PROGRAMA DE ESTUDIOS: QUÍMICA GENERAL

PROTOCOLO Fechas

Mes/año Julio-Agosto De 2005

Elaboración Aprobación Aplicación

2005-2

Clave

QUG01

Semestre Cuarto

Nivel

Licenciatura

Ciclo

Integración

Básico

Colegio

H. y C.S.

C. y T.

x

Maestría

Doctorado X

Superior C. y H.

x

Plan de estudios del que forma parte: Ingeniería en Sistemas Electrónicos y de Telecomunicaciones (Optativa). Ingeniería en Sistemas Electrónicos Industriales (Optativa). Ingeniería en Sistemas de Transporte Urbano (Indispensable). Propósito(s) general(es) : Que el estudiante analice y distinga los conceptos generales de la química para que explique el comportamiento de la materia y su estructura, así como los mecanismos mediante los cuales la materia se transforma, y compare e interprete la relación que existe entre la estructura química y las propiedades de la materia. Que el estudiante relacione los conceptos generales de la química con las propiedades de materiales industriales como son: conductores, semiconductores, superconductores, pavimentos y polímeros para que determine y explique las aplicaciones industriales de cada uno de ellos.

Carácter

Modalidad

Indispensable X Optativa *

X

Seminario

Taller

Curso

x Curso-taller

Laboratorio

x Clínica

Asignaturas Previas

Matemáticas y Expresión oral y escrita del curso de integración. Química de bachillerato

Horas de estudio semestral (16 semanas) Con Teóricas 48 Autónomas Teóricas Docente Prácticas 24 Prácticas Carga horaria semanal: Carga horaria 4.5 H. semestral: 72 H. Asignaturas Posteriores: Ingeniería de pavimentos. Desarrollo urbano y transporte Sustentabilidad y transporte urbano. Dispositivos electrónicos I.

Conocimientos y habilidades: Conocimientos. Conocimientos generales de química tales como: Concepto de materia, identificación de elementos y compuestos mediante símbolos químicos y significado de la tabla periódica como un instrumento de aprendizaje de la química. Conocimientos generales de aritmética, geometría y álgebra Requerimientos Habilidades. para cursar la Plantear y resolver ecuaciones algebraicas de primero y segundo grado. asignatura Visualización de figuras geométricas en tres dimensiones. Búsqueda de información bibliográfica. Elaboración de resúmenes de información bibliográfica. Analizar reflexionar y resolver un problema. Preparar y presentar un tema del programa.

48 24

Perfil deseable del profesor:

Que tenga una Licenciatura o Posgrado en alguna área relacionada con la química, tales como: Químico, Ingeniero Químico y Químico Farmacéutico Biólogo de preferencia con experiencia docente. Que sea un profesional de la docencia y de su área de conocimiento y que manifieste valores humanos que favorezcan la interacción con los estudiantes e integrantes de la Academia. Buena disponibilidad para dar asesorías y tutorías a los estudiantes. Buena disponibilidad para integrarse al trabajo en equipo dentro del modelo educativo de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México.

Academia responsable del programa:

Academia de Química

Diseñador (es): I.Q.I. Alma Rosa Plaza García. Q. María Laura Cano Ordaz. Q. Silvia Donaji Ramírez Raya. Q. F. B. Guadalupe Canseco Ruíz. Q.F.B. Sylvia Elena López Quíntero.

Aquellas en las que se ofrece la posibilidad de cursar una de las asignaturas, para cubrir un requisito INDISPENSABLE será considerada INDISPENSABLE.

México D. F., agosto de 2005 PROGRAMA DE ESTUDIOS DE QUÍMICA GENERAL COLEGIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

INTRODUCCIÓN La química es una ciencia central básica necesaria para toda carrera de ingeniería puesto que proporciona las bases para comprender los fenómenos que ocurren en la naturaleza y de esta forma encontrar la manera de aprovecharlos en la creación de nuevos materiales o nuevas fuentes alternas de energía necesarias para los seres vivos. Comprender las transformaciones de la materia, el cómo, porqué y cuándo surgen esas transformaciones ha sido útil para el desarrollo de materiales de alta tecnología como son aquellos utilizados en la industria de las comunicaciones, electrónica, transporte e ingeniería y para entender la importancia de la conservación de los recursos naturales y la protección del medio ambiente entre muchas cosas. El estudio de los fenómenos químicos y la transmisión de los resultados de los mismos requiere de un lenguaje universal, el curso de química general inicia precisamente con temas básicos como materia, lenguaje de la química y reacciones químicas, que ayudarán al estudiante a comprender el modelo atómico moderno y con ello diferentes mecanismos que tienen lugar cuando ocurre un cambio químico, entre ellos la formación de los diferentes enlaces químicos, que hacen posible la existencia de un variado número de sustancias y cómo reaccionan unas con otras para obtener sustancias nuevas con características totalmente diferentes que pueden ser empleadas para fines específicos. Para poder llevar a cabo las mediciones de dichos fenómenos el estudiante tendrá la oportunidad de conocer diferentes sistemas de unidades de medición y de esta forma tomar decisiones. El estudio de la estructura atómica implica también conocer la transformación de la energía, lo cual es importante porque dará a alumno la oportunidad de explorar nuevas formas de la obtención de la misma para utilizarla como fuentes alternas y así cuidar los recursos no renovables del planeta y el medio ambiente. Los temas de mezclas, sólidos, líquidos y gases proporcionarán al estudiante los conocimientos indispensables para comprender el comportamiento de sustancias puras y mezclas en sus diferentes estados de agregación de la materia y así pueda establecer posteriormente la relación que existe entre la estructura química de los materiales utilizados en ingeniería y sus propiedades químicas y físicas. La química general proporciona al estudiante los fundamentos y conocimientos básicos de la química, también útiles para comprender algunos fenómenos de transformación de la materia y la energía. Este curso se relaciona con algunas materias de la currícula de los planes de estudios de las carreras de ingeniería, como las siguientes: desarrollo urbano y transporte, ingeniería de pavimentos y sustentabilidad y transporte urbano para la carrera de Ingeniería en Sistemas de Transporte Urbano. Dispositivos electrónicos I para las carreras de Ingeniería en Sistemas Electrónicos y de Telecomunicaciones e Ingeniería en Sistemas Electrónicos Industriales.

PROPÓSITOS GENERALES.

Que el estudiante analice y distinga los conceptos generales de la química para que explique el comportamiento de la materia y su estructura, así como los mecanismos mediante los cuales la materia se transforma, y compare e interprete la relación que existe entre la estructura química y las propiedades de la materia. Que el estudiante relacione los conceptos generales de la química con las propiedades de materiales industriales como son: conductores, semiconductores, superconductores, pavimentos y polímeros para que determine y explique las aplicaciones industriales de cada uno de ellos.

PLANEACIÓN ESPECÍFICA UNIDAD 1. MATERIA. Propósitos específicos.

Que el estudiante: Aplique la teoría cinética molecular como modelo para explicar los estados de agregación de la materia. Investigue las fuentes alternas de energía para que explique las ventajas y desventajas de cada una de ellas y comprenda la importancia de éstas en el desarrollo de México. Temas y subtemas.

1.1 Definición y clasificación de materia. 1.2 Teoría cinética molecular. 1.3 Cambios físicos y químicos. 1.4 Ley de la conservación de la materia y de la energía. 1.5 Fuentes alternas de energía, renovables y no renovables. UNIDAD 2. EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA. Propósitos específicos.

Que el estudiante: Analice aspectos fundamentales de la teoría atómica moderna para que explique la estructura del átomo y pueda asociar éste último con las propiedades periódicas de los elementos químicos. Identifique a partir de átomos la formación de distintos enlaces químicos a través de modelos químicos para explicar las propiedades físicas y químicas de diferentes sustancias. Relacione las propiedades periódicas de los elementos químicos y la formación de enlaces químicos para que determine los tipos de enlaces que se forman en las sustancias químicas. Temas y subtemas.

2.1 Teoría atómica moderna. 2.1.1 Concepto de átomo. 2.1.2 Partículas subatómicas fundamentales del átomo, su localización y carga 2.1.3 Número atómico, isótopo, número de masa y masa atómica. 2.1.4 El espectro electromagnético. 2.1.5 Modelo atómico de Niels Bohr y de Erwin Schroedinger. 2.1.5.1 Niveles y subniveles de energía. 2.1.5.2 Configuración electrónica. 2.1.5.3 Configuración electrónica de valencia. 2.1.6 Estructuras de Lewis.

eléctrica.

2.2 La tabla periódica. 2.2.1 Clasificación de los elementos de la tabla periódica como metales, no metales y metaloides así como sus propiedades físicas y químicas. 2.2.2 Propiedades periódicas de los elementos: Tamaño atómico, energía de ionización y electronegatividad. 2.3 Enlaces químicos. 2.3.1 Concepto de enlace químico. 2.3.2 Enlace iónico y covalente (polar y no polar) 2.3.2.1 Formación de iones (cationes y aniones) y de moléculas haciendo uso de modelos químicos como el de Bohr y Lewis. 2.3.3 Enlace metálico. 2.3.3.1 Comportamiento de los electrones de valencia en los elementos metálicos 2.3.3.2 Relación entre el comportamiento de los electrones de valencia y la conductividad de los elementos metálicos. UNIDAD 3. REACCIONES QUÍMICAS. Propósitos específicos.

Que el estudiante: Represente una reacción química mediante una ecuación para que interprete su significado e importancia. Interprete algunas reacciones químicas de interés para que pueda explicar la transformación de la materia. Temas y subtemas.

3.1 La ecuación química representación y significado. 3.1.1 Tipos de reacciones químicas. Reacciones de síntesis, descomposición, sustitución, combustión, exotérmicas, endotérmicas, desplazamiento sencillo y doble desplazamiento doble, de neutralización y de oxido-reducción. 3.2 Balanceo de las reacciones químicas. 3.2.1 Método de tanteo y oxido-reducción.. 3.2.2 Reacciones de oxido-reducción. Estado de oxidación y reducción. 3.3 Catalizadores. 3.3.1 Importancia de los catalizadores. 3.3.2. Velocidad de reacción. 3.3.3. Constante de equilibrio. UNIDAD 4. MEZCLAS. Propósitos específicos.

Que el estudiante: Describa las características más importantes de las mezclas para que explique su clasificación. Comprenda el concepto de concentración y las diferentes formas de expresarla para que lo aplique en cálculos de concentración. Temas y subtemas.

4.1 Definición de mezcla.

4.1.1 Definición de mezcla homogénea y heterogénea de acuerdo al número de fases. 4.2 Soluciones. 4.2.1 Definición de fase dispersa y fase dispersora. 4.2.2. Principales características de una solución. 4.3 Coloides y suspensiones. 4.3.1 Principales características de los coloides y suspensiones. 4.4 Formas de expresar la concentración. 4.4.1 Concentración molar (el mol y la masa molar). 4.4.2 Partes por millón UNIDAD 5. GASES. Propósitos específicos.

Que el estudiante: Identifique las leyes de los gases para que interprete como inciden los factores de la presión, volumen o temperatura para predecir el comportamiento de un sistema. Describa los componentes del aire en la Ciudad de México con el fin de proponer medidas para mejorar la calidad del aire. Temas y subtemas

5.1 Definición de temperatura, presión y volumen. 5.2 Las leyes de los gases: ley de Boyle, ley de Charles y ley de Gay-Lussac. 5.3 Ecuación combinada de los gases. 5.4 Ley general del estado gaseoso. 5.5 Ley de Dalton. 5.6 Principales contaminantes atmosféricos en la ciudad de México (efecto invernadero, lluvia ácida, inversión térmica). 5.7 Factores que modifican la calidad del aire.

UNIDAD 6. LÍQUIDOS Y SÓLIDOS. Propósitos específicos.

Que el estudiante: Identifique las variables que afectan el comportamiento de los líquidos y sólidos para que determine el comportamiento químico y físico de diferentes sustancias. Temas y subtemas.

6.1 Propiedades generales de los líquidos. 6.1.1 Presión de vapor. 6.1.2 Punto de ebullición. 6.1.3 Tensión superficial y viscosidad. 6.2 Propiedades generales de los sólidos. 6.2.1 Punto de fusión. 6.2.2 Compresibilidad. 6.2.3 Difusión. 6.2.4 Sólidos amorfos y cristalinos. UNIDAD 7. MATERIALES

Propósitos específicos.

Que el estudiante: Reconozca la estructura química de materiales utilizados en el campo de la ingeniería para que relacione su estructura con su comportamiento químico y físico. Temas y subtemas.

7.1 Semiconductores. 7.1.1 Concepto y estructura de semiconductor. 7.1.2 Principales elementos semiconductores utilizados industrialmente. 7.1.3 Semiconductores intrínsecos. 7.1.4 Semiconductores extrínsecos (tipo n y tipo p). 7.2. Superconductores. 7.2.1 Concepto de un material superconductor. 7.2.2 Principales materiales utilizados industrialmente como superconductotes. 7.2.3 Condiciones de temperatura para que un material se comporte como superconductor. 7.2.4 Relación que existe entre la superconductividad de un material y su estructura atómica en el estado superconductor. 7.3 Polímeros. 7.3.1. Concepto de polímero y polimerización por adición. 7.3.2 Aplicación industrial de los polímeros. 7.4 Pavimentos. 7.4.1 Composición química y clasificación de los pavimentos.

METODOLOGÍA El programa está planeado para llevarse a cabo en un curso teórico-práctico. El estudio de los temas se realiza en dos categorías aquella que se imparten con docente y las autónomas. En las horas de estudio con docente el alumno asistirá a clases o al laboratorio. Las clases serán de continua interacción alumno-profesor y alumno-alumno en las que todos deberán participar activamente y el profesor tendrá la función de orientador y facilitador. Este quehacer será apoyado con material que facilite el entendimiento y la comprensión de los temas, se usaran acetatos, carteles, videos, representaciones en computadora con paquetería didáctica, modelos químicos, algunos experimentos seguros, etc. Puesto que la química es una ciencia experimental. El laboratorio proporciona a los estudiantes la oportunidad de contrastar la teoría vista en clases con los resultados experimentales obtenidos en las prácticas. La visualización de los fenómenos químicos a través de prácticas ayudará al estudiante a comprender mejor los fenómenos así también como a reforzar los conocimientos adquiridos en clases. En las horas de estudio autónomo el alumno realizara tareas, resúmenes, ejercicios de reforzamiento y reportes de prácticas de laboratorio, estas actividades las desarrollara en tiempo extra clase, las cuales serán apoyadas por el profesor en asesorías que podrán ser grupales o individuales. Los estudiantes cuentan con el recurso de asesorías, espacio en el cual podrán resolver dudas, aclarar conceptos o profundizar en algún tema de su interés. Todas estas actividades se orientan a reforzar los conocimientos vistos en clases y fomentar la autonomía del estudiante en su propio aprendizaje.

En el desarrollo del programa se establecerá la relación que existe entre las diferentes unidades temáticas haciendo uso de mapas conceptuales y mentales. En temas de especial interés se fomentará la investigación y la exposición de dicho material frente al grupo. A lo largo del curso el estudiante también desarrollará habilidades para el estudio como: compresión lectora, habilidades lógica- matemáticas, organización, registro y análisis de datos experimentales., y habilidad para el manejo de materiales utilizados en el laboratorio. EVALUACIONES EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA.

Modalidad: Escrita. Criterios: Comprensión de conceptos y resolución de problemas expresados en los requerimientos para cursar la materia. Los criterios e indicadores a avaluar son: conceptos de átomo, nomenclatura química básica, operaciones aritméticas básicas. Los indicadores de estos temas son los conceptos, nombres y símbolos de los elementos más comunes, estructura del átomo, despejes de variables en ecuaciones químicas, y resolución matemática de ecuaciones de primer grado. Escalas descriptivas de evaluación para informar los resultados: Los resultados se darán a conocer a los estudiantes de forma cualitativa. Se harán las anotaciones necesarias sobre la evaluación para que el estudiante identifique los temas que debe fortalecer y el porque de las recomendaciones de estudio que se le sugieren. El profesor podrá informar los resultados a los estudiantes de manera grupal o personalizada. EVALUACIÓN FORMATIVA.

Modalidad: La evaluación es una actividad permanente con el grupo, las cuales podrán ser de forma escrita, oral, o ambas y se aplicara dos evaluaciones como mínimo durante el curso. La evaluación escrita se realizara en el momento en que el profesor considere adecuado considerando para esto el avance del programa y de las necesidades de integración de los contenidos del programa así como el avance del grupo con respecto a este. Las evaluaciones orales se realizaran en clases o secciones de laboratorio mediante el cuestionamiento a los estudiantes acerca de algún tema, en este caso el profesor dará la retroalimentación en el mismo momento y sugerirá al alumno sobre que temas que requiera repasar. Criterios: Nivel y comprensión de conocimientos, aplicación de conocimientos, análisis e integración de diversos contenido a través de la resolución de problemas. Escalas descriptivas de evaluación para informar los resultados: Los resultados se darán a conocer a los estudiantes de forma cualitativa. Se harán las anotaciones necesarias sobre la evaluación para que el estudiante identifique los temas que debe fortalecer y el porque de las recomendaciones de estudio que se le sugieren. El profesor podrá informar los resultados a los estudiantes de manera grupal o personalizada. EVALUACIÓN PARA LA CERTIFICACIÓN.

Modalidad: Esta evaluación podrá ser escrita, oral, o ambas. Criterios: Materia, energía, enlaces químicos y tabla periódica, reacciones químicas, mezclas, gases, y materiales. Indicadores. Que el estudiante explique a partir de la teoría cinética molecular las diferencias en los estados de agregación de la materia, enuncia las ventajas y desventajas de la energía

renovable y no renovable, comprenda la estructura atómica, represente átomos, moléculas y compuestos mediante modelos químicos, explique y distinga las diferencias en propiedades químicas y físicas de los diferentes enlaces químicos, represente con modelos químicos la formación de enlaces químicos, represente y reconozca las partes que conforman una ecuación química, enuncia y explique las variables que influyen en una reacción química y la importancia de estas, habilidad en los cálculos de concentración y preparación de soluciones utilizando las diferentes formas de expresar la concentración. Relaciones las diferentes variables que influyen en un sistema gaseoso de acuerdo a las leyes de los gases, la forma en como influyen en un sistema particular y aplique las ecuaciones matemáticas en la resolución de problemas, concepto, estructura química y aplicaciones industriales de materiales semiconductores, superconductores, polímeros y pavimentos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS GENERALES La bibliografía que se proporciona para este curso es general y la podrán utilizar tanto estudiantes como profesores. 1. PHILLIPS, Química conceptos y aplicaciones, Mc Graw Hill, 1Ed. México, 2003. 2. BURNS, A. R., Fundamentos de Química, Pearson Educación, 2 Ed. México, 1996. 3. GARRITZ, J. A., Tú y la Química, Printice Hall, 3 Ed. México, 2001. 4. ASKELAND, R. D., Ciencia e Ingeniería de los materiales, Internacional Thomson, 3Ed. México, 2003. 5. LERMAY, B. B.,Química la ciencia central, Printice may, 7 Ed. México, 2004. 6. DINGRANDO, G, H, W., Química materia y Cambio, Mc Graw Hill. 1 Ed. Colombia, 2002. 7. PETRUCCI, HARWOOD, HERRINA, Química General, Prentice Hall, 8 Ed. México, 2001. 8. AMERICAN CHEMICAL SOCIETY,QuimCom, Química en la comunidad, Adison Wesley Logman, 2 Ed. España, 2003. 9. JAMES F. S, Ciencia de materiales para ingenieros, Pearson, Prentice Hall, 3 Ed. México, 1995.

Bibliografía básica UNIDAD 1

Bibliografía complementaria

Número 2, capítulos 2, 3,12 y 18 Número 5, capítulos 1, 10, 5 Número 6, capítulos 3, 13, 22

Número 1, capítulos 1,10 y 20 Número 3, capítulo 1

UNIDAD 2 Número 2, capítulo 4, 5,6 y 7 Número 5, 2, 6, 7, 8 Número 6, 3, 4, 6, 8, 9.

Número 1, capítulos 2, 3 y 9. Número 3, capítulos 1, 3, 4, y 6 Número 7, capítulos 2, 9, 10 y 11

UNIDAD 3 Número 2, capítulo 10 Número 6, capítulos 10, 20 Número 5, capítulo 4

Número 1, capítulo 16 Número 3, capítulo 9 Número 7, capítulo 4

UNIDAD 4 Número 2, capítulos 4 y 14 Número 5, capítulo 4 Número 6, capítulo 15

Número 3, capítulo 2 Número 7, capítulos 4 y 14

UNIDAD 5 Número 2, capítulo 12 Número 5, capítulos 3 y 10 Número 6, capítulos 11 y 14 Número 8, capítulo 6

Número 1, capítulos 11 y 12 Número 3, capítulo 3 Número 7, capítulo 6

UNIDAD 6 Número 2, capítulo 13 Número 5, capítulo 11 UNIDAD 7 Número 5, capítulo 12 Número 9, capítulos 9, 11, 12, y 13

Número 3, capítulo 3 Número 7, capítulo 7 Número 4, capítulos 15, 18 y 20

RECURSOS DIDÁCTICOS Equipo audiovisual, equipo de cómputo, videos, modelos químicos, paquetería didáctica para la enseñanza de la química. Laboratorio virtual para la enseñanza de la química.