PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ ESTUDIOS GENERALES CIENCIAS

PROGRAMA ANALÍTICO

CURSO : QUÍMICA 1 (QM1) CLAVE : QUI117 TIPO : OBLIGATORIO PARA TODAS LAS ESPECIALIDADES CRÉDITOS : 3.50 HORAS DE TEORÍA : 3 SEMANALES HORAS DE PRÁCT. : 2 QUINCENALES HORAS DE LAB. : NO TIENE REQUISITOS : NO TIENE SEMESTRE : 2013-2

I. Objetivos del curso Al término del semestre, el estudiante explicará los conceptos fundamentales relacionados a la estructura y propiedades de la materia y describirá las propiedades de sus diferentes estados, en función de la naturaleza de los enlaces químicos presentes y de las fuerzas intermoleculares.

Además, identificará y representará un cambio químico mediante una ecuación balanceada; analizará la reacción química desde el punto de vista estequiométrico; y aplicará los conocimientos sobre enlaces químicos e interacciones moleculares en el análisis de las propiedades de los grupos funcionales orgánicos y de las principales moléculas de importancia biológica.

Finalmente, aplicará los conocimientos sobre estructura y propiedades de las sustancias químicas en el análisis de las propiedades de diferentes materiales modernos.

II. Metodología Mediante el aprendizaje cooperativo y el Aprendizaje Basado en Problemas (ABP), se busca emplear una metodología activa y participativa que involucre al alumno en su propio proceso de aprendizaje. Así, se fomenta el trabajo cooperativo, el uso de bibliografía complementaria, de medios y materiales diversos, como Internet. La participación del profesor es permanente a través de acompañamiento a los aprendizajes de los estudiantes en los distintos grupos, así como de algunas exposiciones.

Las consultas que el estudiante necesite realizar al profesor del curso las puede hacer durante la clase (si el tema corresponde), fuera de ella (en los horarios de asesoría que el profesor proporciona) o por correo electrónico.

III. Sumilla En el curso se estudian los principios básicos de la materia y de la estructura atómica moderna, que son la base para tratar el enlace químico (iónico, covalente y metálico). Además, se estudian los estados de la materia, que incluyen las leyes de los gases, las propiedades de los líquidos y sólidos y los cambios de fases. Se abordan los temas de soluciones (tipos y cálculo de concentraciones) y la estequiometría de las reacciones químicas; y, por último, se incluye el estudio de algunos aspectos de química orgánica y biológica y de los materiales modernos (polímeros, cerámicos, cristales líquidos y películas finas).

IV. Descripción del programa

CAPÍTULO 1. Introducción al estudio de la materia (5 horas) Materia (1 hora): Clasificación de la materia: sustancias, mezclas, elementos, compuestos. Cambios físicos y químicos. Unidades SI. Teoría atómica de la materia (3 horas): Estructura del átomo: partículas sub-atómicas. Núcleo atómico: número atómico, número de masa, isótopos. Masa atómica y determinación de la masa atómica promedio. Presentación de la Tabla Periódica. Fórmulas químicas. Concepto de mol (1 hora): Fórmulas químicas: empírica, molecular y estructural. Masa molecular o peso fórmula. Concepto de mol. Masa molar de elementos y compuestos.

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CAPÍTULO 2. Estructura electrónica de los átomos y tabla periódica (5 horas) Ondas de luz, fotones y Bohr (1,5 horas): Energía radiante. Radiación electromagnética. Energía cuantizada y fotones. Contribución del modelo de Bohr para el átomo de hidrógeno a la teoría atómica moderna. Teoría atómica moderna (3,5 horas): Concepto de orbital. Números cuánticos. Configuración electrónica. Paramagnetismo. Diamagnetismo. Diagrama de energía de orbitales atómicos. Configuración electrónica y tabla periódica. Propiedades periódicas: tamaño atómico, energía de ionización, afinidad electrónica, carácter metálico.

CAPÍTULO 3. Enlace químico (7 horas) Sustancias iónicas y moleculares (0,5 horas) Enlace iónico (1 hora): Símbolos de Lewis. Formación del enlace iónico. Propiedades de los compuestos iónicos (solubilidad, conductividad eléctrica, punto de fusión). Enlace covalente (4,5 horas): Formación del enlace covalente. Electronegatividad. Polaridad de enlaces. Estructuras de Lewis. Hibridización (sp, sp2, sp3) para el átomo de carbono. Geometría molecular. Polaridad de moléculas. Enlace metálico (0,5 horas): Modelo del mar de electrones y Teoría de bandas. Conductores, semiconductores y aislantes (0,5 horas): Proceso de dopaje.

CAPÍTULO 4. Estequiometría (3 horas) Ecuación química: balance, información cuantitativa a partir de ecuaciones balanceadas. Reactivo limitante. Rendimiento.

CAPÍTULO 5. Estados de la materia (8 horas) Gases (4 horas): Leyes de los gases ideales. Mezclas de gases y presiones parciales. Teoría cinético-molecular: Conceptos básicos. Leyes de difusión y efusión. Diferencia entre gases ideales y reales. Líquidos y sólidos (3 horas): Fuerzas intermoleculares: fuerzas ión–dipolo, Fuerzas de Van der Waals: fuerzas dipolo–dipolo, fuerzas de dispersión de London, Puentes de hidrógeno. Propiedades de los líquidos: viscosidad, tensión superficial, presión de vapor, volatilidad, punto de ebullición, calor de vaporización. Propiedades de los sólidos: tipos de sólido, punto de fusión. Cambios de fase (1 hora): Equilibrios líquido–vapor, sólido–líquido, sólido–vapor. Curvas de calentamiento. Diagramas de fase. Punto triple y punto crítico.

CAPÍTULO 6. Soluciones (4 horas) Proceso de disolución (1 hora): Formación de soluciones iónicas y moleculares. Concentración (3 horas): Formas de expresar concentraciones: molaridad, porcentaje en peso, partes por millón, fracción molar. Proceso de dilución.

CAPÍTULO 7. Introducción a la química orgánica y biológica (6 horas) Estructura y reactividad de compuestos orgánicos (4 horas): Hidrocarburos: saturados, no saturados, aromáticos. Comparación de reactividad química. Aplicaciones. Alcoholes y éteres: comparación de propiedades físicas y químicas. Aplicaciones. Aldehidos y cetonas: comparación de propiedades físicas y químicas. Aplicaciones. Ácidos carboxílicos, ésteres y amidas: comparación de propiedades físicas y químicas. Aplicaciones. Aminas: comparación de propiedades físicas y químicas. Aplicaciones. Biomoléculas (2 horas): Aminoácidos, péptidos y proteínas. Estructura y propiedades. Carbohidratos: estructura y propiedades. Monosacáridos: glucosa y fructosa. Disacáridos: sacarosa y lactosa. Polisacáridos: almidón y celulosa. Ácidos Nucleicos: ADN y ARN. Características fundamentales.

CAPÍTULO 8. Materiales modernos (4 horas) Polímeros (2 horas): Conceptos básicos. Tipos de polímeros. Estructura y propiedades físicas. Aplicaciones. Otros materiales (2 horas): Conceptos básicos sobre materiales cerámicos. Procesamiento. Aplicaciones. Conceptos básicos sobre cristales líquidos. Tipos de fases sólido–cristalinas. Aplicaciones. Conceptos básicos sobre películas finas. Formación. Aplicaciones.

V. Bibliografía

• Material de enseñanza – Ayuda de clase

CHONG M.; GONZALES, P. y NAKAMATSU, J. Química 1 – Ayuda de clase. Lima: PUCP, 2010.

KONG MJ.; LANDA, V.; MORALES, P.; ROBLES, J.; SÁNEZ, J. y SUN, M. Química 1 – Ayuda de clase. Lima: PUCP, 2007.

• Textos

BROWN, Theodore L.; LE MAY Jr., H. Eugene y BURSTEN, Bruce E. Química: la ciencia central. 9.a ed. México: Prentice Hall Hispanoamericana, 2004.

CHANG, R. Química. 9.a ed. México: McGraw-Hill, 2007.

SILBERBERG, MS. Chemistry: The molecular nature of matter and change. 5th ed. Boston: McGraw-Hill, 2009.

UMLAND, JB.; BELLAMA, JM. Química general. 3.a ed. México: International Thomson, 2000.

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VI. Sistema de evaluación Reglamento Los promedios de prácticas se calculan con aproximación hasta las décimas. Cualquiera sea la cifra de las centésimas, no se tomará en cuenta. La nota final del curso se expresa solo en números enteros. Si el cálculo de la nota final da un total con decimales, debe convertirse esa cifra a enteros (se añade un punto a la nota si el primer decimal es cinco o más; se elimina el decimal si es menor de 5). La nota final del curso se calculará utilizando la fórmula que a continuación se detalla. En ella se usa la siguiente nomenclatura: Nf : nota final E1 : nota del primer examen (medio ciclo) E2 : nota del segundo examen (final) P : promedio de prácticas de tipo Pe y de tipo Pc. Para efectos de obtener el promedio de

prácticas no se toma en cuenta la práctica con calificativo más bajo.

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Para los alumnos que rindan el examen especial, este reemplazará al examen al cual el alumno faltó según los artículos 5° y 41° del Sistema de Evaluación.

Sistema de evaluación para el semestre Como parte del sistema de evaluación del curso se realizarán cuatro prácticas de tipo Pe y una práctica de tipo Pc. Todas las notas de práctica se considerarán para obtener el promedio de prácticas (P), eliminando la nota más baja. Un porcentaje de la nota de las prácticas de tipo Pe provendrá de los trabajos, individuales y en grupo, realizados en horas de clase. La nota de la práctica de tipo Pc provendrá exclusivamente de los trabajos realizados, individuales y en grupo, sobre las dos últimas unidades del curso.

San Miguel, agosto de 2013