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• marthita leon

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ ESTUDIOS GENERALES CIENCIAS PROGRAMA ANALÍTICO CURSO CLAVE TIPO CRÉDITOS HORAS DE:

TEORÍA PRÁCT. CALIFICADA PRÁCT. DIRIGIDA REQUISITOS SEMESTRE

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QUÍMICA 1 (Q1) 1QUI01 OBLIGATORIO PARA TODAS LAS ESPECIALIDADES EXCEPTO INGENIERÍA BIOMÉDICA 3.50

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3 SEMANALES 2 MENSUALES 2 MENSUALES NO TIENE 2019-1

I. Competencias y resultados de aprendizaje Este curso contribuye a desarrollar en el estudiante de Estudios Generales Ciencias las siguientes competencias de su perfil de egreso: comunicación, A1; autoaprendizaje, B1; desempeño personal y académico, C2; y aprender a aprender, D1. En las tareas académicas y evaluaciones el alumno redactará documentos, cuidando la estructura general de las comunicaciones escritas, la ortografía y sintaxis del español formal, y utilizando estructuras lógicas, notación científica y unidades al expresarse mediante el lenguaje científico. Para cada clase, sesión de práctica y evaluaciones, el estudiante se hará responsable de desarrollar sus propios estilos de aprendizaje, reconociendo sus fortalezas y debilidades, así como seleccionando y evaluando sus estrategias de autoaprendizaje. Los problemas que los alumnos desarrollan en las tareas académicas y evaluaciones pueden implicar, aparte de recordar e interpretar conceptos y realizar cálculos, pensar de manera crítica ante los resultados obtenidos, emitir juicios y tomar decisiones. Finalmente, también se promueve la autonomía en cuanto a escoger estrategias para resolver los problemas. La relación entre conocimiento teórico y sus aplicaciones es reforzada en el curso mediante el planteamiento de problemas, donde se busca que el estudiante identifique los conceptos involucrados, desarrolle estrategias para resolver problemas, analice sus resultados y pueda interpretarlos dentro del contexto del problema planteado. Al término del semestre, el estudiante: 1. Explicará los conceptos fundamentales relacionados a la estructura y propiedades de la materia. 2. Explicará las propiedades de los diferentes estados de la materia, en función de la naturaleza de los enlaces químicos presentes y de las fuerzas intermoleculares en diversos tipos de sustancias naturales y sintéticas. 3. Aplicará habilidades para la resolución de problemas cuantitativos en varios aspectos de la química, incluyendo estequiometría, soluciones y termoquímica. 4. Mostrará habilidades para el trabajo en equipo.

II. Metodología El curso se desarrolla utilizando una combinación de clases expositivas y metodologías activas y participativas para propiciar aprendizajes significativos en los estudiantes. Se fomenta el trabajo colaborativo a través de diferentes estrategias. Se promoverá el uso de bibliografía complementaria, de medios y materiales diversos.

III. Sumilla En este curso teórico-práctico se desarrollan los principios básicos de la materia y de la estructura atómica moderna, que son la base para tratar el enlace químico (iónico, covalente y metálico). Además, se estudian los estados de la materia, que incluyen las leyes de los gases, las propiedades de los líquidos y sólidos y los cambios de fases. Se abordan los temas de soluciones (tipos y cálculo de concentraciones) y la estequiometría de las reacciones químicas. Se proporcionan los conceptos básicos de estequiometría y termoquímica. Los temas se desarrollan brindando ejemplos de situaciones en donde son aplicados, con énfasis en aquellos de interés para la ciencia y la tecnología.

Programa analítico Química 1

IV. Descripción del programa Los estudiantes irán desarrollando los resultados de aprendizaje anteriormente señalados (1, 2, 3, 4) en cada una de las unidades del curso. A continuación, se muestra las competencias específicas que los alumnos trabajarán en cada una de estas unidades. Unidad 1. Herramientas de la química Competencias específicas Procedimental  Realiza cálculos para convertir Identifica las magnitudes fundamentales unidades, para determinar el y derivadas, utiliza las unidades del SI y número de moles, el número su equivalencia con otras unidades de de partículas (átomos o uso común. moléculas) y la masa, al aplicar Describe los elementos químicos y sus los conceptos de mol, número compuestos; caracteriza los átomos en de Avogadro, masa atómica, términos de número atómico, número de masa molecular, masa molar. masa, número de partículas Emplea el factor unitario de subatómicas y masa atómica. conversión. Diferencia compuestos iónicos y  Determina el número de moles moleculares; determina su y realiza cálculos para hallar representación con el uso de fórmulas y fórmula empírica y fórmula calcula su peso fórmula. molecular con el uso correcto Reconoce e interpreta formas básicas de las unidades. de expresar la composición de una  Escribe ecuaciones químicas y mezcla. termoquímicas para Diferencia cambios físicos y químicos. representar cambios químicos Escriben ecuaciones químicas y y realiza cálculos referidos a termoquímicas e interpretan sus partes. dichas ecuaciones. Conceptual

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Actitudinal

 Busca comprender más

allá de la memorización. de manera organizada.  Se interesa por la búsqueda de distintas estrategias de solución.  Aprende a buscar información complementaria.  Se inicia en el trabajo en equipo, asume responsabilidades individuales y compartidas.

 Trabaja

Unidad 2. Estructura de la materia Competencias específicas Conceptual Procedimental  Describe la estructura electrónica del  Realiza cálculos para átomo determinar el tipo de transición entre niveles y su relación con  Relaciona el valor de “n” del nivel de la radiación electromagnética. valencia con el período y la configuración del nivel de valencia con  Construye la configuración el grupo donde se ubica el elemento en electrónica de los elementos en base a conceptos de la tabla periódica. energía cuantizada, orbital y  Establece relaciones entre la ubicación diagrama de energía. del elemento en la tabla periódica con ecuaciones que sus principales propiedades, las explica  Escribe representan la formación de los en base al valor de “n” del nivel de valencia y el concepto de carga nuclear. compuestos iónicos y de los iones que lo conforman.  Describe y explica los enlaces y las propiedades físicas en diferentes tipos  Trabaja con las estructuras de de sustancias. Lewis y el concepto y/o valores de electronegatividad para  Identifica tipos de enlaces (iónico, determinar la polaridad de los covalente o metálico) a partir de los enlaces y el momento dipolar elementos que lo forman (de acuerdo a de la molécula. su ubicación en la tabla periódica).  Representa la formación del enlace iónico mediante la simbología de Lewis.  Compara tamaños entre átomos y iones del mismo elemento.  Interpreta la estructura de las moléculas y iones poliatómicos. Utiliza la estructura de Lewis para determinar la geometría y polaridad de la especie.  Explica la formación y características del enlace metálico en base a la teoría del mar de electrones y a la teoría de bandas.  Identifica el tipo de interacciones entre las moléculas en base a su polaridad y/o presencia de grupos funcionales o las clases de compuestos orgánicos. 2

Actitudinal

 Busca comprender más

allá de la memorización. de manera organizada.  Se interesa por la búsqueda de distintas estrategias de solución.  Aprende a buscar información complementaria.  Se inicia en el trabajo en equipo, asume responsabilidades individuales y compartidas.

 Trabaja

Programa analítico Química 1 Unidad 3. Propiedades de la materia Competencias específicas Conceptual Procedimental  Explica las propiedades y leyes de los  Resuelve problemas sobre gases en función de la teoría cinético gases y sus mezclas en función de la teoría cinético molecular. molecular y de las leyes de los  Diferencia el comportamiento de gases gases ideales. ideales y gases reales.  Determina la relación entre la velocidad  Calcula las presiones parciales de una mezcla gaseosa. de difusión o de efusión con la masa  Resuelve problemas con la molecular. participación de gases reales.  Explica las propiedades de los líquidos curvas de y sólidos en base a los conceptos de  Construye estructura química y tipo de fuerzas calentamiento y diagramas de intermoleculares presentes. fase.  Señala materiales conductores,  Calcula valores del calor transferido en cambios de fase semiconductores y aislantes y justifica su elección en base a la teoría de a presión constante. bandas.  Explica las interconversiones entre los tres estados de la materia, el concepto de equilibrio físico y la transferencia de calor involucrada en ellas.  Interpreta curvas de calentamiento y diagramas de fase.

Actitudinal

 Busca comprender más

allá de la memorización. de manera organizada.  Se interesa por la búsqueda de distintas estrategias de solución.  Buscar información complementaria para ampliar sus conocimientos.  Trabaja de manera responsable y solidaria en su equipo de trabajo.  Confía en si mismo y en sus capacidades.

 Trabaja

Unidad 4. Soluciones Competencias específicas Conceptual Procedimental • Distingue entre electrólitos y no • Resuelve problemas de electrólitos y explica las diferencias concentración de las entre las soluciones que ellos forman. soluciones y diluciones aplicando las diferentes • Indica las especies que se espera estén unidades de concentración. presentes en algunas soluciones comunes (iones, moléculas). • Explica el proceso de disolución para soluciones iónicas y moleculares.

Actitudinal

 Busca comprender más

allá de la memorización. de manera organizada.  Se interesa por la búsqueda de distintas estrategias de solución.  Buscar información complementaria para ampliar sus conocimientos.  Trabaja de manera responsable y solidaria en su equipo de trabajo.  Confía en si mismo y en sus capacidades.

 Trabaja

Unidad 5. Reacciones químicas y estequiometria Competencias específicas Conceptual Procedimental  Identifica los tipos de reacción química  Resuelve problemas de más importantes para la ingeniera. estequiometría de reacciones, balanceando correctamente  Reconoce las partes de una ecuación una ecuación química (método química. de tanteo y de ión – electrón);  Aplica la ley de conservación de masas determinando el reactivo así como los conceptos de mol (relación limitante y el reactivo en mol – mol) y masa molar (relación masa exceso y calculando el – mol; masa - masa). rendimiento.  Realiza cálculos estequiométricos para el caso de reacciones en solución (ácido base y óxido reducción)

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Actitudinal

 Busca comprender más

allá de la memorización. de manera organizada.  Se interesa por la búsqueda de distintas estrategias de solución.  Buscar información complementaria para ampliar sus conocimientos.  Trabaja de manera responsable y solidaria en su equipo de trabajo.  Confía en si mismo y en sus capacidades.

 Trabaja

Programa analítico Química 1 Unidad 6. Aspectos termodinámicos de las reacciones químicas Competencias específicas Conceptual Procedimental • Explica la Primera ley de la • Utiliza unidades de medición y Termodinámica, señalando el tipo de factores unitarios sistema termodinámico, caracterizando correctamente. el estado del sistema haciendo uso de • Calcula el calor y trabajo sus propiedades (E, P, V, T). involucrados en un proceso, • Señala y describe las funciones de utilizando adecuadamente la estado, caracterizando el proceso convención de signos. termodinámico en función de los • Calcula el calor de reacción, cambios de estado del sistema. escribiendo la ecuación termoquímica de la reacción, aplicando el concepto de calor a presión constante (∆H) y calor a volumen constante (∆E), utilizando adecuadamente los datos termoquímicos proporcionados: calor de formación (∆Hf), y aplicando la Ley de Hess y la calorimetría.

Actitudinal

 Busca comprender más

allá de la memorización. de manera organizada.  Se interesa por la búsqueda de distintas estrategias de solución.  Buscar información complementaria para ampliar sus conocimientos.  Trabaja de manera responsable y solidaria en su equipo de trabajo.  Confía en si mismo y en sus capacidades.

 Trabaja

V. Cronograma de actividades por semana Semana

Unidad

1a

2a

3a

Tema de clase

Unidad 1. Herramientas de la química (7 horas)

 Magnitudes fundamentales y derivadas: calor y energía, entalpía, presión, área, volumen, densidad, viscosidad, velocidad.  Sistemas de unidades y notación científica.  Átomos, moléculas e iones. Tabla periódica de los elementos, número atómico y masa atómica. Compuestos iónicos y moleculares, masa molecular. Compuestos orgánicos e inorgánicos simples. Electrolitos: ácidos, bases y sales.  Concepto de mol, masa molar de elementos y compuestos.  Fórmulas empírica, molecular, estructural.  Mezclas heterogéneas y homogéneas. Cuantificación de mezclas: pureza y concentración (molaridad, masa/volumen, masa/masa).  Cambios físicos y cambios químicos. Propiedades extensivas e intensivas.

Unidad 1. Estructura de la materia (continuación)

 Uso de ecuaciones químicas y termoquímicas. Balanceo de

Unidad 2. Estructura de la materia (12 horas)

Práctica

ecuaciones por tanteo y relaciones mol/mol y masa/masa).  Introducción a la teoría atómica moderna. Cuantización de Pd1 la energía. Transición electrónica entre niveles para el átomo de hidrógeno. Ondas y el espectro electromagnético.

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Programa analítico Química 1

Semana

Unidad

Tema de clase

Práctica

4a

 Concepto de orbital. Estructura electrónica de los átomos, diagrama de energía de orbitales y configuración electrónica. Pa1  Tabla periódica y propiedades periódicas: radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica, carácter metálico.

5a

 Enlace químico: regla del octeto. Tipos de enlace: - Iónico: formación de cationes y aniones, simbología de Lewis, energía reticular. - Covalente: formación, enlaces simples, dobles y triples. Concepto de electronegatividad y polaridad del enlace. Uso de estructuras de Lewis en la determinación de geometría y polaridad de moléculas. Hidrocarburos y compuestos orgánicos oxigenados y nitrogenados (alcohol, éter, aldehído, cetona, ácido carboxílico, éster, amina, amida).

Unidad 2. Estructura de la materia (continuación)

 Metálico: teoría del mar de electrones y teoría de bandas. Sustancias conductoras, aislantes y semiconductoras.

6a

 Fuerzas intermoleculares: London, dipolo-dipolo, puente de

Pd2

hidrógeno.

 Gases: teoría cinético-molecular (TCM), uso de la TCM 7a

Unidad 3. Propiedades de la materia (8 horas)

 Uso de ecuaciones químicas con gases.  Líquidos: tensión superficial, presión de vapor, temperatura

8a 9a

para explicar conceptos de temperatura, volumen, presión y cantidad de sustancia, así como las relaciones entre ellas. Pa2 Ecuación de estado de gases ideales y reales. La atmósfera terrestre: medición de la presión (empleo de distintas unidades), uso de las Leyes de Dalton y de Graham.

de ebullición, volatilidad, viscosidad.

Examen parcial

 Sólidos: tipo de sólidos. Temperatura de fusión de sólidos 10a

Unidad 3. Propiedades de la materia (continuación)

11a

Unidad 4. Soluciones (4 horas)

iónicos, energía reticular.

 Cambios de fase: Equilibrios líquido – vapor, sólido –

líquido, sólido – vapor. Transferencia de calor en los cambios de fase. Curvas de calentamiento. Diagramas de fases. Punto triple y punto crítico.

 Proceso de disolución: formación de soluciones iónicas y moleculares.

 Concentración: formas de expresar concentraciones: Pd3 molaridad, porcentaje en peso, partes por millón, fracción molar.

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Programa analítico Química 1

Semana 12a

13a

Unidad Unidad 4. Soluciones (continuación)

Tema de clase

 Proceso de dilución.  Reacciones químicas: Reactivo limitante. Rendimiento.

Práctica Pa3

Unidad 5.  Tipos de reacción química: combustión, descomposición, Reacciones químicas y precipitación, ácido-base, óxido reducción. Pd4 estequiometría (5  Estequiometría de reacciones en solución. horas)

 Conceptos fundamentales de la Termodinámica y 1ª Ley de 14a

15a

la Termodinámica: sistemas, propiedades termodinámicas estado termodinámico, funciones de estado, proceso Pa4 reversible e irreversible. Calor, capacidad calorífica, calor específico. Trabajo, energía interna. Convención de signos. Primera ley de la Termodinámica.

Unidad 6. Aspectos termodinámicos de las reacciones químicas (6  Termoquímica: Calor de reacción: a presión constante y a horas) volumen constante. Ecuación termoquímica. Determinación del calor de reacción: en función de calores de formación, Ley de Hess y Calorimetría.

16a

Examen final

17a Examen especial * IMPORTANTE: El Calendario del curso podrá modificarse si la marcha de la asignatura lo requiere.

VI. Bibliografía BROWN, L.; HOLME T. 2015 Chemistry for Engineering Students, 3rd edition, Brooks/Cole-Cengage Learning. BROWN, T. L.; LE MAY Jr., H. E.; BURSTEN, B. E. 2009 Química, la ciencia central. 11.a ed. México: Pearson Educación. CHANG, R. 2010 Química. 10.a ed. México: Mc Graw-Hill. KELTER, P.; MOSHER, M.; SCOTT, A. 2007 Chemistry: The Practical Science. Brooks Cole. SILBERBERG, M.S. 2009 Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change. 5th ed. New York: McGraw-Hill. ZUMDAHL, S. 2007 Fundamentos de Química. 5a edición. McGraw-Hill.

VII. Sistema de evaluación

Los promedios de prácticas se calculan con aproximación hasta las décimas. Cualquiera sea la cifra de las centésimas, no se tomará en cuenta. La nota final del curso se expresa solo en números enteros. Si el cálculo de la nota final da un total con decimales, debe convertirse esa cifra a enteros (se añade un punto a la nota si el primer decimal es cinco o más; se elimina el decimal si es menor de 5). Las prácticas serán de dos tipos, dirigidas (Pd) y calificadas (Pa). Prácticas calificadas (Pa): se desarrollan de manera individual, en el aula, de acuerdo al cronograma establecido por Estudios Generales Ciencias. El estudiante debe resolver preguntas y problemas de aplicación propuestos, bajo la supervisión y asesoramiento de docentes. Prácticas dirigidas (Pd): actividades complementarias a las sesiones teóricas del curso, cuya finalidad es fortalecer el desarrollo de las competencias específicas correspondientes. Las actividades propuestas pueden implicar el trabajo grupal e individual de los estudiantes y se realizan bajo la guía y supervisión de docentes. El resultado final es calificado con una nota.

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Programa analítico Química 1 La nota final del curso se calculará utilizando la fórmula que a continuación se detalla. En ella se usa la siguiente nomenclatura: Nf

:

nota final

E1

:

nota del primer examen (medio ciclo)

E2

:

nota del segundo examen (final)

Pa

:

promedio de prácticas de tipo Pa (incluye las de tipo Pc que hubieran). Para efectos de obtener el promedio de prácticas de tipo Pa no se toma en cuenta la práctica con calificativo más bajo.

Pd

:

promedio de prácticas de tipo Pd. Para efectos de obtener el promedio de prácticas de tipo Pd no se toma en cuenta la práctica con calificativo más bajo. Nf =

3E 1 + 4E 2 + 2Pa + Pd 10

Para los alumnos que rindan el examen especial, este reemplazará al examen al cual el alumno faltó según los artículos 5° y 41° del Sistema de Evaluación. San Miguel, marzo de 2019

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