PROGRAMAS DEL CURSO DE QUÍMICA SECCIÓN DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA ÁREA DE CIENCIAS IES SIERRA SUR DE VALDEPEÑAS DE JAÉN

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1 PROGRAMAS DEL CURSO DE QUÍMICA SECCIÓN DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA ÁREA DE CIENCIAS IES SIERRA SUR DE VALDEPEÑAS DE JAÉN

2 CONTENIDOS página Programa de clases teóricas Programa de prácticas... 5 Tipos de problemas... 6

3 PROGRAMA DE CLASES TEÓRICAS PROGRAMA DE TEORÍA PARA EL CURSO DE QUÍMICA TEMA I Estructura de la materia: Orígenes de la teoría cuántica. Hipótesis de Planck. Efecto fotoeléctrico. Espectros atómicos. Modelo atómico de Bohr y sus limitaciones. Introducción a la mecánica cuántica moderna. Hipótesis de De Broglie. Principio de Heisenberg. Orbitales atómicos. Números cuánticos. Configuraciones electrónicas: Principio de Pauli y regla de Hund. Clasificación periódica de los elementos. Introducción histórica. Tabla periódica de Mendeleiev. Predicciones y defectos. Ley de Moseley. Sistema periódico actual. Variación periódica de las propiedades de los elementos. TEMA II El enlace químico: Concepto de enlace en relación con la estabilidad energética de los átomos enlazados. Enlace iónico. Concepto de energía de red. Ciclo de Born-Haber. Propiedades de las sustancias iónicas. Enlace covalente. Estructuras de Lewis. Resonancia. Parámetros moleculares. Polaridad de enlaces y moléculas. Teoría del enlace de valencia. Hibridación de orbitales atómicos (sp, sp 2 y sp 3 ). Propiedades de las sustancias covalentes. Fuerzas intermoleculares. Enlace metálico. Teorías que explican el enlace metálico. TEMA III Termoquímica: Sistemas Termodinámicos. Variables termodinámicas. Primer principio de la termodinámica. Transferencias de calor a volumen o presión constante. Concepto de entalpía. Calculo de entalpías de reacción a partir de las entalpías de formación. Diagramas entálpicos. Ley de Hess. Entalpías de enlace. Segundo principio de la termodinámica. Concepto de entropía. Energía libre y espontaneidad de las reacciones químicas. TEMA IV Cinética química: Aspecto dinámico de las reacciones químicas. Concepto de velocidad de reacción. Ecuaciones cinéticas. Orden de reacción. Mecanismo de reacción y molecularidad. Teorías de las reacciones químicas. Factores de los que depende la velocidad de una reacción. Utilización de catalizadores en procesos industriales. 3

4 TEMA V El equilibrio químico: Concepto de equilibrio químico. Cociente de reacción y constante de equilibrio. Características del equilibrio. Formas de expresar la constante de equilibrio: K c y K p.. Relaciones entre las constantes de equilibrio. Grado de disociación. Factores que modifican el estado de equilibrio: Principio de Le Châtelier. Importancia en procesos industriales. Equilibrio heterogéneos sólido-líquido. Relación entre solubilidad y producto de solubilidad. TEMA VI Reacciones de transferencia de protones: Concepto de ácido y base según la teoría de Arrhenius, Brönsted y Lowry. Concepto de pares ácido-base conjugados. Fortaleza relativa de los ácidos y grado de ionización. Equilibrio iónico del agua. Concepto de ph. Reacciones de neutralización. Punto de equivalencia. Indicadores ácido-base. Volumetrías de neutralización ácido-base. Estudio cualitativo de la hidrólisis. TEMA VII Reacciones de transferencia de electrones: Concepto de oxidación y reducción. Sustancias oxidantes y reductoras. Número de oxidación. Ajuste de reacciones redox por el método del ion-electrón. Estequiometría de las reacciones redox. Estudio de la célula galvánica. Tipos de electrodos. Potencial de electrodo. Escala normal de potenciales. Potencial de una pila. Espontaneidad de los procesos redox. Estudio de la cuba electrolítica. Leyes de Faraday. Principales aplicaciones industriales. TEMA VIII Química descriptiva: Estudio de los siguientes grupos: Alcalinos, alcalinotérreos, térreos, carbonoideos, nitrogenoideos, anfígenos y halogénos. Estudio de los principales compuestos compuestos de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre: Hidruros, óxidos y ácidos. TEMA IX Química del carbono: Reactividad de los compuestos orgánicos. Desplazamientos electrónicos: Efectos inductivo y mesómero. Rupturas de enlaces e intermedios de reacción. Reactivos nucleófilos y electrófilos. Estudio de los principales tipos de reacciones orgánicas: Sustitución, adición, eliminación y redox. Las principales aplicaciones de la química del carbono en la industria química. Polímeros de origen artificial: Clasificación, propiedades y mecanismos de polimerización. Algunos ejemplos significativos: Polietileno, PVC, poliestireno, caucho, poliamidas y poliésteres. 4

5 PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LA BORATORIO PROGRAMA DE PRÁCTICAS PARA EL CURSO DE QUÍMICA PRÁCTICA I Preparación de una disolución sólido-líquido: preparación de ml de una disolución acuosa de sosa caustica, NaOH, de concentración 0,1 N. PRÁCTICA II Preparación de una disolución líquido-líquido: preparación de 100 ml 0,1 N de una disolución acuosa diluida de agua fuerte, HCl, a partir de una disolución acuosa concentrada de agua fuerte (sal fumán) de densidad 1,18 g/ml y una riqueza en HCl de 35 %. PRÁCTICA III Determinación de la concentración de una disolución de un ácido utilizando una disolución de una base de concentración conocida (acidimetría) y determinación de la concentración de una disolución de un base utilizando una disolución de un ácido de concentración conocida (alcalimetría). 5

6 TIPOS DE PROBLEMAS NUMÉRICOS TIPOS DE PROBLEMAS NUMÉRICOS QUE SE RESUELVEN A LO LARGO DEL CURSO DE QUÍMICA I. REPASO DE 1º DE BACHILLERATO.- Cálculo de la masa real de un átomo o de una molécula. Cálculo del número de moles, de moléculas y de átomos que hay en una masa o volumen dado de un elemento o compuesto. Cálculo de la composición centesimal de un compuesto. Cálculo de la fórmula empírica y molecular de un compuesto conocida su composición centesimal (siempre se da su masa molecular o, en su defecto, si se tratase de un compuesto gaseoso, su densidad medida en determinadas condiciones). Resolución de problemas de disoluciones. Resolución de ejercicios y problemas relacionados con las reacciones químicas, utilizando la información que se obtiene de dichas reacciones. II. ENALCE QUÍMICO.- Diseño del ciclo energético de Born-Haber para un compuesto iónico y cálculo de su energía reticular (energía de red). Cálculo del porcentaje de carácter iónico que tiene un enlace sabiendo su momento dipolar y su longitud de enlace. III.TERMOQUÍMICA.- Cálculo de la variación de energía interna y el calor desprendido en un recipiente cerrado cuando se produce una reacción química. Cálculo del calor de reacción a presión constante conocido el calor de reacción a volumen constante y viceversa. Cálculo la variación de la entalpía de una reacción química a partir de entalpías de formación estándar o de energías de enlace. Cálculo de la entalpía de reacción aplicando la ley de Hess conociendo entalpías de combustión estándar y entalpías de formación estándar. Cálculo del calor desprendido o absorbido cuando ha reaccionado una determinada cantidad de reactivo o se ha obtenido una determinada cantidad de producto. Cálculo de la variación de la energía libre de Gibbs de una reacción química a partir de otras energías libres de formación estándar o a partir de la entalpía y entropía de dicha reacción. Cálculo de la temperatura a partir de la cual una reacción química es espontánea conocida su variación de entalpía y su variación de entropía. IV. CINÉTICA.- Cálculo de la velocidad de una reacción química o cálculo de su constante de velocidad. 6

7 V. EQUILIBRIO QUÍMICO.- Cálculos de las constante K c y/o K p para equilibrios homogéneos o heterogéneos sencillos. Cálculo del grado de disociación sabiendo K c o K p. Cálculo el nuevo grado de disociación que se consigue en un equilibrio químico después de modificar valores de la presión o concentración. Cálculo de la solubilidad de una sal, poco soluble en agua, conocida su constate de solubilidad y viceversa. VI. REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES.- Cálculo de concentraciones de iones hidronio (H 3 O + ) u oxonio (OH 3+ ) de una disolución acuosa de ácido monoprótico sabiendo su concentración y su constante de ionización. Cálculo de la concentración de iones hidróxido (OH - ) de una disolución acuosa de una base monobásica sabiendo su concentración y su constante de ionización. Cálculo del grado de disociación (o grado de ionización) y el ph de disoluciones acuosas de ácidos monopróticos débiles sabiendo su concentración y su K a. Cálculo del grado de disociación (o grado de ionización) y el ph de disoluciones acuosas de bases monobásicas débiles sabiendo su concentración y su K b. Cálculo de concentraciones desconocidas de ácidos y bases por volumetrías de neutralización. Cálculo de la riqueza de un hidróxido alcalino comerciales por volumetrías de neutralización (alcalimetrías). Cálculo de la riqueza de un ácido comercial por volumetrías de neutralización (acidimetrías). VII. REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES. OXIDACIÓN- REDUCCIÓN.- Resolución de ejercicios y problemas relacionados con las reacciones químicas de oxidación reducción (reacciones redox) utilizando la información que se obtiene de las ecuaciones químicas redox ajustadas por el método del ion electrón. Cálculo de la concentración de un oxidante y/o un reductor por volumetrías redox. Cálculo de la fuerza electromotriz (potencial) de una pilas galvánica a partir de los potenciales estándar de reducción de los electrodos. Resolución de problemas relacionados con las leyes de Faraday para la electrolisis. IX. QUÍMICA DEL CARBONO.- Cálculo de la fórmula empírica y molecular de un compuesto orgánico conocida su composición centesimal (siempre se da su masa molecular o, en su defecto, si se tratase de un compuesto gaseoso, su densidad medida en determinadas condiciones). Cálculo de la fórmula empírica y molecular de un compuesto orgánico conocida la masa de CO 2 y/o la masa de H 2 O que se obtiene en la combustión de una cantidad dada de dicho compuesto (siempre se da su masa molecular o, en su defecto, si se tratase de un compuesto gaseoso, su densidad medida en determinadas condiciones). Cálculo del volumen de aire, medido en determinadas condiciones de presión y temperatura, necesario para quemar una determinada cantidad de un compuesto orgánico. Cálculo de la cantidad de CO 2 producido (normalmente se pide el volumen, medido en determinadas condiciones de presión y temperatura, obtenido del citado gas) en la combustión de una determinada cantidad de un compuesto orgánico. Calculo el número de insaturaciones existentes en una molécula de un alqueno o de un alquino conocida la cantidad de halógeno que adiciona por una cantidad determinada del hidrocarburo insaturado de que se trate. 7