Logo UAB
2020/2021

Fonaments de Química

Codi: 102447 Crèdits: 6
Titulació Tipus Curs Semestre
2500897 Enginyeria Química FB 1 1
La metodologia docent i l'avaluació proposades a la guia poden experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.

Professor/a de contacte

Nom:
Ricard Gelabert Peiri
Correu electrònic:
Ricard.Gelabert@uab.cat

Utilització d'idiomes a l'assignatura

Llengua vehicular majoritària:
català (cat)
Grup íntegre en anglès:
No
Grup íntegre en català:
Sí
Grup íntegre en espanyol:
No

Equip docent

Ricard Gelabert Peiri

Prerequisits

És convenient que l’alumne tingui coneixements previs de formulació química inorgànica així com de qüestions bàsiques sobre reaccions químiques (concepte de mol, valències, igualació de reaccions, càlculs estequiomètrics…).

Objectius

L’assignatura està dividida en tres parts diferenciades. En la primera es repassen conceptes que haurien d’haver-se adquirit a batxillerat, tals com formulació i nomenclatura química, igualació de reaccions químiques i realització de càlculs estequiomètrics. La segona part estudia l’estructura electrònica i permet sentar les bases per estudiar l’enllaç químic en molècules i l'estructura dels sòlids (tercera part).

Així doncs, l’assignatura té quatre objectius bàsics:

  1. Realitzar càlculs estequiomètrics associats a reaccions i processos relativament complexos.

  2. Discutir les propietats periòdiques dels elements químics, i relacionar-les amb la seva estructura electrònica.

  3. Distingir els diferents tipus d’enllaç i ser capaços de descriure’ls mitjançant les diferents teories disponibles.

  4. Conèixer les estructures cristal·lines més usuals i analitzar-ne diferents propietats, com ara el nombre de coordinació dels diferents àtoms constituents, la seva densitat o l’energia reticular.

Competències

  • Aplicar coneixements rellevants de les ciències bàsiques, com són les matemàtiques, la química, la física i la biologia, i també principis d'economia, bioquímica, estadística i ciència de materials, per comprendre, descriure i resoldre problemes típics de l'enginyeria química.
  • Aplicar el mètode científic a sistemes en què es produeixin transformacions químiques, físiques o biològiques tant a escala microscòpica com macroscòpica.
  • Aplicar els coneixements i les competències adquirides per elaborar un projecte d'enginyeria química.
  • Hàbits de pensament

Resultats d'aprenentatge

  1. Aplicar el mètode científic en l'àmbit dels equilibris en dissolució i la química orgànica.
  2. Aplicar les diferents teories d'enllaç a les molècules per deduir-ne l'estructura, la geometria i les propietats fisicoquímiques i comprendre els avantatges i les limitacions que cada una mostra.
  3. Aplicar les normes de nomenclatura per anomenar els compostos químics i reconèixer les diferents maneres d'expressar les concentracions en dissolució.
  4. Descriure els principis bàsics de la mecànica quàntica, el significat físic dels números quàntics i el seu efecte en la quantificació de l'energia.
  5. Desenvolupar la capacitat d'anàlisi, síntesi i prospectiva.
  6. Desenvolupar un pensament i un raonament crítics
  7. Explicar l'origen de l'ordenació dels elements químics en la taula periòdica i com varien les diferents propietats periòdiques a través de la taula periòdica.
  8. Identificar els diferents tipus de reaccions químiques i igualar correctament les equacions corresponents.
  9. Interpretar el significat físic de la funció d'ona orbital i aplicar els principis de quantificació de l'energia a la generació de les diferents funcions orbitals dels àtoms hidrogenoides i no hidrogenoides.
  10. Interpretar la naturalesa dels diferents tipus d'enllaç en els sòlids metàl·lics i aplicar-ne les conseqüències a la interpretació de la seva estructura i propietats.
  11. Resumir el comportament dels gasos i les diferents lleis que els descriuen.
  12. Utilitzar els coneixements adquirits en el disseny d'anàlisis i processos.

Continguts

Part I: Conceptes Bàsics

  • Lliçó 1: Matèria i Compostos químics. Composició de la matèria. Nomenclatura i formulació de compostos inorgànics. Mesura de les propietats de la matèria. Mescles: dissolucions i mesures de concentració.
  • Lliçó 2: Introducció a les Reaccions Químiques. Reaccions químiques i càlculs estequiomètrics. Reaccions químiques en dissolució: precipitació, àcid-base i rèdox.

Part II: Estructura Atòmica.

  • Lliçó 3: L'Àtom d'Hidrogen. Radiació electromagnètica. Dualitat ona-corpuscle. Principi d’incertesa. Funció d’ona i nivells d’energia. Àtoms hidrogenoides. Nombres quàntics i orbitals.
  • Lliçó 4: Àtoms polielectrònics. Configuracions electròniques i taula periòdica. Classificació dels elements. Periodicitat i taula periòdica. Radis atòmics i radis iònics. Energia d’ionització. Afinitat electrònica. Electronegativitat.

Part III: Enllaç Químic. Sòlids.

  • Lliçó 5: L'Enllaç Químic. Enllaços covalent, iònic i metàl·lic. Teoria d’Orbitals Moleculars. Orbital molecular. Aproximació de la combinació lineal d'orbitals atòmics (CLOA). Molècules diatòmiques. Molècules H2A. Teoria de Lewis. Estructures de Lewis.Geometria molecular. Teoria de repulsió de parells electrònics a la capa de valència (VSEPR). Moment dipolar. Distància d’enllaç. Energia d’enllaç. Alguns conceptes de Teoria d'Enllaç de València.
  • Lliçó 6: Forces Intermoleculars i Estats d'Agregació.  Origen de les forces intermoleculars. Forces ió-dipol permanent, dipol permanent-dipol permanent, dipol permanent-dipol induït. Forces de dispersió. Ponts d'hidrogen.
  • Lliçó 7: Introducció a l'Estructura dels Sòlids. Sòlids amorfs i sòlids cristal·lins. Sistemes cristal·lins. Cel·la elemental. Sòlids metàl·lics. Teoria de bandes: metalls, semiconductors i aïllants. Tipus d'empaquetaments: Empaquetaments compactes i no compactes.  Sòlids iònics. Estructures cristal·lines iòniques. Nombre de coordinació. Regla dels radis. Energia reticular. Sòlids covalents. Sòlids moleculars.

Metodologia

Classes expossitives (2 hores a la setmana); classes aplicades de resolució de problemes (1 h a la setmana); seminaris per repassar i contextualitzar els continguts impartits fins aquell moment.

Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes de problemes 15 0,6 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
classes de teoria 30 1,2 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
seminaris 6 0,24 1, 5, 6, 12
Tipus: Supervisades      
Realització de problemes 23 0,92 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
Tipus: Autònomes      
Estudi 45 1,8 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11

Avaluació

Proves Escrites

Tenen un 60% de pes en la nota final de l’assignatura. Es programaran tres exàmens al llarg del curs, dos d’ells exàmens parcials (una aproximadament a mig curs, l’altre al final, ambdues amb el mateix pes) i un de repesca. Les dues proves parcials cobriran aproximadament la meitat del temari cadascuna. Per poder fer promig amb les notes de la resta d’ítems descrits a aquesta guia docent cal que l’alumne obtingui una nota mínima de 4.5 sobre 10 en ambdues proves parcials. Cas de no assolir aquesta qualificació mínima en qualsevol dels exàmens parcials, l’alumne haurà forçosament de presentar-se a l’examen de repesca, on també cal obtenir una nota mínima de 4.5 sobre 10 per poder fer promig.

Evidències:

Tenen un 20% de pes en la nota final de l’assignatura. Al llarg del curs es proposaran alguns exercicis (el número dels quals no està prefixat) per realitzar fora de l’aula i ser lliurats a títol individual per escrit al cap d’uns dies, per ser corregits. El pes de cadascun d’aquests exercicis en aquest apartat no serà necessàriament el mateix i pot variar en funció de la dificultat dels exercicis proposats.

Activitats d’Autoavaluació:

Tenen un pes del 10% en la nota final de l’assignatura. En moments adients en referència al temari cobert es proposaran activitats d’autoavaluació normalment via Aula Moodle, on estaran accessibles durant un temps publicitat d’avantmà.

Redacció d'un Assaig:

Té un pes del 10% en la nota final de l’assignatura. Els alumnes s’agruparan en grups la mida dels quals dependrà del nombre total d’alumnes matriculats i se’ls assignarà un tema concret tractat al temari perquè preparin un assaig sobre un tema específic. En funció de les circumstàncies i del tema triat aquest treball es podrà fer en grups. Aquesta activitat es proposarà en dates properes al final de curs per tal de garantir que la major part del temari s’hagi cobert.

Nota: Alumnes en segona matrícula i posteriors:

Els alumnes que matriculats per segona o posterior vegada de l’assignatura i que no l’hagin superat tot i haver-se presentat (és a dir, tot i tenir una qualificació numèrica d’anteriors convocatòries) tenen l’opció de presentar-se únicament a les proves escrites (parcials, i si cal, repesca). En aquest cas, la nota final dels alumnes que optin per aquesta via estarà formada al 100% per la nota obtinguda en els parcials (o l’examen de repesca) calculada d’acord amb el què s’exposa a l’apartat «Proves Escrites», sense contribució de cap altra activitat que puguin haver realitzat, bé en el curs actual, bé en qualsevol convocatòria anterior. Es fa notar que en aquest cas per aprovar l’assignatura cal obtenir una nota de l’apartat de Proves Escrites de 5.0 sobre 10.0, atès que no hi ha altres ítems en la nota.

Els alumnes que optin per aquesta via d’avaluació ho han de manifestar expressament per escrit (E-Mail) al professor titular de l’assignatura abans de la realització del primer examen parcial. En cas contrari s'entén que faran l'avaluació estàndard amb tots els ítems (és a dir, autoavaluació, evidències, proves escrites i assaig).

Activitats d'avaluació

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Activitats d'Autoavaluació 10% 5 0,2 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12
Evidències 20% 15 0,6 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
Proves Escrites 60% 6 0,24 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
Treball/Assaig 10% 5 0,2 1, 2, 3, 5, 6, 8, 10, 12

Bibliografia

Bibliografia Bàsica

  • R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, Química General, Ed. Pearson, 10ª Ed. (2011). ISBN: 978-8483226803 (disponible en versió electrònica a la xarxa de la UAB). Hi ha una edició més recent (11ª Ed., 2017), ISBN: 978-8490355336.

  • R. Chang, Fundamentos de Química, Ed. McGraw-Hill (2011). ISBN: 978-6071505415.

  • P. Atkins, Principios de Química, Ed. Panamericana, 5ª Ed. (2010). ISBN: 978-9500602822.