Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: 2017 205 - ESEIAAT - Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa 713 - EQ - Departamento de Ingeniería Química GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) 6 Idiomas docencia: Catalán Profesorado Responsable: - M. PILAR CORTÉS IZQUIERDO - Otros: - CONCEPCIÓ FLAQUE LAJARA - JOSEP M. GIBERT VIVES - FRANCESC TORRADES CARNÉ - JOSEP MARIA DAGA MONMANY Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. Capacidad para comprender y aplicar los principios de conocimientos básicos de la química general, química orgánica e inorgánica y sus aplicaciones en la ingeniería. Transversales: 2. SOSTENIBILIDAD Y COMPROMISO SOCIAL - Nivel 1: Analizar sistémica y críticamente la situación global, atendiendo la sostenibilidad de forma interdisciplinaria así como el desarrollo humano sostenible, y reconocer las implicaciones sociales y ambientales de la actividad profesional del mismo ámbito. Metodologías docentes La asignatura se organiza en: i) Clases en grupos grandes: En estas clases se desarrollan los contenidos teóricos. Se utiliza el modelo expositivo que el profesor crea conveniente para alcanzar los objetivos fijados ii) Clases en grupos medios. En estas clases se aplican los conocimientos teóricos explicados en clase de teoría o adquiridos por el estudiante en su aprendizaje autónomo en la resolución de problemas y ejemplos prácticos. iii) Clases en grupo pequeños. En estas clases se realizarán las prácticas de laboratorio correspondiente a la asignatura: el estudiante toma contacto con el laboratorio químico y con la metodología experimental. Este formato de clase se utilizará también para desarrollar actividades dirigidas. La plataforma ATENEA se utilizará como herramienta de apoyo en los tres tipos de clases descritas anteriormente. Se utilizará como transmisor: Profesorado/estudiante: Información y programación de actividades Material de aprendizaje Evaluaciones de las actividades programadas Estudiante/Profesor: Entrega de las actividades en función de las pautas programadas Preguntas, comentarios y sugerencias respecto a los contenidos de la materia y su aprendizaje. Estudiante/Estudiante/Profesorado: Utilización del Foro como lugar de información, debate, etc., Para asuntos referentes al desarrollo del aprendizaje. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Consolidar y adquirir los conocimientos químicos necesarios para el seguimiento de los estudios de Ingeniería Industrial. 1 / 10
Al acabar la asignatura el estudiante debe ser capaz de: - Identificar la reacción química y realizar cálculos estequiométricos. - Conocer los elementos químicos y sus propiedades - Entender los diferentes tipos de enlaces químicos - Comprender, a partir del enlace químico, la formación de las moléculas y sus propiedades - Relacionar la estructura de las moléculas con las fuerzas intermoleculares y con las propiedades de la materia. - Saber describir los estados de la materia - Entender y aplicar los conceptos relacionados con la velocidad de una reacción química - Comprender y saber aplicar el concepto de equilibrio químico, así como los factores que la afectan - Adquirir conocimientos de los compuestos orgánicos más importantes - Relacionar y aplicar los conceptos teóricos tanto en la resolución de problemas numéricos como en la realización de prácticas de laboratorio. - Proporcionar las herramientas para que el alumnado sea capaz de buscar información, de seleccionarla, de reflexionar sobre ella creando unos criterios y opiniones propias. Reconocer la química como ciencia experimental y fijar conocimientos a partir de la experimentación. Conocer el impacto de la química en el medio ambiente y el desarrollo sostenible. - Reconocer la química como ciencia experimental y fijar conocimientos a partir de la experimentación. - Conocer el impacto de la química en el medio ambiente y el desarrollo sostenible. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 32h 21.33% Horas grupo mediano: 14h 9.33% Horas grupo pequeño: 14h 9.33% Horas aprendizaje autónomo: 90h 60.00% 2 / 10
Contenidos 1. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA Dedicación: 44h Grupo grande/teoría: 6h Grupo mediano/prácticas: 3h Grupo pequeño/laboratorio: 7h Aprendizaje autónomo: 28h 1.1 Sustancias puras: elementos y compuestos. Disoluciones: descripción. Tipo. Unidad de concentración. 1.2 Las reacciones químicas: tipos, la ecuación química. cálculos estequiométricos Clases de teoría, problemas y prácticas Se lleva a cabo la actividad 6 que corresponde a una prueba individual de aprendizaje sobre formulación, igualación de reacciones, cálculos estequiométricos. 2. ESTRUCTURA ATÓMICA. TABLA PERIÓDICA Dedicación: 20h Grupo grande/teoría: 4h Grupo mediano/prácticas: 1h Grupo pequeño/laboratorio: 3h Aprendizaje autónomo: 12h 2.1 Partículas y modelos atómicos 2.2 Comportamiento ondulatorio de la materia: Principio de de Broglie. Principio de incertidumbre de Heisenberg. Ecuación de Schrödinger. Orbital atómico y números cuánticos 2.3 Átomos polielectrónicos: configuración electrónica. Tabla periódica: propiedades Clases de teoría, problemas y prácticas. 3. ENLACE QUÍMICO Dedicación: 15h Grupo grande/teoría: 5h Grupo mediano/prácticas: 1h Aprendizaje autónomo: 9h 3.1 Tipos de enlace químico. 3.2 Enlace iónico 3.3 Enlace covalente. Parámetros y propiedades moleculares. Teorías del enlace covalente: Teoría del orbital molecular y teoría del enlace de valencia. Clases de teoría, problemas y prácticas. 3 / 10
4. ESTADOS DE LA MATERIA Dedicación: 24h Grupo grande/teoría: 7h Grupo mediano/prácticas: 3h Aprendizaje autónomo: 14h 4.1 Estado gaseoso: Leyes fundamentales de los gases. Ecuación de estado de un gas ideal. 4.2 Teoría cinética de los gases ideales: Relación entre la energía cinética y la temperatura. A raíz de la velocidad cuadrática media de un gas. Distribución de las velocidades de un gas. 4.3 Gases reales: Desviación del comportamiento ideal. Enlace intermolecular en los gases: Fuerzas de Van der Waals. Ecuación de Van der Waals. Licuefacción de los gases. 4.4 Estado líquido: Fuerzas intermoleculares en las líquidos. Propiedades de los líquidos: Presión de vapor. Viscosidad. tensión superficial 4.5 Estado sólido. Tipos de sólidos y propiedades: moleculares, iónicos, covalentes y metálicos. El enlace metálico. 4.6 Diagramas de fase Clases de teoría, problemas y prácticas. 5. CINÉTICA Y EQUILIBRIO ORGÁNICO Dedicación: 40h Grupo grande/teoría: 7h Grupo mediano/prácticas: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 4h Aprendizaje autónomo: 23h 5.1 Velocidad de reacción. Relación estre la velocidad de reacción y la concentración de los reactivos. Ley de velocidad y órdenes de reacción. 5.2 Relación entre la velocidad de reacción y la temperatura. Ecuación de Arrhenius. 5.3 Catálisis 5.4 Equilibrio químico: descripción. Constante de equilibrio. Factor que afectan al equilibrio químico. 5.5 Equilibrios químicos homogéneos y heterogéneos. Cálculos y aplicaciones. Clases de teoría, problemas y prácticas. 4 / 10
6. QUÍMICA ORGÁNICA Dedicación: 7h Grupo grande/teoría: 3h Aprendizaje autónomo: 4h 6.1 Compuestos orgánicos y sus estructuras. 6.2 Principales grupos funcionales y su nomenclatura Clases de teoría, problemas y prácticas. 5 / 10
Planificación de actividades ACTIVITAT 1: CLASES DE TEORÍA Dedicación: 73h Grupo grande/teoría: 27h Aprendizaje autónomo: 46h Metodología: Grupo grande Exposición de los contenidos de la asignatura siguiendo un modelo de clase expositiva participativa. La materia se ha organizado en 6 áreas temáticas que configuran los 6 capítulos presentados en los contenidos de la presente guía. Material de soporte: Bibliografía básica y específica Apuntes del profesorado (ATENEA) Esta actividad se evalúa, conjuntamente con la actividad 2, con la realización de dos pruebas escritas: EXÁMENES PARCIAL (actividad 4) y FINAL (actividad 5) siguiendo la programación de la ETSEIAT, así como la realización de alguna actividad complementaria de evaluación que se concretará al inicio del curso académico. Al finalizar estas clases, el estudiante debe ser capaz de consolidar y adquirir los conocimientos químicos necesarios para el seguimiento de los estudios de Ingeniería Industrial enumerados en el apartado "Objetivos de aprendizaje generales de la asignatura". ACTIVIDAD 2: CLASES DE PROBLEMAS Dedicación: 33h Grupo mediano/prácticas: 14h Aprendizaje autónomo: 19h Metodología: Grupo mediano De cada uno de los capítulos el profesorado indica al alumnado una serie de cuestiones, ejercicios y problemas que éste ha resolver. En las clases dentro del aula se hace un seguimiento de los trabajos que ha hecho el alumnado, solucionando las dudas que se le puedan haber presentado y discutiendo las diferentes aproximaciones o soluciones a un ejercicio o problema planteado. Material de soporte: Bibliografía básica y específica. Apuntes del profesorado (ATENEA) Esta actividad se evalúa, conjuntamente con la actividad 1, con la realización de dos pruebas escritas: EXAMENES PARCIAL (actividad 4) y FINAL (actividad 5) siguiendo la programación de la ETSEIAT, así como la realización de alguna actividad complementaria de evaluación que se concretará al inicio del curso académico. 6 / 10
Al finalizar estas clases, el estudiante debe ser capaz de aplicar los conocimientos teóricos de la materia en la aplicación de casos prácticos. También, y desde el punto de vista de la metodología de resolución de problemas, el estudiante debe ser capaz de: Analizar el problema: entender el enunciado. Responder preguntas de: Qué datos con mujer, que me pide? Desarrollar un plan para resolver el problema: Considerar los posibles caminos según la información dada y lo que se pide. Determinar los principios y las relaciones que unen los datos con la incógnita. Resolver el problema: Saber utilizar la información conocida, las ecuaciones y las relaciones para aislar la / s incógnita / as. Seguir las reglas y las instrucciones sobre los signos, unidades y cifras significativas. Comprobar la solución: ver si la respuesta el lógica y razonable. Verificar si son correctos tanto las unidades así como el número de cifras significativas. ACTIVIDAD 3. LABORATORIO DE QUÍMICA Dedicación: 34h Grupo pequeño/laboratorio: 14h Aprendizaje autónomo: 20h Esta actividad consiste en la realización de 4 prácticas de química que se realizarán en parejas en los laboratorios de química. La estructura del trabajo que el alumnado tendrá que hacer es: Aprendizaje pre-laboratorio: preparación de la práctica mediante la lectura del guión de la misma, y la respuesta, en la libreta de laboratorio, de una serie de preguntas relacionadas con la práctica. Este trabajo lo hace el alumnado como trabajo autónomo. Comprobación, por parte del profesor y previa a la experimentación en el laboratorio, para identificar el aprendizaje prelaboratori. Realización de la práctica: La práctica se hará en el laboratorio de química con una duración de 2 h. Aprendizaje postlaboratori: Discusión de los resultados experimentales de la práctica, de la metodología del tratamiento de estos resultados y de los conceptos teóricos involucrados, en una sesión de 1 h. Realización de un informe, por pareja, sobre la práctica realizada. Este trabajo lo hace el alumnado como trabajo autónomo. Material de soporte: Todo el material y reactivos necesarios para la realización del experimento en el laboratorio Guión detallado con el cuestionario y el modelo del informe que el alumnado deberá entregar al profesor para cada una de las prácticas Apuntes de los temas relacionados con las prácticas (PowerPoint) en ATENEA Para cada una de las prácticas: - Registro, por parte del profesor de la comprobación del aprendizaje prelaboratori. Representa un 30% de la nota del laboratorio. - Informe presentado por el alumnado. Este se vuelve corregido y con la posible retroalimentación del profesor. Representa un 20% de la nota del laboratorio. Al final de las prácticas: entrega de la libreta de laboratorio y valoración de la misma. Representa un 20% de la nota del laboratorio. 7 / 10
Al finalizar esta actividad, el estudiante debe ser capaz de: Realizar operaciones básicas de laboratorio químico. Adquirir destrezas experimentales. Saber describir los experimentos realizados. Saber tratar los datos experimentales y sacar conclusiones. Aprender a elaborar informes de los trabajos experimentales. Conocer y hacer uso de las normas básicas de seguridad de un laboratorio y del tratamiento de residuos. ACTIVIDAD 4. EXAMEN PARCIAL Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h Metodología: Grupo grande Desarrollo del examen parcial de la asignatura Esta actividad está evaluada como parte del elemento N1P de la evaluación global de la asignatura. Desarrolar los conocimientos adquiridos en las sesiones teóricas, prácticas y de laboratorio y mostrar el nivel de logro alcanzado. ACTIVIDAD 5. EXAMEN FINAL Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h Metodología: grupo grande Desarrollo del examen final de la asignatura Material de soporte: No hay Examen resuelto sobre el pliego de hojas entregado al inicio de la prueba Esta actividad está evaluada como parte del elemento N2P de la evaluación global de la asignatura. Desarrollar los conocimientos adquiridos en las sesiones teóricas, prácticas y de laboratorio y mostrar el nivel de logro alcanzado. ACTIVIDAD 6. PRUEBA DE FORMULACIÓN, NOMENCLATURA (QUÍMICA INORGÁNICA), IGUALACIÓN DE REACCIONES Y ESTEQUIOMETRÍA Dedicación: 6h Grupo grande/teoría: 1h Aprendizaje autónomo: 5h 8 / 10
Metodología: Grupo grande y grupo medio Se hace llegar a los alumnos (utilizando la plataforma Atenea) pautas, bibliografía y referencias sobre formulación en Química Inorgánica, la igualación de reacciones y estequiometría que deberán trabajar en aprendizaje autónomo y en las sesiones presenciales establecidas. Realización de una prueba individual escrita (1 hora grupo grande) como evaluación. Material de soporte: Bibliografía de libros de formulación química inorgánica e igualación de reacciones Webs con ejercicios de formulación química inorgánica e igualación de reacciones Esta prueba tiene un valor del 10% de la nota global de la asignatura Al finalizar la prueba, el estudiante debe ser capaz de: Conocer los símbolos y las valencias de los elementos químicos más comunes Saber identificar las familias de compuestos químicos inorgánicos Saber formular y nombrar los compuestos químicos más usuales. Saber escribir e igualar las reacciones químicas. Sistema de calificación Nota global = 0,20 x N1P + 0,50 x N2P + 0,20 x NL + 0,10 x NA donde: N1P corresponde a la nota del examen parcial + nota actividad complementaria de evaluación. N2P corresponde a la nota del examen final + nota actividad complementaria de evaluación. NL corresponde a la nota de las prácticas de laboratorio. Actividad 3 de esta guía. NA corresponde a la nota de la actividad 6 de esta guía. El alumnado que no haya aprobado el examen parcial tendrá la opción de recuperarlo. Normas de realización de las actividades a 9 / 10
Bibliografía Básica: Petrucci, Ralph H. Química general. 8a ed. Madrid: Prentice Hall, 2003. ISBN 8420535338. Whitten, Kenneth W. Química general. 5a ed. Madrid: McGraw-Hill, 1998. ISBN 8448113861. Chang, Raymond. Química. 9a ed. México: McGraw-Hill, 2007. ISBN 9789701061114. Flaqué, Concepció [et al.]. Química per a l'enginyeria. Barcelona: Edicions UPC, 2008. ISBN 9788498803556. Otros recursos: Enlace web http://www.webelements.com http://wwwperiodicvideos.com http://upcommons.upc.edu/video/handle/2099.2/1112 10 / 10