guÍa didÁctica fisicoquÍmica polijic

POLITÉCNICO COLOMBIANO Jaime Isaza CadavidCOORDINACION CIENCIAS BASICAS

FISICOQUÍMICA

GUÍA DIDÁCTICA

PROGRAMA ACADÉMICO:ASIGNATURA: FISICOQUÍMICA CODIGO DE ASIGNATURA:

FIB024 CÓDIGO DE GRUPO: FECHA DE INICIO:

PROFESOR: J. MARTÍN CÉSPEDES G e-mail

OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Y COMPETENCIAS QUE DESARROLLA

OBJETIVOS GENERALES:

Preparar al estudiante para el estudio de la Mecánica de Fluidos, la Termodinámica y demás asignaturas de la Ingeniería en Higiene y Seguridad Ocupacional.

Proporcionar los conocimientos y desarrollar las habilidades y destrezas que le permitan, al estudiante, plantear y resolver problemas prácticos y teóricos propios de las diferentes áreas de actividad de su profesión, mediante el estudio de las propiedades fisicoquímicas y la estructura de la materia, también los principios y leyes de la termodinámica y las teorías que las gobiernan.

Desarrollar un pensamiento objetivo, dando mayor importancia al razonamiento y a la reflexión, antes que a la mecanización y memorización.

Desarrollar capacidades para simular, estructurar, razonar lógicamente y valorar datos intuitivos y empíricos.

Apropiar un lenguaje y unos simbolismos propios que le permitan al estudiante comunicarse con claridad y precisión, hacer cálculos con seguridad, manejar representaciones gráficas para comprender el mundo en que vive.

Proporcionar herramientas para la aplicación de conocimientos mediante la formulación, interpretación y análisis de fenómenos propios de las Ingenierías, tecnologías y las ciencias relacionadas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Comprender las propiedades de los gases ideales y de sus mezclas. Conocer el comportamiento físico de los Gases Reales y su aplicación industrial

Comprender el concepto termodinámico de la Leyes (Cero, primera, Segunda, tercera) y sus aplicaciones.

Reconocer los factores que afectan la velocidad y el orden de las reacciones químicas.

Predecir el efecto de la energía y las constantes que gobiernan los procesos en el equilibrio químico.

Conocer las propiedades de los líquidos y su relación con el estado sólido y gaseoso

Comprender las leyes que gobiernan las soluciones ideales y sus aplicaciones Conocer la aplicación de la viscosidad, la tensión superficial y la adsorción en los

procesos fisicoquímicos. Comprender los procesos electrolíticos y su efecto en el fenómeno de la

corrosión

COMPETENCIAS GENERALES Desarrollar habilidades y destrezas que le permitan, al estudiante, mediante el

razonamiento, el análisis y la reflexión interpretar diversos modelos fisicoquímicos en términos matemáticos.

Proponer y plantear soluciones a problemas prácticos y teóricos; simular y estructurar a partir de datos intuitivos y empíricos, con base en la fundamentación en fisicoquímica que ha adquirido durante su formación en química, física y matemáticas.

Argumentar y justificar el porqué de los modelos a utilizar en la resolución de problemas prácticos y teóricos específicos de las diferentes áreas de actividad de su profesión utilizando lenguaje y simbología apropiados para las representaciones que requiera.

GUÍA DIDÁCTICA DE FISICOQUÍMICA

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SUGERENCIAS PARA EL ESTUDIO DE LA ASIGNATURA

Para alcanzar los propósitos de calidad y excelencia, los estudiantes deberán:

Realizar lecturas y estudios previos de las temáticas a desarrollar para cada clase, de notas elaboradas por el docente o de textos de referencia.

Resolver todos los talleres y ejercicios propuestos y complementarlos con ejercicios que él buscará en textos de referencia bibliográfica y otros textos.

Tener una participación activa durante el desarrollo de las clases. Preparar preinformes, desarrollar, reportar resultados, analizar y concluir sobre

las practicas de Laboratorio Utilizar a todas las oportunidades de asesorías que se brindan en la institución. Preparar a conciencia y en forma permanente todas las evaluaciones acordadas. Realizar la revisión y corrección de las evaluaciones que presenten. Procurar la elaboración de un producto final que sea el resultado de su propio

trabajo. Aceptar la importancia del razonamiento y de la reflexión, antes que la

mecanización y memorización.

Por su parte, el docente velará por un desarrollo lógico y racional del curso, el cumplimiento de las concertaciones realizadas con los estudiantes, exposiciones claras de las diferentes temáticas y respuesta precisa a las dudas y preguntas del estudiante.

EVALUACIÓN

La evaluación debe ser continua, con el propósito de evaluar las habilidades y destrezas adquiridas por el estudiante, ofrecerá diferentes estrategias acorde con las normas establecidas en el reglamento estudiantil de la Institución.

Evaluación parcial (25%) y una final del 25% Seguimiento (30%) mediante pruebas cortas, participación en la clase, trabajos y

consultas sustentados en forma individual o grupal.

Así:Pruebas cortas 30%: Practicas de laboratorio (20%), Preinformes e informes de cada práctica de

laboratorio.

Examen supletorio en la semana 14 para aquellos que deben evaluaciones (sustentan todos los temas de la materia)

UNIDAD 1TEMÁTICA O ACCIÓN POR

DESARROLLAR¿Cumpli

do?% CRONOGRAMA DE

ACTIVIDADES


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OK?Semana 1

Presentación del programa y concertación de la evaluación. Presentación personal, Metodología del curso. Introducción-repaso de matemáticas aplicadas a la fisicoquímica.

Febrero 1Presentación del programa y concertación de evaluación.

Gas Ideal: Ley de Boyle. Ley de Charles. Masa Molar de un Gas. Ley de Avogadro. Ley del Gas Ideal. Ecuación de Estado.

Febrero 3Definiciones, interpretación de ecuaciones, análisis dimensional, solución de taller.

Propiedades Extensivas e Intensivas. Propiedades de un Gas Ideal. Isotermas. Isóbaras. Isócoras. Determinación de la Masa Molecular de un Gas Ideal. Mezclas. Ecuación de Estado para una Mezcla de Gases. Ley de Dalton. Presión Parcial

Febrero 4Exposición e ilustración de la temática, solución de taller.

Semana 2Desviación de un gas del comportamiento Ideal. Ecuación de Van Der Waals y sus implicaciones. Isotermas de un Gas Real. Factor de Compresibilidad. Estado Crítico. Ley de los Estados Correspondientes.

Febrero 8Deducción de ecuaciones, solución de taller

Conceptos fundamentales de la termodinámica y ley cero: sistema, trabajo, energía, calor, trayectoria. Trabajo de expansión isotérmica a presión constante.

Febrero 10Exposición y deducción de reglas de signos. Ejercicios planteados.

Laboratorio: Presentación del programa de laboratorio, asignación e identificación de equipo especializado, guía para la presentación de informes. Determinación del peso molecular de un vapor condensable por de método de dumas.

Febrero 11Práctica de laboratorio


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Unidad 2Semana 3

Proceso reversible e irreversible. Capacidad calorífica. Energía interna. Entalpía. Procesos adiabáticos, cambios de fasesPrimera ley termodinámica, reacciones químicas y entalpías estándar: Calor de reacción a volumen constante y a presión constante. Calor de formación Calor de combustión

Febrero 15Exposición y deducción de reglas. Ejercicios planteados

Ecuación Termodinámica. Ley de Hess. Variación del calor de reacción con la temperatura

Febrero 17Identificación de tipos de proceso y métodos de solución, solución de ejercicios.

Planteamiento y solución de problemas de Termoquímica.

Febrero 18Identificación de procesos directos e inversos a diferentes temperaturas, solución de ejercicios.

Semana 4Segunda y tercera ley termodinámica. Entropía. Cambios de entropía en procesos reversibles e irreversibles

Febrero 22Exposición y deducción de leyes. Ejercicios planteados.

Taller: Segunda y tercera ley termodinámica

Febrero 24Solución de taller.

Calorimetría – Calor de combustión

Febrero 25Practica de laboratorio

Semana 5Energía libre de Gibbs, planteamiento y solución de problemas sobre la segunda ley de la termodinámica

Marzo 1Exposición y deducción de reglas, solución de taller.

Evaluación Unidades 1 y 2: Gases y Termodinámica

Marzo 3Trabajo individual del estudiante, valor 15%.

Cinética Química: Velocidad de reacción, factores que afectan la velocidad. Orden de reacción método de velocidad inicial

Marzo 4Exposición y deducción de reglas, solución de taller

Unidad 3Semana 6


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Ecuaciones de velocidad, constante especifica develocidad método diferencial.

Marzo 8Ídem

Determinación gráfica del orden de reacción, tiempo de vida media.

Marzo 10Ilustración de métodos gráficos. Taller.

Cinética Química – Descomposición del H2O2

Marzo 11Practica de Laboratorio

Semana 7Efecto de la temperatura y los catalizadores en la velocidad de reacción

Marzo 15Ilustración de métodos operacionales. Taller.

Planteamiento y solución de problemas especiales de cinética química.

Marzo 17Ilustración de métodos operacionales. Taller

Cinética Química – Descomposición del H2O2

Marzo 18Practica de Laboratorio

Unidad 4Semana 8

Evaluación parcial: Unidades 1 a 3

Marzo 29Trabajo individual del estudiante, valor 25%.

El equilibrio químico y la energía libre de Gibbs.Equilibrio químico de reacciones en fase gaseosa, equilibrio molecular. Potencial químico.

Marzo 31Exposición y deducción de ecuaciones, solución de taller

Constante de equilibrio Kp, Kc, Kx. Grado de disociación molar. Principio de LeChatelier

Abril 1Ídem.

Semana 9Equilibrio químico de reacciones en fase acuosa, equilibrio iónico

Abril 5Definición, planteamiento de condiciones de equilibrio. Ejercicios propuestos.

Efecto de la temperatura en el equilibrio químico

Abril 7Ídem.

Equilibrio químico: homogéneo y heterogéneo

Abril 8Practica de Laboratorio

Unidad 5Semana 10


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Propiedades de los líquidos. Tensión Superficial: Modelo sobre Tensión Superficial, factores que afectan la tensión superficial, Tratamiento matemático.

Abril 12Exposición y deducción de ecuaciones, solución de taller

Viscosidad: Mediciones y factores que afectan la viscosidad. Ecuación de Newton. Aplicaciones industriales de la Viscosidad. Viscosímetro de Oswald. Deducción de la Ecuación de Stokes.

Abril 14Ídem.

Viscosidad y tensión superficial. Abril 15Practica de Laboratorio

Semana 11Presión de vapor: Diagrama de fases de una sustancia pura; equilibrio líquido-vapor, sólido-líquido, sólido-vapor. Ecuación de Clausius Clapeyron.

Abril 19Exposición y deducción de ecuaciones de equilibrio de fases. Ilustraciones y ejercicios.

Aplicación de la ecuación de Clausius Clapeyron en la solución d problemas de destilación a presiones reducidas y bajas temperatura

Abril 21Solución de problemas aplicados. Taller.

Evaluación: Unidades 4 y 5, equilibrio químico, líquidos

Abril 22Trabajo individual del estudiante, valor 15%.

Unidad 6Semana 12

Definición de la solución ideal: Ley de Raoult.La solución ideal y las propiedades coligativas

Abril 26Exposición y deducción de ecuaciones.

Propiedades coligativas de soluciones moleculares y de soluciones iónicas.

Abril 28Ejemplos, resolución de taller


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Calor de Neutralización Abril 29Practica de Laboratorio

Semana 13Diagramas de presión vs. Composición y temperatura vs. composiciónen equilibrio líquido-vapor.Desviaciones de la solución ideal: Ley de Henry.

Mayo 3Ejercicios ilustrativos. Taller.

Fenómenos de superficie: Factores que afectan la Tensión Superficial, Tensoactivos y H.L.B.

Mayo 5Deducción e ilustración de las leyes

Calor de Neutralización Mayo 6Practica de Laboratorio

Unidad 7Semana 14

Adsorción: Definición, propiedades y características. Isotermas de adsorción Área Superficial. Ecuaciones de Freunlich, Langmuir, BET.

Mayo 10Exposición y deducción de ecuaciones.

Tipos de Adsorbentes y Aplicaciones de la adsorción Problemas de aplicación de la adsorción en el control ambiental

Mayo 12Solución de ejemplos aplicados, solución de taller.

Adsorción por el carbón activado Mayo 13Practica de Laboratorio

Unidad 8Semana 15

Celdas galvánicas: Componentes, Fuerza electromotriz de una celdaEcuación de Nernst.

Mayo 17Exposición y deducción de ecuaciones.

Leyes de faraday sobre la electrólisis. Celda electrolítica.Conductancia y conductividad electrolítica, Corrosión.

Mayo 19Definición e ilustración de conceptos.

Electroquímica Mayo 20Practica de Laboratorio.

Semana 16Solución de problemas, Evaluaciones supletorias

Mayo 24Solución de taller.


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Evaluación final. Mayo 26Trabajo individual del estudiante, valor 25%.

Revisión y entrega de resultados académicos.

Mayo 27

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

1 CASTELLAN, Gilbert W. Fisicoquímica. 2ª Ed. Addison Nesley Iberoamericana. México, 1997.

2 MARON, Samuel H. y PRUTTON, Carl F. Fundamentos de Fisicoquímica. 1ª Ed. 15ª reimpresión. Editorial Limusa. México, 1984.

3 RINCÓN P. Fabio y ESCOBAR M. Jaime. Fundamentos de Fisicoquímica. Universidad de Antioquia. Medellín. 1995.

4 LEVINE, L N. Fisicoquímica, 3ª Ed, McGraw Hill, México, 1992

5 LAIDLER, Keith y MEISER, J Fisicoquímica 1ª Ed. Compañía Editorial Continental, México. 1997

6 METZ, Clyde R Fisicoquímica, Schaum 2ª Ed, McGraw Hill, Bogotá, 1991

7 BARROW, Gordon. Química Física. Editorial Reverté. Barcelona 1964

8 MAHAN, Bruce H. Termodinámica Química Elemental. Editorial Reverté. Barcelona 1962.

9 URQUIZA, Manuel. Experimentos de Fisicoquímica. Primera edición. México. 1969.

10 SHUEMAKER, David y GARLAND. Experimentos de Fisicoquímica. México.


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