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1 Elaborado por Ramón Marcos Peralta Barreras

UNIVERSIDAD DE SONORA Unidad Regional Centro División de Ingeniería

Departamento Ingeniería Química y Metalurgia LICENCIATURA EN INGENIERÍA QUÍMICA

Asignatura: Química General e Inorgánica Clave: 9400

Antecedente: Consecuente: Química Orgánica, Materiales en Ingeniería

Créditos: 9 (3 h teoría, 1 h taller, 2 h lab.)

Modalidad: Semipresencial Horas Semana: 6 Horas curso: 96

Modalidad enseñanza-aprendizaje: Curso con laboratorio. Departamento de Servicio: Químico Biológicas

Eje de formación: Formación Básica

Competencias específicas a desarrollar:

Identifica, analiza y diagnostica el efecto o impacto de las variables de un proceso físico y/o químico.

Analiza y resuelve problemas relacionados con los cambios fisicoquímicos de materia y energía.

Diseña e implementa mejoras para el desarrollo óptimo de un proceso físico y/o químico.

Capacidad para interpretar y evaluar datos derivados de observaciones y mediciones, relacionándolos con la teoría

para explicar los fenómenos físicos y/o químicos.

Conocimiento de las fronteras de la investigación en la Ingeniería Química y sus aplicaciones. Conocimientos generales previos requeridos: El perfil de egreso del Nivel Medio Superior con el bachillerato afín a las Ciencias Naturales: Física, Matemáticas, Química.


Introducción:

El conocimiento general de los conceptos básicos de la química es importante para el desarrollo de las bases de la ingeniería. Más aun, a partir de los enfoques multidisciplinarios de la enseñanza y de las concepciones de respeto al ambiente que debe de ser fomentado en el egresado de las diferentes disciplinas de la ingeniería.

Para ello, resulta importante iniciar con una introducción en donde se aborda el impacto que la química ha tenido en la evolución del conocimiento humano, así como el hecho de partir del concepto de materia tal cual se presenta en la naturaleza, para de ahí abordar el conocimiento relacionado al modelo atómico moderno de acuerdo a la mecánica cuántica, lo que permite explicar la razón de ser de la importantísima herramienta conocida como la tabla periódica de los elementos químicos, en donde se ventilan las propiedades de cada uno de los elementos químicos conocidos, lo cual es necesario para entender cómo y porque los átomos se unen para formar conglomerados atómicos y así formar los compuestos químicos, que dependiendo de la forma de cómo se enlazan sus átomos, serán sus propiedades y así comprender la formación de redes cristalinas o de moléculas, las cuales deberán de ser representadas y nombradas a través de fórmulas químicas, mismas que después se utilizan para formular ecuaciones químicas, como modelos para representar simbólicamente reacciones químicas. Es importante que las ecuaciones químicas cumplan con la leyes ponderales que permite calcular cantidades de sustancias ya sea a reaccionar, como a producir, esto con la finalidad de proyectar el comportamiento químico a un nivel cualitativo y cuantitativo y de gran utilidad en la generación de satisfactores a necesidades de la humanidad. Por último se abordan los distintos sistemas de dispersión que se presentan dentro del concepto de mezclas, ya que así es como se da acceso a la mayoría de las sustancias químicas, lo que hace importante comprender a las suspensiones, los diferentes tipos de coloides y tipos de soluciones, hasta lo que concierne a establecer la importancia de cuantificar las cantidades de ciertos componentes en las solución, esto a través del concepto de las unidades de concentración.

Propósito:

El estudio de un curso de química básica se vuelve indispensable como parte de la currícula de las diversas Ingenierías. Además para algunas de las disciplinas de Ingeniería, el curso básico de química es requisito curricular para cursar otras asignaturas del eje de la química en el plan de estudio correspondiente.

Objetivo General:

Adquirir los conocimientos básicos de química y ser capaz de relacionar dichos conocimientos con el área específica de esta disciplina.

Objetivos Específicos: Entender los conceptos básicos de la estructura atómica, los diferentes tipos de enlaces.

Adquirir las bases conceptuales de estructura atómica y molecular que permitan entender los principios químicos fundamentales

Identificar los diferentes tipos de reacciones químicas y calcular las masas involucradas en ellas.

Hacer cálculos de cantidades de reactivos y de productos.

Calcular las concentraciones de una solución.


Unidades de Competencias:

1. Introducción

2. Estructura de la materia.

2.1. Mezclas, sustancias puras, compuestos, elementos

3. Modelo cuántico del átomo.

3.1. Números cuánticos

3.2. Estructura electrónica.

3.2.1. Algebraica, gráfica y puntual de Lewis.

4. Periodicidad y Tabla Periódica de los elementos químicos.

5. Enlaces Químicos.

5.1. Enlaces Atómicos.

5.1.1. Iónico, covalente, metálico

5.2. Enlace Molecular.

5.2.1. Fuerzas de Vander Walls, puentes de hidrógeno.

6. Reacciones Químicas.

6.1. Ecuación Química.

6.2. Tipos de reacciones químicas.

6.3. Balanceo de ecuaciones químicas.

6.3.1. Método de tanteo y Redox.

7. Estequiometría.

7.1. Concepto de Peso Molecular, Peso Formular y de Mol en masa y Mol en volumen.

7.2. Cálculos estequiométricos.

8. Mezclas Heterogéneas o Sistemas de dispersiones

8.1. Coloides y suspensiones.

8.1.1. Propiedades de coloides.

9. Mezclas Homogéneas o soluciones.

9.1. Propiedades de las soluciones.

9.2. Concentración de las soluciones.

9.2.1. Unidades Físicas.

% en masa, % volumen, masa-volumen, PPM. 9.2.2. Unidades Químicas.

Molaridad, Normalidad.

ESTRATEGIAS DIDACTICAS ETAPA DE TEORIA En esta etapa, a través del uso de multimedios, la asignatura será presentada de acuerdo a la secuencia propuesta de los temas, haciendo un énfasis en la comprensión y aplicación de los conocimientos adquiridos de tal forma que el alumno tenga la oportunidad de desarrollar habilidades intelectuales propias de la comprensión, aplicación, análisis, de la síntesis y de la evaluación. ETAPA DE TALLER Para esta etapa se deberá de realizar trabajos de investigación, resolución de listados de ejercicios en donde se podrá dar la oportunidad al alumno de participar en la exposición y evaluación de sus compañeros en los siguientes temas. 1. Métodos de separación de los componentes de las mezclas.

2. Modelos atómicos antecedentes al modelo de la mecánica cuántica.

3. Línea histórica de los antecedentes de la constitución de la Tabla Periódica de los elementos químicos.

4. Importancia de los enlaces químicos (atómicos y moleculares) en los estados de agregación de la materia (sólidos,

Líquidos y gases), así como en las propiedades y cambios físicos de la materia.


5. Formula química, molecular, empírica, estructural, condensada, semicondensada.

6. Nomenclatura química de los compuestos inorgánicos de acuerdo a la IUPAC.

7. Métodos de balanceo de ecuaciones químicas a través del ion electrón.

8. Importancia de los sistemas dispersos (coloides y suspensiones) en la industria y en la forma de vivir y en el fenómeno

de la vida.

9. Propiedades coligativas de las soluciones.

10. Unidades de concentración de soluciones: Molalidad, formalidad, fracción molar, tamaño de partículas.

ETAPA DE LABORATORIO. En esta etapa correspondiente a la actividad experimental, el alumno tendrá la oportunidad de poner en práctica el método científico, ya que se le presentaran varios temas a resolver a través de la actividad experimental misma que deberán de investigar, teorizar, llegar al diseño experimental, experimentar, recolectar datos y observaciones, analizar contrastando la teoría con la realidad y finalmente llegar a las conclusiones. Todo ello deberá de ser plasmado en un reporte metodológicamente estructurado y de manera documental. Los temas a considerar son los siguientes: 1. Material y Equipo Básico para el Laboratorio

2. Separación de una mezcla mediante cambios físicos.

3. Identificación de metales por ensaye a la flama.

4. Identificación de compuestos iónicos y compuestos covalentes.

5. Enlace metálico.

6. Estudio sobre los diferentes tipos de reacciones.

7. Reacciones de Oxidación Reducción.

8. Ley de la conservación de la materia.

9. Estequiometría

10. Estequiometría en síntesis de cloruro de sodio.

11. Reactivo Limitante.

12. Concentración de soluciones.

ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN. Para la etapa de teoría, el alumno deberá de presentar 3 exámenes de carácter parcial con la oportunidad de presentar con carácter de voluntario un examen de recuperación del primer parcial, esto para compensar de cierta forma posibles problemáticas de adaptación y de impacto ante un primer examen de nivel superior. Para la etapa de taller, se conformaran tantos equipos de trabajo como temas de investigación a exponer se propongan, dichos equipos deberán de preparar un material de exposición multimedia y con participación activa de cada integrante, así mismo deberán de preparar material de evaluación para su aplicación a sus compañeros. Los alumnos recibirán listados de ejercicios para su resolución, pero no tendrán carácter de revisión para evaluación, ya que tendrán carácter de voluntarios, como una forma de entrenamiento y retroalimentación de lo visto en clase y de entrenamiento para la resolución de los reactivos en los correspondientes exámenes parciales. Para la etapa de laboratorio, se conformaran equipos de trabajo experimental de 3 a 4 integrantes, con el propósito de apoyarse y colaborar en el trabajo que implica la actividad experimental, cada integrante deberá de presentarse al laboratorio con el diseño experimental, el cual deberá de ser aceptado por el docente titular de laboratorio y firmado al termino de la actividad, cada integrante tendrá como máximo una semana para presentar el trabajo documental de acuerdo a la metodología establecida a manera de reporte de laboratorio, mismo que será revisado y acreditado por el docente titular de laboratorio. PONDERACION DE LAS ETAPAS. Etapa de Teoría 70% Etapa de Taller 10% Etapa de Laboratorio 20% Total 100%


Bibliografía

1.- R.M. Whiltraker. Química General. Ed CECSA. 2.- J. S.Phillips, V.S. Strozak, Ch. Wistrom. Química Conceptos y aplicaciones, McGraw-Hill, 2000. 3.- J. Price, R. C. Smoot, R. G. Smith. Química Un curso moderno. Glencoe/McGraw-Hill. 1988 4.- F.A. Cotton G. Wilkinson. Química Inorgánica Básica. LIMUSA. 5.- G.F. Liptrot. Química Inorgánica Moderna. CECSA. 6.- G.C. Demitris. Química Inorgánica. Prentice may International.

7.- UNISON. Manual de Prácticas de Química General. UNISON. División de Cs Biológicas y la Salud. Depto. de Químico Biológicas

Básica

1.- D. Steele. Química de los Elementos Metálicos. Alambra 2.- E. Sherwin, G.J.Weston Química de los Elementos no metálicos. Alambra. 3.- F.W. Brian, C.A. Matthew, H. Steven. Laboratorio Virtual de Química General, Prentice Hall, 2009.

Complementaria


Desarrollo de las competencias.

Resultados del aprendizaje .

Actividades educativas.

Volumen de trabajo del estudiante

calculado en horas

Evaluación

SEMANA 1

Inicio del diagnóstico, inducción, establecimientos de criterios, reglas de convivencia.

Exposición oral, gráfica y visual a través del uso del pintarrón por parte del docente. 2

Comprensión por parte del

alumno.

Introducción: impacto de la Química en el conocimiento humano.

Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente elaborados por parte del docente.

1 Comprensión por parte del

alumno.

Estructura de la materia, mezclas, sustancias puras, compuestos, elementos.


1

Comprensión y aplicación por

parte del alumno.

1ª sesión de laboratorio Inducción al trabajo de laboratorio. Investigación sobre los materiales de laboratorio.

Exposición oral y grafica del proceso metodológico experimental y planteamiento del primer problema a resolver. 2

Comprensión por parte del

alumno.

SEMANA 2

Estructura de la materia, mezclas, sustancias puras, compuestos, elementos.


1


parte del alumno

Fundamento para la

actividad experimental 2.

Modelo cuántico del átomo, números cuánticos.


3

Comprensión y aplicación por parte del alumno. Resolución de ejercicios.

2ª sesión de laboratorio Material y Equipo Básico

para el Laboratorio.

Exposición oral y demostrativa de los materiales de laboratorio por parte del docente.

2

Comprensión y aplicación por parte del alumno.

SEMANA 3

Estructura electrónica, algebraica, gráfica y puntual.


3

Comprensión y aplicación por parte del alumno. Resolución de ejercicios.

1ª Actividad de Taller.

Métodos de separación

Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente 1



de los componentes de

las mezclas.

elaborados por parte del equipo de investigación colaborativa de cuatro alumnos.

parte del alumno.

3ª sesión de laboratorio. Separación de una

mezcla mediante

cambios físicos.

Realización de la actividad experimental de acuerdo a lo indicado por el Manual de Prácticas de Química General (MPQG).

2

Comprensión, aplicación y análisis por parte del alumno. Entrega del reporte de laboratorio de la practica 1 (RP1).

SEMANA 4

Tabla periódica de los elementos químicos.

Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente elaborados por parte del docente. 2

Comprensión, aplicación y análisis por parte del alumno.

Propiedades periódicas de los elementos químicos (periodicidad).




Modelos atómicos

antecedentes al modelo

de la mecánica cuántica.

Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente elaborados por parte del equipo de investigación colaborativa de cuatro alumnos.

1


4ª sesión de laboratorio. Identificación de

metales por ensaye a la

flama.

Realización de la actividad experimental de acuerdo a lo indicado por el MPQG.

2

Comprensión, aplicación y análisis por parte del alumno. Entrega del RP2.

SEMANA 5

Enlaces químicos. Iónico, covalente.




Línea histórica de los

antecedentes de la

constitución de la Tabla

Periódica de los

elementos químicos.


1


5ª sesión de laboratorio. Realización de la actividad experimental de acuerdo a lo indicado por el MPQG.

2 Comprensión, aplicación y análisis por


Identificación de

compuestos iónicos y

compuestos covalentes.

parte del alumno. Entrega del RP3.

SEMANA 6

Enlace covalente y metálico



Enlace molecular Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente elaborados por parte del docente. 1


Asesoría y retroalimentación sobre las actividades de aprendizaje en el taller, aplicación de examen simulacro.

Exposición oral, visual y gráfica por parte del docente. Resolución de ejercicios, formulación de preguntas y dudas de parte de los alumnos.

1

Comprensión, aplicación y análisis del alumno.

Primera evaluación Parcial

Resolución del primer examen escrito con relación al contenido temático de las unidades de competencia 1 hasta la 5.1

2

Realización de la EP1

SEMANA 7

Fuerzas de Vander Walls, puentes de hidrógeno



Ecuación química Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente elaborados por parte del docente. 1



Importancia de los

enlaces químicos en los

estados de agregación

de la materia, así como

en las propiedades y

cambios físicos de la

materia.


1


6ª sesión de laboratorio. Enlace metálico.


2


SEMANA 8


Tipos de reacciones químicas



Balanceo de ecuaciones químicas. Tanteo, algebraico


2

Comprensión, aplicación y análisis por parte del alumno. Resolución de ejercicios


Formula química,

molecular, empírica,

estructural,

condensada,

semicondensada.


1


7ª sesión de laboratorio. Estudio sobre los

diferentes tipos de

reacciones.


2


SEMANA 9

Balanceo de ecuaciones químicas por oxidación reducción.


3



Nomenclatura química

de los compuestos

inorgánicos de acuerdo

a la IUPAC.


1


8ª sesión de laboratorio. Reacciones de Oxidación

Reducción.


2


SEMANA 10

Estequiometría, conceptos de peso molecular, formular, mol.




Resolución de ejercicios

Cálculos estequiometricos


1



Métodos de balanceo

de ecuaciones químicas

a través del ion electrón.


1


9ª sesión de laboratorio. Ley de la conservación

de la materia.

(comprobación)


2


SEMANA 11

Cálculos estequiometricos, reactivo limitante, porcentaje de rendimiento.


3


Asesoría y retroalimentación sobre las actividades de aprendizaje en el taller.


1

Comprensión, aplicación y análisis del alumno.

Segunda evaluación Parcial.

Resolución del segundo examen escrito con relación al contenido temático de las unidades de competencia 5.1 hasta la 6.3.1.

2

Realización de la EP2.

SEMANA 12

Mezclas heterogéneas o sistemas de dispersión. suspensiones


2


Coloides Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente elaborados por parte del docente. 1



Importancia de los

sistemas dispersos

(coloides y

suspensiones) en la


1



industria y en la forma

de vivir y en el

fenómeno de la vida.

10ª sesión de laboratorio. Estequiometría


2


SEMANA 13

Propiedades de coloides Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente elaborados por parte del docente. 2


Mezclas homogéneas o soluciones. Tipos de soluciones.



10ª sesión de laboratorio. Estequiometría en

síntesis de cloruro de

sodio.


2


SEMANA 14

Propiedades de las soluciones.




Propiedades coligativas

de las soluciones


1


11ª sesión de laboratorio. Reactivo Limitante.


2


SEMANA 15

Concentración de soluciones. Unidades físicas. % en masa, % en volumen, masa/volumen, PPM


3

Comprensión, aplicación y análisis por parte del alumno. Resolución de ejercicios.


Concentración de soluciones, Unidades Químicas. Molaridad


1


12ª sesión de Concentración de soluciones. Molaridad.


2


SEMANA 16

Concentración de soluciones, Unidades Químicas. Normalidad.


2



Unidades de

concentración de

soluciones: Molalidad,

formalidad, fracción

molar, tamaño de

partículas.

Exposición oral y visual a través de objetos de aprendizaje previamente elaborados por parte del equipo de investigación colaborativa de cuatro alumnos. 1


Asesoría y retroalimentación sobre las actividades de aprendizaje en el taller.


1

Comprensión, aplicación y análisis del alumno. Entrega del RP12

Tercera evaluación Parcial.

Resolución del Tercer examen escrito con relación al contenido temático de las unidades de competencia 7.1 hasta la 9.2.2.

2

Realización de la EP3.

PERFIL ACADÉMICO DESEABLE DEL RESPONSABLE DE IMPARTIR LA ASIGNATURA

Profesionista en el área de la materia, Licenciatura de Química de preferencia con estudios de posgrado y experiencia académica y laboral.

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