Equilibrio Químico
Código: 102412 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2500897 Ingeniería Química | OB | 1 | 2 |
Contacto
- Nombre:
- Francisco Céspedes Mulero
- Correo electrónico:
- Francisco.Cespedes@uab.cat
Uso de idiomas
- Lengua vehicular mayoritaria:
- español (spa)
- Algún grupo íntegramente en inglés:
- No
- Algún grupo íntegramente en catalán:
- No
- Algún grupo íntegramente en español:
- Sí
Prerequisitos
Conocimientos básicos de química general. Conocimiento general de los elementos de la Tabla Periódica y sus reactividades. Formulación y nomenclatura de las sustancias químicas inorgánicas.
Objetivos y contextualización
Contexto
La asignatura de Equilibrio Químico se imparte en el Grado de Ingeniería Química como materia básica dentro del primer curso académico. Es una asignatura de carácter introductorio y también finalista, ya que no tiene continuidad en el Plan de Estudios.
Objetivos
Adquirir los conocimientos básico para comprender y resolver los problemas relacionados con los equilibrios iónicos heterogéneos y homogéneos en medios acuosos.
Comprender y aplicar las aproximaciones sucesivas en la resolución simplificada de los sistemas en equilibrio. Conocer las valoraciones ácido-base y cómo escoger un indicador adecuado.
Competencias
- Aplicar conocimientos relevantes de las ciencias básicas: Matemáticas, Química, Física y Biología, así como principios de Economía, Bioquímica, Estadística y Ciencia de Materiales que permitan la comprensión, descripción y solución de problemas típicos de la Ingeniería Química.
- Aplicar el método científico a sistemas donde se produzcan transformaciones químicas, físicas o biológicas tanto a nivel microscópico como macroscópico.
- Aplicar los conocimientos y las competencias adquiridas para elaborar un proyecto de Ingeniería Química.
- Hábitos de pensamiento
- Hábitos de trabajo personal
Resultados de aprendizaje
- Aplicar el método científico al ámbito de los equilibrios en disolución y la química orgánica.
- Comprender la importancia de las disoluciones reguladoras y aplicarlas a la generación de medios de acidez controlada.
- Comprender la naturaleza de los equilibrios ácido-base y analizarlos mediante balances de materia y carga, tanto en el caso de especies monopróticas como polipróticas
- Comprender los principios que rigen los procesos de extracción y precipitación y aplicarlos a la interpretación de los equilibrios en fase heterogénea.
- Desarrollar el pensamiento científico.
- Desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.
- Identificar las reacciones en las que se producen cambios en los estados de oxidación y comprender los principios que rigen la espontaneidad de dichas reacciones así como las principales aplicaciones y consecuencias de los procesos electroquímicos.
- Reconocer los diferentes procesos de valoración ácido base mediante sus curvas y ser capaz de elegir el indicador adecuado.
- Reconocer los principales útiles del laboratorio químico y usarlos de forma adecuada para llevar a cabo las operaciones básicas de laboratorio.
- Utilizar los conocimientos adquiridos en el diseño de análisis y procesos.
Contenido
Contenido teórico
I.- Introducción
Lección 1: Energía libre: criterio de espontaneidad. Relación entre ΔG0 y el estado de equilibrio. Constante de equilibrio de una reacción. Dependencia de la constante de equilibrio con la temperatura. Expresiones de la constante de equilibrio. Principio de Le Chatelier.
Lección 2: Introducción al estudio del equilibrio iónico. Electrolitos. Teoría de Arrhenius. Características del agua como disolvente.
II.- Equilibrio ácido-base
Lección 3: Ácidos y bases. Teorías y definiciones históricas. Autoionización del agua. Definición de pH. Fuerza relativa de un par ácido-base, pKa.
Lección 4: Balance de materia en electrolitos fuertes y débiles. Regla de la electroneutralidad. Balance eléctrico. Cálculo riguroso del pH de una disolución acuosa de un par ácido base. Fórmula general.
Lección 5: Cálculo del pH de una disolución de un ácido o de una base. Cálculo del pH en mezclas de ácidos y bases conjugadas. Disoluciones reguladoras del pH: preparación y propiedades. Cálculo del pH de mezclas de pares ácido-bases. Ácidos polipróticos.
Lección 6: Volumetrías ácido - base. Solución amortiguadora. Capacidad amortiguadora. Curvas de neutralización. Protolitos fuertes y débiles, monopróticos y polipróticos.Acidimetría y alcalimetría. Soluciones valorantes. Tipo primarios. Indicadores ácido-base.
III.- Equilibrios de formación de complejos
Lección 7: Introducción. Convenios. Ácidos de Lewis. Constantes de estabilidad y constantes de formación de complejos. Complejos y ácidas.
IV.- Equilibrios de precipitación
Lección 8: Solubilidad y producto de solubilidad de un sólido poco soluble en agua. Efecto de otros solutos en la solubilidad de una sustancia. Efecto de la temperatura en la solubilidad de un sólido.
Lección 9: Solubilidad y acidez. Solubilidad y complejación. Precipitación fraccionada.
V.- Equilibrios de oxidación-reducción
Lección 10: Grado de oxidación. Definiciones. Pilas electroquímicas. Convenios. Medida de la f.e.m. de una pila. Ecuación de Nernst.
Lección 11: Potencial de electrodo. Potencial normal. Potencial de reducción a 25oC. Factores que influyen en el potencial de electrodo: acidez del medio, precipitación de alguna de las especies del par redox. Aplicaciones. Medida del pH. Electrodos de vidrio y de referencia.
Sesiones prácticas
Práctica 1. Balanzas. material volumétrico
Teoría: Medidas de masa. Medidas volumétricas. Unidades de concentració.Dilucions. Densidad.
Laboratorio: Técnica de pesada. Determinación de la densidad de soluciones estándar. Cálculo de la concentración de una solución de cloruro de sodio a partir de la determinación de su densidad.
Práctica 2. Determinación del grado de acidez de un vinagre comercial
Teoría: Volumetría ácido-base.
Laboratorio: Evaluación del grado de acidez de un vinagre comercial.
Práctica 3. Medida del pH. Fuerza relativa de ácidos y de bases
Teoría: Ácidos y bases. Escala del pH. El pH-metro.
Laboratorio: Fuerza relativa de ácidos y bases. Hidrólisis de sales. Soluciones amortiguadoras y no amortiguadoras.
Práctica 4. Extracción simple
Teoría: Concepto de extracción simple. Fundamento teórico. Equipo de extracción. Emulsiones.
Laboratorio: Separación de una mezcla de ácido benzoico, 1,3-dinitrobenceno y anilina. Extracción con una fase acuosa básica y ácida.
Práctica 5. Separación y purificación de sólidos
Teoría: El mechero Bunsen. Filtración por gravedad y succión.
Laboratorio: Separación de los componentes de una mezcla. Filtración y sublimación. Identificación de los compuestos
Metodología
Aunque el profesor utilizará la clase magistral para transmitir conocimientos de los aspectos nucleares de cada tema, el alumno deberá formar parte activa del proceso de aprendizaje (clase magistral interactiva).
En este sentido, se promoverán iniciativas sobre la indagación, la motivación y el proceso de conocimiento de las cosas, habiendo el alumno de crearlas y adaptarlas a su propio proceso de aprendizaje.
Los alumnos realizarán prácticas de laboratorio con el objetivo de completar y reforzar los conocimientos adquiridos en las clases teóricas y seminarios.
El profesor realizará tareas de orientación, guía y refuerzo de aquellos aspectos que presenten mayor dificultad. Se pondrá a disposición del alumnado abundante material bibliográfico incluyendo contenidos teóricos y también ejercicios.
Para fomentar el razonamiento crítico, la discusión y la reflexión por parte del alumno, se habilitarán grupos de trabajo en las clases de problemas y en los seminarios con el fin de completar el proceso de aprendizaje mediante la discusión en grupo.
Actividades
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases de problemas | 11 | 0,44 | |
| Clases magistrales | 22 | 0,88 | |
| Seminarios | 5 | 0,2 | |
| Sesiones de laboratorio | 20 | 0,8 | |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Tutorías programadas | 7 | 0,28 | |
| Tipo: Autónomas | |||
| Estudio autónomo | 76,5 | 3,06 |
Evaluación
La evaluación será individual y se realizará de forma continuada en las diferentes actividades formativas que se han programado.
Pruebas escritas individuales: Se harán dos exámenes parciales que incluirán los contenidos abordados en las diferentes lecciones, cuyo peso será el 75% de la nota final. A final de curso será posible realizar un examen de recuperación a todos los alumnos con la asignatura no superada y que tengan las prácticas con una nota superior a 5,0.
Informes de Laboratorio: Están programadas 5 sesiones prácticas. Las prácticas se realizarán en parejas. Al final de cada práctica se tendrá que llenar un informe (por pareja) que se entregará antes de la finalización de cada sesión (tiempo de 45 minutos para hacer el informe). La nota de cada informe será la nota obtenida para cada miembro de la pareja de alumnos. Todas las sesiones prácticas son obligatorias. Una práctica no realizada (y no justificada a criterio del profesor) será un suspenso automático de la asignatura. El profesor responsable de la asignatura evaluará los casos de las faltas justificadas por el alumno. La nota obtenida en cada informe de prácticas se complementará con una nota de la libreta de laboratorio y la actitud. El peso total de la nota final de prácticas será de un 20% sobre la nota final de la asignatura.
Entrega de ejercicios y trabajos: A lo largo del curso el alumno deberá entregar ejercicios que serán propuestos por el profesor. Habrán ejercicios que se tendrán que realizar en clase, y otros se tendrán que hacer como trabajo autónomo del alumno. En ningún caso, se programará los días que se harán los ejercicios y no habrá aviso previo. Todos losejercicios serán obligatorios y el peso será del 3% sobre la nota final.
Actitud en las actividades formativas: La participación activa, asistencia presencial, así como la actitud en las diferentes actividades formativas como las clases magistrales, problemas, seminarios y sesiones prácticas de laboratorio, tendrán una valoración subjetiva por parte del profesor y tendrá un peso del 2% sobre la nota final.
Se considerará NO EVALUABLE como calificación final cuando se cumpla cualquiera de estos casos:
- Faltar a todas las sesiones de prácticas de laboratorio
- No realizar ninguna prueba escrita individual (parciales) y no hacer el examen FINAL
Para aprobar la asignatura, es necesario obtener una puntuación igual o superior a 5,0 sobre 10 en la NOTA FINAL a la vez que se cumplen los siguientes condicionantes:
- Tener las prácticas de laboratorio con una nota media igual o superior a 5,0 sobre 10
- Haber asistir a todas las sesiones de prácticas de laboratorio (2 teórica + 5 prácticas). Si hay cualquier falta de asistencia, deberá ser debidamente justificada.
- Tener una nota igual o superior a 4,5 sobre 10 en la nota media de las pruebas escritas individuales (parciales).
Derecho al examen de recuperación:
- En el caso de no aprobar la asignatura con todos los requisitos mencionados anteriormente, el alumno tendrá derecho a un EXAMEN de RECUPERACIÓN de TODA LA MATERIA. Para aprobar la asignatura y hacer la media ponderada de este examen de recuperación con otras actividades evaluables, es obligatorio sacar una NOTA EXAMEN RECUPERACIÓN igual o superior a 5,0, pero en este caso, solamente se hará la media ponderada con un valor de NOTA EXAMEN RECUPERACIÓN igual a 5,0.
- Una vez hecha la media ponderada de todas las actividades evaluables, para superar la asignatura, la NOTA FINAL (ej. Recuperación) tendrá que ser ≥ 5,0.
NOTA FINAL (por parciales) = NOTA PARCIALES (≥ 4,5) * 0,75 + NOTA PRÁCTICAS (≥ 5) * 0,20 + (EJERCICIOS + ACTITUD) * 0,05
NOTA FINAL (ej. Recuperación) = NOTA EXAMEN RECUPERACIÓN (toda la materia) (5.0 si la NOTA EXAMEN RECUPERACIÓN ≥ 5.0) * 0,75 + NOTA PRÁCTICAS (≥5) * 0,20 + (EJERCICIOS + ACTITUD) * 0, 05
Si la NOTA PARCIALES es <4,5 y / o la NOTA EXAMEN RECUPERACIÓN es <5,0, en el expediente académico figurará una nota de 4,5 (suspendido), si la NOTA FINAL es igual o superior a 5,0.
COVI-19: Todo alumno suspendido que tenga una nota de prácticas de laboratorio superior a 6,5 sobre 10 el curso 2019-2020, podrá conservar esta nota (sólo si no es posible realizar las prácticas de manera presencial) para el curso 2020-2021 y no será obligatorio realizar nuevamente las prácticas de laboratorio.
Si es posible realizar las prácticas de laboratorio de forma presencial, las sesiones de laboratorio serán obligatorias obteniendo una nueva nota de evaluación.
Actividades de evaluación
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Realización de dos pruebas parciales | 75% | 4,5 | 0,18 | 4, 2, 3, 7, 8 |
| Realización de informes de laboratorio | 20% | 2 | 0,08 | 1, 5, 6, 8, 9, 10 |
| Realización de trabajos y resolución de problemas. Actitud. | 5% | 2 | 0,08 | 4, 2, 3, 5, 6, 8 |
Bibliografía
J.A. LÓPEZ CANCIO. Problemas de Química. Cuestiones y ejercicios. Prentice Hall, 2000
SALES; VILARRASA. Introducció a la nomenclatura química. Inorgànica i Orgànica. 5 ed. Reverté SA, 2003
QUIÑOÁ; RIGUERA. Nomenclatura y formulació de los compuestos inorgánicos. McGraw Hill, 1997
ATKINS; JONES. Principios de Química. Los caminos del descubrimiento. 3ª ed. Editorial Medica panamericana, 2006
HARRIS. Anàlisi Química Quantitativa (traducció al català de la 6ena edició en españyol). Reverté SA, 2006
MAHAN; MYERS. Química. Curso universitario. 4ª ed. Addison-Wesley Iberoamericana; 1990
CHANG. Química. McGraw Hill, 2010, 10ª ed.
SILVA; BARBOSA. Equilibrios iónicos y sus aplicaciones analíticas. Síntesis, 2002
PETRUCCI, HARWOOD, HERRING. Química General. 8a ed. Prentice Hall, 2007
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