PROGRAMA DE LA ASIGNATURA "Química para la Ingeniería" Grado en Ingeniería Agrícola. Departamento de Cristalografía, Mineralogía y Química A.

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1 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA "Química para la Ingeniería" Grado en Ingeniería Agrícola Departamento de Cristalografía, Mineralogía y Química A. E.T.S. de Ingeniería Agronómica DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Grado en Ingeniería Agrícola 2010 E.T.S. de Ingeniería Agronómica Química para la Ingeniería Troncal/Formación básica 1º Anual Ciclo: Área: Edafología y Química Agrícola (Área responsable) Horas : 300 Créditos totales : Departamento: Dirección física: Dirección electrónica: 12.0 Cristalografía, Mineralogía y Química A. (Departamento responsable) FACULTAD DE QUÍMICA, C/ PROFESOR GARCÍA GONZÁLEZ, S/N SEVILLA OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Enseñar y repasar los principios básicos de la Química, aplicar los conocimientos teóricos a las resoluciones de supuestos prácticos (problemas y prácticas de laboratorio), repasar la formulación indicando su uso como lenguaje químico, relacionar los conocimientos impartidos con otras disciplinas (edafología, química agrícola, enología etc). Competencias: Competencias transversales/genéricas G01. Capacidad de organización y planificación. G02. Capacidad para la resolución de problemas y para el aprendizaje autónomo. G03. Capacidad para tomar decisiones y adaptación para enfrentarse a nuevas situaciones. Aptitud para el liderazgo. Fomentar el Curso de entrada en vigor: 2017/ de 7

2 espíritu emprendedor. G04. Aptitud para la comunicación oral y escrita de la lengua nativa. G05. Capacidad de análisis y síntesis. G06. Capacidad de gestión de la información, incluyendo su búsqueda, análisis y selección. G07. Capacidad para trabajar en equipo. G08. Capacidad para el razonamiento crítico, discusión y exposición de ideas propias. G09. Habilidades en informática. G10. Fomentar y garantizar el respeto a los Derechos Humanos y a los principios de accesibilidad universal, igualdad, no discriminación y los valores democráticos y de la cultura de la paz. Competencias específicas E04. Conocimientos básicos de la química general, química orgánica e inorgánica y sus aplicaciones en la ingeniería. CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Temario de clases teóricas (7 créditos) Bloque 1º Estructura de la materia (lecciones 1, 3 a 6) Bloque 2º La reacción química (lecciones 2, 7 y 10) Bloque 3º Química orgánica (lecciones 8 y 9) Bloque 4º Equilibrio químico (lecciones 11 a 14) Lección 1 Estructura atómica. Número atómico y masa atómica. Número másico e isótopos. Principio de incertidumbre. Ecuación de Schrödinger y números cuánticos. Orbitales atómicos. Principio de exclusión de Pauli. Regla de Hund. Regla de Aufbau. Configuraciones electrónicas de los elementos químicos y de iones. Estado fundamental y excitado. Paramagnetismo y diamagnetismo. Especies isoelectrónicas. Lección 2 La reacción química. Concepto de mol y número de Avogadro. Peso atómico, Peso molecular y Peso equivalente. Leyes ponderales. Reacciones químicas y estequiometría. Reactivos y productos. Reactivo limitante. Fórmulas empíricas y moleculares. Formulación y nomenclatura inorgánica. Gravimetría y factor gravimétrico. Lección 3 El enlace químico. Estructuras de Lewis y regla del octeto. Valencia química. Capa de valencia. Potencial de ionización. Afinidad electrónica. Electronegatividad y escala de Pauling. Enlace iónico. Radio iónico. Energía reticular: ciclo de Born-Haber. Enlace covalente. Orbitales moleculares. Teorías del enlace-valencia (TEV) y de la combinación lineal de orbitales atómicos (CLOA). Propiedades de los compuestos iónicos y covalentes. El enlace metálico. Lección 4 Geometría molecular. Teoría de la repulsión entre los pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV). Geometría electrónica y molecular, ángulos de enlace, orbitales híbridos y valencia del átomo central. Polaridad de las moléculas y momento dipolar. Deslocalización de electrones: estructuras resonantes. Fuerzas de unión intermoleculares. Lección 5 Gases y líquidos. Propiedades y leyes de los gases. Difusión y efusión: ley de Graham. Disoluciones de gases en líquidos: ley de Henry. Propiedades de los líquidos. El agua: propiedades y enlace por puente de hidrógeno. Presión de vapor en líquidos puros y mezclas. Lección 6 Disoluciones acuosas. Disoluciones: solubilidad y expresión de concentraciones. Ley de Raoult y propiedades coligativas en disoluciones de no electrolitos y electrolitos. Coeficiente de Van't Hoff y grado de disociación. Dispersiones coloidales. Determinación de concentraciones mediante volumetría: punto final y punto de equivalencia. Tipos de volumetría. Patrones primarios. Estandarización de disoluciones. Lección 7 Termoquímica Sistemas, estados, variables y funciones de estado. Energía interna. Entalpias. Entalpía de reacción: ley de Hess. Entalpía y temperatura: calor específico y capacidad calorífica. Cambios de estado y calores latentes. Entropía. Energía libre de Gibbs. Procesos espontáneos, no espontáneos y reversibles. Lección 8 Introducción a la Química Orgánica e Isomerías. La Química orgánica. El enlace carbono-carbono. Orbitales híbridos y geometría molecular. Grupos funcionales y series homólogas. Formulación orgánica. Electronegatividad y efecto inductivo. Isomerías. Isómeros de esqueleto, posición, función. Isómeros conformacionales: proyecciones de Newman. Luz polarizada y actividad óptica. Isómeros R y S. Enantiómeros: configuraciones absolutas y reglas de notación. Diasterómeros. Formas meso. Mezclas racémicas. Isomería geométrica. Curso de entrada en vigor: 2017/ de 7

3 Lección 9 Hidrocarburos y Otros compuestos orgánicos. Hidrocarburos alifáticos. Propiedades. Cicloalcanos: estabilidad y conformaciones. Dienos: resonancia. Hidrocarburos aromáticos. Propiedades y estructura del benceno y los arenos. Regla de Hückell. Alcoholes, fenoles, éteres y halogenuros de alquilo. Compuestos carbonílicos, ácidos carboxílicos y derivados. Ácidos grasos saturados e insaturados. Aminas y nitrilos. Lección 10 Cinética química Velocidad de reacción. Ley de velocidad. Método de las velocidades iniciales. Ley integrada de velocidad. Vida media. Orden y molecularidad: mecanismos de reacción. Teoría de las colisiones y del estado de transición. Energía de activación. Factores que influyen en la velocidad de reacción. Ecuación de Arrhenius. Catalizadores. Lección 11 Equilibrio químico Velocidad de reacción y equilibrio químico en sistemas homogéneos. Ley de acción de masas. Constantes de equilibrio. Cociente de reacción. Equilibrio químico en sistemas heterogéneos. Principio de Le Chatêlier y factores que afectan al equilibrio. Variación de la constante de equilibrio con la temperatura. Energía libre y constante de equilibrio. Lección 12 Equilibrio ácido-base Equilibrio ácido-base en medio acuoso. Aplicación de la ley de acción de masa a los electrolitos. Teoría de ácidos y bases de Brönsted- Lowry. Teoría de Lewis. Fuerza de ácidos y bases. Producto iónico del agua y escala de ph. Ácidos poliprótidos. Hidrólisis. Disoluciones tampón. Aplicación: volumetrías ácido-base, indicadores y curvas de valoración. Lección 13 Equilibrios de solubilidad-precipitación y de formación de iones complejos. Solubilidad de compuestos iónicos. Equilibrio soluto-precipitado. Constante del producto de solubilidad. Solubilidad y producto de solubilidad. Equilibrio de formación de un ion complejo. Constante de estabilidad de un ion complejo. Variación de la solubilidad por: efecto del ión común, efecto del ph, formación de iones complejos y efecto salino. Aplicación: volumetrías de precipitación, indicadores. Lección 14 Electroquímica y equilibrio de oxidación-reducción Reacciones de oxidación-reducción: oxidantes, reductores y número de oxidación. Ajuste de reacciones redox.. Potencial normal. Escala de potenciales normales. Potencial de un sistema redox: ecuación de Nernst. Factores que afectan al potencial redox. Energía libre y equilibrio redox. Celdas electroquímicas. Aplicación: volumetrías redox, indicadores redox. Prácticas de laboratorio (4 créditos) 1. Preparación de disoluciones. 2. Obteción de dióxido de carbono. 3. Separación de un soluto por extracción: coeficiente de reparto. 4. Destilación simple. 5. Preparación de HCl y su titulación frente a carbonato de sodio. 6. Geometría molecular en química inorgánica: utilización de modelos moleculares. 7. Separación de los componentes de una mezcla heterogénea por cristalización. 8. Cálculo experimental de calores de disolución y reacción. 9. Actividad de evaluación de prácticas del primer cuatrimestre. 10. Extracción e identificación de pigmentos vegetales por cromatografía de capa fina. 11. Preparación de NaOH y su titulación frente a ftalato ácido de potasio. 12. Volumetría de oxidación-reducción.preparación de dióxido de carbono y medida del ph. 13. Geometría molecular en compuestos orgánicos e isomerías. 14. Determinación de carbonatos y bicarbonatos en agua de riego. 15. Cinética química: factores que influyen en la velocidad de reacción. 16. Disoluciones tampón y su efecto amortiguador Equilibrios de solubilidad-precipitación. 18.Volumetría de precipitación: Determinación de cloruros en agua de riego. Metodo de Mohr Curso de entrada en vigor: 2017/ de 7

4 19. Equilibrios redox y medida de potenciales de celdas electroquímicas. 20. Actividad de evaluación de prácticas del segundo cuatrimestre. Clases prácticas en aula (1 crédito). 1. Seminario de formulación inorgánica. 2. Seminario de geometría molecular en química inorgánica. 3. Seminario de formulación orgánica. 4 y 5. Seminarios de química orgánica. ACTIVIDADES FORMATIVAS Relación de actividades formativas del primer cuatrimestre Clases teóricas Son las clases en las que se explicarán los contenidos teóricos recogidos en el programa de la asignatura y se harán ejercicios prácticos para aplicar dichos contenidos a la resolución de problemas concretos. La resolución de las preguntas, para cada tema, recogidas en la colección de problemas y/o plataforma virtual cubrirá parte de las horas no presenciales. 1. Adquirir nuevos concepto básicos y reforzar los adquiridos previamente, relativos a:la composición de la materia, la estructura atómica, las propiedades periódicas, el enlace y la estructura y geometría de las moléculas y las interacciones que dan lugar a los diferentes estados de agregación de la materia. 2. Conseguir un concepto claro de los aspectos más básicos de la química que se relacionan con las leyes ponderales, unidades de concentración y estequiometría de las reacciones químicas. 3. Conseguir conocimientos básicos de las principales funciones termodinámicas que controlan la espontaneidad y el equilibrio en las transformaciones químicas. Aprender el significado del equilibrio, la constante de equilibrio y los aspectos cuantitativos que se derivan de ellos para desarrollar una visión química del medio ambiente. 4. Poder resolver cualquier problema básico relativo a la determinación de las fórmulas empíricas y moleculares de los compuestos y saber expresar la composición de las sustancias químicas y de sus mezclas en las unidades establecidas. 5. Saber resolver problemas cuantitativos sencillos relativos a procesos químicos y saber interpretar las soluciones de los mismos. Saber aplicar conocimientos teóricos a la práctica. 6. Adquirir capacidad para predecir de una manera cualitativa el comportamiento químico y la evolución de un sistema y poder explicar de una manera compresible fenómenos y procesos relacionados con el comportamiento de las especies químicas en el medio ambiente y en el campo agrícola. 7. Conseguir conocimientos básicos de química orgánica en cuanto a estructura y tipos de isomería de los principales tipos de compuestos orgánicos. Prácticas de Laboratorio En el programa de prácticas de laboratorio se realizarán casos prácticos en donde se aplicarán los contenidos recogidos en el programa de clases teóricas. Por ello, su desarrollo en el tiempo coincidirá, en la medida de lo posible, con las explicaciones impartidas en las clases de teoría. 1. Habilidad para el manejo de instrumental científico y uso de reactivos químicos y de material de laboratorio. 2. Capacidad de interrelacionar todos los conocimientos adquiridos. 3. Destrezas interpersonales, asociadas a la capacidad de relación con otras personas y de trabajo en grupo. 4. Capacidad para trabajar en forma autónoma. 5. Destrezas numéricas y de cálculo y uso correcto de unidades. Curso de entrada en vigor: 2017/ de 7

5 Prácticas (otras) En estos seminarios se estudiará la geometría molecular de los compuestos inorgánicos utilizando modelos moleculares. Asimismo, se repasarán y actualizarán las normas IUPAC para la formulación de compuestos inorgánicos. Adquirir nuevos concepto básicos y reforzar los adquiridos previamente, relativos a la composición de la materia, la estructura atómica, las propiedades periódicas, el enlace y la estructura y geometría de las moléculas y las interacciones que dan lugar a los diferentes estados de agregación de la materia. Relación de actividades formativas del segundo cuatrimestre Clases teóricas Son las clases en las que se explicarán los contenidos teóricos recogidos en el programa de la asignatura y se harán ejercicios prácticos para aplicar dichos contenidos a la resolución de problemas concretos. La resolución de las preguntas, para cada tema, recogidas en la colección de problemas y/o en la plataforma virtual cubrirá parte de las horas no presenciales. 1. Adquirir nuevos concepto básicos y reforzar los adquiridos previamente, relativos a: la composición de la materia, la estructura atómica, las propiedades periódicas, el enlace y la estructura y geometría de las moléculas y las interacciones que dan lugar a los diferentes estados de agregación de la materia. 2. Conseguir un concepto claro de los aspectos más básicos de la química que se relacionan con las leyes ponderales, unidades de concentración y estequiometría de las reacciones químicas. 3. Conseguir conocimientos básicos de las principales funciones termodinámicas que controlan la espontaneidad y el equilibrio en las transformaciones químicas. Aprender el significado del equilibrio, la constante de equilibrio y los aspectos cuantitativos que se derivan de ellos para desarrollar una visión química del medio ambiente. 4. Poder resolver cualquier problema básico relativo a la determinación de las fórmulas empíricas y moleculares de los compuestos y saber expresar la composición de las sustancias químicas y de sus mezclas en las unidades establecidas. 5. Saber resolver problemas cuantitativos sencillos relativos a procesos químicos y saber interpretar las soluciones de los mismos. Saber aplicar conocimientos teóricos a la práctica. 6. Adquirir capacidad para predecir de una manera cualitativa el comportamiento químico y la evolución de un sistema y poder explicar de una manera compresible fenómenos y procesos relacionados con el comportamiento de las especies químicas en el medio ambiente y en el campo agrícola. 7. Conseguir conocimientos básicos de química orgánica en cuanto a estructura y tipos de isomería de los principales tipos de compuestos orgánicos. Prácticas de Laboratorio En el programa de prácticas de laboratorio se realizarán casos prácticos en donde se aplicarán los contenidos recogidos en el programa de clases teóricas. Por ello, su desarrollo en el tiempo coincidirá, en la medida de lo posible, con las explicaciones impartidas en las clases de teoría. 1. Habilidad para el manejo de instrumental científico y uso de reactivos químicos y de material de laboratorio. 2. Capacidad de interrelacionar todos los conocimientos adquiridos. 3. Destrezas interpersonales, asociadas a la capacidad de relación con otras personas y de trabajo en grupo. 4. Capacidad para trabajar en forma autónoma. 5. Destrezas numéricas y de cálculo y uso correcto de unidades. Curso de entrada en vigor: 2017/ de 7

6 Prácticas (otras) En estos seminarios se estudiará la geometría molecular de los compuestos orgánicos y los distintos tipos de isomerías utilizando modelos moleculares. Asimismo, se repasarán y actualizarán las normas IUPAC para la formulación de compuestos orgánicos. Conseguir conocimientos básicos de química orgánica en cuanto a estructura y tipos de isomería de los principales tipos de compuestos orgánicos. SISTEMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Pruebas escritas y valoración del trabajo personal La evaluación de los alumnos se realizará mediante pruebas escritas y valoración del trabajo personal tanto en el laboratorio como en las clases teórico-prácticas. Los conocimientos adquiridos durante el curso se valorarán en cuanto a contenidos teóricos, teórico-prácticos, en clase y laboratorio, y la resolución de problemas y cuestiones relacionadas con los temas explicados. Es obligatorio la realización de todas las prácticas de laboratorio para poder aprobar la asignatura, no se guardan de un año para otro. Es condición indispensable la calificación Apto en los exámenes de nomenclatura de compuestos inorgánicos y orgánicos para poder aprobar la asignatura. Durante el curso se realizarán los siguientes exámenes: 1º) Formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos y orgánicos. 2º) Dos exámenes de las prácticas de laboratorio que se realizará, durante el horario asignado a cada grupo, en la última semana de prácticas en cada cuatrimestre. 3º) Dos exámenes parciales sobre el programa impartido en cada cuatrimestre, que podrá incluir cuestiones teóricas, teórico-prácticas y resolución de problemas. 4º) Examen final de junio. 5º) Examen final de septiembre. Criterios de calificación - En los exámenes de formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos y orgánicos, se admitirá un máximo de un 25 % de errores y la calificación será de APTO o NO APTO. Para aprobar la asignatura es condición indispensable la calificación Apto en los exámenes de formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos y orgánicos. - Los exámenes de las prácticas de laboratorio consistirán en la realización de una prueba escrita sobre las prácticas de laboratorio realizadas por el alumno durante cada cuatrimestre. Dichos exámenes se puntuarán sobre Los exámenes parciales sobre el programa impartido en cada cuatrimestre podrá incluir cuestiones teóricas, teórico prácticas y resolución de problemas y se puntuará sobre 10. a) Aprobado por curso: - La calificación correspondiente a cada cuatrimestre y la calificación correspondiente al aprobado por curso se obtendrá de la siguiente forma: - Un 70% de la calificación obtenida en los exámenes parciales y un 30% de la calificación obtenida en los exámenes de las prácticas de laboratorio. - Para hacer la media entre las calificaciones correspondientes a cada cuatrimestre será necesario un mínimo de 4,5 en cada parte. b) Examen final de junio: El examen final de junio constará de dos partes, claramente diferenciadas, correspondientes a las materias impartidas en cada cuatrimestre. Cada una de ellas incluirá cuestiones teóricas, teórico-prácticas y de resolución de problemas (70%) y cuestiones sobre prácticas de laboratorio (30%). En dicho examen los alumnos se examinarán del cuatrimestre que tengan suspenso y de las formulaciones y nomenclaturas que tengan no aptas. También podrán realizar el examen aquellos estudiantes que habiendo aprobado deseasen mejorar su calificación final. c) Examen de septiembre: El examen de septiembre recoge toda la asignatura: teoría, resolución de problemas, prácticas de laboratorio y formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos y orgánicos. La calificación correspondiente al examen de septiembre será la obtenida en dicho examen. Curso de entrada en vigor: 2017/ de 7

7 d) Examen de diciembre: El examen de diciembre recoge toda la asignatura: teoría, resolución de problemas, prácticas de laboratorio y formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos y orgánicos. En el examen de diciembre se exigirá el temario teórico y práctico desarrollado en el curso anterior. La calificación correspondiente al examen de diciembre será la obtenida en dicho examen. Curso de entrada en vigor: 2017/ de 7