A. (2014). Química. Retrieved from 3. Figueroa, M., & Guzmán, R. (2001). Física. Retrieved from 4. Medina, G. H. (2010). Física 1. Retrieved from 5. Espósito, M. G. (2001). Fisicoquímica ii: materia, electricidad y magnetismo, fuerzas y campos. Retrieved from