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Academic Year: 2021/22

29704 - Chemistry


Teaching Plan Information

Academic Year:
2021/22
Subject:
29704 - Chemistry
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
330 - Complementos de formación Máster/Doctorado
434 - Bachelor's Degree in Mechanical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
434 - Bachelor's Degree in Mechanical Engineering: 1
330 - Complementos de formación Máster/Doctorado: XX
Semester:
434-First semester o Second semester
330-First semester o Second semester
107-First semester
Subject Type:
434 - Basic Education
330 - ENG/Complementos de Formación
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards the achievement of the learning objectives. It is based on participation and the active role of the student favors the development of communication and decision-making skills. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as lectures, guided assignments, laboratory sessions, autonomous work, and tutorials.

Students are expected to participate actively in the class throughout the semester.

Classroom materials will be available via Moodle. These include a repository of the lecture notes used in class, the course syllabus, as well as other course-specific learning materials.

Further information regarding the course will be provided on the first day of class.

4.2. Learning tasks

The course includes 6 ECTS organized according to:

- Lectures (2 ECTS): 50 hours.

- Laboratory sessions (0.4 ECTS): 10 hours.

- Autonomous work (3.6 ECTS): 90 hours.

- Tutorials

Lectures: the professor will explain the theoretical contents of the course and solve illustrative applied problems. These problems and exercises can be found in the problem set provided at the beginning of the semester. Lectures run for 3-4 weekly hours. Although it is not a mandatory activity, regular attendance is highly recommended.

Laboratory sessions: sessions will take place every 2 weeks (5 sessions in total) and the last 2 hours each. Students will work together in groups actively doing tasks such as practical demonstrations, measurements, calculations, and the use of graphical and analytical methods.

Autonomous work: students are expected to spend about 90 hours to study theory, solve problems, prepare lab sessions, and take exams.

Tutorials: the professor's office hours will be posted on Moodle and the degree website to assist students with questions and doubts. It is beneficial for the student to come with clear and specific questions.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics: 

Chapter 1. Basic concepts of chemistry

1. Atoms and atomic theory. 2. Atomic structure. 3. An introduction to the periodic table. 4. Nomenclature. 5. Mass’s relations in chemistry: atomic mass, the concept of the Mol and molar mass, empirical and molecular formulas. 6. Chemical equation and stoichiometric calculations. 7. Types of chemical reactions. 8. Ways of describing solution composition.

PART II: Chemical Thermodynamics, Chemical Kinetics and Chemical Equilibrium

Chapter 2. Kinetic and thermodynamic aspects related to chemical reactions

2A. Chemical thermodynamics: 1. Energy, work and heat. 2. Heat of chemical reactions and thermochemical equations. 3. Hess’s law. 4. Standard enthalpies of formation and standard change in enthalpy for a given reaction. 5. Direction of the spontaneous processes: entropy, entropy change and standard free energy change.

2B. Chemical kinetics: 1. The rate of a chemical reaction: definition and factors affecting it. A Model for chemical kinetics.

Chapter 3. Chemical Equilibrium

1. The condition of dynamic equilibrium. 2. The equilibrium constant expression. 3. Relationship between DG0 and the equilibrium constant. 4. Altering equilibrium conditions; Lechatelier principle.

Chapter 4. Ionic equilibria

1. Brønsted –Lowry theory of acids and bases. 2. Self-ionization of water and the pH scale. 3. Strengths of acids and bases. 4. Hydrolysis. 5. Acid-base indicators. 6. Solubility equilibria: solubility product constant, Ksp. The common-ion effect in solubility equilibria.

Chapter 5. Redox equilibrium and electrochemistry.

1. Galvanic cells. 2.  Standard hydrogen electrode (SHE) and reduction standard electrode potentials. 3. Nernst equation. 4. Ecell, ΔG, and K. 5. Commercial galvanic cells. 6. Corrosion. 7. Electrolysis.

PART III: Basic Concepts of Chemistry II

Chapter 6. Periodic properties of the elements

Chapter 7. The chemical bond

1. - Ionic bonds. 2. - Covalent bonds.  3. - Metallic bonds. 4.- Intermolecular forces.

Chapter 8. -  States of matter

8. A. Gases. 1. - Relationships among pressure, temperature, volume and amount of gas. 2. - The ideal gas equation. 3. - Mixture of gases: Dalton’s law of partial pressures.  4. - The kinetic molecular theory of gases. 5. - Diffusion and effusion: Graham’s law.  6. - The behavior of real gases: Van der Waals equation.

8. B Liquids and solids.-1. -  Liquid-vapor equilibrium: vapor pressure and its temperature dependence, boiling point, critical point. 2. - Liquid-solid equilibrium: melting point. 3. - Solid-liquid equilibrium: sublimation point. 4. - Phase diagrams. 5.- Crystal structures. 6. - Correlation between bonding and properties of solids:  Ionic solids, covalent solids, molecular solids and metallic solids.

Chapter 9. Physical properties of solutions

1. Types of solutions. 2. Thermodynamics of the solution process. 3. Solution concentration. 4. Effect of temperature on solubility. 5. Effect of pressure on solubility. 6. Colligative properties.

PART IV: Introduction to Organic and Inorganic Chemistry

Chapter 10. Introduction to Organic and Inorganic Chemistry

1. Elements: metals and non-metals. 2. Organic compounds: Hydrocarbons and functional groups.

4.4. Course planning and calendar

For further details concerning the timetable, classroom and further information regarding this course, please refer to the "Escuela de Ingeniería y Arquitectura " website (https://eina.unizar.es/)


Curso Académico: 2021/22

29704 - Química


Información del Plan Docente

Año académico:
2021/22
Asignatura:
29704 - Química
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
330 - Complementos de formación Máster/Doctorado
434 - Graduado en Ingeniería Mecánica
Créditos:
6.0
Curso:
434 - Graduado en Ingeniería Mecánica: 1
330 - Complementos de formación Máster/Doctorado: XX
Periodo de impartición:
434-Primer semestre o Segundo semestre
330-Primer semestre o Segundo semestre
107-Primer semestre
Clase de asignatura:
434 - Formación básica
330 - Complementos de Formación
Materia:
Química

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

Se pretende que los alumnos adquirieran una visión general de la química y de su importancia en nuestra sociedad y sean capaces de aplicar los conocimientos teóricos y prácticos de la química en el desarrollo de su profesión como ingeniero industrial.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

• Objetivo 3: garantizar una vida sana y promover el bienestar para todos en todas las edades.

Meta 3.9. Para 2030, reducir sustancialmente el número de muertes y enfermedades producidas por productos químicos peligrosos y la contaminación del aire, el agua y el suelo.

• Objetivo 6: Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos.

Meta 6.3. De aquí a 2030, mejorar la calidad del agua reduciendo la contaminación, eliminando el vertimiento y minimizando la emisión de productos químicos y materiales peligrosos, reduciendo a la mitad el porcentaje de aguas residuales sin tratar y aumentando considerablemente el reciclado y la reutilización sin riesgos a nivel mundial.

• Objetivo 7: Garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna para todos.

Meta 7.3. De aquí a 2030, duplicar la tasa mundial de mejora de la eficiencia energética.

• Objetivo 8: Promover el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo y el trabajo decente para todos.

Meta 8.4. Mejorar progresivamente, de aquí a 2030, la producción y el consumo eficientes de los recursos mundiales y procurar desvincular el crecimiento económico de la degradación del medio ambiente, conforme al Marco Decenal de Programas sobre modalidades de Consumo y Producción Sostenibles, empezando por los países desarrollados Enunciado de la meta.

• Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras.

Meta 9.5. Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales de todos los países, en particular los países en desarrollo, entre otras cosas fomentando la innovación y aumentando considerablemente, de aquí a 2030, el número de personas que trabajan en investigación y desarrollo por millón de habitantes y los gastos de los sectores público y privado en investigación y desarrollo

• Objetivo 13: Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos.

Meta 13.3. Mejorar la educación, la sensibilización y la capacidad humana e institucional respecto de la mitigación del cambio climático, la adaptación a él, la reducción de sus efectos y la alerta temprana.

•Objetivo 14: Conservar y utilizar en forma sostenible los océanos, los mares y los recursos marinos para el desarrollo sostenible.

Meta 14.1. De aquí a 2025, prevenir y reducir significativamente la contaminación marina de todo tipo, en particular la producida por actividades realizadas en tierra, incluidos los detritos marinos y la polución por nutrientes.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Esta asignatura está programada en el primer semestre de primer curso del grado en Ingeniería Mecánica y pertenece al módulo de formación básica de las titulaciones de la rama de Ingeniería Industrial. Los conceptos básicos aprendidos en esta asignatura servirán de base para otras asignaturas de cursos posteriores como Fundamentos de Materiales, Tecnología de Materiales e Ingeniería del Medio Ambiente.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Tener adquiridas las competencias propias de las etapas educativas anteriores.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Competencias específicas:

C15:  Capacidad para comprender y aplicar los principios de conocimientos básicos de la química general, química orgánica e inorgánica y sus aplicaciones en la ingeniería.

Competencias genéricas:

C4: Resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.

C10:  Capacidad para aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.

2.2. Resultados de aprendizaje

  1. Maneja los principios básicos de la química general, la química orgánica y la química inorgánica.
  2. Maneja las leyes básicas que regulan las reacciones: termodinámica, cinética y equilibrio.
  3. Resuelve ejercicios y problemas de forma completa y razonada.
  4. Emplea de forma adecuada los conceptos teóricos en el laboratorio mediante el uso correcto y seguro del material básico y de los equipos.
  5. Usa un lenguaje riguroso en la química.
  6. Presenta e interpreta datos y resultados.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Proporcionan herramientas para aprendizajes posteriores y para el desempeño profesional de los ingenieros mecánicos.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

La asignatura se evaluará en la modalidad de evaluación global. Para superar la asignatura será necesaria una calificación mínima de 5, calculada de la siguiente manera:

0.1* N  + 0.1* L + 0.4* P1 + 0.4* P2

N= Nomenclatura;  L= Laboratorio;  P1= Primer parcial;  P2= Segundo Parcial.

A lo largo del semestre se programarán las siguientes pruebas con objeto de facilitar la superación gradual de la asignatura.

1. Nomenclatura (N).

Prueba escrita de Nomenclatura de Química Orgánica e Inorgánica. Supondrá un 10 % de la calificación final. Quienes no obtengan una nota mínima de 4 tendrán que examinarse en la prueba global.

2. Laboratorio (L).

Realización de todas las prácticas de laboratorio, cuya evaluación basada en la observación, cumplimiento de tareas y la realización de una prueba escrita en el examen global supondrá el 10% de la calificación final.

3. Primer parcial (P1).

Se realizará una prueba corta escrita sobre los contenidos de los temas 1 y 2 (pc1). La nota obtenida en esta prueba solo se tendrá en cuenta si supone una mejora en la calificación del primer parcial (P1).

Hacia mitad del semestre se realizará una prueba escrita  (P1), que versará sobre los contenidos de los temas 1 al 4 que se detallan en el programa de la asignatura. Dicha prueba estará formada por preguntas y cuestiones teórico-prácticas, en las que se pedirá la aplicación de la teoría a casos y ejemplos concretos y la resolución de problemas.

 La calificación obtenida será la mayor de las siguientes

            Nota de P1  ó   pc1*0.25 + P1* 0.75.

4. Segunda prueba corta (pc2)

Se realizará una prueba corta sobre los contenidos de los temas 5 al 7(pc2). La calificación de esta prueba solo se tendrá en cuenta si supone una mejora en la calificación del segundo parcial (P2).

La realización de las prácticas de laboratorio, pc1, P1 y pc2 se llevará a cabo durante el periodo de clases. La prueba P2 y la prueba escrita sobre las prácticas de laboratorio se realizarán en la prueba global, en la fecha programada por el centro para la 1ª convocatoria tal como se describe a continuación.

Evaluación global: 1ª convocatoria.

El estudiante deberá presentarse a una prueba global de evaluación en las fechas programadas por el centro. Dicha prueba incluirá:

a) Preguntas correspondientes a los contenidos del tema 5 y siguientes (P2). Las realizarán todos los alumnos matriculados en la asignatura.

La calificación final del segundo parcial (P2)  será la mayor de las siguientes calificaciones:

 Nota de P2   ó  pc2*0,25.+ P2*0,75 

b) Prueba escrita sobre las prácticas de laboratorio. Aquellos estudiantes que no hayan superado la parte experimental de las prácticas de laboratorio programadas a lo largo del curso deberán realizar también un examen en el que se realizarán algunas experiencias relacionadas con las que se llevan a cabo en las sesiones de laboratorio. (L)

c) Prueba escrita de Nomenclatura Orgánica e Inorgánica. Esta prueba solo la deberán realizar aquellos  estudiantes que hayan obtenido una nota inferior a 4 durante el curso o los que quisieran mejorar su calificación, prevaleciendo en este último caso la mejor de las calificaciones obtenidas.(N)

d) Preguntas y cuestiones teórico-prácticas correspondientes a los temas 1 al 4. (P1). Esta prueba solo la deberán realizar aquellos  estudiantes que hayan obtenido una nota inferior a 4 durante el curso o los que quisieran mejorar su calificación, prevaleciendo en este último caso la mejor de las calificaciones obtenidas

Evaluación global: 2ª convocatoria

La evaluación en 2ª convocatoria se llevará a cabo mediante una prueba global consistente en un examen escrito que versará sobre todos los conceptos tanto teóricos como prácticos tratados en la asignatura. Adicionalmente los alumnos que no hayan superado la parte experimental de las prácticas de laboratorio programadas a lo largo del curso deberán realizar un examen, en el que realizarán algunas experiencias relacionadas con las que se llevan a cabo en las sesiones de laboratorio.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

- Clases de teoría participativas

- Clases prácticas de cuestiones y problemas

- Tutorías programadas

- Prácticas de laboratorio

La asignatura esta planteada para potenciar el aprendizaje activo de los alumnos de manera que las clases teóricas se conciben como introducciones generales a cada tema que serán completadas después con el resto de actividades propuestas, incluyendo la resolución de cuestiones y problemas, la asistencia a tutorías y la realización de practicas de laboratorio. Las prácticas de laboratorio están orientadas a que el alumno adquiera destrezas en el manejo del material de laboratorio y desarrolle sus capacidades deductivas, comunicativas, de trabajo en equipo y analíticas. Así mismo, se incidirá en la importancia de las normas de seguridad en los laboratorios y la correcta manipulación de sustancias químicas.

4.2. Actividades de aprendizaje

La asistencia a todas las actividades de aprendizaje es de especial relevancia para adquirir las competencias de la asignatura.

Clases de teoría, problemas y tutorías programadas en las que se abordarán los siguientes bloques de contenidos:

- Bloque I: Conceptos básicos de química I

- Bloque II: Termodinámica química, cinética química y equilibrio químico

- Bloque III: Conceptos básicos de química II

- Bloque IV: Introducción a la química orgánica e inorgánica.

Prácticas de laboratorio: Se realizarán 5 sesiones de 2 h

  1. Operaciones básicas I. Unidades de concentración. Medida y trasvase de líquidos.
  2. Operaciones básicas II. Medida y trasvase de sólidos. Filtración y lavado de precipitados.
  3. Equilibrio Químico.
  4. Reacciones Redox.
  5. Destilación y Tipos de sólidos.

Los alumnos dispondrán de guiones de prácticas en los que se explica no sólo el procedimiento experimental sino que contienen una introducción detallada en la que se exponen los objetivos y el fundamento teórico de las prácticas.

4.3. Programa

Bloque I: Conceptos básicos de química I

Tema 1. Conceptos básicos de química

1. Los átomos y la teoría atómica. 2. Estructura electrónica de los átomos. 3. Clasificación periódica de los elementos. 4. Nomenclatura. 5 Relaciones de masa en química: masa atómica, mol, formula empírica. 6. Ecuación química y estequiometría. 7. Clasificación de las reacciones químicas. 8. Formas de expresar la concentración.

Bloque II: Termodinámica química, cinética química y equilibrio químico

Tema 2. Aspectos cinéticos y termodinámicos relacionados con las reacciones químicas.

2.A. Termodinámica química. 1. Energía, Trabajo y Calor. 2. Calores de reacción (ΔH) y ecuaciones termoquímicas. 3. Ley de Hess. 4. Entalpías estándar de formación y Entalpías estándar de reacción. 5. Dirección de los procesos espontáneos: variaciones de entropía (ΔS) y de energía libre (ΔG).

2.B. Cinética química. Velocidad de reacción: definición y factores que afectan a la velocidad de reacción. Modelo teórico de la cinética de reacción.

Tema 3. Equilibrio químico

1. Reacciones reversibles. 2. Distintas expresiones de la constante de equilibrio. 3. Relación entre ΔG0 y la constante de equilibrio (Keq). 4. Modificación de las condiciones de equilibrio; Principio de Le Châtelier.

Tema 4. Equilibrios iónicos

1. Teoría ácido-base de Brönsted -Lowry. 2. La autoionización del agua y la escala de pH. 3. Fuerza de ácidos y bases. 4. Hidrólisis. 5. Indicadores ácido-base. 6. Equilibrios de solubilidad: producto de solubilidad, efecto del ión común.

Tema 5. Reacciones de oxidación-reducción y electroquímica

1. Celdas galvánicas. 2. Electrodo normal de hidrógeno (ENH) y potenciales normales de reducción. 3. Ecuación de Nernst. 4. Relación entre ΔE0celda y la Keq. 5. Pilas comerciales. 6. Corrosión. 7. Electrólisis.

Bloque III: Conceptos básicos de química II

Tema 6. Propiedades periódicas de los elementos

Tema 7. Enlace químico

1. Enlace iónico. 2. Enlace covalente. 3. Enlace metálico.4. Fuerzas intermoleculares.

Tema 8. Estados de agregación de la materia

8.A. Gases. 1. Las leyes elementales de los gases. 2. La ecuación de los gases ideales. 3. Mezclas de gases: ley de Dalton de las presiones parciales. 4. Teoría cinético-molecular de los gases. 5. Efusión y difusión de gases: ley de Graham. 6. Gases reales: la ecuación de Van der Waals.

8.B. Líquidos y sólidos. 1. Equilibrio líquido-vapor: presión de vapor y su variación con la temperatura; temperaturas de ebullición; punto crítico. 2. Equilibrio líquido-sólido: temperaturas de fusión. 3. Equilibrio sólido-vapor: temperaturas de sublimación. 4. Diagramas de fases. 5. Estructuras cristalinas. 6. Estructura, enlace y propiedades de los sólidos: sólidos metálicos, sólidos iónicos, sólidos moleculares y sólidos de red covalente.

Tema 9. Propiedades físicas de las disoluciones

1. Tipos de disoluciones. 2. Espontaneidad del proceso de disolución. 3. Unidades de concentración. 4. Efecto de la temperatura en la solubilidad. 5. Efecto de la presión en la solubilidad de los gases. 6. Propiedades coligativas.

Bloque IV: Introducción a la química orgánica e inorgánica.

Tema 10. Introducción a la química orgánica e inorgánica.

1. Elementos de los grupos principales: metales y no metales. 2. Compuestos del carbono: hidrocarburos y principales grupos funcionales.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Las clases magistrales y de problemas así como las sesiones de prácticas en el laboratorio se imparten según horario establecido por el Centro que será publicado con anterioridad a la fecha de comienzo del curso. Las horas de tutoría se acordarán previamente con los profesores que imparten la asignatura.

Planificación de actividades

TEMAS

ACTIVIDAD

HORAS

GRUPOS

Conceptos básicos de química I

(Bloque I)

Teoría

Cuestiones

Tutoría programada

3

2

1

1

1

1

Termodinámica, cinética y equilibrios

(Bloque II)

Teoría

Cuestiones

Tutoría programada

12

7

1

1

1

1

Conceptos básicos de química II

(Bloque III)

Teoría

Cuestiones

Tutoría programada

12

7

1

1

1

1

Introducción a la Química Inorgánica y Orgánica

(Bloque IV)

Teoría

Tutoría programada

3

1

1

1

Prácticas de Laboratorio

Laboratorio

10

4

Horas de trabajo y distribución por actividad

ACTIVIDAD

CON PROFESOR

(horas)

TRABAJO AUTÓNOMO

(horas)

TOTAL

Clase teoría

30

45

75

Problemas y cuestiones

16

24

40

Tutoría programada)

4

6

10

Laboratorio

10

10

20

Exámenes

5

 

5

Total

65

85

150

El calendario detallado de las diversas actividades a desarrollar se establecerá una vez que la Universidad y el Centro hayan aprobado el calendario académico (el cual podrá ser consultado en la web del centro).

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

La bibliografía actualizada se encuentra en la BR de la BUZ