Química - Instituto Tecnológico de Apizaco

1.- DATOS DE LA ASIGNATURANombre de la asignatura:Carrera:QUÍMICAIngeniería IndustrialClave de la asignatura:(Créditos) SATCA 12 - 2 - 42.- PRESENTACIÓNCaracterización de la asignatura.La asignatura de Química, aporta al perfil del Ingeniero Industrial el reforzamientoy desarrollo de las competencias para identificar propiedades, determinar el manejoy uso de sustancias de importancia industrial, a partir de lo cual el profesional puedetomar decisiones pertinentes ante las situaciones que se presenten en las diversasáreas de las organizaciones o empresas. Las consideraciones para integrar loscontenidos asumen criterios de una formación que permite atender la realidad ynecesidades de la empresa, gestionando programas que fortalezcan la seguridad ehigiene así como el cuidado al medio ambiente.Intención didáctica.Al inicio del curso se hace énfasis en el compromiso que debe tener todoprofesionista con la selección y el uso eficiente de los materiales, así como con elcuidado al medio ambiente, cumpliendo con la normatividad y disposicionesgubernamentales.El temario agrupa los contenidos en seis unidades siendo: 1. Materia, Estructura yPeriodicidad; 2. Enlaces Químicos y el Estado Sólido (Cristalino); 3. CompuestosInorgánicos y Orgánicos; 4. Reacciones Químicas Inorgánicas y Orgánicas; 5.Conceptos Generales de Gases Termoquímica y Electroquímica; 6. CinéticaQuímica y Nanotecnología.En la primera unidad temática se da lugar al manejo de lenguaje químico, seabordan conceptos de materia, sustancias puras, dispersiones o mezclas,caracterización de los estados de agregación, cambios de estado y clasificación desustancias naturales por semejanzas.1 Sistema de asignación y transferencia de créditos académicos1

químicos• Símbolos de Lewis y regla del octeto• Enlace iónico• Elementos que forman compuestosiónicos• Propiedades físicas de compuestosiónicos.• Enlace covalente• Comparación entre las propiedadesde los compuestos iónicos ycovalentes• Fuerza del enlace covalente• Enlace metálico y elementossemiconductores• Teoría de bandas• Estructura de los materiales• Estado sólido (cristalino)• Concepto y caracterización desistemas cristalinos• Estado vítreo• Estructura amorfa• Propiedades características de unmaterial vítreo• Metalurgia. Principales metales yaleaciones utilizados en la industria.• Cerámica. Principales materialescerámicos utilizados en la industria.3 CompuestosInorgánicos yOrgánicos• Clasificación y propiedades de loscompuestos inorgánicos.• Óxidos.• Hidróxidos.• Ácidos.• Sales.• Hidruros.• Compuestos inorgánicos de impactoeconómico, industrial, ambiental ysocial en la región o en el país.• Clasificación y propiedades de loscompuestos orgánicos.• Hidrocarburos.6

• Halogenuros.• Alcoholes.• Éteres.• Aldehídos- Cetonas.• Ácidos carboxílicos.• Esteres.• Aminas.• Plásticos y Resinas. Principalesmateriales de este tipo utilizados enla industria.• Compuestos orgánicos de impactoeconómico, industrial, ambiental ysocial en la región o en el país.4 Reacciones QuímicasInorgánicas yOrgánicas5 Conceptos Generales deGases, Termoquímica y• Conceptos de mol, soluciones yreacciones• Concepto de estequiometría• Leyes estequiométricas• Ley de la conservación de lamateria• Ley de las proporciones constantes• Ley de las proporciones múltiples• Cálculos estequiométricos A:unidades de medida usuales:átomo-gramo, mol-gramo, volumengramomolecular, número deAvogadro.• Cálculos estequiométricos B:relación peso-peso, relación pesovolumenreactivo limitante, reactivoen exceso, grado de conversión orendimiento• Reacciones Químicas Simples.• Acido-base• Obtención de compuestosorgánicos: halogenuros, combustiónde hidrocarburos, benceno y susderivados, polímeros• Compuestos de importanciaeconómica, industrial y ambiental• Conceptos básicos: gas como estadode agregación, gas ideal, gas7

Electroquímica6 Cinética Química yNanotecnologíareal, propiedades críticas y factor decompresibilidad• Propiedades PVT: ley de Boyle,Charles, Gay-Lussac. EcuaciónGeneral del Estado Gaseoso• Termoquímica• Calor de reacción.• Calor de formación.• Calor de solución.• Electroquímica• Electroquímica y celdas electrolíticas• Electroquímica y celdas voltaicas(galvánicas)• Celdas voltaicas de uso práctico• Cinética química: velocidades dereacción y el mecanismo de reacción• La constante de equilibrio• Principio de Le Chatelier• Constante de ionización• Producto de solubilidad• Solución amortiguadora (buffer)• Tendencias de la Nanotecnología:materiales y sus características8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS (desarrollo de competencias genéricas)El profesor debe poseer el conocimiento de los temas de la asignatura deQuímica y la delimitación de éstos en correspondencia con la función quedesarrollará el Ingeniero Industrial dentro de las organizaciones. Para lograr esto,es necesario el manejo de las actividades de aprendizaje y el diseño deinstrumentos de evaluación objetivos y confiables, realizar un diagnóstico de losalumnos que identifique el dominio de sus competencias previas, a partir de lo cualse permita el desarrollo de competencias específicas.Propiciar actividades enfocadas a desarrollar los procesos de aprendizajeejercitando la metacognición, identificando y señalando el tipo de proceso al quese desea llegar, sea contrastación, comprensión, análisis, síntesis, valoración, etc.En un primer momento será el docente quien realice este proceso para que elalumno lo reconozca y lo aplique. Ejemplo: reconocer las características de los8

compuestos químicos de interés industrial y los posibles riesgos para el serhumano y el medio ambiente.Desarrollar en el alumno la capacidad de búsqueda, selección y análisis deinformación en distintas fuentes, a través de actividades prácticas. Ejemplo:buscar y contrastar las propiedades de los compuestos químicos mencionados enlas normas de seguridad e higiene.Fomentar el trabajo en equipo en donde el docente organice grupos de alumnos,propiciando la comunicación, la integración y colaboración entre los alumnos, endonde ellos argumenten y sustenten sus ideas, reflexiones y valoraciones a travésdel diálogo y el debate.Observar y analizar fenómenos o situaciones industriales que puedan ocasionarproblemas de higiene y seguridad o afecten el medio ambiente.Manejar la conexión de los contenidos de la asignatura con las demás del plan deestudios, desarrollando una visión interdisciplinaria en el estudiante, por ejemplo,cómo la nanotecnología afecta las características de los procesos y materiales deuso industrial.Desarrollar las capacidades intelectuales, de expresión, así como de aspectoséticos del alumno mediante la lectura, la escritura y la expresión oral, a través dela exposición de casos y debates, principalmente orientados a temas ambientalesy de responsabilidad social.Propiciar la búsqueda de información, que desarrolle en el alumno el espírituinvestigador, necesario e imprescindible en el nivel superior, en donde aplique elpensamiento inductivo-deductivo (razonamiento) así como los pensamientoscritico, holístico, heurístico y creativo, analítico- sintético (formas de estructurar eltema).Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios alas que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en elestudiante. Ejemplos: identificar los materiales de uso industrial más comunes; lasnormas de seguridad e higiene para el manejo de ciertas substancias industriales.Aplicar el desarrollo sustentable para reconocimiento y concientización de losalumnos en el cuidado del medio ambiente y la responsabilidad social, desde unavisión organizacional.9

Utilizar los medios audiovisuales y nuevas tecnologías como apoyo en el procesode enseñanza-aprendizaje propiciando una mejor comprensión y actualización delestudiante.Visitar industrias, museos, laboratorios y centros de información.9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓNLa evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar eldesempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especialénfasis en:La evaluación del presente programa debe ser diagnóstica, continua y sumativa,es decir haciendo valoraciones durante todo el proceso de enseñanza-aprendizajey al final del curso considerando la competencia adquirida como producto, todoesto con base en las actividades de aprendizaje realizadas por el alumno, talescomo:• Realizar prácticas en software especializado, adecuado para el manejo desustancias químicas y materiales industriales.• Elaborar reportes escritos de las observaciones hechas durante lasactividades prácticas, tales como visitas a industrias, así como surespectiva conclusión.• Investigar en fuentes de información y analizar los reportes escritos.• Presentar exposiciones en forma individual y grupal de algunos de lostemas del programa.• Describir experiencias concretas basadas en procesos o situacionesindustriales.• Elaborar exámenes escritos u orales en los que el alumno manejeteóricamente aspectos de la Química.• Entregar el portafolio de evidencias en función de las actividades deaprendizaje.10.- UNIDADES DE APRENDIZAJEUnidad 1: Materia, Estructura y PeriodicidadCompetencia específica adesarrollarClasificar la materia en susdiferentes estados de acuerdo aActividades de Aprendizaje• Clasificar sustancias segúncorresponda en elementos,10

sus propiedades físicas yquímicas. Relacionar y utilizar lasbases de la Química moderna ensu aplicación para elconocimiento de la estructuraatómica.Interpretar la tabla periódica,relacionar sus propiedades conel comportamiento químico eidentificar los riesgos asociadoscon los elementos.compuestos y mezclas.• Distinguir los estados de agregación yclasificar sustancias con base ensus propiedades físicas y químicas.• Identificar las aportaciones de diferentesmodelos atómicos.• Inferir el tipo de cambio energético(emisión – absorción atómica).• Desarrollar la configuración electrónicade diversos elementos químicos.• Interpretar la información contenida enla tabla periódica.• Relacionar las propiedades periódicascon el comportamiento de loselementos.• Elaborar un mapa conceptual de lostemas de la unidad.Unidad 2: Enlaces Químicos y el Estado Sólido (Cristalino)Competencia específica adesarrollarComprender la formación delenlace covalente, iónico y metálicoe intermolecular así como elestudio del estado sólido paraexplicar los puntos de fusión delos cristales.Actividades de Aprendizaje• Investigar previa clase y definir elconcepto de enlace.• Explorar las condiciones deformación que permiten predecir laformación de un enlace covalente,iónico y metálico.• Describir estructuras de Lewís decompuestos químicos.• Relacionar el carácter del enlacepredominante con las propiedadesfísicas macroscópicas de elementos ycompuestos.• Desarrollar la formación e indicar lascaracterísticas de los orbitaleshíbridos entre los orbitales S y P.• Explicar con base a la Teoría deBandas el comportamiento de unsólido como: aislante, conductor osemiconductor.• Definir los conceptos básicos del modelo11

de estructura cristalina: celda, red,sistemas cristalinos, empaquetamiento,defectos.• Distinguir entre sistemas cristalinossegún características de la red, (ejes,ángulos y planos cristalográficos)• Exponer las diferencias estructurales yde comportamiento de sólidos cristalinosy materiales vítreos• Realizar una investigación de lametalurgia: los principales metales yaleaciones utilizados en la industria• Realizar una investigación de losprincipales materiales cerámicosutilizados en la industria.Unidad 3: Compuestos Inorgánicos y OrgánicosCompetencia específica adesarrollarIdentificar los compuestosinorgánicos y orgánicos de mayoruso en el ambiente industrial.Analizar el impacto ambiental delos compuestos orgánicos einorgánicosActividades de Aprendizaje• Identificar los ácidos, bases, sales,óxidos de mayor utilización industrial y suimpacto ambiental.• Identificar los hidrocarburos,halogenuros, alcoholes, polímeros yotros compuestos orgánicos deimportancia económica, industrial y suefecto ambiental.• Relacionar la contaminación al medioambiente por el uso de compuestosorgánicos e inorgánicos.• Elaborar una antología de compuestosorgánicos e inorgánicos.• Realizar una investigación de losprincipales materiales plásticos utilizadosen la industria.• Efectuar una investigación de algúncompuesto contaminante en la localidad:en el aire, ríos, basureros, aguas negras.12

Unidad 4: Reacciones Químicas Inorgánicas y OrgánicasCompetencia específica adesarrollarComprender y aplicar losconceptos de mol, soluciones yreacciones químicas.Interpretar los resultadosobtenidos de cálculosestequiométricos y conocer elefecto de las reacciones químicasen su entorno.Identificar las reacciones químicassimples.Actividades de Aprendizaje• Definir y discutir en clase los conceptosde mol, solución y reacción química.• Clasificar las reacciones químicas.• Aplicar los diferentes tipos de balanceo areacciones químicas.• Definir y discutir en clase los conceptos:estequiometría, átomo gramo, molgramo, volumen gramo molecular,número de Avogadro, reactivo limitante,reactivo en exceso, rendimiento.• Realizar cálculos estequiométricosaplicados a reacciones químicas.• Identificar las reacciones ácido-base.• Describir los diferentes procesos para laobtención de compuestos orgánicos talescomo halogenuros, el benceno y susderivados, polímeros.• Analizar y describir la combustión dehidrocarburos y su impacto ambiental• Comparar las emisiones de gasescontaminantes generadas por diferentescombustibles industriales.• Realizar un mapa conceptual del tema decontaminación ambiental.Unidad 5: Conceptos Generales de Gases, Termoquímica y ElectroquímicaCompetencia específica adesarrollarConocer y comprender la TeoríaCinética de los gases y aplicarlas leyes de los gases.Realizar cálculos termoquímicosy explicar el funcionamiento deceldas electroquímicas.Actividades de Aprendizaje• Enunciar la teoría cinética de los gasespara comprender el comportamiento delos gases ideales.• Aplicar las leyes de Boyle, Charles, GayLussac y Dalton para resolverproblemas de T, P y V.• Aplicar la ley general del estadogaseoso.13

Unidad 6: Cinética Química y Nanotecnología• Establecer la diferencia entre elcomportamiento de gases reales eideales.• Definir los calores de reacción,formación y solución.• Calcular los calores de reacción,formación y solución.• Investigar los principales contaminantesen el aire, generados por las diferentesindustrias.• Explicar el funcionamiento de unacelda voltaica y una celdaelectrolítica.• Discutir la operación de unacumulador, baterías Ni – Cad y unapila.• Analizar el impacto ambiental de lasbaterías y acumuladores• Explicar el proceso de corrosión.• Realizar un mapa conceptual de launidad.Competencia específica adesarrollarComprender los conceptos deequilibrio químico y velocidad dereacción así como los factoresque los afectan.Conocer los nuevos materialesgenerados por la nanotecnologíaActividades de Aprendizaje• Definir los conceptos de: equilibrioquímico, cinética química, mecanismo dereacción, complejo activado y energía deactivación.• Enumerar los factores que afectan lavelocidad de una reacción química yaquellos que afectan el equilibrioquímico y describir el efecto de cada uno.• Definir la constante de equilibrio.• Investigar las características de losnuevos materiales generados por lananotecnología.• Investigar las tendencias de los nuevosmateriales de uso industrial.• Realizar un mapa conceptual de launidad14

11.- FUENTES DE INFORMACIÓN1. Brown, Le May, Bursten, Química, la Ciencia Central.Ed. Prentice-Hall Hispanoamericana (1998)2. Chang, R., QuímicaEd. Mc Graw Hill (1998)3. Ebbing, D., Química GeneralEd. Mc Graw Hill (1997)4. Mortimer, C. ,QuímicaGrupo Editorial Iberoamericano (1990)5. Daub, G., Seese, S., QuímicaEd. Pearson Educación, 7ª. Edición6. Sherman, A.,Sherman, J., Russikoff, L., Conceptos Básicos de Química, 1a. Ed.Ed.CECSA (2001)7. Phillips, J.S., Strozak, Wistrom, Química, Conceptos y AplicacionesEd. Mc Graw Hill8. Smoot, Price, Smith, Química, un Curso ModernoEd. Merril Publishing9. Garritz, J., Chamizo, A., QuímicaEd. Addison Wesley Iberoamericana10. Woodfield, Brian F., Laboratorio Virtual de Química General, 3ª. EdiciónPearson Educación (2009)12.- PRÁCTICAS PROPUESTASEn los casos en que no se dispone de instalaciones físicas de laboratorio, o queno se cuenta con suficiente tiempo para realizar las prácticas, se puede utilizar lareferencia bibliográfica 10: Woodfield, B.F., Laboratorio Virtual de QuímicaGeneral, 3ª. Edición, Ed. Pearson Educación (2009).Las prácticas propuestas se encuentran en la siguiente dirección de internet, perodebe considerarse que cada institución debe adecuarlas a sus necesidadesparticulares.http://www.itsteziutlan.edu.mx/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=104&Itemid=291Asimismo, la DGEST está valorando las publicaciones de prácticas de laboratoriode Química correspondientes a algunos institutos tecnológicos, de las cuales sepodrá disponer en un futuro próximo.15