Download fisicoquímica i (práctica)

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE ZACATECAS
“Francisco García Salinas”
UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS
Químico Farmacéutico Biólogo
JUNIO 2010
PROGRAMA: ACADEMIA DE FISICOQUÍMICA
PROPUESTA ELABORADA POR:
ACADEMIA DE FISICOQUÍMICA
M. en C. Javier Reyes Barrios
M. en C. Mariano Parga
M. en C. Ma. Del Refugio Cuevas Flores
QFB Ma. Luisa González
QFB. Blanca Delia Pescador
Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS
“Francisco García Salinas”
Área de Ciencias de la Salud
Unidad Académica de Ciencias Químicas
PROGRAMA DE LA ASIGNATURA Fisicoquímica I (Termodinámica)
PRESENTACIÓN DEL PROGRAMA
La termodinámica estudia las relaciones entre las diferentes formas de energía y las leyes que rigen su interconversión. Se basa en tres postulados
que se llaman leyes de la termodinámica. Estas leyes constituyen una de las más poderosas herramientas que hay en la ciencia y tienen
aplicaciones múltiples en química, física e ingeniería. La termodinámica biológica proporciona una introducción al estudio de la transformación
de la energía en las ciencias biológicas. Aún y cuando son leyes generales, el curso toma ejemplos aplicados a estas ciencias.
Ubicación: Tercer Semestre
Precedente:
Horizontales:
Consecuentes: Fisicoquímica II (Equilibrio Químico y Cinética)
OBJETIVO DEL PROGRAMA.
Se plantearán los principios, fundamentos y leyes de Termodinámica para el estudio de los cambios, direcciones y equilibrios que se presentan en
los sistemas químicos y físicos, involucrando fases en equilibrio de una sustancia pura o de una mezcla y, atendiendo a los sistemas ideales y su
posterior extensión a los sistemas reales.
OBJETIVOS PARTICULARES
1. PRINCIPIOS BASICOS DE TERMODINÁMICA.
Repaso de unidades, funciones y ecuaciones básicas.
Definición, campo de estudio y ramas de la Fisicoquímica.
Academia de Fisicoquímica
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
Termodinámica: Campo de estudio, definición. conceptos, definición de
Calor, definición de Trabajo.
2. CINÉTICA DE GASES.
Gases ideales: La presión y la ley de Boyle. Concepto de temperatura. Ley de
Gay-Lussac (ley Charles), la ecuación de estado de gas ideal. Constante R y
concepto de mol. Presión de un gas derivado de la teoría cinética, energía
cinética y temperatura, ley de Dalton de presiones parciales, ley de efusión de
Graham, colisiones moleculares.
Gases reales.
Ecuación de van der Walls, ley de estados correspondientes, otras ecuaciones
de estado, la ecuación virial.
3. PRIMERA LEY DE TERMODINÁMICA.
Estados y funciones de estado, estados de equilibrio y reversibilidad.
Energía, calor y trabajo: procesos a volumen constante, procesos a presión
constante, entalpía, capacidad calorífica.
Termoquímica. Cálculo de cambios de entalpía, relación ∆H y ∆U, dependencia
de ∆H de T.
4. SEGUNDA Y TERCERA LEY.
La escala de temperatura Termodinámica, la entropía, segunda ley, cálculo de
los cambios de entropía, la tercera ley de la termodinámica.Condiciones para el
equilibrio. Temperatura y presión constante: la energía de Gibas, temperatura y
volumen constante: la energía de Helmholtz, energías de Gibbs de formación,
ecuación de Gibbs-Helmholtz.
Academia de Fisicoquímica
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
NOMBRE DE LAS PRÁCTICAS
PRÁCTICA 1: Medidas de Seguridad en el Laboratorio.
PRÁCTICA 2: Medición de Propiedades Fisicoquímicas
PRÁCTICA 3: Leyes de los Gases Ideales
PRÁCTICA 4: Energía de Reacción
PRÁCTICA 5: Entalpia de Neutralización
PRÁCTICA 6: Leyes de la Termodinámica
PRÁCTICA 7: Entalpía de Formación de Sales de Amonio
PRÁCTICA 8: Calor Diferencial de Disolución
PRÁCTICA 9: Proyecto
Academia de Fisicoquímica
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docentes: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo: Conocer el programa del laboratorio, las políticas de evaluación y la organización general del curso.
Sesión Actual: 1 /12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
3 horas
Programa y Políticas del Curso
Práctica No. 1:.PROGRAMA Y POLÍTICAS DEL CURSO
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
1. Presentación de los Docentes
2. Entrega del Programa y Manual
Programa
del Manual de Laboratorio
Laboratorio.
Reglamentos
3. Explicación de los criterios de evaluación. Bibliografía recomendada
4. Explicación de llenado y contenido de la
bitácora y elaboración de reportes de las
prácticas del laboratorio.
5. Distribución de temas de medidas de
seguridad para exponer en la próxima
sesión.
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo: Conocer y aplicar las medidas de seguridad básicas en el laboratorio de Fisicoqu ímica.
Sesión Actual: 2 /12
Fecha:
Práctica No. 2:.MEDIDAS
DE
SEGURIDAD
LABORATORIO
Tema
Tiempo
estimado
3 horas
Medidas de Seguridad
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
6. Localizar el lugar para guardar mochilas y otras Manual de Laboratorio
cosas personales.
Material de Cristalería
7. Organizar equipos de 4 personas para trabajar Balanza Analítica
en esta sesión.
Reactivos Químicos
8. Realizar un plano, del laboratorio de
Fisicoquímica.
9. Preparar soluciones. 1 M de cloruro de sodio
considerando:
10. Manejo correcto de la balanza analítica.
11. Disposición de reactivos de acuerdo a lo
establecido en la normatividad vigente.
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
Página 6
EN
EL
Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo: Medir experimentalmente algunas propiedades fisicoquímicas (densidad, viscosidad, tensi ón superficial y conductividad) y determinar los
errores experimentales involucrados en dichas determinaciones.
Sesión Actual: 3 /12
Fecha:
Práctica No. 3: MEDICIÓN DE PROPIEDADES
FISICOQUÌMICAS
Tema
Tiempo
estimado
3 horas
Medición de Densidad utilizando un
método relativo.
Determinación de la viscosidad
mediante el viscosímetro de
Ostwald.
Determinación de la Tensión
Superficial con el Estalagnómetro.
Determinación del Conductividad
mediante un conductímetro.
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
1. Manejo correcto de la balanza analítica, el Manual de Laboratorio
picnómetro el viscosímetro de Ostwald, el Material de Cristalería
Estalagnómetro y e Conductímetro para Balanza Analítica
determinar
tales
propiedades Viscosímetro
fisicoquímicas.
Estalagnómetro
Conductímetro
Picnómetro
Reactivos Químicos
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
Mecanism
Medidas d
Salud ocu
Disposició
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo: En base a los resultados obtenidos, el alumno describirá como dependen las propiedades de un gas de las condiciones en que se encuentre.
Deducirá la relación matemática entre el volumen, la presión y la temperatura, respectivamente.
Sesión Actual: 4 /12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
3 horas
Ley de Boyle
Ley de Gay-Lussac o Charles
Práctica No. 4: LEYES DE LOS GASES IDEALES
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
1. Revisión bibliográfica previa.
Manual de Laboratorio
2. Registro de datos de experimentales.
Material de Cristalería
3. Reporte de resultados en una tabla y Reactivos Químicos
gráficamente y verificación de las Leyes de Termómetro
Charles y Boyle.
Regla
Mechero de Bunsen
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo: Presentación de anteproyectos para revisión y aprobación. Revisión del avance de en bitácora y reportes de laboratorio.
Sesión Actual: 5 /12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
3 horas
Todos
Práctica
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
1. Se
presentan anteproyectos para su Bibliografía recomendada
aprobación.
2. Se aclaran dudas para la realización del
proyecto.
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Proyecto ……………………………………………….30% (de la calificación final)
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
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Mecanism
Medidas d
Salud ocu
Disposició
Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo: En base a los resultados obtenidos experimentalmente, el alumno calculará la cantidad de calor transferida debido a la disolu ción de algunos
compuestos químicos, y la cantidad de calor transferida en la reacción de descomposición.
Sesión Actual: 6/12
Fecha:
Tema
Tiempo
estimado
1. Determinación del calor de
disolución de 1 mol de carbonato
de sodio (Na 2 CO3 )
2. Calor transferido cuando se
descompone un mol de peróxido de
hidrogeno (H 2 O 2 ) en solución
acuosa.
3 horas
Práctica No. 5: ENERGÍA DE REACCIÓN
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
Manual de Laboratorio
1. Explicar el uso correcto del calorímetro.
Material de Cristalería
2. Calibrar los termómetros.
3. Explicación
de
los
cálculos Calorímetro
correspondientes.
Termómetros
4. Recogida de datos para calcular el calor de Reactivos Químicos
disolución.
5. Recogida de datos para determinar el calor
de descomposición.
6. Construir gráfica T vs t para determinar T.
7. Determinación de H de en ambos casos.
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
Página 10
Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo: En base a los resultados obtenidos experimentalmente, el alumno calculará la cantida d de calor transferida al efectuarse una reacción y
determinará la entalpía de neutralización.
Sesión Actual: 7 /12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
1
Entalpía de Neutralización
horas
Práctica No. 6: Entalpía de Neutralización.
Actividades de Eseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
Reafirmar el uso correcto del calorímetro.
Manual de Laboratorio
Explicar la calibración de los termómetros.
Material de Cristalería
Explicación de los cálculos correspondientes.
Calorímetro
Determinación de la constante calorimétrica.
Termómetros
Recogida de datos para calcular el calor de Reactivos Químicos
disolución.
Recogida de datos para determinar el calor de
neutralización.
Construir gráfica T vs t para determinar T.
Determinación de H de neutralización.
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay.
Mecanism
Medidas d
Salud ocu
Disposició
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
Academia de Fisicoquímica
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo:. Determinar los cambios termodinámicos que ocurren al efectuar una reacción química.
Determinar la relación que existe entre las propiedades termodinámicas.
Sesión Actual: 8/12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
3 horas
Leyes de la Termodinámica.
Práctica No. 7: Leyes de la Termodinámica.
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
1. Explicar el montaje del equipo para Manual de Laboratorio
Material de Cristalería
realizar el experimento.
2. Explicar el fundamento teórico para Reactivos Químicos
determinar el calor de reacción a presión
constante y el cambio de energía interna.
3. Recogida y registro de datos
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
Página 12
Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES, MARIANO Número Total de Sesiones: 12
PARGA, BLANCA DELIA PESCADOR
Objetivo: El alumno calculará la entalpía de formación del cloruro de amonio, del nitrato de amonio y del sulf ato de amonio, a partir de datos obtenidos
experimentalmente y de algunos reportados en la literatura..
Sesión Actual: 9/12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
3 horas
Entalpía de Formación de Sales de
Amonio
Práctica No. 8: ENTALPÍA DE FORMACIÓN DE SALES DE
AMONIO
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
1.
Explicar la determinación de la constante Manual de Laboratorio
calorimétrica.
Material de Cristalería
2. Explicar y determinar la entalpía de Calorímetro
formación de la sal de amonio aplicando la Termómetros
Ley de Hess.
Reactivos Químicos
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES
UDI: FISICOQUÍMICA
Objetivo: Permitir la integración y aplicación de los conocimiento adquiridos en la UDI de termodinámica.
Sesión Actual: 10 /12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
3 horas
Práctica No. 9: Proyecto Final
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
1. Revisón final
presentará.
del
proyecto
que
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
se Literatura recomendada
Laboratorio de Fisicoquímica
Termodinámica
Academia de Fisicoquímica
Número Total de Sesiones: 12
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES
Objetivo: Permitir la integración y aplicación de los conocimiento adquiridos en la UDI de termodinámica.
Sesión Actual: 11 /12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
3 horas
Práctica No. 9: Proyecto Final
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
1. Los alumnos exponen su proyecto por Literatura recomendada
equipos.
Laboratorio de Fisicoquímica
Termodinámica
Academia de Fisicoquímica
Número Total de Sesiones: 12
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Laboratorio de Fisicoquímica I (Termodinámica)
RECOMENDACIONES DE LAS ACTIVIDADES
UDI: FISICOQUÍMICA
Docente: MA. DEL REFUGIO CUEVAS FLORES
Objetivo: Permitir la integración y aplicación de los conocimiento adquiridos en la UDI de termodinámica.
Sesión Actual: 12 /12
Tema
Fecha:
Tiempo
estimado
3 horas
Práctica No.
Actividades de Enseñanza-Aprendizaje sugeridas
(Métodos y técnicas)
Recursos didácticos
(Medios y materiales)
1. Los alumnos entregan sus bitácoras y Literatura recomendada
reportes para revisión.
Laboratorio de Fisicoquímica
Termodinámica
Mecanismo de evaluación de la práctica:
Prereporte y Desarrollo Experimental en la Bitácora .30%
Reporte
40%
Medidas de seguridad: De acuerdo al reglamento establecido en el Manual.
Salud ocupacional:
Disposición de desechos químicos, físicos y biológicos : No hay
Academia de Fisicoquímica
Número Total de Sesiones: 12
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Laboratorio de Fisicoquímica (Termodinámica)
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Bitácora (Prereporte y Desarrollo)30%
Reportes
40%
Proyecto
30%
Se evalúa cada práctica con los criterios anteriores. La realización de la práctica es
obligatoria para tener derecho a ser evaluada. No reponen prácticas. Sin justificante
por causas graves para reponer la práctica tendrá que presentarse en otro horario y/o
día de la misma semana en que incurrió en la falta.
BIBLIOGRAFÍA DE APOYO:
1. Keith J. Laidler, John H. Meiser., Fisicoquímica, 1a ed. CECSA., 3a reimp.
México, 2002.
2. Levine, I. N. Fisicoquímica, 4Ed. Vol. I, España, McGraw-Hill, 1996.
3. Ernesto Ureta Barrón., FISICOQUÍMICA. El equilibrio Químico. LIMUSA.
Méx., 1971.
4. Castellan, G. W., Fisicoquímica, 2a ed. U:S:A., addison-Wesley
Iberoamericana, 1987.
5. Donald T. Haynie., Biological Thermodynamics. CAMBRIDGE.
U.NIVERSITY PRESS 2001.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA:
1. Levine, P. W., Fisicoquímica, 3a ed. U.S.A., Adison-Wesley
Iberoamericana, 1991.
2. Clyde R. Metz, Fisicoquímica, 2a Ed. Serie Schaum, Mc. Graw-Hill, 1991.
3. David W. Ball, Physical Chemistry, U.S.A., Thomson, Books/Cole, 2003.
Academia de Fisicoquímica
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