Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
---|---|---|---|
2500897 Enginyeria Química | FB | 1 | 1 |
És molt recomanable que l’alumne hagi adquirit, prèviament a cursar aquesta assignatura, coneixements de formulació i nomenclatura química inorgànica, i estigui familiaritzat amb conceptes bàsics de química, com per exemple: mol, valència, estat d’oxidació, i igualació de reaccions químiques, i que sigui capaç de fer càlculs estequiomètrics.
L’assignatura té per objectiu bàsic proporcionar a l’alumne una base conceptual dels fonaments de la química. L’assignatura està dividida en quatre parts diferenciades. En la primera part es repassen conceptes que haurien d’haver-se adquirit a batxillerat, tals com formulació i nomenclatura química, tipus de reaccions químiques més comunes, igualació de reaccions químiques i la realització de càlculs estequiomètrics. La segona part canvia la perspectiva, pren un enfocament més atomístic i estudia la descripció mecanoquàntica de l’àtom d’hidrogen i explica a partir d’ella l’estructura electrònica dels àtoms de molts electrons i finalment, la taula periòdica. La tercera part tracta les característiques diferencials dels diferents tipus d’enllaç químic, aborda l'estructura molecular i com es pot justificar l'existència de les interaccions intermoleculars i els efectes macroscòpics que aquestes tenen. Finalment, la quarta part aborda l’estat sòlid, explica l’estructura dels sòlids cristal·lins, amb un especial èmfasi en els sòlids iònics (però no només aquests).
Es poden enumerar els següents objectius generals per l’assignatura. Un cop superada l’assignatura, l’alumne hauria de ser capaç de:
Part I: Conceptes Bàsics
Lliçó 1: Matèria i Compostos Químics. Matèria i substància. Propietats de la matèria. Mesura de propietats. Lleis bàsiques de la química. Mol. Isòtops. Massa molecular. Compossició. Fórmula empírica i molecular. Dissolucions. Estats d'oxidació. Nomenclatura i formulació química inorgànica.
Lliçó 2: Introducció a les Reaccions Químiques. Reaccions químiques. Igualació de reaccions. Càlculs estequiomètrics. Reactiu limitant. Electròlits. Reaccions de precipitació i àcid-base. Àcids i bases forts i febles. Àcids i bases conjugats. Reaccions redox. Igualació de reaccions redox en medi àcid i en medi bàsic.
Part II: Estructura Atòmica
Lliçó 3: L'Àtom d'Hidrogen. Conceptes de mecànica clàssica. Ones i partícules. Radiació electromagnètica. Antecedents històrics de la mecànica quàntica. Hipòtesis de Planck, Einstein i de Broglie. Dualitat ona-corpuscle. Espectres atòmics. Models de l'àtom. Descripció mecanoquàntica de l'àtom d'hidrogen. Orbitals hidrogenoides. Nombres quàntics. Quantització de l'energia. Degeneració energètica. Representacions dels orbitals hidrogenoides. Funció de distribució radial. Spin electrònic.
Lliçó 4: Àtoms Polielectrònics. El problema de molts electrons. Aproximació orbital. Principi d'exclusió de Pauli. Apantallament electrònic i càrrega nuclear efectiva. Penetració dels orbitals. Configuració electrònica: principi d'Aufbau. Regla de Hund. Variació periòdica de propietats dels elements: radis atòmics i iònics, energia d'ionització, afinitat electrònica. Electronegativitat. Propietats magnètiques.
Part III: Estructura Molecular
Lliçó 5: L'Enllaç Químic. Enllaços covalent, iònic i metàl·lic. Tractament aproximat de l’enllaç covalent: Teoria de Lewis. Estructures de Lewis, ressonància. Geometria molecular: Teoria de repulsió de parells electrònics a la capa de valència (VSEPR). Moment dipolar. Distància d’enllaç. Energia d’enllaç. Tractament mecanoquàntic de l’enllaç químic: Teoria d’Orbitals Moleculars. Aproximació de la combinació lineal d'orbitals atòmics (OM-CLOA). Molècules diatòmiques. Enllaç Iònic. Enllaç metàl·lic. Annex: Alguns conceptes de la teoria d'enllaç de valència.
Lliçó 6: Forces Intermoleculars. Forces intra- i intermoleculars. Origen de les forces intermoleculars. Forces ió-ió, ió-dipol permanent, dipol permanent-dipol permanent, dipol permanent-dipol induït. Forces de dispersió. Enllaços d'hidrogen. Manifestació de les forces intermoleculars: temperatures de canvi de fase, solubilitat.
Part IV: Estat Sòlid
Lliçó 7: Estat Sòlid. Sòlids amorfs i sòlids cristal·lins. Sistemes cristal·lins. Cel·la elemental. Paràmetres de cel·la. Sòlids metàl·lics. Tipus d'empaquetaments: Empaquetaments compactes i no compactes. Sòlids iònics. Estructures cristal·lines iòniques. Regla de la relació de radis. Energia reticular. Sòlids covalents. Sòlids moleculars.
L’assignatura fa servir tres tipus d'activitats formatives: classes de teoria, classes de problemes, i seminaris.
Les classes de teoria (2 h per setmana) s’utilitzaran per desenvolupar els continguts teòrics de l’assignatura usant materials de suport allà on sigui necessari. Aquest material, cas que es faci servir, estarà a disposició dels alumnes per avançat mitjançant la plataforma Campus Virtual. Addicionalment, es disposa de material audiovisual per visionar de forma asíncrona, què es podrà usar segons el professor consideri adient de forma complementària o substitutiva a les classes presencials, sobretot en els temes de repàs.
Les classes de problemes (1 h per setmana) es fan en grup reduït. A l’inici del curs es distribuirà a la plataforma Campus Virtual una col·lecció de problemes per tot el curs, juntament amb un solucionari. Conforme les classes de teoria es vagin desenvolupant es procedirà a resoldre alguns d’aquests problemes de forma detallada i extensa a classe.
Es programaran seminaris al llarg del curs, normalment prop dels exàmens parcials. En aquests seminaris es poden dur a terme diferents activitats: sessions de ressolució de dubtes, discussió de problemes o debat de textos sel·leccionats amb rellevància sobre el temari, a criteri del professor i els interessos mostrats pels alumnes.
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
---|---|---|---|
Tipus: Dirigides | |||
Classes de Problemes | 15 | 0,6 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 |
Classes de Teoria | 30 | 1,2 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 |
Seminaris | 6 | 0,24 | 1, 5, 6 |
Tipus: Supervisades | |||
Realització de Problemes | 24 | 0,96 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 |
Tipus: Autònomes | |||
Estudi Personal | 45 | 1,8 | 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 12 |
La nota final de l'assignatura prové de quatre ítems d'avaluació: proves escrites, evidències, qüestionaris i un assaig. Això és d'aplicació a tots els alumnes, inclosos els que cursin l'assignatura de nou.
Proves Escrites: Tenen en conjunt un 60% de pes en la nota final de l’assignatura. Es programaran tres exàmens al llarg del curs, dos d’ells exàmens parcials (un aproximadament a mig curs, l’altre al final, ambdós amb el mateix pes) i un de repesca. Els dos exàmens parcials cobriran aproximadament la meitat del temari cadascun mentre que el de repesca cobreix tot el temari. Per poder fer promig amb les notes de la resta d’ítems descrits en aquesta guia docent cal que l’alumne obtingui una nota mínima de 4,0 sobre 10,0 en cadascun dels exàmens 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 per optar a aprovar l’assignatura, on també cal obtenir una nota mínima de 4,0 sobre 10,0 per poder fer promig.
Evidències: Tenen en total un 20% de pes en la nota final de l’assignatura. Al llarg del curs es proposaran alguns exercicis més extensos que poden ser resolts amb el temari explicat fins el moment. Aquests exercicis són individuals i per realitzar normalment fora de l’aula, i en aquest cas per ser lliurats dins d’un termini fixat. El pes de cadascun dels exercicis en aquest apartat no serà necessàriament el mateix i pot variar en funció de la dificultat dels exercicis proposats.
Qüestionaris: Tenen un pes del 10% en la nota final de l’assignatura. En moments adients en referència al temari cobert es proposaran qüestionaris a la plataforma Campus Virtual, on estaran accessibles durant un temps publicitat d’avantmà.
Assaig: Té un pes del 10% a la nota final de l’assignatura. A cada alumne se li assignarà un tema concret de l’àmbit de la química, a poder ser connectat amb el temari o relacionat amb el camp de l’enginyeria química. Els alumnes hauran de fer la cerca d’informació de diverses fonts i hauran de confeccionar una memòria formalment correcta que reculli les seves troballes. A criteri del professor, i en funció de les circumstàncies i del tema triat es podrà autoritzar algun treball en grups reduïts. Aquesta activitat es proposarà en dates properes al final de curs per tal de garantir que la major part del temari s’hagi cobert. A discrecció del professor es podrà convocar a alguns alumnes presentar públicament els seus resultats i discutir el seu treball.
Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
---|---|---|---|---|
Assaig | 10% | 15 | 0,6 | 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 13 |
Evidències | 20% | 8 | 0,32 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13 |
Proves Escrites | 60% | 5 | 0,2 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 |
Qüestionaris | 10% | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 12 |
Qualsevol d'aquests dos llibres:
No es preveu l'ús de programari especialitzat de forma regular durant el curs. Tanmateix, per visualitzar estructures moleculars o cel·les elementals de sòlids si no és possible o convenient usar models a classe, o per alumnes amb dificultats de concepció espacial, alguns programes de visualització d'estructures moleculars podrien fer-se servir (per exemple, JMol). En casos com aquests o qualsevol altre que sorgeixi es distribuïrà a la plataforma Campus Virtual la informació per descarregar, instal·lar i usar aquest programa o programes, que seran de lliure distribució (shareware o freeware).