PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES ESCUELA DE CIENCIAS QUIMICAS 1.- DATOS INFORMATIVOS MATERIA: Química General II CARRERA: Química Analítica NIVEL: Segundo NO. CREDITOS: 4 CRÉDITOS TEORIA: 4 PROFESOR: Dra. Sandra Faieta de Castelnuovo SEMESTRE/ AÑO ACADEMICO: Segundo 2007-2008 2.- DESCRIPCIÓN DEL CURSO El curso es la continuación de la asignatura de Química General I para estudiantes de la carrera de Química Analítica y es esencialmente un estudio detallado de las propiedades de los tres estados de la materia y de las leyes que los rigen. Adicionalmente, se presentan de manera introductoria los temas de soluciones y cinética química, los cuales serán desarrollados de manera más profunda en las asignaturas subsiguientes de Química de Soluciones y Fisicoquímica. 3.- OBJETIVOS El estudiante al término del semestre estará en capacidad de: 1. Describir las propiedades de los estados de la materia y las teorías que los explican. 2. Aplicar las leyes que rigen los tres estados de la materia. 3. Explicar el proceso de disolución, los factores que afectan la solubilidad y las propiedades coligativas de las soluciones. 4. Identificar los distintos órdenes y mecanismos de las reacciones químicas. 4.- CONTENIDO 1. Gases Comparación de los tres estados de la materia Propiedades de los gases Presión Presión atmosférica y el barómetro Manómetros Las leyes de los gases Relación presión-volumen: ley de Boyle Relación temperatura-volumen: ley de Charles Relación presión-temperatura: ley de Gay-Lussac
Ecuación combinada de las leyes de los gases Relación cantidad-volumen: ley de Avogadro Ecuación de los gases ideales Ley de Dalton de las presiones parciales 1.5 Teoría cinética molecular 1.5.1 Aplicación a las leyes de los gases 1.6 Efusión y difusión de los gases: ley de Graham 1.7 Gases reales: desviaciones respecto al comportamiento ideal 1.7.1 Ecuación de van der Waals 2. Líquidos 2.1 Descripción de los líquidos según la teoría cinética molecular 2.2 Fuerzas intermoleculares 2.2.1 Fuerzas ión-dipolo. 2.2.2 Fuerzas dipolo-dipolo 2.2.3 Fuerzas de dispersión de London 2.2.4 Puentes hidrógeno 2.2.5 Comparación de fuerzas intermoleculares 2.3 Propiedades de los líquidos.-1 parte 2.3.1 Viscosidad 2.3.2 Tensión superficial 2.3.3 Acción capilar 2.4 Propiedades de los líquidos.- 2 parte 2.4.1 Evaporación 2.4.2 Presión de vapor 2.4.3 Puntos de ebullición y destilación. 3. Sólidos 3.1 Descripción de los sólidos según la teoría cinética molecular 3.2 Estructura de los sólidos 3.2.1 Sólidos amorfos 3.2.2 Sólidos cristalinos 3.2.2.1 Estructura de los cristales 3.2.2.2 Determinación de la estructura cristalina 3.3 Enlaces en los sólidos 3.3.1 Sólidos moleculares 3.3.2 Sólidos de red constante 3.3.3 Sólidos iónicos 3.3.4 Sólidos metálicos 3.4 Propiedades de los sólidos.- Cambios de fase 3.4.1 Punto de fusión 3.4.2 Sublimación y presión de vapor de los sólidos 3.4.3 Transferencia de calor en sólidos 3.5 Diagramas de fases 4. Soluciones 4.1 El proceso de solución 4.1.1 Cambio de energía y formación de soluciones 4.1.2 Formación de soluciones, espontaneidad y desorden 4.1.3 Formación de soluciones y reacciones químicas 4.2 Formas de expresar la concentración 4.2.1 Fracción molar, molaridad, molalidad y normalidad 4.3 Soluciones saturadas y solubilidad 4.4 Factores que afectan la solubilidad 4.4.1 Interacción soluto-soluto 4.4.2 Efectos de la temperatura 4.4.3 Efectos de la presión
4.5 Propiedades coligativas de las soluciones 4.4.1 Descenso de la presión de vapor y la ley de Roult 4.4.2 Elevación del punto de ebullición 4.4.3 Depresión del punto de congelación 4.6 Osmosis 4.7 Coloides 4.7.1 Coloides hidrofílicos e hidrofóbicos 5. Cinética química 5.1 Velocidades de reacción 5.1.1 Velocidad en términos de concentración 5.1.2 Velocidad de reacción y estequiometría 5.2 Factores que afectan la velocidad de reacción 5.2.1 Naturaleza de los reactivos 5.2.2 Concentración de los reactivos 5.2.3 Temperatura 5.2.4 Catalizadores 5.2.5 Área superficial de los reactivos 5.3 Las leyes de la velocidad 5.3.1 Reacciones de primer orden 5.3.2 Vida media 5.3.3 Reacciones de segundo orden 5.3.4 Reacciones de orden cero 5.4 La dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura 5.4.1 El modelo de colisiones 5.4.2 Energía de activación 5.4.3 La ecuación de Arrhenius 5.5 Mecanismos de reacción y expresión de la ley de la velocidad 5.5.1 Teoría del estado de transición 5.5.2 Pasos elementales 5.5.3 Ecuación de velocidad de pasos elementales 5.5.4 Ecuaciones de velocidad de mecanismos de pasos múltiples 5.5.5 Mecanismos con paso inicial rápido DESARROLLO CURRICULAR DE CADA SESIÓN FECHA TEMA A TRATAR Lu 18/02/08 Revisión de reacciones y ecuaciones químicas. Ma19/02/08 Reacciones de combinación y descomposición. Reacciones de desplazamiento. Mi 20/02/08 Reacciones de óxido-reducción Lu 25/02/08 Métodos para balancear ecuaciones. Ma 26/02/08 Métodos para balancear ecuaciones. Mi 27/02/08 Gases. Comparación de los tres estados de la materia. Presión. Lu 03/03/08 Presión atmosférica y el barómetro. Manómetros. Ma 04/03/08 Las leyes de los gases. Relación presión-volumen: ley de Boyle. Mi 05/03/08 Relación temperatura-volumen: ley de Charles. Relación presión-temperatura: ley de Gay-Lussac. Lu 10/03/08 Ecuación combinada de las leyes de los gases. Ma 11/03/08 Relación cantidad-volumen: ley de Avogadro. Mi 12/03/08 Ecuación de los gases ideales. Ley de Dalton de las presiones parciales. Lu 17/03/08 Teoría cinética molecular. Aplicación a las leyes de los gases. Ma 18/03/08 Efusión y difusión de los gases: ley de Graham.
Mi 19/03/08 Gases reales: desviaciones respecto al comportamiento ideal. Ecuación de van der Waals. Lu 25/03/08 Líquidos. Descripción de los líquidos según la teoría cinética molecular. Ma 26/03/08 Fuerzas intermoleculares. Lu 31/03/08 Fuerzas ión-dipolo. Ma 01/04/08 Fuerzas dipolo-dipolo. Mi 02/04/08 Primer examen parcial. Lu 07/04/08 Revisión del examen. Fuerzas de dispersión de London. Ma 08/04/08 Puentes hidrógeno. Mi 09/04/08 Comparación de fuerzas intermoleculares. Lu 14/04/08 Propiedades de los líquidos. Viscosidad. Ma 15/04/08 Tensión superficial. Acción capilar. Mi 16/04/08 Propiedades de los líquidos. Evaporación. Presión de vapor. Puntos de ebullición y destilación. Lu 21/04/08 Sólidos. Descripción de los sólidos según la teoría cinética molecular. Ma 22/04/08 Estructura de los sólidos. Sólidos amorfos. Sólidos cristalinos. Mi 23/04/08 Estructura de los cristales. Empaquetamiento de átomos e iones en cristales. Lu 28/04/08 Determinación de la estructura cristalina. Ma 29/04/08 Determinación de la estructura cristalina. Mi 30/04/08 Enlaces en los sólidos. Sólidos moleculares. Sólidos de red constante. Lu 05/05/08 Sólidos iónicos. Sólidos metálicos. Ma 06/05/08 Segundo examen parcial. Mi 07/05/08 Revisión del examen. Cambios de fase. Lu 12/05/08 Punto de fusión. Sublimación y presión de vapor de los sólidos. Transferencia de calor en sólidos. Ma 13/05/08 Diagrama de fases. Mi 14/05/08 Soluciones. El proceso de solución. Lu 19/05/08 Cambio de energía y formación de soluciones. Formación de soluciones, espontaneidad y desorden. Formación de soluciones y reacciones químicas. Ma 20/05/08 Formas de expresar la concentración. Fracción molar, molaridad. Mi 21/05/08 Molalidad y normalidad. Lu 26/05/08 Soluciones saturadas y solubilidad. Factores que afectan la solubilidad. Interacción soluto-soluto. Efectos de la temperatura. Efectos de la presión. Ma 27/05/08 Propiedades coligativas de las soluciones. Descenso de la presión de vapor y la ley de Roult. Elevación del punto de ebullición. Depresión del punto de congelación. Mi 28/05/08 Lu 02/06/08 Cinética química. Velocidades de reacción. Velocidad en términos de concentración. Velocidad de reacción y estequiometría. Ma 03/06/08 Tercer examen parcial. Mi 04/06/08 Revisión del examen. Lu 09/06/08 Factores que afectan la velocidad de reacción. Ma 10/06/08 Las leyes de la velocidad. Mi 11/06/08 La dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura. Mecanismos de reacción y expresión de la ley de la velocidad.
5.- METODOLOGÍA Los temas del curso se desarrollarán mediante exposiciones teóricas por parte de la profesora, complementadas por la participación de los alumnos. El aprendizaje se reforzará mediante la resolución dirigida de problemas y la lectura por parte de los estudiantes de textos cortos escogidos por la profesora. 6.- EVALUACIÓN Los estudiantes serán evaluados durante el semestre mediante tres exámenes parciales, cada uno sobre ocho puntos. Adicionalmente, se enviará a los estudiantes tres conjuntos de ejercicios y problemas a resolver en la casa, de manera individual, y que deberán ser entregados a la profesora en fechas a convenir, antes de cada examen parcial. Cada conjunto de ejercicios se evaluará sobre dos puntos, los cuales se sumarán a la nota de cada examen parcial, de tal manera que se entregará a Secretaría tres calificaciones parciales sobre diez puntos cada una. La suma de las calificaciones parciales sumarán 30 puntos y el examen final será sobre 20 puntos. 6.1 Cronograma de evaluaciones 1º Examen parcial Miércoles 2 de abril del 2008 2º Examen parcial Martes 6 de mayo del 2008 3º Examen parcial Miércoles 3 de junio del 2008 6.2 Sistema de calificación: 1º Examen parcial 8 puntos 1º Conjunto de problemas resueltos 2 puntos 2º Examen parcial 8 puntos 2º Conjunto de problemas resueltos 2 puntos 3º Examen parcial 8 puntos 3º Conjunto de problemas resueltos 2 puntos 6.3 Fecha de entrega de calificaciones en Secretaría: 1º Examen parcial Miércoles 9 de abril del 2008 1º Conjunto de problemas resueltos Miércoles 9 de abril del 2008 2º Examen parcial Martes 13 de mayo del 2008 2º Conjunto de problemas resueltos Martes 13 de mayo del 2008 3º Examen parcial Martes 10 de junio del 2008 3º Conjunto de problemas resueltos Martes 10 de junio del 2008 7.- BIBLIOGRAFÍA Textos de referencia: Brown, T. et al., (2002), Química: la ciencia central, 9 ed., Prentice Hall, México. Moore, J. et al., (2004), Chemistry: the Molecular Science, 2 ed., Brooks Cole, New York.
Whitten, K., (2003), General Chemistry, 7 ed, Broo ks Cole, New York. Textos recomendados: American Chemical Society, (2005), Química, un proyecto de la ACS, Editorial Reverté, Barcelona. Atkins, P. y Jones, L. (2006), Principios de Química: los caminos del descubrimiento, 3 ed., Médica Panamericana, Buenos Aires. Guch, I., (2005), The Complete Idiot s Guide to Chemistry, 2 ed., Penguin Group, New York. 8.- DATOS DEL PROFESOR Horario de atención a estudiantes: Lunes 11h00-12h00 Miércoles 11h00 12h00 Correo electrónico: smfaieta@puce.edu.ec Teléfono: 2991700 ext. 1855 04-01-2008