Guía 2015 - Alojamientos Universidad de Valladolid

GUÍA DOCENTE
ASIGNATURA:
QUÍMICA I (6 ECTS)
GRADO EN QUÍMICA
Curso 1º, primer cuatrimestre
2
FICHA TÉCNICA DE LA ASIGNATURA
Denominación de la asignatura
Materia
Módulo
Titulación
Plan
Período de impartición
Primer Cuatrimestre
Nivel/Ciclo
Créditos ECTS
Lengua en que se imparte
Profesores responsables
Datos de contacto (email,
teléfono…)
Horario de tutorías
(es conveniente pedir cita
previa por correo electrónico)
Química I
Química
Química
Grado en Química
Código
Tipo / Carácter: Formación Básica (FB)/Obligatorio
Curso: 1º
6
Castellano
Jesús Ángel Miguel García, Jesús Mª Martínez de
Ilarduya Martínez de Ilarduya, Camino Bartolomé
Albistegui
Dr. Jesús Ángel Miguel (Grupo A):
Química Inorgánica (3ª planta bloque Química),
despacho 336
Tutorías: Lunes de 17 a 20 h; martes, miércoles y
jueves de 13:00 a 14:00 h
e-mail: jamiguel@qi.uva.es
Dra. Camino Bartolomé (Grupo B):
Química Inorgánica (3ª planta bloque Química),
despacho 338
Tutorías: Martes de 16 a 19 h; lunes, miércoles y
jueves de 13:00 a 14:00 h
e-mail: caminob@qi.uva.es
Dr. Jesús Mª Martínez de Ilarduya (Grupo C):
Química Inorgánica (3ª planta bloque Química),
despacho 305
Tutorías: Lunes de 16 a 19 h; martes, miércoles y
jueves de 13:00 a 14:00 h
e-mail: jmi@qi.uva.es
Departamento:
Área de Conocimiento
Química Física e Inorgánica
Química Inorgánica
3
Situación / Sentido de la asignatura
Contextualización
Relación con otras materias
Prerrequisitos
Homogeneizar los conocimientos previos de
Química.
Química II, Química III, Química IV,
Operaciones básicas de laboratorio I y II
Conocer los conceptos básicos de Química que
forman parte de la ESO y del Bachillerato
Contribución al desarrollo de competencias
Competencias Ser capaz de comunicarse con corrección tanto de forma oral como escrita.
generales
Ser capaz de resolver problemas tanto de naturaleza cualitativa como
cuantitativa y de tomar decisiones.
Se capaz de encontrar y manejar información, tanto de fuentes primarias
como secundarias.
Se capaz de trabajar de forma eficaz y autónoma mediante la planificación
y la organización de su trabajo y de su tiempo.
Poseer los hábitos, capacidad de aprendizaje y autonomía necesarios para
proseguir su formación posterior.
Conocer y apreciar las responsabilidades éticas y profesionales
Competencias Conocer y manejar los aspectos principales de terminología química.
específicas
Conocer la Tabla Periódica, su utilidad y las tendencias periódicas en las
propiedades de los elementos.
Conocer los modelos y principios fundamentales de enlace entre los
átomos, los principales tipos de compuestos a que esto da lugar y las
consecuencias en la estructura y propiedades de los mismos.
Conocer los principales tipos de compuestos orgánicos e inorgánicos.
Ser capaz de demostrar el conocimiento y comprensión de conceptos,
principios y teorías esenciales en relación con la química.
Ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos a la resolución de
problemas cualitativos y cuantitativos.
Ser capaz de analizar, interpretar y evaluar información química y datos
químicos.
Objetivos generales de la asignatura
Homogeneizar los conocimientos previos de Química.
Nombrar y formular compuestos químicos con soltura, exceptuando los compuestos
orgánicos.
Manejar los conceptos fundamentales en la descripción del átomo y de su estructura
electrónica. Comprender la relación entre esta estructura y el comportamiento químico de
los elementos.
Predecir la configuración electrónica de un átomo.
Conocer la Tabla periódica y predecir las propiedades atómicas de los elementos de acuerdo
con las tendencias periódicas.
Ser capaces de predecir la geometría de las moléculas.
Ser capaces de predecir la simetría de las moléculas.
Manejar los conceptos fundamentales de la Teoría de enlace de valencia en la descripción
del enlace covalente.
4
Manejar los conceptos fundamentales de la Teoría de orbitales moleculares en la
descripción del enlace covalente de moléculas diatómicas.
Comprender la relación entre esta estructura y el comportamiento químico de las moléculas.
Conocer los distintos tipos de interacciones responsables de las interacciones entre
moléculas y su efecto en las propiedades físicas.
Reconocer los distintos tipos de enlace responsables de la formación de los compuestos
químicos.
Conocer los tipos de estructuras más habituales en sólidos.
Predecir cualitativamente algunas propiedades de los compuestos de acuerdo con el tipo de
enlace y su estructura.
Una vez que el alumno ha cursado la asignatura debe ser capaz de aplicar los conceptos
básicos de enlace y estructura a la resolución de problemas.
Que el alumno aprenda a utilizar el lenguaje científico y a relacionar aspectos
microscópicos y macroscópicos de la materia.
Sentar bases sólidas para que los alumnos puedan continuar con éxito el aprendizaje en
asignaturas posteriores.
Tabla de dedicación del alumno a la asignatura
Horas presenciales: 60
Clases teóricas: 40
Clases prácticas: 10
Actividades
académicamente
dirigidas: 5
Evaluación: 5
Horas no presenciales: 90
Trabajo autónomo Trabajo autónomo Realización
de Preparación
sobre
contenidos sobre
contenidos trabajos, informes, orientada
a
teóricos: 40
prácticos: 20
memorias…
evaluación: 30
Programa básico de la asignatura:
1.-
Nomenclatura y Formulación en Química Inorgánica.
2.-
Estructura electrónica de los átomos.
3.-
La Tabla Periódica y propiedades periódicas.
4.-
Modelo de Lewis y Geometría molecular.
5.-
Introducción a la simetría molecular.
6.-
El enlace covalente.
7.-
Interacciones entre moléculas.
8.-
Estructura cristalina.
9-
Sólidos covalentes no moleculares.
10.-
Sólidos iónicos.
11.-
Relaciones composición, enlace, estructura.
la
5
Programa detallado de la asignatura:
1- Nomenclatura y Formulación en Química Inorgánica.
2.- Estructura electrónica de los átomos. Modelos clásicos. Introducción a la Mecánica Cuántica.
Estructura electrónica de átomos unielectrónicos: ecuación de Schrödinger, niveles de energía,
números cuánticos, orbitales atómicos. Estructura electrónica de los átomos polielectrónicos: carga
nuclear efectiva. Configuraciones electrónicas: principio de construcción.
3.- La Tabla Periódica y propiedades periódicas. La tabla periódica moderna. Variación
periódica de radios, potenciales de ionización y afinidades electrónicas. Electronegatividad.
4- Modelo de Lewis y Geometría molecular. Estructuras de Lewis: asignación de cargas
formales y estados de oxidación. Modelo de repulsión de pares de electrones de la capa de
valencia (VSEPR) para la predicción de la geometría molecular.
5- Introducción a la simetría molecular. Elementos y operaciones de simetría. Grupos puntuales.
Asignación del grupo puntual. Tablas de caracteres. Aplicaciones de la simetría a la predicción de
algunas propiedades moleculares.
6- El enlace covalente. Teoría de enlace de valencia: Resonancia, hibridación e isolobularidad.
Teoría de orbitales moleculares: moléculas diatómicas homo- y heteronucleares, polaridad, orden
de enlace, orbitales frontera, magnetismo. Aplicación de la simetría a la construcción de orbitales
moleculares: la molécula de agua.
7- Interacciones entre moléculas. Propiedades eléctricas de las moléculas: momento dipolar y
polarizabilidad. Interacciones electrostáticas: fuerzas de van der Waals. Enlace de hidrógeno.
Consecuencias: estados de agregación.
8- Estructura cristalina. Celdilla unidad. Empaquetamientos de esferas: empaquetamientos
compactos y sus huecos. Empaquetamientos de poliedros.
9- Sólidos covalentes no moleculares. Estructuras habituales en metales. Polimorfismo.
Aleaciones. Sólidos covalentes no metálicos. Teoría de Orbitales Moleculares aplicada a sólidos:
Teoría de Bandas. Propiedades eléctricas: conductores, semiconductores, aislantes.
10- Sólidos iónicos. Estructuras características de sólidos iónicos. Defectos estructurales.
Racionalización de la estructura de un sólido iónico. Radios iónicos. Entalpía de red: métodos de
cálculo; ciclos termoquímicos (Born-Haber).
11- Relaciones composición, enlace, estructura. Relación de las propiedades atómicas con el tipo
de enlace. Situaciones intermedias de enlace.
6
Bloque temático 1
Bloque temático 1º: Nomenclatura y Tabla Periódica
Contextualización Homogeneizar los conocimientos de Nomenclatura, estructura
y justificación
electrónica y propiedades periódicas.
Objetivos
de Nombrar y formular compuestos químicos con soltura, exceptuando los
aprendizaje
compuestos orgánicos.
Manejar los conceptos fundamentales en la descripción del átomo y de su
estructura electrónica.
Comprender la relación entre esta estructura y el comportamiento químico de
los elementos.
Predecir la configuración electrónica de un átomo.
Contenidos
Conocer la Tabla periódica y predecir las propiedades atómicas de los
elementos de acuerdo con las tendencias periódicas
1- Nomenclatura y Formulación en Química Inorgánica.
2.- Estructura electrónica de los átomos. Modelos clásicos. Introducción a
la Mecánica Cuántica. Estructura electrónica de átomos unielectrónicos:
ecuación de Schrödinger, niveles de energía, números cuánticos, orbitales
atómicos. Estructura electrónica de los átomos polielectrónicos: carga
nuclear efectiva. Configuraciones electrónicas: principio de construcción.
3.- La Tabla Periódica y propiedades periódicas. La tabla periódica
moderna. Variación periódica de radios, potenciales de ionización y
afinidades electrónicas. Electronegatividad.
Métodos docentes Ver al final
Plan de trabajo
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Evaluación
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Bibliografía
Apuntes de Nomenclatura y Formulación.
básica
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Bibliografía
complementaria
L.F. Bertello, C. Pico, Nomenclatura de Química Inorgánica:
recomendaciones de 1990, editado por RSEQ y Fundación Ramón Areces en
2001. 1 ejemplar en biblioteca Facultad de Ciencias.
E. Quiñoá, R. Riguera, J. M. Vila, Nomenclatura y formulación de
compuestos inorgánicos. Una guía de estudio y autoevaluación. 2ª edición.
MacGraw-Hill, 2006. 2 ejemplares en biblioteca Química Inorgánica y 2
ejemplares de ediciones anteriores en Facultad de Ciencias. ISBN: 978-84481-4625-2
M.A. Ciriano y P. Román Polo, Nomenclatura de Química Inorgánica.
Recomendaciones de la IUPAC de 2005. Prensas universitarias de Zaragoza,
2007. 2 ejemplares en biblioteca Facultad de Ciencias.
Recursos Internet
Tablas periódicas interactivas:
http://www.thatquiz.org/es/practice.html?periodictable exámenes de la
Tabla Periódica
http://www.webelements.com
7
http://www.periodicvideos.com/ contiene vídeos de los elementos
http://www.mcgraw-hill.es/bcv/tabla_periodica/mc.html (en español)
http://es.inspire.eun.org/index.php/C3-5-15 Tetris
Tablas Periódicas históricas o de formas originales:
http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt.html
http://pontotriplo.org/triplepoint/2007/05/the_best_55_online_periodic_table
s.html
http://mangasverdes.es/2009/03/11/top-50-tablas-periodicas-divertidas-osorprendentes/
Carga de trabajo 1.3 (32.5)
en créditos ECTS
Bloque temático 2
Bloque temático 2º: Moléculas
Contextualización Homogeneizar los conocimientos sobre la estructura electrónica de las
y justificación
moléculas, su geometría y simetría.
Objetivos
de Predecir la estructura electrónica (utilizando la teoría de Lewis) y la
aprendizaje
geometría de moléculas sencillas (utilizando VSEPR).
Asignar el grupo puntual y los elementos de simetría básicos de una
molécula.
Manejar los conceptos fundamentales de la Teoría de enlace de
valencia en la descripción del enlace covalente.
Manejar los conceptos fundamentales de la Teoría de orbitales
moleculares en la descripción del enlace covalente de moléculas
diatómicas.
Comprender la relación entre esta estructura y el comportamiento
químico de las moléculas.
Conocer los distintos tipos de interacciones responsables de las
interacciones entre moléculas y su efecto en las propiedades físicas.
Contenidos
4- Modelo de Lewis y Geometría molecular. Estructuras de Lewis:
asignación de cargas formales y estados de oxidación. Modelo de
repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (VSEPR) para
la predicción de la geometría molecular.
5- Introducción a la simetría molecular. Elementos y operaciones de
simetría. Grupos puntuales. Asignación del grupo puntual. Tablas de
caracteres. Aplicaciones de la simetría a la predicción de algunas
propiedades moleculares.
6- El enlace covalente. Teoría de enlace de valencia: Resonancia,
hibridación e isolobularidad. Teoría de orbitales moleculares:
moléculas diatómicas homo- y heteronucleares, polaridad, orden de
enlace, orbitales frontera, magnetismo. Aplicación de la simetría a la
8
construcción de orbitales moleculares: la molécula de agua.
7- Interacciones entre moléculas. Propiedades eléctricas de las
moléculas: momento dipolar y polarizabilidad. Interacciones
electrostáticas: fuerzas de van der Waals. Enlace de hidrógeno.
Consecuencias: estados de agregación.
Métodos docentes
Plan de trabajo
Evaluación
Bibliografía
básica
Bibliografía
complementaria
Recursos Internet
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Fotocopias de trasparencias.
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Animaciones:
http://treefrog.fullerton.edu/chem/at.html Animaciones estructura de
Lewis, VSEPR y OM.
www2.uah.es/edejesus (página de E. de Jesús, Universidad de Alcalá):
Animaciones sobre VSEPR.
Carga de trabajo 2.1 (52.5)
en créditos ECTS
Bloque temático 3
Bloque temático 3: Sólidos
Contextualización Homogeneizar los conocimientos sobre los diferentes tipos de enlace
y justificación
que dan lugar a sólidos, su estructura y propiedades que se derivan.
Objetivos
de Conocer los modelos para sólidos más habituales: esferas y poliedros.
aprendizaje
Conocer los empaquetamientos básicos y sus huecos.
Saber describir los tipos de estructuras más habituales en sólidos y
predecir la que presentará un compuesto.
Manejar los conceptos fundamentales de la Teoría de Bandas para
describir sólidos y sus propiedades eléctricas.
Manejar los conceptos fundamentales de la Teoría del modelo iónico.
Ser capaz de calcular la entalpía de red, de forma teórica y experimental
(ciclo termoquímico).
Reconocer los distintos tipos de enlace responsables de la formación de
los compuestos químicos.
Contenidos
Predecir cualitativamente algunas propiedades de los compuestos de
acuerdo con el tipo de enlace y su estructura.
8- Estructura cristalina. Celdilla unidad. Empaquetamientos de
9
esferas:
empaquetamientos
compactos
Empaquetamientos de poliedros.
y
sus
huecos.
9- Sólidos covalentes no moleculares. Estructuras habituales en
metales. Polimorfismo. Aleaciones. Sólidos covalentes no metálicos.
Teoría de Orbitales Moleculares aplicada a sólidos: Teoría de Bandas.
Propiedades eléctricas: conductores, semiconductores, aislantes.
10- Sólidos iónicos. Estructuras características de sólidos iónicos.
Defectos estructurales. Racionalización de la estructura de un sólido
iónico. Radios iónicos. Entalpía de red: métodos de cálculo; ciclos
termoquímicos (Born-Haber).
11- Relaciones composición, enlace, estructura. Relación de las
propiedades atómicas con el tipo de enlace. Situaciones intermedias
de enlace.
Métodos docentes Ver al final
Plan de trabajo
Ver al final
Evaluación
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Bibliografía
Fotocopias de trasparencias.
básica
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Bibliografía
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complementaria
Carga de trabajo 2.6 (65)
en créditos ECTS
General para los 3 bloques
Métodos
docentes
Plan
trabajo
Las clases teóricas corresponden a lecciones magistrales participativas en
las que el alumno inteviene mediante la formulación de preguntas al
profesor o contestando las que el profesor plantea a lo largo de la
impartición de los contenidos.
de Las clases de problemas y seminarios consisten en la resolución de
ejercicios y casos prácticos previamente preparados por el alumno o
planteados durante la clase. Algunos de estos seminarios pueden emplearse
para profundizar en conceptos de especial dificultad, haciendo hincapié en
sus aspectos más prácticos. Estas clases y el trabajo autónomo de los
alumnos para prepararlas son fundamentales para desarrollar las
competencias específicas referidas a destrezas y habilidades.
Los alumnos participarán en sesiones de tutorías con los profesores
responsables de las asignaturas. En ellas se trabaja sobre las dificultades
concretas que plantea cada alumno.
Adicionalmente se plantea, como mínimo, una clase en la sala de
ordenadores para trabajar algunas de las teorías expuestas. En concreto, la
teoría VSEPR se visualizará utilizando el programa gratuito Mercury del
10
Cambridge Structural Database Centre británico.
Igualmente se mostrará a los alumnos, mediante el ordenador y conexión a
internet de cada aula, la utilización de recursos interactivos accesibles
gratuitamente en la red y que les pueden ayudar a resolver problemas y/o
autoevaluarse.
Además para la obtención de ejercicios y autoevaluaciones, así como para
su devolución por parte del alumno se utilizará la plataforma Moddle del
campus virtual de la Uva.
El trabajo autónomo, no presencial, de los alumnos viene a constituir un
60% de la carga de trabajo global. Para apoyar y controlar este trabajo,
existirán 4 tutorías obligatorias a lo largo del curso.
Se establece un horario de tutorías en el que el alumno puede acudir a
consultar a sus profesores cualquier duda o asunto relacionado con la
asignatura.
Evaluación
1. Examen de nomenclatura (nomenclatura, configuraciones
electrónicas y Tabla Periódica). En este examen el alumno debe demostrar
que es capaz de formular y nombrar compuestos, que conoce la Tabla
periódica de los elementos y que, dado un elemento o su número atómico
es capaz de escribir su configuración electrónica. La calificación requerida
para superar este examen es 7 sobre 10. La prueba se podrá realizar tanto al
término de los tres primeros temas, como el mismo día del examen final.
Se guarda para la convocatoria extraordinaria.
2.
30% de la calificación:
2.1 Control (prueba objetiva) temas 2-7 (bloques introducción-moléculas).
2.2 Trabajo personal en clases prácticas, tutorías-aula y tutorías
programadas, así como entrega de ejercicios y autoevaluaciones.
3. Examen final (70% de la calificación): este examen consistirá en
cuestiones y ejercicios sobre todo el contenido de la asignatura y se
realizará en la fecha prevista por la Facultad.
Bibliografía
básica
D. F. Shriver, P. W. Atkins, Química Inorgánica, 4ª edición, McGraw Hill,
México D.F., 2008. 3 ejemplares en biblioteca Facultad de Ciencias.
ISBN: 978-970-10-6531-0
2ª edición, Reverté, Barcelona, 1997 (vol. 1). 6 ejemplares en biblioteca
Facultad de Ciencias. ISBN: 84-291-7004-9
R. Chang, Química, 10ª edición, McGraw-Hill, 2010. 2 ejemplares en
Química Inorgánica y 9 ejemplares de ediciones anteriores en biblioteca
Facultad de Ciencias
ISBN: 978-607-15-0307-7
J. Casabó i Gispert, Estructura Atómica y Enlace Químico, Reverté,
Barcelona, 1996. 3 ejemplares en biblioteca Facultad de Ciencias.
ISBN: 84-291-7189-4
11
Bibliografía
complementa
ria
O. Mó Romero, M. Yañez Montero, Enlace Químico y Estructura
molecular, 2ª edición, Cálamo, Barcelona, 2002. 1 ejemplar (2 de ediciones
anteriores) en biblioteca Facultad de Ciencias. ISBN: 8495860120
R.H. Petrucci, F. G. Herring, J. D. Madura, C. Bissonnette, Química
General, 10ª edición, Prentice Hall, Madrid, 2011. ISBN: 978-84-8322-6803, 5 ejemplares de ediciones anteriores en biblioteca Facultad de Ciencias.
Recursos
Internet
Animaciones:
http://www.librosite.net/data/glosarios/petrucci/videos/contenidos.htm
vídeos de todos los contenidos del curso. Página de recursos del libro R.H.
Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, "Química General".
Enciclopedia: www.wikipedia.org, siendo conveniente revisar la entrada
buscada en español y en inglés (generalmente más completa).
Premios Nobel: www.nobel.se. Se trata de las páginas oficiales de los
Premios Nobel.
Las páginas de la Federación española de Empresas Químicas y Plásticos
www.feique.org
Páginas web especializada en metales: http://www.key-to-metals.com/
Una dirección especializada en cuestiones relacionadas con la Química es:
http://www.chemweb.com
Otra dirección que contiene gran número de direcciones interesantes en
Química y que permite hacer búsquedas en la red es la de la Universidad de
Sheffield (Reino Unido): www.shef.ac.uk/chemistry/chemdex/
Páginas de Organismos oficiales españoles:
Secretaría
de
Estado
de
Educación
y
Universidades:
www.educacion.es/educacion/universidades/
Ministerio de Ciencia y Tecnología: www.micinn.es/portal/site/MICINN/
Grupo especializado de Química Organometálica: www.scc.um.es/gi/gqo
Real Sociedad Española de Química: www.ucm.es/info/rsequim
Por supuesto siempre cabe la posibilidad de hacer búsquedas con palabras
clave con cualquiera de los buscadores más populares de Internet para
intentar encontrar materiales específicos, a veces de buena calidad,
sobretodo si han sido preparados desde universidades o centros de
investigación. Destaca el buscador de la dirección www.google.com.
Recursos
necesarios
Las aulas de la Facultad de Ciencias previstas para la docencia de esta
asignatura ya poseen: pizarra normal, ordenador con conexión a internet +
cañón de video.
Adicionalmente, disponen de mesas y sillas móviles para poder trabajar en
grupos en el aula.
Para las sesiones de informática (uso individual de recursos gratuitos de
internet) se utilizará alguna de las aulas multimedia de la Facultad de
Ciencias.
12
Cronograma (por bloques temáticos)
Bloque temático
Carga
ECTS
1.3
Período previsto de
desarrollo
9T + 2P + 1Tu + C
2T+ 1P + 1Tu
NOMENCLATURA Y TABLA PERIÓDICA
1- Nomenclatura y Formulación en Química
Inorgánica.
2.- Estructura electrónica de los átomos.
5 T + 0.5 P
3.- La Tabla Periódica y propiedades periódicas.
2T + 0.5 P +1C
MOLECULAS
2.1
14T + 4P + 2Tu + C
4- Modelo de Lewis y Geometría molecular.
3T + 1P + 1Tu
5- Introducción a la simetría molecular.
3T + 2P + 1Tu
6- El enlace covalente.
5T
7- Interacciones entre moléculas.
3T + 1P + 1C
SÓLIDOS
2.6
17T + 4P + 2Tu +3C
8- Estructura cristalina.
3T + 1P + 1Tu
9- Sólidos covalentes no moleculares.
5T + 1 P
10- Sólidos iónicos.
6T+ 1P
11- Relaciones composición, enlace, estructura.
3T + 1P + 1Tu + 3C
TOTAL:
6
40T + 10P + 5Tu + 5C
T = hora de clase teórica; P = hora de clase práctica (problemas); Tu: hora de tutoría en grupo
obligatoria; C = control.
Evaluación – Tabla resumen
Instrumento – procedimiento
Prueba Nomenclatura
Prueba objetiva
Autoevaluación
Entrega de ejercicios
Tutoría obligatoria
Participación
en
clases
problemas
Examen final
Peso en la Observaciones
nota final
Viernes 25 de septiembre
30%
Semana 9-13 noviembre
de
70%
Fechas previstas por la Facultad:
Conv. Ordinaria: 12-1-2016
Conv. Extraordinaria: 4-2-2016