Plan Código Tipo Curso Créditos Periodos de (Teóricos+Prácticos) docencia L C 4º 4.5 Cuatrimest.

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LI C E N C I A D O E N QU Í M I C A S. CU R S O 2 0 10 - 1 1. PL A N I F I C A C I Ó N D E AS I G N A T U R A S.

 

Plan  Código  Tipo  Curso  Créditos 

(Teóricos+Prácticos)  Periodos de  docencia  6  86169  L C  4º  4.5  Cuatrimest.    Equipo docente  Carlos Sánchez Jiménez (Prof. Responsable) y los miembros del Dpto. de Química Física    Objetivos 

La  asignatura  tiene  como  objetivo  principal  dar  a  conocer  al  estudiante,  la  abundancia  y  distribución  de  los  elementos  químicos  en  los  diferentes  ambientes  naturales,  indicando  los  procesos  físico‐químicos  de  su  historia  evolutiva;  es  decir,  entender  y  conocer  los  procesos  que  controlan  la  migración  y  concentración  de  los  elementos  y  su  incidencia  en  el  medio  ambiente. Con ello se pretende que el  alumno adquiera una visión aplicada de la química a  unas necesidades sociales cambiantes y de máxima actualidad.      Temario  BLOQUE I: INTRODUCCIÓN A LA GEOQUIMICA    TEMA 1. INTRODUCCIÓN 

Definición  de  geoquímica.  Objetivos  de  la  geoquímica.  Desarrollo  histórico.  Relación  entre  la  geoquímica  y  otras  áreas  científicas.  Principales  fuentes  bibliográficas  de  la  geoquímica. 

 

TEMA 2. LA TIERRA CON RELACIÓN AL UNIVERSO 

Origen del universo. Origen del  sistema solar. Composición del universo y el sistema  solar.  Características  del  sistema  solar.  Meteoritos,  clasificación.  Importancia  del  estudio de los meteoritos. Origen de los elementos químicos. 

 

TEMA 3. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA 

Estructura  interna  de  la  Tierra.  Evidencias  que  apoyan  la  composición  externa.  Composición  de  la  corteza,  el  manto  y  el  núcleo.  Diferenciación  de  la  tierra.  Teorías  que explican la diferenciación de la tierra.     BLOQUE II: NOCIONES QUÍMICAS Y GEOLOGICAS    TEMA 4. NOCIONES DE TERMODINÁMICA Y CINÉTICA  Ecuaciones termodinámicas fundamentales y su aplicación en procesos naturales. Uso de  datos termodinámicos en geoquímica. Cinética, aplicación en procesos naturales. Enlace  químico en minerales. Propiedades periódicas. Número de coordinación, efecto de la  presión y la temperatura. Isomorfismo y polimorfismo. Soluciones sólidas. Reglas de  Goldschmidt, aplicación en la distribución de los elementos traza en minerales.  Asignatura:  Geoquímica Ambiental 

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Clasificación geoquímica de los elementos (Goldschmidt).   

TEMA 5. MAGMATISMO Y ROCAS ÍGNEAS 

Magma:  Definición,  Origen  y  Composición.  Generación  de  magmas,  principales  mecanismos.  Diferenciación  magmática.  Composición  química  y  mineralógica  de  las  rocas  ígneas.  Diagramas  de  fases  binarios  y  ternarios,  interpretación  y  aplicaciones.  Cristalización magmática. Distribución de los elementos traza durante la cristalización  magmática: Diadóquia, Camuflaje, Admisión y Captura. 

 

TEMA 6. SEDIMENTACIÓN Y ROCAS SEDIMENTARIAS 

Ciclo de la sedimentación. Meteorización. Importancia y efectos de la meteorización.  Factores  y  agentes  que  controlan  la  meteorización.  Potencial  iónico,  Eh  y  pH.  Importancia  en  sistemas  naturales.  Suelos.  Definición.  Procesos  que  influyen  en  la  formación  de  un  suelo.  Rocas  sedimentarias.  Definición.  Composición  química  y  mineralógica de las rocas sedimentarias. Arcillas. Sistemas coloidales, importancia en  sistemas naturales. Clasificación Geoquímica de los productos de sedimentación.    

TEMA 7. METAMORFISMO Y ROCAS METAMÓRFICAS 

Definición  de  metamorfismo.  Condiciones  del  proceso,  factores  del  metamorfismo.   Tipos  de  metamorfismo.  Rocas  metamórficas,  composición  química  y  mineralógica.  Metasomatismo. Facies Metamórficas.     TEMA 8. EL CICLO GEOQUÍMICO  Definición de ciclo geoquímico. Distribución de los elementos químicos en la tierra y  los factores que los regulan desde su origen hasta el presente. Importancia del ciclo  geoquímico. Aplicaciones.  BLOQUE III: GEOQUÍMICA AMBIENTAL    TEMA 9. LA ATMÓSFERA  Características físicas y químicas de las diferentes capas que la constituyen. Origen y  evolución de la atmósfera.  Posibles procesos de desarrollo del oxígeno. Principales  pérdidas y adiciones a la atmósfera, formas en que se producen.    TEMA 10. LA HIDRÓSFERA Y LA BIÓSFERA  Distribución de las aguas sobre la tierra: Agua de mar, aguas fluviales. Composición:  Mayoritarios,  traza,  gases.  Estado  estacionario,  tiempo  de  residencia.  Origen  y  evolución  de  la  hidrosfera.  Importancia  de  su  estudio  en  procesos  geoquímicos.  Definición de biosfera, origen y evolución. Fotosíntesis importancia  en el proceso de  desarrollo  del  resto  de  las  geósferas  externas.  Composición  de  la  biosfera.  Importancia  de  la  biosfera  en  los  procesos  geoquímicos  externos.  Depósitos  biogénicos 

    TEMA 11. GEOQUÍMICA DEL SUELO 

El suelo representa el receptor de la mayor parte de los residuos generados de origen  antrópico,  dando  lugar  a  su  contaminación.  El  conocer  su  mineralogía  y  sus 

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propiedades  resulta  de  gran  interés  para  poder  entender  sus  interacciones,  lo  que  representa  un  parámetro  de  interés  a  la  hora  de  poder  prevenir  o  minimizar  las  posibles contaminaciones. 

 

TEMA 12. GEOQUÍMICA URBANA 

La  acción  de  la  atmósfera  sobre  las  edificaciones,  ya  sean  de  interés  histórico  como  actuales  supone  su  posible  degradación,  cuya  actividad  dependerá  de  factores  diversos:  climatología,  composición  atmosférica,  composición  del  geomaterial.  Geoquímica mineral y salud humana y ambiental    Bibliografía  ‐básica     Faure, G., 1991.  Inorganic Gechemistry. MacMillan Publishing Company. 626 p.    Brownlow, A., 1979. Geochemistry. Editorial Prentice‐Hall, London.   Drever, J., 1982. The geochemistry of natural waters, Editorial Prentice‐Hall, London   Garrels y Chris., 1965. Solutions, Minerals and Equilibria.   González‐Bonorino, F., 1972. Introducción a la Geoquímica. Organización de Estados  Americanos. Seie Química. Monografía N° 8. 

 Krauskopf,  K.,  1979.  Introduction  to  Geochemistry,  2da  edición.  Mc  Graw‐Hill  Book  Company, New York. 

 Mason, B., 1990. Principios de Geoquímica. Editorial Omega, Barcelona, España.   Mason,  B.,  y  Moore,  C.B.,  1982.  Principles  of  Geochemistry.  John  Wiley  and  Sons. 

Cuarta Edición, 344 p. 

 Richardson,  S.M.,  y  McSween,  H.Y.,  1989.  Geochemistry:  Pathways  and  Processes.  Prentice Hall, 488 p.   Robie, R et al., 1979. Termodinamic Propierties of mineral and related substances at  298, 15 °K and 1 Bar of pressure and higher temperature. Geological Survey Bulletin  1452, Washington D.C.  ‐complementaria      Metodología docente  COMPETENCIAS A DESARROLLAR 

Después  de  cursar  esta  asignatura,  el  alumno  deberá  estar  capacitado  en  los  siguientes  términos:  ∙ Conexión de la química al medio natural, fuera del laboratorio.  ∙ Analizar y diagnosticar problemas ambientales multidisciplinares  ∙ Abordar el estudio e investigación de problemas ambientales.    PROGRAMA SINOPTICO 

Introducción.  Universo  y  sistema  solar.  Estructura  y  composición  de  la  Tierra.  Nociones  de  termodinámica  y  cristaloquímica.  magmatismo  y  rocas  ígneas.  Sedimentación  y  rocas  sedimentarias.  Metamorfismo  y  rocas  metamórficas..  Ciclo  geoquímico.  Aplicación  de  la  Geoquímica al medio ambiente: Hidrosfera. Atmósfera. Geoquímica del suelo y urbana.   

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1. Entender el significado de la geoquímica. 

2. Poder  manejar  las  herramientas  fundamentales  que  permiten  estudiar  los  cambios químicos que ocurren en los sistemas naturales (termodinámica, cinética,  cristaloquímica, etc). 

3. Definir el sistema Tierra dentro del Universo. Caracterizar a la Tierra, sobre la base  de su estructura  y composición  como un sistema geoquímico. 

4. Analizar  los  modelos  de  magmatismo,  sedimentación  y  metamorfismo  como  sistemas geoquímicos. 

5. Caracterizar  los  ambientes  externos  (atmósfera,  hidrosfera  y  biosfera)  sobre  la  base de su estructura y composición. Entender su importancia en el ciclo exógeno  de los elementos químicos. 

6. Conocer  el  concepto  de  Ciclo  Geoquímico  y  su  aplicación  en  sistemas  naturales  sencillos.  7. Aplicación de la Geoquímcia al medio ambiente  OBJETIVOS POR TEMA    TEMA 1: INTRODUCCIÓN  1. Conocer la definición de geoquímica.  2. Poder explicar los objetivos de la geoquímica con ejemplos.  3. Tener una apreciación general sobre la historia de la geoquímica y las principales  escuelas que le dieron origen.  4. Conocer la relación de la geoquímica con otras ciencias.  5. Conocer las principales áreas de investigación en el campo de la geoquímica.  6. Conocer las principales fuentes bibliográficas de la geoquímica.    TEMA 2: LA TIERRA CON RELACIÓN AL UNIVERSO  1. Tener idea de la ubicación del sistema tierra en el Universo. 

2. Tener  una  apreciación  general  acerca  de  los  modelos  que  tratan  de  explicar  el  origen del universo. Pruebas en que se apoyan. Composición del Universo. 

3. Entender  (en  forma  sencilla)  la  naturaleza  del  sistema  solar  y  el  modelo  generalizado que trata de explicar su origen. 

4. El  sistema  estelar  como  reactor  elemental.  Conocer  los  principales  procesos  de  nucleosíntesis  que  explican  el  origen  de  los  elementos  y  los  parámetros  que  controlan su abundancia relativa. 

5. Saber los parámetros que controlan la diferenciación elemental cosmoquímica.  6. Entender porqué es de interés conocer la composición de los meteoritos. Saber la 

clasificación de los meteoritos 

7. Conocer  las  consideraciones  que  deben  hacerse  para  establecer  la  edad  de  los  elementos. 

TEMA 3: ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA 

1. Saber cuales son las evidencias que dan soporte a la estructura interna de la tierra  aceptada actualmente. 

2. Saber  cual  es  la  composición  del  manto  y  núcleo  y  sobre  que  bases  están  fundamentadas. 

3. Conocer en términos generales la composición de la corteza terrestre, en que se  fundamenta y a que críticas está expuesta. 

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4. Conocer  las  causas  que  determinaron  la  "primera"  diferenciación  de  la  tierra  en  capas. Sobre que modelos se apoya, y poder explicar el proceso en su conjunto.  5. Conocer la clasificación geoquímica de los elementos según Goldschmidt (1923).  6. Poder  determinar  y  explicar  para  cualquier  elemento  su  tendencia  siderófila, 

calcófila, litófila o atmófila.    TEMA 4: NOCIONES DE TERMODINÁMICA Y CINÉTICA  1. Sistemas: Tipos. Variables que lo definen (intensivas, extensivas)  2. Ecuaciones termodinámicas fundamentales. Aplicación en sistemas naturales  3. Concepto de equilibrio  4. Cinética. Aplicación en sistemas naturales.  5. Propiedades Periódicas.  6. Estado Cristalino. Concepto.  7. Enlace químico en minerales.  8. Número de coordinación. Efecto de la presión y temperatura.  9. Tipos de arreglos geométricos debidos a la relación Rcatión/Ranión.  10. Estructura y clasificación de los silicatos.  11. Concepto de isomorfismo y polimorfismo. Ejemplos. 

12. Reglas  de  Goldschmidt.  Aplicación  en  la  distribución  de  elementos  traza  en  minerales 

 

TEMA 5: MAGMATISMO Y ROCAS ÍGNEAS 

1. Saber que es un magma. 

2. Saber (y poder explicar en forma sencilla) que parámetros determinan la fusión  de rocas. Conocer los principales  mecanismos de fusión para la producción  de  un magma. 

3. Saber cuales son los factores que determinan la viscosidad de un magma.  4. Conocer los sitios tectónicos asociados al proceso de magmátismo y producción 

de rocas ígneas. 

5. Conocer  la  composición  química  y  mineralógica  de  las  rocas    ígneas  mas  comunes. 

6. Conocer  la  composición  y  estructura  de  los  tipos  mas  comunes  de  sílice,  feldespatos, feldespatoides, piroxenos, anfiboles y micas. 

7. En  un  diagrama  de  fases  binario  del  tipo:  solución  sólida  y  eutéctico  (fusión  congruente  e  incongruente),  saber  que  camino  composicional  sigue  la  cristalización  de  un  "líquido"  magmático.  Comparar  casos  de  equilibrio  y  no  equilibrio. 

8. Conocer  y  poder  explicar  (forma  sencilla)  los  mecanismos  de  cristalización  magmática como proceso generador de rocas  ígneas. 

9. Conocer  la  serie  de  Bowen.  Entender  su  utilidad  y  limitaciones    como  modelo  que trata de explicar la formación de rocas  ígneas de  diferente composición.  10. Comportamiento de los elementos traza en la cristalización magmática. Tener el 

concepto  de  camuflaje,  admisión  y  captura  de  un  elemento  en  una  estructura  mineral. Poder predecir casos determinados. 

11. Conocer  la  composición  de  los  "líquidos"  residuales  de  la  cristalización  magmática. 

12. Saber  por  qué  hay  depósitos  minerales  asociados  (genéticamente)  a  las  rocas   ígneas. 

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LI C E N C I A D O E N QU Í M I C A S. CU R S O 2 0 10 - 1 1. PL A N I F I C A C I Ó N D E AS I G N A T U R A S.   TEMA 6: SEDIMENTACIÓN Y ROCAS SEDIMENTARIAS  1. Conocer el ciclo de sedimentación y formación de rocas sedimentarias.   2. Poder explicar en forma sencilla cada una de sus partes. 

3. Saber  en  que  consiste  el  proceso  de  meteorización.  Tipos  (física,  química  y  biológica). Factores y agentes que lo controlan. 

4. Conocer los parámetros que controlan la movilidad de las especies químicas en el  ambiente  de  meteorización.  Poder  aplicarlos  a  casos  sencillos  de  sistemas  naturales: 

 

 Conocer  la  estabilidad  relativa  de  los  minerales  en  el  ambiente  de  sedimentación. 

 Saber  que  es  el  potencial  iónico  y  su  utilidad  para  poder  predecir  y  explicar el comportamiento de los elementos en  

 Ambientes acuosos naturales. 

 Saber  la  importancia  del  Eh  y  pH  como  parámetros  que  controlan  la  movilidad elemental en un sistema natural.  

 Poder  predecir  en  términos  relativos  el  Eh  y  pH  de  un  determinado  ambiente geológico. Poder explicar con ejemplos 

 

5. Saber que es un suelo y que procesos influyen en su formación. 

6. Tener ideas sobre la composición química y mineralógica de los principales tipos  de rocas sedimentarias. 

7. Conocer  la  importancia  de  la  diagénesis  como  proceso  geoquímico  para  la  formación de las rocas sedimentarias. 

8. Saber la diferencia entre Regolito, Suelo y Secuencia Sedimentaria. 

9. Conocer la clasificación geoquímica de los elementos como producto del proceso  de  sedimentación  (resistatos,  hidrolizados,  oxidados,  evaporados  y  reduzatos).  Saber en que se fundamenta. 

 

TEMA 7: METAMORFISMO Y ROCAS METAMÓRFICAS 

1. Conocer la definición de metamorfismo. 

2. Poder  explicar  en  que  condiciones  ocurre  el  metamorfismo.  Factores  que  lo  favorecen. 

3. Conocer la composición química y mineralógica de  las rocas metamórficas más  comunes. 

4. Conocer  y  poder  aplicar  algunos  criterios  químicos  que  permitan  establecer  el  tipo  de  roca  o  material  precursor  de  una  roca  metamórfica  dada  (casos  sencillos).  

5. Saber  la  importancia  que  tiene  la  presencia  de  una  sustancia  volátil  en  una  reacción metamórfica desde el punto de vista termodinámica.  6. Saber como se divide el campo del metamorfismo y cuales son los factores que  determinan cada una de dichas divisiones.  7. Entender el proceso del metamorfismo desde el punto de vista termodinámico y  cinético.  8. Para sistemas metamórficos sencillos, poder establecer el tipo de metamorfismo  que ha ocurrido a partir de datos termodinámicos. 

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LI C E N C I A D O E N QU Í M I C A S. CU R S O 2 0 10 - 1 1. PL A N I F I C A C I Ó N D E AS I G N A T U R A S. 9. Conocer la definición de matasomatismo. Tener idea del origen de las soluciones  que causas el matasomatismo.  10. Tener el concepto de facies metamórfica y como se reconoce.    TEMA 8: EL CICLO GEOQUÍMICO 

1. Ser  capaz  de  criticar  los  siguientes  conceptos  aplicados  a  la  tierra  como  sistema  físico‐químico:    a) Sistema Aislado  b) Sistema Cerrado  c) Sistema abierto  d) Sistema en equilibrio    2. Criticar los conceptos de Energía Libre y Entropía aplicados al Universo, Sistema  Solar y la Tierra. 

3. Saber  los  procesos  que  producen  ganancias  y  perdidas  de  energía  en  el  ciclo  geoquímico. 

4. Entender la distribución de elementos químicos en la tierra y los factores que lo  regulan desde su origen hasta el presente. 

5. Entender  la  importancia  del  ciclo  geoquímico  hacia  el  entendimiento  de  cada  elemento en particular. 

 

TEMA 9: LA ATMÓSFERA 

1. Saber las características físicas y químicas resaltantes de las capas atmosféricas.  2. Entender la importancia de la Atmósfera en los procesos geoquímicos. 

3. Conocer  la  importancia  de  la  capa  de  ozono  en  la  conservación  de  la  vida  en  la  tierra. 

4. Conocer los diferentes períodos de evolución de la atmósfera y sus características  más resaltantes.  

5. Conocer  los  procesos  posibles  de  desarrollo  de  oxígeno  en  el  planeta  y  los  factores que lo regulan. Fotosíntesis y fotoquímica.   6. Conocer las principales pérdidas y adiciones atmosféricas y las formas en que se  producen.        TEMA 10: LA HIDROSFERA Y LA BIOSFERA  1. Tener idea de la distribución de las aguas sobre la tierra.  2. Conocer algunos datos típicos del agua de mar tales como temperatura, densidad,  profundidad, presión, pH, gases disueltos.  3. Saber los parámetros principales que describen un cuerpo de agua de mar. 

4. Conceptos  de  salinidad  y  clorinidad,  como  medidas  de  concentración  oceanográficas. 

5. Tener  una  idea  de  las  especies  mayoritarias  en  agua  de  mar,  elementos  traza  y  gases disueltos. Importancia relativa. 

6. Conocer  la  distribución  de  las  aguas  terrestres  (continentales)  y  su  composición  general. 

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de mar. 

8. Entender (en forma sencilla) el modelo de Estado Estacionario.  

9. Saber  la  definición  de  Tiempo  de  Residencia.  Tener  idea  del  orden  de  magnitud  del  Tiempo  de  Residencia  (alto,  bajo,  muy  bajo)  para  especies  mayoritarias  y  trazas disueltas en agua de mar.  10. Conocer (en forma sencilla) la evolución de la hidrosfera en el tiempo geológico.  11. Introducción  12. Origen y evolución de la Biosfera (generalidades)  13. Geoquímica Orgánica. Aplicaciones  14. Origen de la Vida  15. Composición Química de la Biomasa  16. Acumulación y Preservación de la Materia Orgánica  17. Sustancias Húmicas  18. Carbón  19. Generación del petróleo  20. Diagénesis de la Materia Orgánica. Generación del petróleo    TEMA 11. GEOQUÍMICA DEL SUELO  1. Límites Eh‐pH en la naturaleza  2. Transporte e inmovilización de metales y fases minerales  3. Origen del suelo  4. Formación de arcillas en el suelo  5. Propiedades físico‐químicas del suelo  6. Constituyentes del suelo  7. Suelos contaminados    TEMA 12. GEOQUÍMICA URBANA  1. Rocas Ornamentales  2. Componentes de las rocas monumentales  3. Procesos de alteración en rocas ornamentales  4. Efectos de la alteración    Programación docente prevista  La asignatura Geoquímica Ambiental, se encuadraría en el segundo ciclo de la Licenciatura de  Ciencias  Químicas,  aunque  debido  a  su  carácter  multidisciplinar  puede  ser  ofertada  a  otras  titulaciones  afines  (Ingeniería  Química).  Esta  asignatura  se  centra  en  la  aplicación  de  unos  conocimientos en química al medio natural, conocimientos adquiridos previamente en otras  disciplinas, todo ello bajo una óptica ambientalista.       Evaluación      Otras indicaciones   

 

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