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Universidad Autónoma de San Luis Potosí Coordinación Académica región Altiplano Programas Analíticos de la Licenciatura de Ingeniería de Minerales


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1 Química Inorgánica PROGRAMA ANALÍTICO DATOS BÁSICOS DEL CURSO Tipo de propuesta curricular: Tipo de materia: Materia compartida con otro PE o entidad académica Semestre Horas de teoría por semana ( X ) Nueva creación ( ) Reestructuración ( ) Ajuste ( X ) Obligatoria ( ) Electiva u optativa ( ) Complementaria ( ) otra ( ) No ( X ) Sí Con qué PE se comparte? IMA, IMT y IQ De qué semestre? Primer semestre De qué entidad académica? COARA Programas analíticos Horas de práctica Horas trabajo adicional Créditos por semana estudiante por semana I OBJETIVOS DEL CURSO Programa analítico Objetivo Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: general Conocerá la estructura de los compuestos químicos inorgánicos, sus propiedades físicas y químicas, sus principales usos y su impacto económico y ambiental. Competencia (s) Esta asignatura contribuye al desarrollo de todas las profesional (es) competencias profesionales. que contribuye a desarrollar la materia Competencia (s) transversal (es) Sustentabilidad y responsabilidad social Ético-valoral Pág. 1

2 bjetivos específicos Unidades Unidad 1 Objetivo específico El estudiante conocerá la Teoría Cuántica y la estructura atómica, tomando como referencia las bases experimentales. Al término de la unidad el alumno podrá: Identificar los tipos de radiaciones. Citar ejemplos de radiación electromagnética. Ubicar la luz visible en el espectro electromagnético y su relación con la materia. Diseñar modelos de espectro de emisión y de absorción. Realizar talleres de resolución de problemas para calcular la energía absorbida o emitida por los electrones, velocidad, radio de órbita, frecuencia, longitud de onda y niveles de energía en el modelo del átomo de Bohr. Hacer mapas conceptuales sobre las aportaciones que hicieron a la teoría cuántica Max Planck, Einstein, Sommerfeld, De Broglie y Schrödinger. Explicar relación de la ecuación de Schrödinger con los números cuánticos (n, l, m, s) y los orbítales atómicos (s, p, d, f). Elaborar modelos de las formas de los orbítales. Desarrollar configuraciones electrónicas a partir de números atómicos dados e indicar su paramagnetismo. Deducir su número de oxidación más probable, indicar con que elementos son isoelectrónicos al formar sus iones respectivos. Realizar configuraciones electrónicas de diferentes elementos, y de acuerdo a su electrón diferencial, ubicarlos en la tabla periódica. Unidad 2 El alumno aplicará las propiedades periódicas de los elementos para fundamentar los tipos y propiedades de los compuestos inorgánicos. Al término de la unidad el alumno podrá: Definir los términos: carga nuclear, dimensión atómica, energía de ionización, afinidad electrónica, número de oxidación y electronegatividad. Explicar el comportamiento de los elementos químicos según su ubicación en la tabla periódica moderna. Realizar investigaciones bibliográficas y por Internet del campo de uso industrial de algunos elementos y su impacto económico y ambiental. Distinguir los principales tipos de Compuestos Químicos a través de sus fórmulas, nomenclatura, reactividad e impacto económico y ambiental. Pág. 2

3 Identificar los radicales y como se utilizan para nombrar diferentes tipos de compuestos. Investigar los compuestos más importantes y sus usos e impacto económico y ambiental. Unidad 3 Conocerá los diferentes tipos de enlaces, así como su origen y su influencia en las propiedades físicas y químicas de los compuestos. Al término de la unidad el alumno podrá: Definir e identificar los términos de enlace covalente, iónico y metálico. Identificar las condiciones de formación de un enlace covalente, un enlace iónico y un enlace metálico. Escribir las estructuras de Lewis de compuestos inorgánicos. Aplicar la teoría del enlace valencia para explicar la formación de enlaces σ y π. Aplicar la teoría de repulsión del par electrónico en la capa de valencia para explicar la geometría en moléculas sencillas y en compuestos de coordinación. Realizar los cálculos de % de carácter iónico y % de carácter covalente. Explicar en base a la teoría de bandas el comportamiento de un sólido como aislante, conductor o semiconductor. Propiedades y aplicaciones de las aleaciones más comunes. Aplicar la teoría del orbital molecular para explicar los enlaces σ y π. Explicar la estructura química, usos e impacto económico y ambiental de los cristales, polímeros y cerámicos. Unidad 4 El alumno aplicará las leyes estequiométricas en los diferentes tipos de reacciones químicas. Al término de la unidad el alumno podrá: Definir y discutir en clase el concepto de reacción y ecuación química. Escribir una ecuación química, haciendo uso de la simbología adecuada. Elaborar un mapa conceptual con las características de los diferentes tipos de reacciones químicas. Citar una serie de reacciones químicas de uso común y clasificarlas. Balancear una serie de ecuaciones químicas por el método que se le solicite. (Tanteo, algebraico, oxido reducción, ión electrón). Desarrollar una investigación bibliográfica sobre diferentes tipos de reacciones químicas en procesos industriales, de control de contaminación y de repercusión en el medio ambiente. Con los resultados de la investigación hacer una mesa redonda. Explicar el concepto de estequiometría aplicado a formulas químicas y reacciones químicas. Aplicar las leyes de la estequiometría en diferentes ejemplos. Realizar cálculos de composición porcentual, formula mínima, formula molecular. Definir y discutir en clase los conceptos: átomo-gramo, molgramo, volumen-gramo molecular, número de Avogadro. Resolver problemas de conversión en compuestos químicos de molgramo a átomo- gramos, átomo-gramos a volumen-gramos, mol-gramo a volumen- gramos. Resolver problemas en reacciones química de relaciones estequiométricas masa/masa. volumen/masa, masa/mol, mol/masa. Establecer la diferencia entre reactivo limitante, reactivo en exceso y porcentaje de rendimiento. Realizar cálculos estequiométricos aplicados a reacciones químicas e interpretar los resultados. Pág. 3

4 D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS Unidad 1 Teoría cuántica y estructura atómica. 18h Tema 1.1 Base experimental de la teoría cuántica Introducción: Conversión de unidades, definición de Química, clasificación de la materia, propiedades Físicas y Químicas, Cambios Físicos y Químicos Sustancias, Mezclas Elementos y compuestos Átomos y Moléculas Escalas de temperatura y notación científica El descubrimiento del átomo y las partículas subatómicas Postulados de Dalton Experimentos de Rutherford, Millikan Número atómico, número de masa e isótopos Teorías de la luz (propiedades de ondas y radiación electromagnética), Radicación del cuerpo negro, teoría de Max Planck, Efecto fotoeléctrico Espectros de emisión y series espectrales. Tema 1.2. Átomo de Bohr Aportaciones de Bohr al modelo mecánico cuántico Teoría atómica de Sommerfeld. Tema 1.3. Estructura atómica Principio de incertidumbre de Heisemberg Principio de dualidad postulado de De Broglie Ecuación de onda de Schrödinger Significado físico de la función de onda Orbítales atómicos y números cuánticos Principio de Exclusión de Pauli. Tema 1.4. Distribución electrónica en sistemas polielectrónicos Configuración electrónica de los elementos Principio de construcción Principio de la Máxima multiplicidad de Hund Ubicación periódica de acuerdo al electrón diferencial. Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Leer la bibliografía recomendada, resolver los ejercicios señalados por el profesor y entregar las tareas. La clase se impartirá mediante sesiones expositivas por parte del maestro y la participación del alumno será esencial en las tareas y trabajos de instigación con la finalidad de complementar los temas y tópicos del curso Prácticas en el laboratorio, lecturas de la bibliografía recomendada, tareas y ejercicios en clases. Pág. 4

5 Unidad 2. Periodicidad y nomenclatura de los compuestos químicos inorgánicos 10 h Tema 2.1 Elementos químicos, su clasificación y propiedades periódicas Clasificación general de los elementos químicos en la tabla periódica Variación periódica de las propiedades de los elementos: radio atómico, radio iónico, energía de ionización, afinidad electrónica Usos e impacto económico y ambiental de los elementos Tema 2.2. Compuestos inorgánicos Tipos y nomenclaturas: sales, óxidos, ácidos, hidróxidos hidruros y compuestos de coordinación Usos e impacto económico y ambiental de compuestos Lecturas y otros Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Leer la bibliografía recomendada, resolver los ejercicios señalados por el profesor y entregar las tareas La clase se impartirá mediante sesiones expositivas por parte del maestro y la participación del alumno será esencial en las tareas y trabajos de instigación con la finalidad de complementar los temas y tópicos del curso Prácticas en el laboratorio, lecturas de la bibliografía recomendada, tareas y ejercicios en clases. Unidad 3 Enlaces quimicos Tema 3.1 Tipos de enlaces, origen y propiedades físicas y químicas Símbolos de puntos de Lewis, electronegatividad y número de oxidación, escritura de las estructuras de Lewis Enlaces iónicos Requisitos para la formación del enlace iónico Propiedades de los compuestos iónicos Formación de iones Redes cristalinas Estructura Energía reticular de los compuestos iónicos Radios iónicos Enlaces covalentes Teorías para explicar el enlace covalente y sus alcances Enlace de valencia Orbital molecular Teoría de repulsión del par electrónico de la capa de valencia Enlace metálico Teoría del enlace y propiedades Clasificación en base a su conductividad eléctrica: conductores, semiconductores y aislantes Fuerzas intermoleculares. Tema 3.2.Cristales, polímeros y cerámicos Estructura química. Lecturas y Leer la bibliografía recomendada, resolver los ejercicios señalados por el otros recursos profesor y entregar las tareas 10 h Pág. 5

6 Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje La clase se impartirá mediante sesiones expositivas por parte del maestro y la participación del alumno será esencial en las tareas y trabajos de instigación con la finalidad de complementar los temas y tópicos del curso Prácticas en el laboratorio, lecturas de la bibliografía recomendada, tareas y ejercicios en clases Unidad 4 Estequiometria 26 h Tema 4.1. Reacciones químicas Reacciones químicas, clasificación y aplicación R. de combinación R. de descomposición R. de sustitución R. de neutralización R. de óxido-reducción Ejemplo de reacciones en base a la clasificación anterior, incluyendo reacciones con utilidad (de procesos industriales, de control de contaminación ambiental, de aplicación analítica, etc.). Tema 4.2 Balanceo de reacciones químicas Por el método de tanteo Por el método algebraico Por método redox Por el método del ión-electrón. Tema 4.3 Concepto de estequiometría y Leyes estequiométricas Ley de la conservación de la materia Ley de las proporciones constantes Ley de las proporciones múltiples. Tema 4.4 Cálculos estequiométricos A Unidades de medida usuales en estequiometría Átomo gramo Mol gramo Volumen gramo molecular Número de Avogadro Cálculo de formas empíricas Cálculo de por ciento de composición. Pág. 6

7 Tema 4.5 Cálculos estequiométricos B Relaciones peso-peso Relaciones peso-volumen Cálculos en donde intervienen los conceptos de: Reactivo limitante, Reactivo en exceso, Grado de conversión o rendimiento. Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Leer la bibliografía recomendada, resolver los ejercicios señalados por el profesor y entregar las tareas La clase se impartirá mediante sesiones expositivas por parte del maestro y la participación del alumno será esencial en las tareas y trabajos de instigación con la finalidad de complementar los temas y tópicos del curso Prácticas en el laboratorio, lecturas de la bibliografía recomendada, tareas y ejercicios en clases E) ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE 1. Conocimiento de material, equipo y reglas de laboratorio: C o n o c e r á el material, equipo, reglas de seguridad y el manejo de sustancias peligrosas. 2. Efecto Fotoeléctrico: Experimentalmente encontrar el voltaje de umbral para diferentes tipos de luz (Luz blanca, luz de sodio, luz ultravioleta, entre otros.). 3. Efecto Fotoeléctrico: Experimentalmente encontrar el voltaje de umbral para la luz de sodio y con su longitud de onda, calcular la energía de ionización de una celda fotoeléctrica. 4. Espectroscopia: Experimentalmente visualizar los colores y ubicación de las líneas espectrales de diferentes tipos de luz (Luz blanca, luz de sodio, luz ultravioleta, de neón, de oxígeno, etc.), utilizando el espectroscopio de Kirchhof y Bunsen para conocer su funcionamiento. 5. Clasificación y ley Periódica de los elementos químicos (Parte I): Conocer experimentalmente propiedades físicas, propiedades químicas, grado de reactividad, velocidad de reacción y tipos de precipitados de algunos elementos químicos. 6. Clasificación y ley Periódica de los elementos químicos (Parte II): Conocer experimentalmente propiedades físicas, propiedades químicas, grado de reactividad, velocidad de reacción y tipos de precipitados de algunos elementos químicos. 7. Enlaces Químicos: Comprobar y comparar experimentalmente las propiedades de los enlaces químicos y la conductividad eléctrica de algunos compuestos en solución (Cloruro de sodio, sulfato cúprico, alcohol etílico, hidróxido de amonio, agua destilada, ácido sulfúrico, entre otros). 8. Determinación del peso equivalente del magnesio: Determinar experimentalmente el peso equivalente del magnesio, calculando cuántos gramos de magnesio se requieren para liberar gramos de hidrógeno del ácido clorhídrico. F) EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primer examen parcial 16 sesiones Unidad 1 25 % Segundo examen parcial 16 sesiones Unidad 2 25 % Tercer examen parcial 16 sesiones Unidad 3 25 % Cuarto examen parcial 16 sesiones Unidad 4 25 % Pág. 7

8 Laboratorio El laboratorio podrá tener hasta una ponderación correspondiente al 20% en cada parcial siempre y cuando se tenga el 75% de prácticas aprobadas y el 90% de asistencia al laboratorio, de lo contrario esta calificación será No acreditado y el alumno tendrá que recursar la materia. Examen ordinario Promedio de los cuatro parciales con laboratorio aprobado TOTAL 100 % G) BIBLIOGRAFÍA Y RECURSOS INFORMÁTICOS Textos básicos: 1. Chang, Raymond. Química. México: McGraw Hill, 7a. edición, Textos complementarios: 1. Brown, L. Theodore, LeMay H. Eugene, Bursten E. Bruce. Química: La Ciencia Central. México: Prentice Hall, Kotz, John C., Treichel, Paul M. Química y Reactividad Química. México: Thomson 5ª Edición, Whiten W., Kennet, Gailey D., Kennet, Davis E., Raymond. Química General. México: McGraw Hill, Solìs C., Hugo E. Nomenclatura Química. McGraw Hill, Flinn A., Richard, Trojan K., Paul. Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones. México: McGraw Hill, Spence N.,James, Bodner M., George, Rickard H., Lyman. Química: Estructura Dinámica. México: CECSA. 1ª Edición, Sonessa, A. y Ander, P. Principios Básicos de Química. LIMUSA. Sitios de Internet: /nuevo.html HTML/entre_super.htm Pág. 8

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