Nombre de la Asignatura QUÍMICA GENERAL ( ) INFORMACIÓN GENERAL Escuela. Departamento Unidad de Estudios Básicos

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

PROGRAMA ANALÍTICO de ASIGNATURA

Nombre de la Asignatura

QUÍMICA GENERAL (010-1214) INFORMACIÓN GENERAL

Escuela

Unidad de Estudios Básicos

Departamento Ciencias Área Ingeniería Código 010-1214 Pre-requisitos NINGUNO Créditos 04 Semestre 01 Tipo Obligatoria Horas Semanales 06

Total Horas Semestre

84 Vigencia DESDE 2002 Horas Teóricas 03 Horas Prácticas 03 Elaborado por MARLINA LONGART

SÍNTESIS de CONOCIMIENTOS PREVIOS

Conceptos y principios básicos de química impartidos en educación media, tales como materia, átomo, molécula, elemento, compuesto, sustancia, mezcla, cambio físico, cambio químico, nomenclatura química.

INTRODUCCIÓN

Química (palabra que podría provenir de los términos griegos χημία o χημεία, quemia y quemeia respectivamente) es la ciencia que estudia tanto la composición, estructura y propiedades de la materia como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. Es definida, en tanto, por Linus Pauling, como la ciencia que estudia las sustancias, su estructura (tipos y formas de acomodo de los átomos), sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias. A través de la química general se trabaja con los entes fundamentales de la química: los protones, los electrones y los neutrones, que son partículas simples. También aparecen, en esto contexto, partículas compuestas como los átomos, las moléculas y los núcleos atómicos. La química general, por otro lado, estudia los principios de las reacciones químicas (el proceso que permite el intercambio energético entre un sistema y su entorno).

JUSTIFICACIÓN

La formación académica de un ingeniero debe ser integral, es decir, debe tener conocimiento básico de las ciencias exactas, entre las que se encuentra por supuesto la Química, a fin de que pueda comprender los cambios que ocurren en al naturaleza como en los procesos industriales. Estos conocimientos le proporcionan las herramientas para optimizar procesos, explicar cambios químicos y físicos, crear y optimizar dispositivos en beneficio del hombre y la sociedad. Podría decirse, erróneamente, que el desarrollo de las ingenierías depende de la Química; sin embargo, los avances científicos y tecnológicos son multidisciplinarios; de ahí que el avance de la Química también depende de las ingenierías. Muchas áreas de la ingeniería tienen relación con la química pero también es justo mencionar que la Química sin la ingeniería tampoco se puede concebir, pues gracias a la ingeniería es que se han desarrollado equipos que permiten la realización de mejores y más completos análisis y el conocimiento de las estructuras moleculares de los nuevos materiales, sin el uso de la informática no se podrían desarrollar dispositivos de medición o de comunicación de los descubrimientos y avances de la aplicación de la química, entonces se podría enumerar una gran cantidad de áreas en donde la Ingeniería y la Química trabajan en conjunto para beneficio de la sociedad.

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QUÍMICA GENERAL (010-1214) INFORMACIÓN GENERAL (cont.)

OBJETIVO GENERAL

Interpretar correctamente la estructura del átomo, las ecuaciones químicas, los fenómenos que caracterizan los estados de la materia, las leyes de la termodinámica y las aplicaciones de la química en la solución de problemas inherentes a su campo profesional.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Obtener una concepción general de los distintos modelos de la estructura atómica. Saber desarrollar configuraciones electrónicas y comprender el concepto de propiedad periódica para usarlo en la predicción del comportamiento químico de los elementos.

Asimilar conceptos básicos sobre el enlace químico utilizando las distintas teorías. Ser capaz de construir adecuadamente modelos de moléculas sencillas. Establecer una correspondencia entre los distintos parámetros relativos al enlace y su relación con las propiedades químicas de las moléculas. Usar la Nomenclatura Química Inorgánica con el fin de formularlos y nombrarlos adecuadamente. Dar cuenta de las reacciones de obtención y caracterización de algunos tipos de compuestos inorgánicos mediante ecuaciones químicas balanceadas.

Distinguir los diferentes estados de la materia según características definidas y entender que dependiendo de las condiciones externas, como presión y temperatura, una misma sustancia puede pasar de un estado de agregación a otro.

Conocer diferentes tipos de materiales modernos, sus propiedades y aplicaciones en los avances tecnológicos e industriales de los últimos tiempos.

Estudiar los cambios de energía involucrados en los procesos químicos, la primera ley de la termodinámica, relacionará los conceptos de entalpía y entropía.

Adquirirá la capacidad de balancear las ecuaciones de oxido-reducción, que identifique los diferentes tipos de conducción eléctrica, así como los tipos de celdas.

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PROGRAMA ANALÍTICO de ASIGNATURA

QUÍMICA GENERAL (010-1214) CONTENIDO PROGRAMÁTICO UNIDAD 1 Estructura atómica

Al finalizar esta unidad el estudiante estará en capacidad de:

 Describir los hechos históricos que permitieron establecer la importancia de la química como una ciencia experimental y teórica.

 Describir el modelo atómico de Dalton y los hechos experimentales que permitieron evidenciar la divisibilidad del átomo.

 Describir los modelos atómicos de Thomson y Rutherford

 Describir los experimentos que condujeron a determinar las propiedades físicas de las partículas subatómicas fundamentales

 Definir número atómico, masa atómica e isótopo.

 Interpretar los fundamentos de la teoría ondulatoria y cuántica

 Interpretar los postulados del modelo atómico de Bohr y establecer sus deficiencias.

 Interpretar los principios del modelo mecano-cuántico del átomo: dualidad onda-partícula y Principio de Incertidumbre.

 Interpretar el concepto de orbital atómico en términos de probabilidad de encontrar un electrón alrededor del núcleo.

 Establecer el significado físico de los números cuánticos.

 Aplicar el Principio Aufbau para determinar la configuración electrónica de un elemento o ion conociendo su número atómico.

 Representar, mediante diagramas de orbital, la configuración electrónica de un elemento o ion considerando las restricciones del Principio de Exclusión de Pauling y la Rela de Hund.

Capítulo 1. Desarrollo histórico de la Química

Descripción: Desarrollo histórico de la química desde la alquimia hasta las concepciones de la materia de acuerdo a los filósofos griegos.

Capítulo 2. Divisibilidad del átomo

Descripción: Electrificación por frotamiento. Electrólisis. Radioactividad. Descargas de gases enrarecidos.

Capítulo 3. Modelos atómicos

Descripción: Descripciónde los primeros modelos atómicos (Dalton, Thomson y Rutherford).

Capítulo 4. Partículas fundamentales del átomo

Descripción: Descripción de electrones, protones y neutrones. Propiedades físicas (masa y carga) de esas partículas. Número atómico, número másico e isótopos

Capítulo 5. Teoría ondulatoria y cuántica

Descripción: Modelo atómico de Bohr. Modelo mecano-cuántico del átomo. Dualidad onda-partícula Principio de Incertidumbre. Orbitales atómicos. Números cuánticos. Principio de Exclusión de Pauli. Configuración electrónica del átomo (Principio Aufbau). Diagrama de orbital de los átomos (Regla de Hund).

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UNIDAD 2 Tabla Periódica

 Enunciar la Ley Periódica moderna.

 Describir la Tabla Periódica en términos de grupos, periodos y familias.

 Ubicar en la Tabla Periódica elementos basándose en su configuración electrónica.

 Ubicar en la Tabla Periódica metales, semi-metales y no metales.

 Describir las características de los metales, semi-metales y no metales relacionadas con estado físico, formas de reaccionar y compuestos más importantes.

 Explicar algunas propiedades de los átomos, tales como carácter metálico, radio atómico, radio iónico, potencial de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad.

 Correlacionar cualitativamente la variación de las propiedades antes enumeradas a lo largo de los grupos y periodos en la Tabla Periódica.

Capítulo 1. Ley Periódica moderna

Descripción: Revisión de las diferentes tablas periódicas. Tabla de Mendeleyev. Descripción de la Tabla Periódica en función a los grupos, periodos y familias.

Capítulo 2. Ubicación de elementos en la Tabla Periódica

Descripción: metales, semi-metales y no metales. Configuración electrónica y capa de valencia.

Capítulo 3. Propiedades periódicas

Descripción: Carácter metálico, radio atómico, radio iónico, potencial de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad. Variación de las propiedades periódicas.

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PROGRAMA ANALÍTICO de ASIGNATURA

QUÍMICA GENERAL (010-1214) CONTENIDO PROGRAMÁTICO UNIDAD 3 Enlace químico

 Definir enlace químico.

 Diferenciar los tipos de enlaces químicos: iónico, covalente y metálico.

 Diferenciar enlace covalente polar y enlace covalente no polar.

 Interpretar el concepto de valencia y electrones de valencia.

 Representar, de acuerdo a la Regla del Octeto, estructuras de compuestos utilizando la simbología de Lewis.

 Determinar la forma geométrica de los compuestos químicos basándose en la Teoría de Repulsión de Pares Electrónicos en el Nivel de Valencia (TRPENP).

 Representar las fórmulas estructurales y condensadas de compuestos químicos sencillos basándose en los conocimientos adquiridos sobre enlace químico.

Capítulo 1. Conceptos básicos

Descripción: Definición de enlace químico. Tipos de enlaces (iónico, covalente y metálico). Electrones de valencia. Configuración electrónica de Gases nobles.

Capítulo 2. Regla del Octeto

Descripción: Simbología y estructura de Lewis para compuestos iónicos y covalentes.

Capítulo 3. Geometría molecular

Descripción: Polaridad del enlace covalente. Forma geómetrica de compuestos por la Teoría de Repulsión de Pares Electrónicos en el Nivel de Valencia (TRPENV). Introducción a la formulación de compuestos químicos.

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UNIDAD 4 Fórmulas y ecuaciones químicas

 Clasificar compuestos químicos inorgánicos en óxidos metálicos, óxidos no metálicos, ácidos (oxácidos e hidrácidos), bases y sales.

 Utilizar reglas de nomenclatura (IUPAC y Stock) para nombrar compuestos químicos inorgánicos.

 Escribir correctamente los nombres y fórmulas químicas de compuestos inorgánicos.

 Establecer diferencias entre las propiedades de los óxidos metálicos y los óxidos no metálicos.

 Establecer diferencias entre las propiedades de los ácidos, bases y sales.

 Clasificar las reacciones químicas según la variedad del cambio químico ocurrido (combinación, descomposición, sustitución única, sustitución doble y neutralización).

 Interpretar en forma cualitativa las ecuaciones químicas.

 Balancear ecuaciones químicas por el método de tanteo.

Capítulo 1. Compuestos inorgánicos

Descripción: Clasificación y propiedades de óxidos metálicos, óxidos no metálicos, ácidos (oxiácidos, hidrácidos), bases y sales. Reglas de nomenclatura (IUPAC y Stock).

Capítulo 2. Ecuaciones químicas

Descripción: Ecuaciones de combinación, descomposición, sustitución única, sustitución doble y neutralización. Información que provee una ecuación química. Balanceo por tanteo.

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PROGRAMA ANALÍTICO de ASIGNATURA

QUÍMICA GENERAL (010-1214) CONTENIDO PROGRAMÁTICO UNIDAD 5 Estados de la materia: gas, líquido y sólido

Al finalizar esta unidad el estudiante estará en capacidad de:  Caracterizar el estado gaseoso.

 Describir las propiedades de los gases ideales basándose en la teoría cinético molecular.

 Describir las experiencias científicas que condujeron a establecer las leyes de los gases ideales (Ley de Boyle, Ley de Charles y Gay-Lussac)

 Deducir la Ley combinada y ecuación de estado.

 Representar, en diagramas PVT, procesos a presión constante (isobáricos), a volumen constante (isocóricos) y a temperatura constante (isotérmico).

 Relacionar la presión que ejerce una mezcla de gases con la presión de cada uno de sus componentes (Ley de presiones parciales de Dalton).

 Aplicar las leyes de los gases ideales y la ecuación de estado en determinaciones acuantitativas.  Caracterizar el estado líquido.

 Comparar el comportamiento cinético molecular de los líquidos y gaseoso,, resaltando las influencia de las fuerzas intermoleculares.

 Explicar los cambios de estado (evaporación, fusión y sublimación) en términos de equilibrio de dos fases.  Establecer la dependencia de la presión de vapor con la temperatura.

 Interpretar, para diferentes compuestos puros, gráficas de presión de vapor contra temperatura.  Relacionar el punto de ebullición de una sustancia con la presión.

 Interpretar diagramas de fase de compuestos puros, destacando el concepto de punto triple y punto crítico.  Caracterizar el estado sólido.

 Comparar, en términos del comportamiento cinético molecular, los estados sólido, líquido y gaseoso.  Clasificar los sólidos en términos de su ordenamiento molecular, en amorfos y cristalinos.

 Identificar diferentes tipos de redes cristalinas.

 Clasificar los sólidos cristalinos basándose en la naturaleza de las fuerzas intermoleculares en sólidos iónicos, covalentes, moleculares y metálicos.

 Comparar las propiedades físicas de los sólidos antes mencionados.

 Describir los defectos cristalinos o imperfecciones en el estado sólido y analizar sus aplicaciones. Capítulo 1. Estado gaseoso.

Descripción: Características de los gases. Teoría cinético molecular. Ley de Boyle, de Charles y Gay-Lussac. Ecuación de estado para gases ideales. Ley combinada. Ley de presiones parciales de Dalton. Gráficas PVT para procesos isobáricos, isotérmicos e isocóricos

Capítulo 2. Estado líquido.

Descripción: Características de los líquidos. Teoría cinético molecular. Presión de vapor de diferentes líquidos a una misma temperatura. Ecuación de Classius. Definición de punto de ebullición de un líquido y su relación con la presión.

Capítulo 3. Estado sólido

Descripción: Características de los sólidos. Teoría cinética molecular. Clasificación y ejemplos de sólidos (cristalinos y amorfos). Tipos de redes cristalinas. Tipos de imperfecciones en ele estado sólido.

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UNIDAD 6 Materiales modernos

 Describir la estructura que presenta un líquido cristalino.

 Establecer diferencias entre el estado líquido y los líquidos cristalinos.

 Describir las características de los diferentes tipos de fases líquidos cristalinos.

 Analizar las aplicaciones tecnológicas de los cristales líquidos.

 Describir las características generales de una fibra óptica.

 Analizar las aplicaciones de la fibra óptica en el campo de la medicina y la industria.

 Describir las características de un producto cerámico.

 Establecer diferencias entre producto cerámico composite y superconductor.

 Interpretar el efecto Meissner.

 Analizar las aplicaciones de los productos cerámicos en la ingeniería.

Capítulo 1. Cristal líquido

Descripción: Estructura de los cristales líquidos. Tipos de fase (nemática, esméctico y colestérico). Aplicaciones de los cristales líquidos.

Capítulo 2. Fibra óptica

Descripción: Definición, características y aplicaciones de la fibra óptica.

Capítulo 3. Producto cerámico

Descripción: Definición de producto cerámico composite y superconductor. Efecto Meissner. Aplicaciones de los productos cerámicos.

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PROGRAMA ANALÍTICO de ASIGNATURA

QUÍMICA GENERAL (010-1214) CONTENIDO PROGRAMÁTICO UNIDAD 7 Termodinámica

 Definir sistema termodinámico, función de estado, propiedades extensivas e intensivas, proceso reversible e irreversible.

 Diferenciar sistema abierto, cerrado y aislado.

 Relacionar calor y trabajo.

 Deducir la expresión matemática de la Primera Ley de la Termodinámica en función de la conservación de la energía.

 Interpretar los conceptos de energía interna, entalpía y capacidad calorífica.

 Aplicar la Primera Ley de la Termodinámica en determinaciones cuantitativas para gases ideales sometidos a procesos isotérmicos, isobáricos e isocóricos efectuados reversibles e irreversiblemente.

 Enunciar la Segunda Ley de la Termodinámica y utilizarla como criterio de espontaneidad o reversibilidad.

 Interpretar el concepto de entropía como grado de desorden molecular.

 Aplicar la Segunda Ley de la Termodinámica en determinaciones cuantitativas para gases ideales sometidos a procesos isotérmicos, isobáricos e isocóricos efectuados reversibles e irreversiblemente.

Descripción: Sistema termodinámico. Función de estado. Propiedades extensivas e intensivas. Procesos reversible e irreversible. Definición de sistemas abiertos, cerrados y aislados.

Capítulo 2. Trabajo y calor

Descripción: Definición de trabajo mecánico. Diferentes tipos de calor. Primera Ley de la Termodinámica. Entalpía. Capacidad calorífica. Ecuaciones matemáticas que permiten calcular trabajo y calor. Diagramas PVT para procesos isotérmicos, isobáricos, isocóricos y adiabáticos.

Capítulo 3. Entropía

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UNIDAD 8 Electroquímica

 Definir electroquímica, electrolito, no electrolito, número de oxidación, oxidación, reducción, agente oxidante y agente reductor.

 Identificar tipos de sustancias electrolíticas (electrolitos fuertes y débiles).

 Determinar el número de oxidación de un elemento, iones y compuestos.

 Balancear ecuaciones de oxidación-reducción, medio ácido y básico, por el método del ion-electrón.

 Describir los tipos de celdas electroquímicas: electrolíticas y galvánicas.

 Establecer diferencias entre los tipos de celdas electroquímicas.

 Definir potencial estándar de reducción.

 Comparar potenciales estándar de reducción de varias sustancias para determinar cuál es mejor agente oxidante o mejor agente reductor.

 Calcular el potencial de una celda electroquímica mediante los potenciales estándar de reducción.

 Analizar las aplicaciones industrial y tecnológica de las celdas electroquímicas.

Descripción: Electroquímica. Electrolito y no electrolito. Número de oxidación, agente reductor, agente oxidante.

Capítulo 2. Celdas electroquímicas

Descripción: Balanceo de ecuaciones de oxidación-reducción por el método ion-electrón. Definición de celdas electrolíticas y galvánicas. Potencial estándar de reducción. Aplicaciones industrial y tecnológica de las celdas electroquímicas.

BIBLIOGRAFÍA

Brown, T. Lemary, H. Y Bursen, B. Química La ciencia central Chang, R. Química

Edding, D. Química

Hill, J. Y Kolb, D. Química para el Nuevo Milenio Seese, W. Y Daub, G. Química

Sherman, S. Y Russikoff, I. Conceptos Básicos de Química Whitten, K. ; Davis, R. Y Peck, M. Química General Zundahl, E. Fundamentos de Química