Plan anual de actividades académicas (2019) Q UÍMICA ANALÍTICA
1. Datos generales de la actividad curricular
Departamento: Ingeniería química Área: Química
Carácter: De la especialidad (Obligatoria) Régimen de dictado: Anual
Equipo docente:
Profesores: CARBONE, Liliana; LUCERO, Héctor
Auxiliares: GIORDANENGO, Virginia; CATALANO, Carina; PETEAN, José I.
2. Fundamentación de la materia dentro del plan de estudios.
La Química Analítica, considerada como el arte de reconocer (cualitativa) y cuantificar (cuantitativa) sustancias con fines técnicos o científicos, ha experimentado una evolución tan profunda que ha llegado a transformarse, de una ciencia antes considerada puramente descriptiva y rutinaria, en una de las ramas mas racionales de la química, en la que cual se concilian armónicamente las leyes fundamentales y la parte descriptiva.
Esta evolución ha originado el enriquecimiento tal de los métodos y técnicas de análisis, que a ve- ces resulta dificultoso discriminar cuales son los más adecuados para la práctica ordinaria. La elec- ción del método, la toma de muestras en el terreno, las técnicas de laboratorio y/o de campo, la evaluación crítica de los resultados y su confiabilidad exigen que el futuro profesional haya asimila- do los principios sobre los que se asientan los métodos existentes.
Para satisfacer tales exigencias educativas se desarrolla un curso que contempla las metodologías analíticas clásicas, es decir los métodos analíticos basados en las interacciones materia-materia que siguen siendo realmente de interés contemporáneo (fundamentalmente la volumetría), los mé- todos instrumentales o fisicoquímicos como los basados en interacciones de la energía con la ma- teria, los métodos de electroanálisis, y los métodos físicos de separación como la cromatografía, dando un especial cuidado a todas y cada una de las distintas etapas del proceso analítico y al tratamiento analítico (estadístico) de los resultados experimentales.
3. Objetivos
Señalar los objetivos expresados en términos de competencias a lograr por los alumnos y/o de actividades para las que capacita la formación impartida.
Lograr que el alumno:
• Desarrolle criterio analítico, de suma importancia para tomar decisiones, juzgar hechos y apreciar valores.
• Conozca los fundamentos y la utilidad de los distintos métodos de análisis, sus alcances y limitaciones.
• Inicie su adiestramiento en las distintas técnicas analíticas, tanto clásicas como instrumen- tales.
• Desarrolle criterios para la selección de una técnica analítica en función de sensibilidad, exactitud, precisión, costos, tiempos de ejecución y naturaleza de la muestra.
• Afiance los conocimientos mediante el planteo y la resolución de problemas analíticos es- pecíficos
• Informe e interprete datos analíticos sobre la base de criterios actuales de calidad.
• Se familiarice con bibliografía, normas, y bancos de datos relacionados a la asignatura.
• Comprenda la importancia de la química analítica como herramienta básica del ingeniero químico
4. Contenidos
Indicar los contenidos incluidos en el programa de la actividad curricular.
Tema l.- Introducción a la Química Analítica. Objetivos. Esquema general de un proceso de evalua- ción analítica. Definición del problema. Estrategias de evaluación. Toma de muestras, conservación y manejo, análisis. Drogas y reactivos. Observaciones generales sobre el trabajo en el laboratorio.
Elaboración y presentación de informes.
Tema 2: Equilibrio Químico. Equilibrio en reacciones reversibles. Ley de acción de masas. Electroli- tos. Concentraciones iónicas. Equilibrio ácido - base. Autoprotolisis del agua. Concepto de pH. Áci- dos y Bases. Balances de masas y de cargas. Cálculos.
Tema 3. – Gravimetría. Solubilidad. Principios y técnicas de la gravimetría. Etapas del procedimiento analítico. Criterios analíticos. Cálculos. Análisis gravimétricos aplicados.
Tema 4- Volumetría. Clasificación. Reacciones químicas que las sustentan. Soluciones patrón. Es- tandarización Determinación práctica del final de la volumetría (punto final). Equivalencia química (punto de equivalencia). Indicadores de punto final. Curvas de titulación. Factibilidades prácticas.
Errores. Cálculos. Análisis volumétricos aplicados.
Tema 5.- Introducción a los métodos de electroanálisis. Potenciales de electrodo. Celdas electroquí- micas. Electrodos. Medición de potenciales. Curvas intensidad de corriente potencial. Potencial de descomposición. Fuerza contraelectromotriz. Sobrepotenciales. Polarización. Clasificación de los métodos de electroanálisis.
Tema 6.- Métodos de electroanálisis. Potenciometría. Titulaciones potenciométricas. Aplicaciones.
Medición de pH. Electrodos específicos. Separaciones electrolíticas. Electrogravimetría. Voltametría.
Polarografía. Amperometría. Coulombimetría. Conductimetría. Alcances y limitaciones. Instrumenta- ción. Componentes básicos. Criterios que sustentan su elección. Reacciones químicas y electroquí- micas. Aplicación al análisis químico de interés analítico en el ejercicio profesional.
Tema 7.- Métodos ópticos de análisis. Alcances y limitaciones. Absorción molecular y absorción ató- mica. Espectroscopia de emisión. Instrumentación. Aplicación al análisis químico de interés analítico en el ejercicio profesional.
Tema 8.- Separaciones analíticas. Cromatografía. Cromatografía gaseosa. Cromatografía líquida de alta presión. Técnicas. Instrumentación. Detectores. Aplicación al análisis químico de interés analíti- co en el ejercicio profesional.
Tema 9: Tratamiento de datos analíticos. Las mediciones aplicadas a la química analítica. Precisión, exactitud, sensibilidad, límite de detección. Errores. Tratamiento estadístico del error aleatorio. Ex- presión de datos analíticos.
Tema 10.- Análisis aplicado. Definición del problema analítico. Analito y matriz. Busqueda bibliográfi- ca. Métodos. Criterio de selección. Fundamentación del método adoptado. Toma de muestras. Con- servación. Análisis. Referencia legal y/o técnica. Expresión de resultados. Aplicación al análisis quí- mico de interés analítico en el ejercicio profesional (alimentos, agua y efluentes, contaminantes de aire, suelo y residuos, combustibles, control de procesos).
5. Distribución de carga horaria
Completar el siguiente cuadro con las actividades con carga horaria significativa exceptuando las actividades ocasionales que no resulten sustanciales para el desarrollo de la actividad curricular (conferencias, prácticas no sistemáticas o no obligatorias, fichado de material bibliográfico u otras).
Carga horaria total
Formación Teórica 50
Ejercitación de aula (problemas tipo de ingeniería) 20
Formación experimental 38
Actividades de Proyectos y diseño 0
Resolución de problemas abiertos de ingeniería 20
Sumatoria 128
Observación: completar las horas de cada actividad con números enteros, verificando la suma- toria establecida según plan de estudios.
6. Descripción de las actividades teóricas y prácticas
Describir brevemente la actividad curricular, las tareas a realizar por docentes y alumnos y los materiales didácti- cos, guías, esquemas, lecturas previas, otros que se requieran para desarrollarla.
Se ha adoptado, para el desarrollo de las clases teóricas, el método expositivo. Se utiliza bibliografía del propio alumno, de la cátedra, y/o de la biblioteca de la UTN FRR.
Tendiente al logro de los objetivos indicados, se intercalan cuestionamientos del los puntos mas dificultosos de la exposición, y para temas específicos se recurre a recursos visuales auxiliares co- mo proyectores, presentación de láminas y gráficos, entre otros.
Se destinan casi el 50% de la carga horaria de la asignatura al desarrollo de las clases prácticas y el trabajo de laboratorio, con el fin de alcanzar el deseado equilibrio entre la experimentación y la teo- ría.
Como material didáctico se emplea el uso de libros, manuales, instrucciones escritas para el manejo y mantenimiento del instrumental, entre otros.
7. Metodologías de enseñanza
Listar las estrategias didácticas empleadas para garantizar la adquisición de conocimientos, competencias y actitudes en relación con los objetivos. Especificar cuáles son las estrategias implementadas para generar hábi- tos de autoaprendizaje.
Se ha adoptado, para el desarrollo de las clases teóricas, el método expositivo. En forma oral, y con apoyo de la pizarra, se presenta, desarrolla discute el tema estructurado lógicamente, e instando a que los conocimientos vertidos sean utilizados por los alumnos para que a través de investigaciones (bibliografía del propio alumno, de la cátedra, y/o de la biblioteca de la UTN FRR) y/o discusiones tengan participación en el desarrollo de la clase (exposición abierta).
Esta metodología es la única alternativa de transmitir conocimientos, criterios y experiencias profe-
sionales en poco tiempo y a gran cantidad de alumnos (mas de 80 entre inscriptos y recursantes), intentando motivarlos a profundizar el tema en una instancia posterior.
Cada uno de los temas es ejemplificado, recurriéndose al método de planteo y resolución de pro- blemas extraídos de la bibliografía, que requieren sólo del conocimiento del algoritmo que vincula los datos suministrados, y por otro lado problemas analíticos asociados al ejercicio profesional de la ingeniería, que requieren para su resolución una revisión bibliográfica o reestudiar temas previos. De esta forma se intenta motivar y estimular al alumno, familiarizarlos con métodos y unidades de medi- ción, y acercar datos experimentales (cromatograma, polarogramas, espectros de absorción, curvas de calibración, etc.) que resultan especialmente útiles cuando se carece de instrumentación.
Se procede a la cuidadosa elección y programación de los trabajos de laboratorio, que se reformu- lan anualmente. Para su desarrollo se ha adoptado el método de estudio dirigido, consistente en incentivar a los alumnos a que conforman grupos de trabajo, a abordar un problema analítico si- guiendo las consignas establecidas por el cuerpo docente, y contando con el apoyo de material di- dáctico (libros, manuales, instrucciones escritas para el manejo y mantenimiento del instrumental, entre otros).
8. Evaluación
Describir las formas de evaluación, requisitos de promoción y condiciones de aprobación de los alumnos (regula- res y libres) fundamentando brevemente su elección. Indicar si se anticipa a los alumnos el método de evalua- ción y cómo acceden estos a los resultados de sus evaluaciones como complemento de la enseñanza.
Este proceso se inicia en la primera clase con la evaluación diagnóstica realizada por los responsa- bles de los trabajos prácticos y que provee al cuerpo docente de la cátedra de información acerca del nivel de conocimientos previos de los alumnos (estequiometría, concentración de soluciones, pH, operaciones químicas básicas) y condiciona, por lo tanto, el desarrollo de las clases subsiguien- tes.
Continúa a través del coloquio que se suscita en forma previa y durante el desarrollo de cada clase práctica, en el intento de clarificar algunos conceptos- en la búsqueda de relaciones con otros cono- cimientos ya desarrollados en la asignatura o en otras asignaturas previas
CONDICIONES DE APROBACIÓN:
A- Para estar habilitado a rendir el exámen final:
Asistir como mínimo al 75% de la totalidad de las clases (según ordenanza 1549).
Alcanzar o superar los objetivos fijados por la Cátedra para este item.
Aprobar los coloquios de los Trabajos Prácticos.
B- Para aprobar en forma directa la materia:
Asistir como mínimo al 75% de la totalidad de las clases Aprobar los coloquios de los Trabajos Prácticos.
Participar en clases
Aprobar un examen integrador teórico-práctico.
Examen final: La evaluación de la asignatura Química Analítica, a la que se accede una vez apro- bada la parte practica en el laboratorio, consiste en la interpretación, abordaje y resolución (drogas, equipos, instrumentos, materiales requeridos, cálculos y conclusiones - con el apoyo de material bibliográfico para la consulta puntual de constantes, propiedades, etc.) de un problema analítico, y un coloquio sobre los fundamentos teóricos (enmarcados en el programa analítico de la asignatura y los temas desarrollados en clase) que sustentan dicha estrategia de resolución.
9. Articulación horizontal y vertical con otras materias
Esta asignatura se articula con Química general e Inorgánica, Física I y Física II
10. Bibliografía
Detallar la bibliografía. En el caso de libros especificar el título, los autores, la editorial y el año de edición e indi- car en el cuadro la cantidad de ejemplares disponibles para los alumnos en la biblioteca y los años de sus edi- ciones.
• Guias de Estudio de la catedra
• Química Analítica Cuantitativa. Flaschka, Barnard, Sturrock. C.E.C.S.A., 1969
• Analisis Quimico Cuantitativo. I. M. Kolthoff | E. b. Sandell | E. J. Meehan. Editorial: Nigar Lib . Edit. S.R.L. 1986
• Willard, H. H., Merrit, L. Jr., Dean, J. A. y Settle, F. A. "Métodos Instrumentales De Análisis".
Grupo Editorial Iberoamérica. 1991.
• Fundamentos de Química Analítica. D.A. Skoog, D.M. West y F.J. Holler
• 4ª Ed. Reverté, 1997.
• Hammerly, Marracino, Piagentini “Curso de Química Analítica”. Ed. El Ateneo.
• Análisis químico cuantitativo. Daniel C.Harris. Ed. Reverté. 3º Edición.
• Fundamentos de Química Analítica. Skoog, West, Holler y Crouch. Ed. Thomson. 8º Edición.
• Harris, Daniel C. “Análisis químico cuantitativo” 3. ed. España: Reverte, 2007
* Disponible en la biblioteca para uso de los alumnos.
11. Cronograma estimado de clases
Fecha Actividad
Primer cuatrimestre
Semana 1 Introducción a la Química Analítica Semana 2 Equilibrio Químico
Semana 3 Equilibrio Químico Semana 4 Equilibrio Químico Semana 5 Gravimetría Semana 6 Gravimetría Semana 7 Volumetría Semana 8 Volumetría Semana 9 Volumetría Semana 10 Volumetría Semana 11 Volumetría
Semana 12 Introducción a los métodos de electroanálisis Semana 13 Introducción a los métodos de electroanálisis Semana 14 Métodos de electroanálisis
Semana 15 Métodos de electroanálisis Semana 16 Introducción a la Química Analítica
gundo cuatri-Semana 17 Métodos de electroanálisis Semana 18 Métodos de electroanálisis
Semana 19 Métodos de electroanálisis Semana 20 Métodos ópticos de análisis Semana 21 Métodos ópticos de análisis Semana 22 Métodos ópticos de análisis Semana 23 Métodos ópticos de análisis Semana 24 Métodos ópticos de análisis
Semana 25 Separaciones analíticas. Cromatografía Semana 26 Separaciones analíticas. Cromatografía Semana 27 Separaciones analíticas. Cromatografía Semana 28 Tratamiento de datos analíticos Semana 29 Análisis aplicado
Semana 30 Análisis aplicado Semana 31 T Análisis aplicado Semana 32 T Análisis aplicado
12. Clases de consulta
Semanales a cargo del JTP y Auxiliares de la cátedra.
13. Observaciones
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