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Página 28 de 203 Anexo I – Res.: 1195/11 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL CORDOBA ASIGNATURA: QUÍMICA INORGÁNICA ESPECIALIDAD: INGENIERIA QUIMICA PLAN: 1995 ADECUADO - ORD. Nº 1028) NIVEL: 2º MODALIDAD: CUATRIMESTRAL BLOQUE: TECNOLOGÍAS BÁSICAS DICTADO: 1º CUATRIMESTRE HORAS: 8 HS SEMANALES CARGA HORARIA TOTAL: 128 HS AREA: QUÍMICA CICLO LECTIVO: 2011 EN ADELANTE Correlativas para cursar: Regulares: Química General Aprobadas: ------- Correlativas para rendir: Aprobadas: Química General Regular: Química Inorgánica OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA: Profundizar los conocimientos básicos de la Química y sus leyes, aplicarlos a los elementos, compuestos y materiales inorgánicos, sus propiedades y comportamiento físico y químico, desde los fundamentos estructurales hacia su aplicación profesional, incluyendo el tratamiento de contaminantes de carácter inorgánico. CONTENIDOS: Unidad 1. Estructura atómica (tiempo asignado: 1 semana) Introducción a la Química Inorgánica. Desde el “Big Bang” hasta el momento actual. Las cuatro Fuerzas del Universo. Nucleogénesis de los elementos químicos por distintos procesos: “quema” de H, “quema” de He, “quema” de C, captura de partículas , proceso e (de equilibrio), proceso s (de captura de neutrones lentos), proceso r (de captura de neutrones rápidos), proceso p (de captura de protones), proceso x (por rayos cósmicos). Las partículas elementales, su masa, carga y espín. Abundancia de los elementos químicos en el Universo, la Corteza Terrestre, la Hidrosfera, la Atmósfera, la Biosfera y el Cuerpo Humano. Compuestos Inorgánicos de importancia económica. La estructura electrónica de los átomos. El átomo de Bohr. La ecuación de De Broglie. El principio de Incertidumbre de Heisenberg. La ecuación de onda de Schrödinger y la teoría cuántica. Los números cuánticos n, l, m y ms. Los orbitales atómicos, s, p, d, f. Átomos hidrogenóides. Átomos multielectrónicos. El principio del aufbau. La regla de Hund. El principio de exclusión de Pauli. Las configuraciones electrónicas. Carga nuclear efectiva. Momento magnético de espín. Página 29 de 203 Anexo I – Res.: 1195/11 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL CORDOBA Unidad 2. Periodicidad (tiempo asignado: 1 semana) Propiedades periódicas de los elementos en función de su número atómico. Propiedades físicas: tamaño atómico y radios covalentes, iónicos y de van der Waals, entalpía de ionización, afinidad electrónica, electronegatividad, estados de oxidación, conductividad eléctrica, conductividad térmica. Propiedades químicas de los óxidos, ácidos e hidróxidos. Propiedades ácido base, teoría de Brönsted-Lowry; ácidos y bases duros y blandos, conceptos del sistema del solvente, solventes no acuosos. Propiedades Redox. Propiedades químicas de los hidruros (iónicos, covalentes e intersticiales). Predicción de nuevos elementos y compuestos. Unidad 3. Compuestos iónicos y covalentes, enlace metálico (tiempo asignado: 3 ½ semanas) Parámetros de la estructura molecular: energía, distancia y ángulo de enlace. Tipos de sólidos. Redes espaciales y celdas unidad. Redes de tipo A: cúbica simple, cúbica centrada en el cuerpo, cúbica centrada en las caras, hexagonal. Redes cristalinas del tipo ABn. Radios iónicos. Relación de radios. Huecos cúbicos, octaédricos, tetraédricos, trigonales. Propiedades de los cristales iónicos. Geometría de los compuestos iónicos. Estructuras tipos: la espinela, la blenda, el rutilo, la perovskita. Estudio energético de la formación de un cristal. Energía reticular. Ciclos termodinámicos. Ciclo de Born-Haber. Número de coordinación. Defectos en los cristales. Ley de Bragg. Correlación con las propiedades de los compuestos y los materiales (solubilidad, dureza, etc.). Caracteres estructurales y propiedades generales de las sustancias covalentes. Geometría de los compuestos covalentes. Energía de enlace (de disociación y de enlace promedio). Teoría del enlace covalente. Estructuras de electrón-punto (diagramas de Lewis). Regla del octeto. Resonancia. Teoría del enlace de valencia. Hibridación, enlaces ). Teoría de la repulsión del par electrónico de la capa de valencia (VSEPR). Diagramas de energía. Orden de enlace. Polaridad del enlace. Momento dipolar. Enlace múltiple. Enlace multicentrado. Ácidos y bases de Lewis. Geometrías (simetría de grupos de puntos), teoría de los orbitales moleculares (moléculas biatómicas homo y hétero nucleares, OM multicentrados, moléculas deficientes en electrones, ligandos donores y aceptores ) electronegatividades, radios y energías de enlace. Enlace metálico. Bandas de valencia y de conducción. Nivel de Fermi. Conductividad. Conductores. Semiconductores. Aislantes. Superconductores. Defectos en los sólidos, preparación de nuevos materiales por dopado, metalurgia (ocurrencia, recuperación, refinado, reactividades) aleaciones y otras sustancias “metálicas”. Unidad 4. Termodinámica y cinética química (tiempo asignado: ½ semana) Estados estándares. Entalpía o contenido calorífico. Los signos de H. Calores estándares de formación. Otros cambios entálpicos especiales. Energía libre y entropía. Equilibrio químico. G0 como herramienta de predicción. Dependencia de la constante de equilibrio K con la temperatura. Cinética Química. La ley de velocidad de reacción. El efecto de la temperatura sobre las velocidades de reacción. Perfiles de reacción. El efecto de la catálisis. Página 30 de 203 Anexo I – Res.: 1195/11 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL CORDOBA Unidad 5. Tipos de reacciones. Redox y electroquímica (tiempo asignado: ½ semana) Reacciones ácido-base o de neutralización. Reacciones de adición. Reacciones de eliminación. Reacciones de oxido-reducción. Reacciones de inserción. Reacciones de substitución o desplazamiento. Reacciones de reordenamiento o de isomerización. Reacciones de metátesis o intercambio. Reacciones de solvólisis. Reacciones de quelación. Reacciones de Ciclización. Reacciones nucleares. Celdas voltaicas. Potenciales de celda Electroquímicos. Signos. Electrodo de hidrógeno. Electrólisis. Potenciales de descomposición. Ecuación de Nernst. Balance de ecuaciones de óxido- reducción. Corrosión electroquímica. Tipos de corrosión: por ataque uniforme, por picaduras, galvánica, en rendijas, intergranular, selectiva, por erosión, por fatiga. Protección catódica. Pasivado. Unidad 6. Compuestos de Coordinación (tiempo asignado: 2 semanas) Ligandos, número de coordinación, estereoquímica, y nomenclatura; química descriptiva (síntesis, estructuras, propiedades, acidez, reactividad, electroquímica, propiedades magnéticas), enlace y espectroscopia: teoría orbital molecular y del campo ligando, espectroscopia electrónica, símbolos de los términos y serie espectroquímica; aspectos termodinámicos: constantes de formación, entalpías de hidratación, energías de estabilización del campo ligando, efecto jahn-teller y efecto quelato; aspectos cinéticos; sustitución de ligandos y mecanismos de transferencia, fluxionalidad, tautomerismo, y no rigidez estereoquímica, lantánidos y actínidos. compuestos de coordinación. isomería. nomenclatura de los compuestos de coordinación. estereoquímica. isomería óptica en compuestos de número de coordinación 6 y 4. enlaces químicos en compuestos de coordinación. teoría del enlace de valencia. teoría del campo cristalino. teoría de orbitales moleculares. reacciones químicas en compuestos de coordinación. aspectos termodinámicos: estabilidades en estado gaseoso y en disolución. efectoquelato. aplicaciones. compuestos organometálicos. aplicaciones. química bioinorgánica. aplicaciones. Unidad 7. Elementos representativos y de transición: sus compuestos y materiales (tiempo asignado: 3 y ½ semanas) Hidrógeno. Sus isótopos. Orto y para hidrógeno. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos. Usos. Elementos del grupo 1 (metales alcalinos): Li, Na, K, Rb, Cs y Fr. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes: óxidos, peróxidos, superóxidos, subóxidos, hidróxidos y halogenuros. Otras sales. Usos. Caracteres analíticos. Elementos del grupo 2: Be y (alcalino térreos), Mg, Ca, Sr, Ba y Ra. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes: óxidos, peróxidos, hidróxidos y halogenuros. Otras sales. Usos. Caracteres analíticos. Elementos del grupo 13: B. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes: boruros, boranos, carboranos y azoboranos, óxidos, oxoácidos y halogenuros. Usos. Caracteres analíticos. Al, Ga, In y Tl. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Página 31 de 203 Anexo I – Res.: 1195/11 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL CORDOBA Sus compuestos más importantes: óxidos, hidróxidos y halogenuros. Otras sales. Usos. Caracteres analíticos. Elementos del grupo 14: C, Fuentes. Variedades alotrópicas, grafito, diamante y fullerenos. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes. Hidruros, haluros y oxohaluros. Carburos. Cianuros. Óxidos y carbonatos. Usos. Caracteres analíticos. Si. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes. Siliciuros, hidruros, haluros. Sílice y ácidos silícicos. Silicatos, distintos tipos. Usos. Caracteres analíticos. Ge, Sn y Pb. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes. Hidruros e hidrohaluros. Óxidos e hidróxidos. Usos. Caracteres analíticos. Elementos del grupo 15 (pnicógenos): N. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes: nitruros, azidas, hidruros (NH3 y N2H4), óxidos y oxoácidos, haluros. Usos. Caracteres analíticos. P. Fuentes. Alótropos. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes: fosfuros, hidruros (PH3), óxidos y oxoácidos, haluros, oxohaluros, fosfacenos. Usos. Caracteres analíticos. As, Sb y Bi. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes. Usos. Caracteres analíticos. Elementos del grupo 16 (chalcógenos): O. Fuentes. Alótropos. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes, agua, peróxido de hidrógeno, fluoruros de oxígeno, óxidos discretos, iónicos y poliméricos, óxidos alcalinos, anfóteros y ácidos. Usos. Caracteres analíticos. S. Fuentes. Alótropos. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes, sulfuros, hidruros, haluros, óxidos, oxoácidos. Usos. Caracteres analíticos. Se, Te y Po. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes. Usos. Caracteres analíticos. Elementos del grupo 17 (halógenos): F, Cl, Br, I y At. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes. Hidrohaluros, óxidos, oxoácidos, compuestos interhalogenados. Usos. Caracteres analíticos. Elementos del grupo 18 (gases nobles): He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn. Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Usos. Caracteres analíticos. Elementos de transición, (grupos 3 al 12): Fuentes. Obtención en laboratorio y producción industrial. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes. Usos. Caracteres analíticos. Elementos de transición interna, lantánidos y actínidos. Fuentes. Obtención. Propiedades químicas. Sus compuestos más importantes. Usos. Caracteres analíticos. Unidad 8. Contaminantes inorgánicos y tratamiento (tiempo asignado: 1 semana) Contaminantes inorgánicos más corrientes. Los contaminantes del aire. El efecto cancerígeno del Radón. El particulado sólido. La niebla fotoquímica. Los contaminantes de las aguas. Lluvia ácida. Fosfatos y eutroficación de lagos. Los contaminantes del suelo. La producción de asbestos. El plomo. Los metales pesados. Residuos cianurados. Salinización de los suelos. Tratamientos. Página 32 de 203 Anexo I – Res.: 1195/11 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL CORDOBA BIBLIOGRAFÍA: QUÍMICA INORGÁNICA, Housecroft, C.E y Sharpe A.G. Pearson Prentice Hall.2006. QUÍMICA INORGÁNICA, Shriver, D.F., Atkins, P.W., McGraw- Hill Interamericana 4 edición ISBN:13: 978-970-10-6531-0,2008.QUIMICA INORGANICA Primera Edición 1995, Rodgers Glen, McGraw-Hill. BASIC INORGANIC CHEMISTRY, 3rd Ed. 1994; Cotton, F.A., Wilkinson, G. y Gauss, P.L.; John Wiley & Sons. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA INORGÁNICA, Segunda Edición 1999. Valenzuela Calahorro, Cristóbal. McGraw-Hill. INORGANIC CHEMISTRY, An Industrial and Environmental Perspective, 1st De.1997; Swaddle, T.W.; Academic Press. CHEMISTRY OF THE ELEMENTS, Second Edition, 1998, Greenwood, N.; N.; Ernshaw, A.; Butterworth-Heinemann. THE ELEMENTS, Third Edition, 1998, John Emsley, OXFORD UNIVERSITY PRESS. INORGANIC EXPERIMENTS, 1st Ed. 1994; Woollins, J. D.; VCH. QUIMICA ANALITICA CUALITATIVA, 18va Ed. 2006; Burriel Martí F., Arribas Jimeno, S., Lucena Conde, F., Hernandez Mendez, J.; Thomson.Madrid. ADVANCED INORGANIC CHEMISTRY, 6th Ed. 1999; Cotton, F.A. and Wilkinson, G.; John Wiley & Sons. QUIMICA INORGANICA, 2a Ed. 1994; Gutierrez Ríos, E.; Reverté. Essentials of Inorganic Chemistry 1. D.M.P. Mingos, Oxford Special Publications,1995. Essentials of Inorganic Chemistry 2. D.M.P. Mingos, Oxford Special Publications, 1998 DESARROLLO DE LA ASIGNATURA: Modalidad de Enseñanza Las clases de exposición de los temas por parte del responsable de cátedra se realizan mediante el uso del cañón multimedia y del pizarrón. Las clases de problemas se realizan utilizando el pizarrón y la participación grupal de los alumnos. Las clases de laboratorio se llevan a cabo dividiendo al curso en tres comisiones que a su vez se reparten en grupos de hasta 4 integrantes, que realizan las experiencias previstas en cada práctico. Antes de cada práctico de laboratorio, los alumnos deben responder correctamente a un cuestionario referido al práctico a realizar. Dicho cuestionario forma parte de la evaluación general que la cátedra realiza de cada alumno. Antes de los parciales y recuperaciones de los mismos se realizan clases especiales generalmente los días sábados para atender las dudas y problemas planteados por los alumnos. Las correcciones de los parciales son individuales. Los exámenes también. Se cuentan con guías de estudio, apuntes de la materia y bibliografía que figura en el programa analítico. En la medida en que funciona la wifi se muestran contenidos en línea mediante el uso de internet en algunas clases. Se emplea Cañón multimedia y pizarrón. Condiciones de regularización Para obtener la regularidad en la asignatura, se deberá contar con la regularidad concedida por Bedelía (80% de asistencia a clase), haberrealizado el 80% de todos Página 33 de 203 Anexo I – Res.: 1195/11 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL CORDOBA los trabajos prácticos que se lleven a cabo en el laboratorio y además haber aprobado los dos (2) parciales que se tomarán durante el cuatrimestre. Los parciales consistirán de cinco partes: 1) una serie de 10 reacciones químicas que deberán ser equilibradas y/o completadas, que valen 2 puntos cada una; 2) la resolución de 4 problemas numéricos, que valen 20 puntos en total; 3) un cuestionario de 40 preguntas de opciones múltiples que valen 1 punto cada una sobre temas de la asignatura y los prácticos; 4) el desarrollo de algún tema concerniente a la Química Inorgánica propuesto por el docente, que vale 10 puntos; 5) el desarrollo de un tema de la asignatura de libre elección propuesto por el alumno que rinde, que vale 10 puntos. Para aprobar los parciales se deberá obtener una nota igual o superior a 4 (cuatro) en cada uno de ellos, lo que se alcanzará respondiendo correctamente el 60% o más de los mismos. En caso de no haber aprobado algún parcial éste se podrá recuperar al final del curso en fecha consignada en el cronograma. Solo se podrá recuperar un (1) parcial. La regularidad en la asignatura tendrá una validez de 2 años a partir del momento en que se regularizó la misma. Luego de este período se deberá recursar la asignatura y realizar los trabajos prácticos que se den durante ese año. Condiciones de Promoción La asignatura se podrá aprobar por promoción, para lo cual los alumnos deberán obtener un promedio de 7 o mayor en los dos parciales, no habiendo obtenido notas mas bajas que 6 en ninguno de ellos. Para obtener un 7 se deberá haber respondido correctamente el 78% del parcial y para obtener un 6 el 72%. Además deberán dar un coloquio o seminario en el que presenten un tema de la asignatura, elegido por el docente y el alumno de común acuerdo, en forma escrita y oral*. La nota final tendrá en cuenta el desempeño del alumno durante el curso, que será evaluado en cada trabajo práctico y clases de problemas o seminarios, los parciales y el trabajo o examen final. La promoción tiene validez hasta el comienzo del próximo ciclo lectivo. Condiciones de examen Los alumnos regulares que no hayan sido promovidos podrán rendir un examen final. Este consistirá de cinco partes: 1) una serie de 10 reacciones químicas de oxido reducción o no, que deberán ser equilibradas y/o completadas, que valen 2 puntos cada una; 2) la resolución de 4 problemas numéricos, que valen 20 puntos en total; 3) un cuestionario de 40 preguntas de opciones múltiples que valen 1 punto cada una sobre temas de la asignatura y los prácticos; 4) el desarrollo de algún tema concerniente a la Química Inorgánica propuesto por el docente, que vale 10 -puntos; 5) el desarrollo de un tema de la asignatura de libre elección propuesto por el alumno que rinde, que vale 10 puntos. La nota final tendrá en cuenta el desempeño del alumno durante el curso, los trabajos prácticos, los parciales y el examen final. Las clases de consulta se pautan por e-mail, teléfono o mensaje de texto acordando horario y lugar dentro de la Facultad, entre los docentes y los alumnos. Además el profesor está disponible en el Departamento de Ingeniería Química en el horario de 18 a 19 hs los días martes, miércoles y viernes.
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