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: [email protected] 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: [email protected] 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: [email protected] 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 Ver al final Evaluación Ver al final Bibliografía Apuntes de Nomenclatura y Formulación. básica Ver al final 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 Ver al final Ver al final Ver al final Fotocopias de trasparencias. Ver al final Ver al final 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 Ver al final Bibliografía Fotocopias de trasparencias. básica Ver al final Bibliografía Ver al final 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