Logo UAB
2020/2021

Química dels Elements

Codi: 103281 Crèdits: 8
Titulació Tipus Curs Semestre
2501922 Nanociència i Nanotecnologia OB 2 2
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:
Josefina Pons Picart
Correu electrònic:
Josefina.Pons@uab.cat

Utilització d'idiomes a l'assignatura

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

Prerequisits

No hi ha prerequisits, però es recomana haver aprovat les assignatures 'Enllaç químic i estructura de la matèria' i 'Reactivitat química' de 1r curs.

Objectius

L’assignatura Química dels elements s’imparteix en el 2n semestre del 2n curs del Grau de Nanociència i Nanotecnologia i és una assignatura de caràcter obligatori.

Els objectius formatius s'engloben en els següents apartats:

a) Predir les propietats dels elements i els seus compostos aplicant les diferents teories d'enllaç i models de la Química Inorgànica.

b) Establir la reactivitat i tendències generals dels elements segons la seva posició en la Taula periòdica.

c) Identificar els principals compostos inorgànics més representatius, les seves propietats, síntesi i aplicacions.

d) Introducció als complexos dels metalls de transició: classificació del tipus de lligands i d'isomeria.

e) Generalitats de les teories d'enllaç dels compostos dels metalls de transició: regla dels 18 electrons, Teoria de l'Enllaç de València, Teoria d'Orbitals Moleculars i Teoria del Camp Cristal·lí.

Competències

  • Aplicar els conceptes, principis, teories i fets fonamentals relacionats amb la nanociència i la nanotecnologia a la resolució de problemes de natura quantitativa o qualitativa en l'àmbit de la nanociència i la nanotecnologia.
  • Aplicar les normes generals de seguretat i funcionament d'un laboratori i les normatives específiques per a la manipulació de la instrumentació i dels productes i materials químics i biològics tenint en compte les seves propietats i els riscos.
  • Aprendre de manera autònoma.
  • Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
  • Demostrar que es comprenen els conceptes, principis, teories i fets fonamentals relacionats amb la nanociència i la nanotecnologia.
  • Desenvolupar treballs de síntesi, caracterització i estudi de les propietats dels materials en la nanoescala a partir de procediments establerts prèviament.
  • Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
  • Interpretar les dades obtingudes mitjançant mesures experimentals, incloent-hi l'ús d'eines informàtiques, identificar-ne el significat i relacionar-les amb les teories químiques, físiques o biològiques apropiades.
  • Manipular els instruments i materials estàndards propis dels laboratoris d'assaigs físics, químics i biològics per a l'estudi i l'anàlisi de fenòmens en la nanoescala.
  • Mantenir un compromís ètic.
  • Mostrar sensibilitat en qüestions mediambientals.
  • Obtenir, gestionar, analitzar, sintetitzar i presentar informació, incluent-hi la utilització de mitjans telemàtics i informàtics.
  • Proposar idees i solucions creatives.
  • Raonar de forma crítica.
  • Reconèixer els termes relatius als àmbits de la física, la química, la biologia, la nanociència i la nanotecnologia en llengua anglesa i fer servir l'anglès de manera eficaç per escrit i oralment en l'àmbit laboral.
  • Reconèixer i analitzar problemes físics, químics i biològics en l'àmbit de la nanociència i la nanotecnologia i plantejar respostes o treballs adequats per a la seva resolució, incloent-hi en els casos necessaris l'ús de fonts bibliogràfiques.
  • Resoldre problemes i prendre decisions.
  • Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.

Resultats d'aprenentatge

  1. Analitzar situacions i problemes en l'àmbit de la física i la química, i plantejar respostes o treballs de tipus experimental utilitzant fonts bibliogràfiques.
  2. Aplicar els continguts teòrics adquirits a l'explicació de fenòmens experimentals.
  3. Aprendre de manera autònoma.
  4. Avaluar els resultats experimentals de manera crítica i deduir-ne el significat.
  5. Classificar els composts organometàl·lics segons l'ió metàl·lic i els lligands.
  6. Classificar els lligands de coordinació segons les seves característiques dadores-acceptores i situar-los en la sèrie espectroquímica de lligands.
  7. Classificar i racionalitzar els mecanismes de reacció més importants dels complexos metàl·lics.
  8. Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
  9. Deduir l'estructura més probable d'un compost utilitzant la regla dels 18 electrons.
  10. Determinar i representar isòmers dels composts de coordinació
  11. Dibuixar les estructures de Lewis de molècules inorgàniques i orgàniques, i descriure, a partir d'elles, la seva geometria i polaritat.
  12. Dissenyar experiments senzills per a l'estudi de sistemes quimicofísics simples.
  13. Dur a terme procediments de síntesi, separació i purificació bàsics d'un laboratori químic
  14. Dur a terme procediments de síntesi, separació i purificació bàsics en un laboratori de síntesi i caracterització.
  15. Emprar la tecnologia de la informació i la comunicació per a la documentació de casos i problemes.
  16. Establir la reactivitat, tendències generals dels elements segons la seva posició a la taula periòdica.
  17. Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
  18. Identificar els composts inorgànics més importants d'interès industrial.
  19. Identificar els principals composts inorgànics més representatius, les seves propietats, la seva síntesi i aplicacions.
  20. Identificar i situar l'equipament de seguretat del laboratori.
  21. Interpretar textos i bibliografia en anglès sobre química, a nivell bàsic.
  22. Justificar els resultats obtinguts al laboratori per a processos de síntesi, separació, purificació i caracterització de compostos químics en base als coneixements sobre la seva estructura i les seves propietats.
  23. Manipular amb seguretat gasos, en especial els inflamables.
  24. Manipular correctament el material de vidre i un altre tipus de materials habituals en un laboratori de síntesi i caracterització.
  25. Manipular reactius químics i materials amb seguretat.
  26. Mantenir un compromís ètic.
  27. Mostrar sensibilitat en qüestions mediambientals.
  28. Obtenir, gestionar, analitzar, sintetitzar i presentar informació, incluent-hi la utilització de mitjans telemàtics i informàtics.
  29. Predir la reactivitat dels composts organometàl·lics més importants.
  30. Predir la reactivitat dels elements i composts inorgànics més representatius
  31. Predir les propietats dels elements i els seus composts aplicant les diferents teories d'enllaç i models de la química inorgànica.
  32. Proposar idees i solucions creatives.
  33. Raonar de forma crítica.
  34. Realitzar càlculs relacionats amb els equilibris en dissolució i les constants d'equilibri.
  35. Realitzar càlculs termodinàmics en reaccions inorgàniques.
  36. Reconèixer els paràmetres termodinàmics i cinètics que afecten la formació d'espècies de coordinació i els mecanismes de reacció.
  37. Reconèixer els termes relatius a la Química.
  38. Reconèixer i analitzar problemes físics i químics relacionats amb l'estructura de composts orgànics i inorgànics
  39. Reconèixer la relació entre estructura, característiques d'enllaç, i propietats dels sòlids.
  40. Relacionar els potencials redox amb la reactivitat dels elements i els seus composts inorgànics.
  41. Relacionar la configuració electrònica dels ions metàl·lics amb la teoria del camp dels lligands i la d'orbitals moleculars, en els entorns de coordinació més comuns.
  42. Relacionar les dades experimentals amb les propietats fisicoquímiques i/o anàlisi dels sistemes objecte d'estudi.
  43. Relacionar les propietats òptiques dels composts de coordinació amb la seva configuració electrònica.
  44. Resoldre exercicis i problemes relacionats amb les separacions químiques utilitzant diferents fonts bibliogràfiques i programes de simulació.
  45. Resoldre problemes i prendre decisions.
  46. Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.
  47. Utilitzar el material i la instrumentació de laboratori de manera adequada.
  48. Utilitzar instruments bàsics de caracterització de composts químics i materials.
  49. Utilitzar instruments bàsics de caracterització de composts químics inorgànics i orgànics
  50. Utilitzar les estratègies adequades per a l'eliminació segura dels reactius.
  51. Valorar la perillositat i els riscos a l'ús de mostres i reactius i aplicar les precaucions de seguretat oportunes per a cada cas (ulleres i/o guants especials, campana extractora, màscara de gasos, etc.)

Continguts

TEORIA

  1. Perspectiva general de la Taula Periòdica
  2. Reactivita redox                            
  3. L'hidrogen                                           
  4. Metalls alcalins i alcalinoterris                                                     
  5. Elements del grup 13                                                 
  6. Elements del grup 14                                    
  7. Elements del grup 15                                    
  8. Elements del grup 16                                   
  9. Halògens                                  
  10. Gasosnobles                                                       
  11. Elements de transició
  12. Els metalls del bloc f                               
  13. Introducció als compostos de coordinació i organometàl·lics           

 

PROBLEMES

El contingut d’aquest apartat, que es lliurarà en forma de dossier, consisteix en una quantitat determinada d’enunciats de problemes relacionats amb els temes desenvolupats a teoria.  

 

PRÀCTIQUES DE LABORATORI

Es faran quatre sessions de laboratori de quatre hores cadascuna.

Pràctica 1 (2 sessions): Síntesi del nitrat de Pb(II) i del clorur de Pb(II).

Pràctica 2 (2 sessions): Síntesi del tiosulfat de sodi.

Metodologia

Les activitats formatives estan repartides en tres apartats: classes de teoria, classes de problemes i pràctiques de laboratori, cadascuna d’elles amb la seva metodologia específica. Aquestes activitats seran complementades per 2h de tutoria.

 

Classes de teoria

El professor/a explicarà el contingut del temari. Aquestes sessions expositives constituiran la part més important de l’apartat de teoria.

Sota el guiatge del professor i mitjançant comunicació a través del Campus Virtual, els coneixements d’algunes parts escollides del temari hauran de ser cercats i estudiats mitjançant aprenentatge autònom per part dels estudiants. Per tal de facilitar aquesta tasca es proporcionarà informació sobre localitzacions a llibres de text, pàgines web, etc.

També per reforçar l’aprenentatge, es proposaran activitats cooperatives a realitzar en grup a dins de l’aula. Aquestes seran dirigides pel professor, tan en alguna classe de teoria com en alguna de problemes, i consistiran en la discussió i posta en comú dels coneixements adquirits per cada membre del grup.

 

Classes de problemes

El grup de teoria es dividirà en dos subgrups de problemes. Els estudiants assistiran a les sessions programades pel seu subgrup de problemes.

A començaments de semestre es lliurarà a través del Campus Virtual un dossier d’enunciats de problemes de l’assignatura que s’aniran resolent al llarg de les sessions. En aquestes sessions repartides al llarg del semestre, el professor de problemes exposarà els principis experimentals i de càlcul necessaris per treballar els problemes,explicant les pautes per a laseva resolució i reforçant al mateix temps els coneixements de diferents parts de lamatèria de les classes de teoria.

 

Pràctiques de laboratori

El grup es subdividirà en dos subgrups. Cal comparèixer a les pràctiques amb bata de laboratori, el protocol de pràctiques (disponible al Campus Virtual) imprès, i prèviament llegit. Caldrà també portar una llibreta per anotar les observacions realitzades i les dades obtingudes.

En els dies establerts al calendari, els estudiants seran convocats al laboratori de Química dels Elements per a dur a terme experiències bàsiques. Les pràctiques es duran a terme en parella i s’avaluaran individualment. Al final de les pràctiques s’haurà d’entregar la llibreta de pràctiques per poder avaluar la comprensió de les mateixes i disposar dels resultats experimentals de cadascuna de les pràctiques. L’assistència a les pràctiques és obligatòria.

 

Material disponible al Campus Virtual de l’assignatura

Guia docent

Presentacions utilitzades pels professors a classes de teoria

Dossier de les classes de problemes

Protocols de les classes pràctiques

Enllaços a adreces web educatives

Calendari de les activitats docents (classes d’aula, classes de laboratori, avaluacions)

Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes magistrals 37 1,48 5, 6, 9, 10, 16, 18, 19, 30, 31, 36, 37, 39, 41, 43
Problemes 17 0,68 1, 3, 4, 8, 10, 11, 15, 21, 28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 40, 45, 46
Pràctiques de laboratori 16 0,64 3, 8, 13, 14, 15, 17, 20, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 32, 33, 42, 45, 46, 47, 50
Tipus: Supervisades      
Tutories 2 0,08 8, 32, 33, 37
Tipus: Autònomes      
Estudi 78,5 3,14 5, 6, 9, 10, 16, 18, 19, 21, 30, 31, 36, 39, 41, 43
Resolució de problemes 39 1,56 1, 3, 4, 8, 10, 11, 15, 28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 40, 45, 46

Avaluació

Exàmens

A efectes d'avaluació, l’assignatura pot considerar-se dividida en dues parts.

Al llarg del semestre es realitzaran dos exàmens parcials, un de cada part (ExP1 i ExP2), un examen de pràctiques i un examen global de recuperació (ExG), tots ells amb una nota entre 0 i 10.

Treball de seguiment

Al llarg del semestre es recolliran un cert nombre de proves del seguiment de l'alumne (problemes resolts individualment o en grup, proves curtes d'aula, etc). Cada alumne obtindrà, per tant, dues notes de seguiment (S1 i S2), que seran les mitjanes de les qualificacions obtingudes en les proves de seguiment de cada part de l'assignatura.

Pràctiques de Laboratori

L'alumne farà al llarg del curs dues pràctiques de laboratori obligatòries. Aquestes practiques s'avaluaran amb un exàmen de pràctiques(EP) i el seguiment del laboratori (llibreta, rendiments, actitud) (SL).

Qualificacions:

Cada part de l'assignatura tindrà una qualificació (Not1, Not2, Not3) que serà:

Not1 = 0,85 x ExP1 + 0,15 x S1

Not2 = 0,85 x ExP2 + 0,15 x S2

Not3 = 0,60 x EP + 0,40 x SL

La nota final (NF) s'obtindrá de la manera següent:

NF = 0.85 x (Not1 + Not2)/2 + 0,15 x Not3

Per superar l'assignatura per parcials s'han de complir les dues condicions següents:

1) La nota final de l'assignatura (NF) ha de ser ≥ 5,0

2) Per a poder fer mitjana, ExP1, ExP2 i Not3 han de ser ≥ 4,0 i l’examen de practiques (EP) ≥ 4,0

En cas de que no es compleixi el requisit anterior, l'alumne s'haurà de presentar a l'examen global de recuperació, on podrà recuperar un o els dos parcials o l’examen de pràctiques, donat que les matèries de cada parcial estaran separades i identificades com a tals (ExR1, ExR2 i ExRP). La NF es calcularà reemplaçant els valors de ExP1 i/o ExP2 i/o EP pels obtinguts a l’examen de recuperació ExR1 i/o ExR2 i/o ExRP.

Per poder-se presentar a l'examen global de recuperació és obligatori que els alumnes s'hagin presentat prèviament els exàmens del 1er i 2º parcial.

Per a superar l'assignatura a l'examen global s'han de complir les condicions següents:

Condició prèvia: Només es podran presentar a la prova final els estudiants que hagin obtingut una qualificació mínima en la mitjana de l'assignatura d'un 3.5

Condició prèvia: Per a participar a la recuperació l'alumnat ha d'haver estat prèviament avaluat en un conjunt d'activitats el pes de les quals equivalgui a un mínim de dues terceres parts de la qualificació total de l'assignatura

1) La nota final de l'assignatura ha de ser ≥ 5,0

2) Per a poder fer mitjana, ExP1 i ExP2 i EP (ExR1 i ExR2 i ExRP en cas de recuperació) han de ser ≥ 4,0

Els alumnes que superin el curs per parcials però vulguin millorar la seva qualificació, podran presentar a l'examen global però hauran de fer-lo complert; es a dir, les dues subproves corresponents a cada parcial. La nota de l'examen de recuperació substituirà la nota que es pogués tenir del conjunts dels dos parcials i, per tant, tindrà un pes del 85% (la nota dels treballs de seguiment no es podrà recuperar). El alumnes que es presentin a millorar nota no serà per a optar a Matrícula.

 

 

 

Activitats d'avaluació

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
1r examen parcial 36% 2 0,08 1, 7, 8, 11, 15, 16, 18, 19, 26, 30, 31, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40
2n examen parcial 36% 2 0,08 5, 6, 9, 10, 11, 29, 30, 33, 34, 35, 36, 39, 40, 41, 43
Informes de laboratori 6% 2 0,08 13, 14, 20, 22, 23, 24, 25, 33, 47, 48, 49, 50
Prova de laboratori 9% 0,5 0,02 1, 2, 4, 12, 27, 33, 38, 42, 44, 51
evidències d'avaluació continuada 13% 4 0,16 3, 8, 17, 21, 26, 28, 32, 33, 37, 45, 46

Bibliografia

Llibre de text:

* Química Inorgánica Descriptiva - Geoff Rayner-Canham (2a ed.) Ed. Pearson Prentice Hall (2000)

* Descriptive Inorganic Chemistry - Geoff Rayner-Canham, Ed. Freeman (1996)

 

Altres llibres de consulta:

* Química Inorgánica - Shriver & Atkins (4a ed.) Ed. Mc Graw Hill (2006)

* Química Inorgánica - C.E. Housecroft, A.G. Sharpe (2a ed.) Ed. Pearson Prentice Hall (2006)