Fisicoquímica I

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO
NOMBRE DE LA UNIDAD
ACADÉMICA:
NOMBRE DEL PROGRAMA
ACADÉMICO:
NOMBRE DE LA UNIDAD DE
APRENDIZAJE:
Facultad de Química
Biología Experimental
Fisicoquímica I
CO O PRE REQUISITOS:
CO CURSADO:
CURSADO Y APROBADO:
CURSADO:
Ninguno
Ninguno
Cálculo de una variable
CARACTERIZACIÓN DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
DISCIPLIFORMATIMETODOLÓX GICA
NAR
VA
X ÁREA
ÁREA
ÁREA PROFEBÁSICA
GENERAL
SIONAL
CURSO
TALLER
LABORATOX RIO
CLAVE:
FQ-20111
HORAS/SEMANA/SEMES
-TRE
3
TEORÍA:
2
PRÁCTICA:
8
CRÉDITOS:
POR EL TIPO DE
CONOCIMIENTO:
POR LA DIMENSIÓN DEL
CONOCIMIENTO:
POR LA MODALIDAD DE
SEMINAABORDAR EL
RIO
CONOCIMIENTO:
POR EL CARÁCTER DE LA
OBLIGATORECURSAOPTATIVA
SELECTIACREDI
X BLE
X
UNIDAD DE APRENDIZAJE:
RIA
VA
-TABLE
X NO
ES PARTE DE UN TRONCO
SÍ
COMÚN:
COMPETENCIA (S) GENERAL(ES) DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE:
El alumno será capaz de aplicar las herramientas de la termodinámica a la química, para: A) explicar(comprensión) los factores
que afectan a la energética y espontaneidad de una reacción; B) obtener (aplicación) a partir de datos experimentales y de tablas
los cambios de entalpía en las reacciones químicas más importantes; C) incorporar en estos temas ejes transversales como son la
relación del hombre con el medio ambiente y el desarrollo sustentable, comprendiendo el impacto de la actividad humana en el
entorno. D) Podrá analizar las implicaciones que tienen el avance científico y tecnológico en la sociedad y el medio ambiente y
E) Podrá desarrollar modelos que representen la realidad y generen nuevos conocimientos.
CONTRIBUCIÓN DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE AL LOGRO DEL PERFIL DE EGRESO
Adquirir los conocimientos formativos de la Fisicoquímica, complementados por temas que les amplíen sus potenciales de
comunicación y cultura en el área científica, para conformar la homogeneización de los requisitos necesarios y logre
desempeñarse adecuadamente en la complementación de los estudios de la Licenciatura de su elección. Proporcionará una
formación integral, promoviendo la adquisición de competencias para el trabajo en equipo estimulará el espíritu crítico,
fomentando el autoaprendizaje, el respeto a su persona, a la sociedad y al entorno; creando una actitud de responsabilidad y
liderazgo, considerando en todo momento los valores éticos.
UNIDADES Y OBJETOS DE ESTUDIO
OBJETIVO: Comprender las leyes de la termodinámica y su aplicación a la termoquímica y comprender el comportamiento de los gases.
Entenderá el comportamiento energético de sistemas de un solo componente.
CONTENIDO
1. Definiciones fundamentales. 1.1. Sistemas Termodinámicos. 1.2. Atributos macroscópicos. 1.3. Estado Termodinámico. 1.4.
Equilibrio Termodinámico. 1.5. Variables Intensivas y Extensivas. 1.6. Funciones de Punto y de Trayectoria. Diferenciales
exactas e inexactas. 1.7. Procesos Reversibles e Irreversibles
2. Ley Cero de la Termodinámica. 2.1. Ley Cero de la Termodinámica. 2.2. Definición de Temperatura y de Termómetro. 2.3.
Escala absoluta de Temperatura.
3. Ecuación de estado. 3.1. Gas ideal y su ecuación de estado. 3.2. Ley de Dalton. 3.3. Ley de la Distribución Barométrica. 3.4.
Desviaciones de la idealidad y Gases Reales. 3.5. Modelos de Gases Reales (Van der Waals, Berthelot, Dieterici, Virial)
4. El concepto de trabajo en termodinámica. 4.1. Trabajo. 4.2. Trabajo Termodinámico (expansión y compresión). 4.3. Integral de
Línea y diferencial exacta. 4.4. Trabajo en procesos reversibles e irreversibles.
5. El concepto de energía y la Primera Ley de la Termodinámica. 5.1. Energía Interna. Experimento de Joule 5.2. Calor. 5.3.
Procesos a volumen constante. 5.4. Capacidad Calorífica a volumen constante (Cv). 5.5. Procesos a presión constante. 5.6. Calor
a presión constante o Entalpía. 5.7. Experimento de Joule-Thompson. 5.8. Capacidad Calorífica a presión constante (Cp). 5.9.
Otros Coeficientes de respuesta: Compresibilidad isotérmica (κT) y de expansión isobárica (α). 5.10. Relación Cp.- Cv para gases
reales e ideales. 5.11. Procesos adiabáticos.
6.
Aplicaciones de la Primera Ley de la Termodinámica. Termoquímica. 6.1. Cambios de energía y entalpía en reacciones químicas.
6.2. Variación de la entalpía de reacción con la temperatura. Ley de Kirchoff. 6.3. Introducción a los Cambios de Fase. Calores
latentes. 6.4. Estados Estándar. 6.5. Calor o entalpía estándar de Formación. 6.6. Calor de Reacción. 6.7. Ley de Hess y suma de
reacciones químicas. 6.8. Calor de solución y de dilución. 6.9. Calores de formación en solución. 6.10. Entalpías de combustión,
de atomización, de enlace, etc.
7. El concepto de Entropía y la Segunda Ley de la Termodinámica. 7.1. La Segunda Ley de la Termodinámica. 7.2. La existencia
de la Entropía como una Función de Estado. 7.3. Enunciados de Clausius y Kelvin. 7.4. Criterios de Espontaneidad y Equilibrio
en sistemas aislados. 7.5. La Desigualdad de Clausius. 7.7. Ciclo de Carnot. 7.8. Interpretación microscópica de la entropía.
Desorden molecular. 7.9. Tercera Ley de la Termodinámica
SUGERENCIAS METODOLÓGICAS
De acuerdo al enfoque del tronco común en general y de los propósitos de esta materia en específico, se propone abordar el curso
como un curso que sin ser propiamente un taller, considera de alta importancia la interacción entre la teoría y el laboratorio, En la
sección de teoría las actividades de aprendizaje propuestas incluyen: Lecturas específicas, Exposición oral, Resolución de
problemas, Trabajo en equipo, y los productos del aprendizaje serán: Tareas, Resolución de problemas del tema en clase, Examen
parcial, exposición y discusión de temas asignados por el maestro en conjunto con los estudiantes.
Para la sección del laboratorio se contemplan los materiales y recursos didácticos: A) Reportes de prácticas: el reporte será un
documento escrito en el cual se entenderá de forma clara su contenido (tamaño de letra visible y en computadora, colores de letra
negro, portadas blancas con letras no claras, en el caso de las gráficas, no emplear colores obscuros en el fondo). Deberán contar
con lo siguiente: Portada, Objetivo, Fundamento, materiales y reactivos empleados (con fórmula química en el caso de reactivos y
en el caso de las soluciones indicar la concentración), equipo de seguridad empleado, desarrollo de la práctica (técnica),
metodología empleada para residuos generados, resultados, cuestionario (en el caso de que se indique), observaciones,
conclusiones, apéndice de reactivos empleados (cuidados a tener en su manejo) y bibliografía. El reporte de la práctica se
entregará a la siguiente sesión de haberse realizado (únicamente se recibirán reportes al terminar la sesión de laboratorio). Las
técnicas de las prácticas se enviarán por correo electrónico con una semana de anticipación. B) Práctica final: será un proyecto
por equipo, el cual deberá ser entregado dos semanas antes de su realización (esto es para verificar si existen las substancias
requeridas y si es viable el proyecto). En el caso del reporte, será con los mismos parámetros de elaboración que los reportes de
las prácticas 1 a la 13. C) Desempeño en el laboratorio: deberá el alumno de cumplir con las reglas de seguridad adecuadas,
cumplir en forma íntegra la metodología a desarrollar, éste se evaluará por sesión de laboratorio. D) Elaboración de bitácora: será
individual, en ella se anotará el trabajo pre-laboratorio y los eventos que se consideren pertinentes acerca del trabajo
experimental. La bitácora se revisará cada sesión.
Material a utilizar: cinta adhesiva, cinta métrica (regla), recipiente para baño de hielo, recipiente para baño maría, detergente
líquido, franela, 2 vasos de unicel chicos, agitador magnético.
SUGERENCIAS PARA LA EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE
Evaluación: Se considera la evaluación en sus 3 momentos: diagnóstica, formativa y sumaria. En la evaluación diagnóstica, se
realiza una actividad diagnóstica al inicio del curso para valorar los conocimientos previos de los estudiantes, la evaluación
formativa, se realiza de forma permanente llevando un registro del proceso de aprendizaje de los alumnos, a partir de valorar
trabajos, tareas, participación, etc. La evaluación sumaria, en el cuál se establecen los exámenes parciales y trabajos finales del
curso, y tiene como finalidad valorar el proceso de aprendizaje y asignar la calificación final de la materia.
Calificación: A) Calificación de teoría: se aplicarán tres exámenes parciales escritos que cubrirán cada uno la parte
correspondiente del programa. Habrá una cuarta calificación que corresponderá a la preparación de un tema asignado por el
profesor, por escrito y con una exposición oral, por equipos. Las cuatro calificaciones se ponderan al 25% cada una y el
promedio da la calificación de teoría. Las tareas se revisan y las que así se informe darán puntos adicionales y B) calificación del
laboratorio: reportes de prácticas (1 a 13), 65%; reporte de práctica final, 5%; desempeño en el laboratorio, 15%; Elaboración de
bitácora, 10% y evaluación escrita, 5%.
Acreditación: La calificación del laboratorio representa el 30% de la calificación final de la materia. La teoría es el 70% restante.
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
1. Castellan, G.W., Fisicoquímica, tercera edición Addison-Wesley Iberoamericana, 1987.
2. Atkins, P., de Paula Julio, Physical Chemistry, 7th edition, W.H. Freeman and Company, New York, USA, 2002.
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
1. Levine Ira N., Fisicoquímica, Quinta Edición, Mc Graw Hill México, 2004.
ELABORADA POR: Comisión de Tronco Común y profesores invitados
FECHA DE ELABORACIÓN: OCTUBRE 2007
FECHA DE REVISIÓN