1 

 

                                                                                                                                

 

GUÍA DE ESTUDIO DE LA ASIGNATURA:

Fundamentos Químicos de la Ingeniería

Curso 2015-2016

Grados en:

INGENIERÍA ELÉCTRICA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA

2 

 

FUNDAMENTOS QUÍMICOS DE LA INGENIERÍA

ÍNDICE DE CONTENIDOS

1.- Plan de trabajo 3

2.- Orientaciones para el estudio de los contenidos 6

2.1.-Orientaciones concretas para el estudio. Programa

de la asignatura 7

2.2.- Introducción a los temas

2.2.1.- Primer bloque 14

2.2.2.- Segundo bloque 16

2.2.3.- Tercer bloque 17

2.3.- Resultados del aprendizaje 19

2.4.-Contextualización 20

3.-Orientaciones para la realización de actividades 20

3.1.-Orientaciones sobre las Pruebas de EC 21

3.2.- Prácticas de laboratorio 21

3.3.- Informe del profesor tutor 22

3.4. Pruebas Presenciales 22

3.5.- Evaluación final 22

4.- Equipo docente 23

                                                                                                                                           

1.- PLAN DE TRABAJO

3 

 

Los contenidos del programa de la asignatura se encuentran totalmente desarrollados

en las Unidades Didácticas “Química Aplicada a la Ingeniería” editadas por la UNED y son el texto base de estudio de la misma.

Los estudiantes de esta asignatura generalmente comienzan sus estudios en la Universidad y quizá no están acostumbrados al manejo de varios textos para realizar el estudio, es por esto por lo que en las Unidades Didácticas se ha ajustado el contenido, la extensión y profundidad en las mismas a los temas del programa que se va a exigir en las diferentes pruebas: pruebas de evaluación a distancia y exámenes finales. Por tanto, las Unidades Didácticas son autosuficientes para superar la asignatura.

El programa de la asignatura se ha estructurado en 21 temas que se distribuyen en tres

bloques temáticos atendiendo al objeto de esta disciplina dentro del Plan de Estudios:

Termodinámica, cinética, equilibrio químico, electroquímica Química inorgánica industrial

Química orgánica industrial

Al planificar los contenidos del curso se ha buscado un equilibrio, por una parte, entre la

profundización en el estudio de los principales conceptos básicos de química, que en gran medida deben ser conocidos por los alumnos de etapas docentes anteriores, y, por otra, la exposición de una serie de temas de carácter tecnológico relativos al conocimiento de las propiedades y aplicaciones de los productos químicos y materiales relacionados de interés industrial.

Para conseguir los objetivos propuestos en el estudio de esta asignatura, se precisan los

siguientes apartados:

�Aprender los contenidos teóricos recogidos en el libro de texto.

La resolución de las Pruebas de Evaluación a Distancia. (PED) o (PEC)

La lectura de artículos relacionados con los contenidos del programa.

El visionado y comentario propio del material audiovisual incorporado en el curso virtual de la asignatura.

La búsqueda de información adicional a través de internet.

La realización obligatoria de prácticas de laboratorio.

Para facilitar la superación de la asignatura es conveniente planificar el estudio desde el

principio. El diagrama siguiente muestra un cronograma que marca unas pautas adecuadas para que el alumno que comience el estudio desde el principio del curso pueda alcanzar los objetivos al final del mismo.

4 

 

Los créditos asignados a esta asignatura son 6 ECTS (créditos europeos) distribuidos en 4,5 ECTS (teóricos) + 1,5 ECTS (prácticos). Considerando que cada crédito ECTS corresponde a unas 25 horas de trabajo del estudiante y que se cuenta con unas 15 semanas se precisan unas 150 horas de estudio:

6 ECTS x 25 horas/ECTS = 150 horas de estudio

distribuidas en las distintas partes del programa: 1ª Parte: 1,5 ECTS teóricos + 0,5 ECTS prácticos = 2 ECTS x 25 horas/ECTS = 50 horas 2ª parte: 1,5 ECTS teóricos + 0,5 ECTS prácticos = 2 ECTS x 25 horas/ECTS = 50 horas 3ª parte: 1,5 ECTS teóricos + 0,5 ECTS prácticos = 2 ECTS x 25 horas/ECTS = 50 horas

En el diagrama de tiempos se representan en azul los contenidos del primer bloque temático (Principios de Química), en morado el segundo (Química Inorgánica Industrial), y en verde el tercer bloque (Química Orgánica Industrial)

En la distribución de horas, que es solo una estimación, se ha tenido en cuenta el

tiempo dedicado al estudio teórico y a la resolución de problemas, aunque cada estudiante lleva su propio ritmo de aprendizaje y es conveniente por tanto dedicarle un tiempo a personalizarlo de acuerdo con su situación personal. También se indica la programación de tareas para la evaluación continua. Abreviaturas: AE: Ejercicio de Autoevaluación PEC: Prueba de Evaluación Continua

5 

 

DIAGRAMA DE TIEMPOS Mes Octubre Noviembre Diciembre Enero

Semanas

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Tema 1 ----- 1ª AE Tema 2 ---- Tema 3 -- - Tema 4 ---- Tema 5 --- Tema 6 ---- 2ªAE Tema 7 Tema 8 --- Tema 9 ---- Tema 10 -- --- Tema 11 --- 3ª EA Tema 12 ---- 1ªPEC Tema 13 ----- Tema 14 ------- Tema 15 ---- Tema 16 -- Tema 17 ------ 2ª

PEC

Tema 18 ----- Tema 19 Tema 20 Tema 21

6 

 

2.- ORIENTACIONES PARA EL ESTUDIO DE LOS CONTENIDOS

Los contenidos de la asignatura se encuentran totalmente desarrollados en el libro base “Química Aplicada a la Ingeniería” ISBN: 84-362-6092-2. UNED. Segunda edición, 2010 , del que son autores los profesores del departamento de Química Aplicada a la Ingeniería Mª José Caselles Pomares, Mª Rosa Gómez Antón, Mariano Molero Meneses y Jesús Sardá Hoyo. Este libro puede adquirirse en las librerías de los Centros Asociados o en la librería de la UNED en Madrid, C/ Bravo Murillo, 38

Los contenidos del libro, Unidades Didácticas (UUDD) se distribuyen en los siguientes temas: PARTE 1ª: PRINCIPIOS DE QUÍMICA Tema 1.- El átomo mecano-cuántico Tema 2.- Enlace químico Tema 3.- Disoluciones: propiedades coligativas Tema 4.- Cinética y equilibrio químico Tema 5.- Equilibrios en disolución acuosa Tema 6.- Termodinámica química Tema 7.- Electroquímica PARTE 2ª: QUÍMICA INORGÁNICA DE INTERÉS INDUSTRIAL Tema 8.- El hidrógeno Tema 9.- Elementos no metálicos de los grupos VII A y VI A Tema 10.- Elementos no metálicos de los grupos V A y IVAA Tema 11.- Elementos semimetales de los grupos IV A y III A Tema 12.- Metales: procesos metalúrgicos. Metales representativos Tema 13.- Metales de transición. Corrosión metálica PARTE 3ª: QUÍMICA ORGÁNICA DE INTERÉS INDUSTRIAL Tema 14.- Principios de química orgánica Tema 15.- Recursos naturales en la industria de la química orgánica Tema 16.- Hidrocarburos Tema 17.- Derivados halogenados Tema 18.- Compuestos oxigenados Tema 19.- Compuestos con nitrógeno Tema 20.- Compuestos con azufre. Compuestos con silicio PARTE 4ª: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA Tema 21.- Conceptos básicos de ingeniería química. Fundamentos Químicos de la Ingeniería. A partir de estas Unidades Didácticas, Vd. adecuará los contenidos al programa de la asignatura

2.1.- Orientaciones concretas para el estudio

7 

 

A continuación se resumen los epígrafes y subepígrafes para cada tema sobre los que debe

centrar su estudio, ya que son los contenidos reales del programa de la asignatura y suponen la base para la preparación de las Pruebas de Evaluación a Distancia y de los Exámenes (Pruebas Presenciales ) en este curso.

PROGRAMA DE LA ASIGNATURA Curso 2015-2016

1ª PARTE: PRINCIPIOS DE QUÍMICA

Tema 1.TEMA DE REPASO. Curso 0 de Química de la UNED. Ver en Internet este curso OCW: http://ocw.innova.uned.es/ocwuniversia/biologia/quimicas Tema 2.- DISOLUCIONES. PROPIEDADES COLIGATIVAS 2.1 Tipos de disoluciones y formas de expresar su concentración 2.2 Solubilidad. Soluciones saturadas 2.3 Factores que afectan a la solubilidad 2.4 Propiedades coligativas de las disoluciones

2.4.1 Presión de vapor: Ley de Raoult 2.4.2 Elevación del punto de ebullición . 2.4.3 Descenso del punto de congelación 2.4.4 Presión osmótica

2.5 Propiedades coligativas de las disoluciones iónicas. 2.6.-Equilibrios “ácido-base” (Cap. 5 de las UUDD) 2.7.-Equilibrios de solubilidad (Cap. 5 de las UUDD) Tema 3- CINÉTICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO 3.1 Velocidad de reacción 3.2 Influencia de la concentración. Leyes de velocidad y orden de reacción. 3.4 Factores que influyen en la velocidad de reacción 3.6 Concepto de equilibrio químico 3.7 La constante de equilibrio 3.8 Predicción de la dirección de una reacción. Cociente de reacción 3.9 Factores que afectan al equilibrio Químico. Principio de Le Chatelier. Tema 4.- EQUILIBRIOS EN DISOLUCIÓN ACUOSA 4.1.- Equilibrios ácido – base y todos los subepígrafes 4.2.-Equilibrios de solubilidad y todos los subepígrafes Tema 5.- TERMODINÁMICA QUÍMICA 5.3 Calor de reacción 5.4 Entalpía y variación de entalpía 5.5 Ecuaciones termoquímicas 5.7 Ley de Hess 5.8 Entalpía estándar de formación

8 

 

5.9 Procesos espontáneos. Entropía y segunda ley de la termodinámica 5.11 Entropía estándar y tercera ley de la termodinámica 5.12 Energía libre y espontaneidad de una reacción 5.13 Energía libre y temperatura. Energía libre estándar 5.14 Energía libre de Gibbs y constante de equilibrio Tema 6.- ELECTROQUÍMICA 6.1 Reacciones de oxidación-reducción 6.2 Pilas galvánicas 6.3 Fuerza electromotriz de una pila 6.4 Potenciales estándar 6.5 Constante de equilibrio y fuerza electromotriz 6.6 Efecto de la concentración sobre la fuerza electromotriz 6.7 Celdas voltaicas comerciales 6.8 Celdas electrolíticas

2ª PARTE: QUÍMICA INORGÁNICA DE INTERÉS INDUSTRIAL

Tema 7.- EL HIDRÓGENO 7.1 El hidrógeno en la naturaleza 7.2 Isótopos 7.5 Síntesis industrial del hidrógeno 8.5.1 Reformado del gas natural y de las Naftas (solo leer) 7.5.2 Gasificación del carbón con vapor de agua (solo leer) 7.5.4 Electrolisis industrial del agua 7.6 Aplicaciones industriales del hidrógeno 7.7 El hidrógeno como vector energético 7.9 El Agua (Solo leer) 7.10 Tratamientos del agua para consumo humano y para usos industriales. 7.10.2 Dureza de un agua 7.10.3 Métodos de ablandamiento de aguas para usos industriales Tema 8.- ELEMENTOS NO METÁLICOS DE LOS GRUPOS VIIA Y VI A 8.1 Características generales de los halógenos 8.2 Fuentes preparación y propiedades de los halógenos (solo leer) 8.3 Síntesis industrial del cloro 8.4 El cloro en la industria: Aplicaciones 8.6 Ácido clorhídrico: Síntesis y aplicaciones industriales 8.9 El oxígeno: Métodos de obtención y aplicaciones 8.11 El azufre: estado natural. Métodos de preparación y aplicaciones 8.14 Ácido sulfúrico: Síntesis industrial 8.15 Propiedades y aplicaciones del ácido sulfúrico Tema 9.- ELEMENTOS NO METÁLICOS DE LOS GRUPOS VA Y IVA 9.1 Características generales de los elementos del grupo VA

9 

 

9.3 Síntesis industrial del nitrógeno: Licuefacción-destilación del aire 9.4 Aplicaciones del nitrógeno 9.5 El amoniaco: Estructura. Síntesis y aplicaciones industriales 9.7 Ácido nítrico: Síntesis y aplicaciones industriales 9.8 Fósforo: métodos de obtención. Propiedades y aplicaciones 9.9 Óxidos, oxiácidos y oxisales del fósforo 9.10 Características generales de los elementos del grupo IVA 9.11 El carbono en la naturaleza 9.12 Óxidos de carbono. Efectos sobre el medio ambiente 9.13 Ácido carbónico. Carbonatos y bicarbonatos: síntesis y aplicaciones industriales Tema 10.- ELEMENTOS SEMIMETALES DE LOS GRUPOS IVA Y IIIA 10.1 Introducción 10.3 El silicio. Métodos de síntesis y aplicaciones 10.4 Dióxido de silicio 10.5 Silicatos naturales. Propiedades y aplicaciones 10.6 Vidrios 10.7 Materiales cerámicos y refractarios Tema 11.- METALES: PROCESOS METALÚRGICOS. METALES REPRESENTATIVOS 11.1 Clasificación de los metales en el Sistema Periódico (solo leer) 11.2 Los metales en la naturaleza 11.3 Metalurgia. Procesos de obtención de los metales 11.5 Características generales de los elementos del grupo IA 11.7 Compuestos de sodio y de potasio de interés industrial (solo leer) 11.9 Fuentes. Métodos de obtención y aplicaciones de los metales alcalinotérreos (solo metalurgia del magnesio) 11.10 Compuestos de magnesio y de calcio de interés industrial 11.11 Materiales de construcción 11.13 El aluminio 11.14 Compuestos de aluminio de interés industrial 11.6 El Plomo. Síntesis propiedades y aplicaciones 11.17 Compuestos de plomo de interés industrial Tema 12.- METALES DE TRANSICIÓN. CORROSIÓN METÁLICA 12.1 Clasificación de los metales de transición (solo leer) 12.6 El Hierro y sus compuestos 12.9 Definición y tipos de corrosión 12.10 Corrosión seca o gaseosa 12.11 Corrosión electroquímica. Bases de la corrosión electroquímica. 12.12 Termodinámica de la corrosión 12.13 Cinética de la corrosión 12.14 Tipos de corrosión electroquímica 12.16 Prevención y control de la corrosión

3ª PARTE: QUÍMICA ORGÁNICA DE INTERES INDUSTRIAL

10 

 

Tema 13.- PRINCIPIOS DE QUÍMICA ORGÁNICA 13.1.- Introducción (solo leer) 13.2 El átomo de carbono 13.8.-Clasificación de las reacciones orgánicas (solo leer los subepífrafes) 13.9 Principales funciones orgánicas (solo leer) 13.10 Fenómeno de isomería . Tipos Tema 14.- RECURSOS NATURALES EN LA INDUSTRIA DE LA QUÍMICA ORGÁNICA

14.1 Recursos naturales 14.2 El carbón

14.2.1 Introducción 14.2.2 Origen del carbón 14.2.4 Estructura 14.2.5 Tipos de carbón 14.2.6 Clasificación de los carbones 14.2.7 Conversión del carbón. Carboquímica

14.2.7.1 Pirolisis 14.2.7.3 Hidrogenación 14.2.7.4 Gasificación

14.2.8 Aplicaciones del gas de síntesis 14.3 El petróleo 14.3.1. a 15.3.4 (solo leer) 14.3.5.-Fracciones petrolíferas 14.3.6.- Refino del petróleo 14.3.6.1.- Fraccionamiento del crudo 14.3.7.- Procesos de conversión. Petroquímica 14.3.7.1.- Craqueo 14.3.7.2.- Reformado catalítico 14.3.7.3.-Reformado con vapor 14.4 Gas natural

14.4.2 Tratamientos previos 14.4.3 Utilización del gas natural 14.4.4 Procesos de conversión. Reformado con vapor

14.5 Pizarras y arenas bituminosas (solo leer) 14.6 Biomasa 14.6.1.y 15.6.2. (solo leer) 15.6.2.1.- Transformaciones sobre la biomasa 14.6.3.- Cultivos energéticos 14.6.4.- Biocombustibles 14.6.4.1.- Bioalcohol 14.6.4.2.-Biodiesel Tema 15.- HIDROCARBUROS 15.1 Introducción 15.2 Parafinas o alcanos 15.3 Olefinas o alquenos 15.4 Acetilénicos o alquinos 15.5 Naftenos 15.6 Aromáticos

11 

 

15.8 Reactividad de las parafinas (solo leer las definiciones de los subapartados 15.8.1 a 15.8.5) 15.9 Reactividad de las olefinas 15.9.1.- Reacciones de alquilación 15.9.2.- Reacciones de polimerización 15.12.- Parafinas de mayor interés industrial

15.12.1.-Metano 15.12.2.-Etano 15.12.3.-Propano 15.12.4.-Éter de petróleo 15.12.5.-Nafta 15.12.6.-Aceites de parafina 15.12.7.-Parafina 15.12.8.-Gasolina 15.12.9.-Gasóleo 15.12.10.-Lubricantes

. 15.13.- Olefinas de mayor interés 15.13.1.-Etileno

15.13.2.-Propileno 15.13.3.-Butenos 15.13.4.-Butadieno 15.13.5.-Isopreno 15.13.6.-Plásticos poliolefinas 15.13.7.-Cauchos poliolefínicos

15.14 Acetilénicos de mayor interés 15.16 Aromáticos de mayor interés

15.16.1 . Benceno 15.16.2.-Tolueno 15.16.3.- Xilenos 15.16.6.- Naftaleno

Tema 16.- DERIVADOS HALOGENADOS 16.1 Introducción 16.2 Halogenuros de alquilo 16..2.4.2 Síntesis industrial

16.2.5 Productos de interés industrial (solo leer) 16.3.- Halogenuros de arilo. Halogenuros de vinilo

16.3.1 Introducción 16.3.6 Productos de interés industrial

16.3.6.2 Cloruro de vinilo 16.3.6.4 Cloropreno 16.3.6.5 Tetrafluoretileno

16.3.7 Polímeros halogenados 16.3.7.1.- poli(cloruro de vinilo) 16.3.7.2.-poli(tetrafluoroetileno) 16.3.7.3.- neopreno

Tema 17.- COMPUESTOS OXIGENADOS 17.0.- Introducción 17.1 Alcoholes

17.1.1 Introducción

12 

 

17.1.6 Productos de interés industrial 17.1.6.1 Metanol 17.1.6.2 Etanol 17.1.6.4 Etilenglicol 17.1.6.5 Glicerina

17.2 Fenoles 17.2.1 Introducción 17.2.5 Productos de interés industrial

17.2.5.1 Fenol 17.2.5.3 Bisfenol A 17.2.6 Resinas fenólicas

17.3 Éteres 17.3.1 Introducción 17.3.4 Productos de interés industrial

17.3.4.1 Éter etílico 17.3.4.3 Tetrahidrofurano

17.4 Epóxidos 17.4.1 Introducción 17.4.4 Productos de interés industrial

17.4.4.1 Óxido de etileno 17.4.5 Resinas epoxi

18.5 Compuestos carbonílicos 17.5.1 Introducción 17.5.4 Métodos de obtención

17.5.4.1.a.- Metanal (formaldehido) (solo leer) 17.5.4.1.b.- poli(óxido de metileno) ( solo leer) 17.5.4.1.c.- Acetaldehido (etanal) ( solo leer) 17.5.4.1.d.- Benzaldehido ( solo leer) 17.5.4.2.a.- Acetona( solo leer) 17.5.4.2.b.- Ciclohexanona ( solo leer)

17.6 Ácidos carboxílicos 17.6.1 Introducción 17.6.4 Compuestos de mayor interés. Síntesis industrial

17.6.4.1 Ácido fórmico 17.6.4.2 Ácido acético 17.6.4.3 Ácido butírico 17.6.4.4 Ácido acrílico 17.6.4.5 Ácidos grasos 17.6.4.6 a18.6.4.9 (solo leer)

17.7 Esteres 17.7.1 Ésteres naturales 17.7.2 Ésteres sintéticos. Poliésteres

17.8 Jabones Tema 18.- COMPUESTOS CON NITRÓGENO (I) 18.1 Nitrocompuestos

18.1.5 Compuestos de interés industrial 18.1.5.1.- Nitrometano

18.1.5.2.- Nitroetano 18.1.5.3.- 2-nitropropano 18.1.5.4.- Nitroglicerina

13 

 

18.1.5.5.- Trinitrofenol 18.1.5.6.- Dinitrotolueno 18.1.5.7.- Trinitrotolueno 18.1.5.8.- Nitrocelulosa

18.2 Aminas 18.2.1.-Introducción 18.2.4.2.- Síntesis industrial (solo leer) 18.3 Otros compuestos nitrogenados 18.3.2.- Colorantes azoicos ( solo leer) 18.3.3 Amidas (solo leer) 18.3.4 Amidas de interés industrial 18.3.4.1.- Acrilamida 18.3.4.2.- Urea Tema 19.- COMPUESTOS CON NITRÓGENO (II) 19.3.5 Polímeros nitrogenados

19.3.5.1 poli(arcrilamida) 19.3.5.2 Poliamidas de síntesis

: 19.3.5.2.1.-Nylon 19.3.5.2.2.-, Perlón 19.3.5.2.3.- Kevlar y Nomex

19.3.5.3 Amino resinas (solo leer) 19.3.5.5.1.- Poli(uretanos) (solo leer)

19.3.6 Nitrilos (solo leer) 19.3.6.1.- Acrilonitrilo 19.3.7 Materiales compuestos de matriz orgánica

19.3.7.1 .-Introducción 19.3.7.2.- Tipos de matrices 19.3.7.3.- Tipos de refuerzos 19.3.7.4.- Estructuras sándwich

Tema 20.- COMPUESTOS CON AZUFRE. COMPUESTOS CON SILICIO 20.1.- Compuestos con azufre 20.1.1.-Acidos sulfónicos (solo leer) 20.1.2.- Sulfonamidas ( solo leer) 20.1.3.- Detergentes 20.1.3.1.- Fenómeno de detergencia 20.1.3.2.- Historia de los detergentes de síntesis ( solo leer) 20..3.3.- Clasificación de los detergentes de síntesis ( solo leer) 20.1.3.4.- Formulación de los detergentes de síntesis 20.2..- Compuestos con silicio 20.2.1.- Introducción 20.2.2.-Tipos de compuestos ( solo leer) 20.2.3.- Siliconas Tema 21.- PRINCIPIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA QUÍMICA (Solo el epígrafe 20.4 para la resolución de problemas de balances)

14 

 

2.2.- Introducción a los temas

2.2.1. Primer bloque de la asignatura

El primer capítulo del programa – perteneciente al primer bloque – es un recopilatorio de los conceptos básicos y fundamentales de la Química, que Vd. ya ha estudiado en cursos anteriores. Por tanto es un tema que podríamos llamar de “puesta a punto”. Le recomiendo que lea el curso 0 de Química que encontrará en la dirección http://ocw.innova.uned.es/ocwuniversia/biologia/quimicas y que haga los ejercicios propuestos en el mismo. Es importantísimo que repase bien la formulación tanto inorgánica como orgánica, ya que la formulación es el lenguaje de la química y sin él, difícil le será resolver las cuestiones y ejercicios que se le planteen.

El resto del primer bloque temático, corresponde al estudio de la termodinámica, cinética , equilibrio químico y electroquímica, consta de cinco temas que en gran medida también son conocidos por Vd. en estudios preuniversitarios. El objetivo prioritario de este primer bloque de la asignatura es desarrollar la capacidad necesaria para aplicar correctamente los principios químicos tanto en temas posteriores como en el futuro desarrollo de su actividad profesional. Para ello se pretende:

Profundizar en las disoluciones y sus propiedades

Aplicar la termodinámica y cinética a los sistemas químicos

Conocer los fundamentos del equilibrio químico y de los distintos sistemas de equilibrio, ácido-base, precipitación y redox.

En el tema 2 se profundiza en el estudio de las disoluciones y de sus propiedades

coligativas, que son las propiedades físicas de las disoluciones que dependen sólo de la concentración de soluto, como son, la disminución de la presión de vapor, el aumento del punto de ebullición, el descenso del punto de congelación y la presión osmótica. Además se verá cómo algunas de estas propiedades se pueden utilizar como métodos para la determinación de pesos moleculares. También se estudian las propiedades coligativas de las soluciones iónicas.

Seguidamente se aplican los principios generales del equilibrio químico a los sistemas ácido-base y de precipitación. En primer lugar se estudian los conceptos de ácido y base según distintas teorías, la autoionización del agua y la escala de pH para caracterizar la acidez o basicidad de una disolución, los ácidos y bases fuertes que se ionizan por completo en disolución acuosa y la ionización de ácidos y bases débiles mediante las constantes de ionización Ka y Kb. También se estudia las consecuencias que un ión común puede tener sobre los equilibrios ácido-base, las soluciones reguladoras del pH que son capaces de mantener el pH prácticamente constante cuando se les añade ácidos o bases y algunas ideas fundamentales sobre las valoraciones. En segundo lugar, se estudian los equilibrios de solubilidad. Se deberá aprender a escribir la ecuación iónica de un compuesto iónico poco soluble y la expresión del producto de solubilidad así como la relación entre solubilidad y producto de solubilidad. Se estudiará también la manera sobre cómo influir en dichos equilibrios, bien disminuyendo la solubilidad para favorecer la precipitación (efecto del ión común) o evitándola por ejemplo por la formación de iones complejos. Finalmente se hacen algunas consideraciones sobre las aplicaciones prácticas de este tipo de reacciones como la precipitación fraccionada.

15 

 

Siguiendo con la estructura del primer bloque del programa al comenzar el tema 3 se

estudian las reacciones químicas desde un punto de vista cinético para comprender mejor los contenidos de la segunda parte de este tema sobre los principios generales del equilibrio químico. La evolución de una reacción a lo largo del tiempo y los mecanismos por los que transcurre, así como los distintos factores que afectan a la velocidad de la reacción, como la concentración de los reactivos, la temperatura o la presencia de catalizadores son el núcleo central de este tema. Se estudia también, la relación entre la constante de velocidad y la temperatura, definida por la ecuación de Arrhenius y en la que aparece un parámetro muy importante que es la energía de activación. A continuación se describen las características del estado de equilibrio destacándose sus dos propiedades más importantes, dinamismo y reversibilidad, estudiándose también la forma cuantitativa de expresarlo. En la última parte de este tema se estudia la influencia que sobre el estado de equilibrio tienen los factores externos, según el principio de Le Chatelier. Estos conocimientos permitirán por un lado comprender el funcionamiento de los sistemas químicos a nivel cualitativo y por otro, calcular cuantitativamente las concentraciones de reactivos y productos en el equilibrio.

En el tema 4 se aplican las leyes del equilibrio químico a reacciones que tiene lugar en

disolución acuosa: equilibrios ácido-base y reacciones de precipitación. Se estudian las constantes de equilibrio Ka y Kb para ácidos y bases débiles y el comportamiento en la hidrólisis de las sales en función de la naturaleza de los iones que generan en disolución. Completa el estudio con la presentación de las soluciones amortiguadoras. En cuanto a las reacciones de precipitación se determina la constante de equilibrio entre un compuesto sólido y sus iones en disolución, denominado producto de solubilidad Kps, pudiendo determinarse a través de la solubilidad del sólido, afectada por la temperatura, el efecto ión común, el pH y la formación de iones complejos

En el tema 5 se estudian las reacciones químicas desde un punto de vista energético. Se

comienza con la definición de algunos términos básicos en el lenguaje de la termodinámica y se estudia el primer principio de la termodinámica aplicado a los cambios de energía que se producen en las reacciones químicas. Para expresar el calor intercambiado por un sistema en un proceso a presión constante se utiliza la función termodinámica entalpía (H) y dado que la entalpía es una función de estado se aplica la ley de Hess para obtener la entalpía de una reacción global a partir de la suma de todas las entalpías de las reacciones parciales.

El objetivo de la segunda parte del tema es establecer un criterio que nos permita

conocer cuando una reacción se va a verificar o no de forma espontánea ya que el primer principio no permite conocer la dirección en la que se va producir un proceso. Se introducen dos nuevas funciones termodinámicas, entropía (S) y energía libre de Gibbs (G) y se verá cómo el criterio de espontaneidad de una reacción se basa en el signo de la variación de la energía libre (�G) que depende de las variaciones de entalpía y entropía de la reacción. Finalmente se verá que en condiciones estándar, la constante de equilibrio se puede calcular a partir de �Gº.

El tema 6 de este bloque se dedica a la electroquímica que es la parte de la química

que estudia la interconversión entre energía química y energía eléctrica. Se tratan los dos tipos de procesos electroquímicos: las pilas galvánicas y la electrolisis. En las pilas galvánicas se hace uso de una reacción química espontánea de oxidación reducción para generar una corriente eléctrica y en un proceso electrolítico, que es el proceso inverso, es posible utilizar energía eléctrica para llevar a cabo reacciones redox no espontáneas. Se define fuerza electromotriz y potenciales estándar y se establece la ecuación de Nernst para relacionar el potencial de una célula con la concentración de sus componentes. La ecuación de Nernst permite calcular

16 

 

también constantes de equilibrio para reacciones de oxidación reducción. Las aplicaciones prácticas de las pilas galvánicas y de los procesos electrolíticos se estudian en la última parte del tema.

2.2.2. Segundo bloque de la asignatura

El tema 7 se dedica al estudio del hidrógeno y se analiza con un breve estudio la

síntesis industrial del mismo a partir de sus fuentes naturales, como el agua, el carbón y los hidrocarburos. Se dedica una parte al estudio del hidrógeno como fuente de energía de “contaminación cero”, y se finaliza el tema con un apartado dedicando al tratamiento de aguas, tanto para consumo humano como para usos industriales.

El tema 8 está dedicado al estudio de los elementos no metálicos de los grupos VII A y

VI A del Sistema Periódico. En cuanto a los halógenos, se dan aquí a conocer sus propiedades y características generales en estado elemental y sus fuentes de obtención, tanto de estos elementos como de sus compuestos derivados más importantes desde el punto de vista industrial.

Con el oxigeno se inicia el estudio de los elementos del grupo VI A .Se resalta su importancia y abundancia en la naturaleza y las numerosas aplicaciones industriales que tiene formando parte de una gran variedad de compuestos de indudable interés industrial.

En cuanto al azufre se estudia su estado natural y los derivados y aplicaciones de mayor

demanda en la industria química.

El tema 9 aborda en primer lugar el estudio de los elementos no metálicos del grupo V-A, denominado como familia del nitrógeno. Dicho estudio se centra principalmente en el nitrógeno y en el fósforo, así como en sus compuestos derivados con mayor importancia industrial, ya que el resto de los elementos presentan un carácter semimetálico o incluso claramente metálico. Continua el tema con el tratamiento del grupo IV A o familia del carbono. Dado que este elemento es el único que se puede considerar como no metal, se aborda únicamente el estudio del ácido carbónico y sus sales sódicas dado su indudable interés para la industria. En la parte tercera del programa, se estudia en mayor extensión este elemento por ser la base de la Química Orgánica.

El tema 10 se dedica al estudio de las propiedades más destacadas de los elementos

semimetálicos del grupo IV A . En este tema se pone de manifiesto la importancia de la sílice en la naturaleza, sus fuentes y métodos de obtención, y las principales aplicaciones del Silicio como semiconductor intrínseco y extrínseco. También se estudian una serie de materiales derivados ampliamente utilizados como son los vidrios, los materiales cerámicos y refractarios que utilizan como materia prima la sílice.

Una introducción al estudio de los metales más representativos de los procesos

metalúrgicos en general, se lleva a cabo en el tema 11, donde se dan a conocer los principios básicos de los procesos metalúrgicos para la obtención de los metales a partir de sus fuentes naturales o menas. Se incluyen también en este tema las síntesis y las principales aplicaciones del magnesio y del calcio, así como sus principales compuestos de interés industrial que constituyen las materias primas para la fabricación del materiales de construcción, como la cal, el cemento y el yeso. Por ultimo, este tema inicia una breve introducción de la metalurgia del aluminio y las aplicaciones más importantes de sus compuestos derivados, junto con el estudio del plomo y sus compuestos.

17 

 

Finaliza este bloque temático de descriptiva inorgánica, con el tema 12, que presenta

un breve el estudio del hierro, como elemento representativo de los metales de transición. Se incluyen en él tanto los procesos metalúrgicos de obtención como los diferentes métodos de fabricación de aceros, sus propiedades y aplicaciones. Se dedica la última parte del tema al estudio de uno de los temas con mayor repercusión económica en la industria como es la corrosión, describiéndose los fundamentos cinéticos y termodinámicos de este fenómeno, haciendo especial mención a los diferentes tipos y métodos para su prevención y control.

2.2.3. Tercer bloque de la asignatura

El tercer bloque temático consta de siete capítulos y está dedicado al estudio de los compuestos industriales de carácter orgánico y a los recursos de los que estos proceden.

Se inicia el bloque (tema 13) con el estudio del átomo de carbono y de las distintas

hibridaciones de sus orbitales que son las responsables de los tipos de enlaces covalentes (sencillo, doble y triple) del átomo de carbono con los que se enlaza a si mismo y a otros elementos. La incorporación al carbono – fundamentalmente - de elementos como el hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, silicio y fósforo, dan lugar a la formación de los denominados grupos funcionales orgánicos, de características y propiedades específicas.

El fenómeno de isomería en Química Orgánica es un hecho importante a considerar.

Los elementos integrantes de un compuesto orgánico se pueden enlazar de maneras diferentes no solo entre ellos, sino que también pueden hacerlo a través de los diferentes tipos de enlaces mencionados anteriormente. Este hecho es la causa del gran número de compuestos orgánicos conocidos – y algunos todavía por conocer - y en consecuencia, para caracterizar un compuesto orgánico no es suficiente determinar su fórmula molecular, ya que esta puede ser común a diferentes compuestos con propiedades y características muy distintas, sino que es necesario determinar la funcionalidad del compuesto y la ordenación de los elementos en la molécula expresados en la fórmula desarrollada del mismo.

El tema 14 es de gran interés, ya que presenta los recursos naturales que han dado

origen en su transformación al desarrollo de la química orgánica industrial. Con la descripción de estos recursos : recursos fósiles (carbón, gas natural y petróleo) y recursos renovables (biomasa), se pasa a estudiar en profundidad la carboquímica – conjunto de procesos químicos industriales responsables del inicio de la química orgánica industrial a partir del carbón –seguido de la petroquímica - conjunto de procesos químicos industriales conducentes a la obtención de los productos orgánicos de interés industrial,a partir del petróleo o del gas natural. Para finalizar el capítulo se estudian los diferentes tipos de biomasa y los procesos aplicados para la transformación en compuestos orgánicos demandados por la sociedad.

A partir de este momento, se presentan secuencialmente en base a su estructura química funcional los diferentes tipos de compuestos orgánicos. Así el tema 15 se dedica al estudio de los hidrocarburos: de cadena abierta (alifáticos) alcanos, alquenos y alquinos, alicíclicos y aromáticos. Todos ellos pueden considerarse la base, los pilares sobre la que se asientan los demás compuestos orgánicos funcionalizados. Se estudian las reacciones de polimerización de olefinas y alquenos, conducentes a las materias de gran interés industrial: los materiales polímeros base de los plásticos y de los cauchos.

Con el tema 16 se inicia el estudio de los compuestos orgánicos con heteroátomos

(elementos diferentes al C e H) . En este caso son los derivados halogenados – mono y

18 

 

polihalogenados. De ellos se destacan los que presentan mayor interés industrial y se comentan las aplicaciones más notables de ellos.

El tema 17 es uno de los capítulos de mayor extensión de este bloque , comparable con

la que presenta el tema 15. Se dedica al estudio de los compuestos oxigenados, tanto con enlace sencillo C-O (alcoholes, glicoles, éteres y epóxidos) como con enlace doble C=O (aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, esteres, lactonas). Todos ellos en estructuras alifáticas, alicíclicas y aromáticas. Es importante relacionar que los compuestos oxigenados provienen de distinto grado de oxidación de los hidrocarburos correspondientes:

Hidrocarburo (R-C-H) oxigeno Alcohol(.R-C-OH) oxigeno Carbonilo ( R – C=O) oxígeno ácido carboxílico ( R – C = O ) y sus derivados (esteres, amidas, etc) . OH

Una vez conocida la estructura de esta amplia gama de compuestos oxigenados orgánicos, se presentan aquellos de mayor aplicación e interés económico, mostrando los métodos de obtención industrial y los recursos de los que proceden.

Los compuestos nitrogenados (tema 18 ) tienen un tratamiento similar a los compuestos

oxigenados. Se estudian los compuestos con enlace sencillo C-N, compuestos tan diferentes como (aminas, nitrocompuestos, amidas, uretanos, lactamas), con doble enlace C=N (imidas) y con triple enlace (nitrilos), tanto en estructuras alifáticas, alicíclicas como aromáticas. Se describen los compuestos nitrogenados de mayor interés industrial

El tema 19 continua con el estudio de los compuestos industriales nitrogenados como

las fibras sintéticas de poliamidas : las alifáticas (nylones) y las aromáticas (aramidas) Finalmente, en el tema 20 se presentan los compuestos con azufre o con silicio,

estudiándose de la misma manera que los compuestos anteriores : estructura, tipos, productos de mayor interés y método de obtención industrial. .

Los productos de gran consumo e incidencia en la economía, como son los materiales polímeros (plásticos y cauchos), detergentes, combustibles (gasolinas y gasóleos), se estudian ampliamente en el capítulo correspondiente al grupo funcional que presentan cada uno de ellos.

Finaliza la asignatura con una breve presentación de los Principios básicos de la Ingeniería Química en el tema 21. Sus contenidos representan una aproximación esquematizada del trabajo real desarrollado en la industria química, incidiendo fundamentalmente en los balances de materia y energía del proceso y los sistemas que lo constituyen.

2. 3.- Resultados del aprendizaje Una vez finalizado el estudio de la asignatura, el estudiante habrá adquirido unos

conocimientos que le permitirán desarrollar unas habilidades y destrezas para el futuro, tanto en sus actividades académicas como profesionales, tales como:

19 

 

Desarrollar habilidades en los fundamentos del equilibrio químico y en los cálculos de los distintos sistemas de equilibrio, ácido-base, precipitación y redox.

Comprender y aplicar los principios básicos de la Ingeniería Química: balances de

materia, equilibrio químico y velocidad de reacción.

Describir y clasificar los recursos naturales de los que proceden los productos industriales de carácter inorgánico y sus procesos de producción

Describir y clasificar los recursos naturales de los que proceden los productos

industriales de carácter orgánico de primera generación y las transformaciones a que son sometidos para obtener tanto productos intermedios como productos finales de interés y aplicación industrial.

2.4.- Contextualización

Esta asignatura es de carácter básico y se imparte en el primer semestre del 1er curso de los

grados en Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Electrónica Industrial,. Su conocimiento supone un gran apoyo en el momento de comprender otras materias del Plan de Estudios tales como: Fundamentos de Ciencia de los Materiales I y II, Termodinámica, Elasticidad y Resistencia de Materiales, Oficina Técnica, Proyectos e Ingeniería del Medio Ambiente.

3.- ORIENTACIONES PARA LA REALIZACIÓN DE ACTIVIDADES

El curso virtual será la herramienta de comunicación entre los profesores de la Sede Central, los profesores tutores y los estudiantes.

La resolución de las PECs ( Pruebas de Evaluación Continua), representan un trabajo

obligatorio en el sistema de evaluación continua para los estudiantes que deseen acogerse a esta opción, y serán corregidas y evaluadas por los profesores tutores.

La puntuación otorgada por el tutor para cada PEC, se sumará a la calificación obtenida

en la Prueba Presencial, siempre que se obtenga en ésta como mínimo cuatro puntos. Aquellos estudiantes que no opten por la opción de “evaluación continua”, no tendrán

que realizar las PEC`s (aunque se recomiendan su resolución para fijar conocimientos) . La calificación que obtengan en el examen coincidirá con la calificación final.

Los ejercicios de autoevaluación (AE) programados, son de autocomprobación personal

del conocimiento y no son evaluables, pero son un material adicional importante para chequear el grado de progreso en el estudio de la asignatura. Se propondrán tres a lo largo del curso, y después de un tiempo suficiente para su resolución se activarán las soluciones en el curso virtual.

3.1 Orientaciones sobre las Pruebas de Evaluación Continua.

Las Pruebas de Evaluación Continua (PEC) constituyen un material didáctico de gran utilidad para el estudiante ya que mediante su resolución se consigue por un lado, que compruebe el grado de conocimiento adquirido con el estudio de los temas, se familiarice con

20 

 

la resolución del tipo de cuestiones y problemas propuestos en las Pruebas Presenciales, y si ha optado por la Evaluación Continua, su calificación le sumará en la nota final, siempre y cuando aquella sea de cuatro puntos o superior,.

Se propondrán dos PEC sobre los contenidos estudiados hasta la fecha propuesta según

el cronograma propuesto. Una vez resueltas deberán enviarse a través del icono TAREAS del curso virtual para su evaluación por el profesor tutor. La fecha de entrega se indicará en el curso virtual cuando se active la PEC. Posteriormente, las soluciones a las PEC estarán disponibles en el curso virtual una vez finalizado el plazo de entrega para facilitar la autoevaluación del estudiante.

La puntuación otorgada por el Profesor Tutor para cada PEC contribuirá a la

calificación final con 0,25 puntos cada una como máximo. Si alguna PEC no se realizara, la nota de dicha PEC será de cero puntos.

3.2 Prácticas de laboratorio

Las prácticas de laboratorio son OBLIGATORIAS para todos los alumnos y por tanto la realización y superación de las mismas es condición imprescindible para aprobar la asignatura, por lo que sin dicho requisito no se incluirá al estudiante en Actas.

Las prácticas de laboratorio se realizarán en los diferentes Centros Asociados y están

programadas por los tutores encargados de las mismas, con el Vº Bº de los profesores del equipo docente de la Sede Central . De manera que debe ponerse en contacto, lo antes posible con el Centro Asociado donde se ha matriculado con el fin de conocer la fecha de realización de las mismas.

El aprobado en prácticas tiene validez por tiempo indefinido, de manera que una vez

realizadas y superadas en un determinado curso académico no tienen que volver a realizarse en cursos posteriores. Si las prácticas de laboratorio realizadas en años anteriores corresponden a asignaturas de la UNED diferentes a la de Fundamentos Químicos de la Ingeniería, deberá solicitar convalidación de las mismas, comunicando al equipo docente de la Sede Central :

* lugar y fecha de realización * asignatura a la que corresponden

Los estudiantes que procedan de otros Centros Universitarios y que deseen convalidar las prácticas, deberán presentar un certificado en el que conste el aprobado en prácticas, que deberá estar emitido en el papel timbrado del Centro Universitario donde se hayan realizado y firmado por el profesor responsable de las prácticas. Así mismo, deberán adjuntar una relación de las prácticas realizadas.

Los estudiantes con el título de Ingeniero Técnico Industrial, están exentos de la realización de las prácticas de laboratorio

3.3 Informes del Profesor Tutor

El informe elaborado para cada alumno por el Profesor Tutor del centro Asociado será tenido en cuenta en su evaluación final.

21 

 

El Profesor Tutor de la asignatura evaluará para la elaboración de su informe, la

asistencia y participación del estudiante en las tutorías, tanto presenciales como telemáticas, el grado de interés mostrado y la asimilación de los contenidos. Su aportación máxima a la calificación final será 0,50 puntos.

3.4 Pruebas Presenciales

Las Pruebas Presenciales son los exámenes de la asignatura. Esta asignatura al ser cuatrimestral del primer cuatrimestre sólo tendrá una prueba personal en febrero. Si no se supera la asignatura en esta convocatoria habrá otro examen extraordinario en la convocatoria de septiembre.

Las pruebas personales constarán de dos partes: 1. Diez cuestiones de aspectos conceptuales y prácticos de la asignatura. Se valorará la capacidad del alumno para identificar, sintetizar y aplicar conceptos. . La calificación de las mismas será de 5,0 puntos 2. Dos problemas numéricos con varios apartados. Su calificación será de 2,5 puntos cada uno de ellos En las Pruebas presenciales no se permite la utilización de ningún material auxiliar a excepción de una calculadora no programable.

La duración del examen será de dos horas. La fecha y hora del examen deberá consultarla en el calendario escolar y para conocer el lugar donde se realizará el examen deberá ponerse en contacto con su Centro Asociado.

La revisión de exámenes se hará de acuerdo a las normas de la UNED y del

Departamento 3.5 Evaluación final La calificación final de la asignatura se determinará considerando: : Calificación final = Calificación PP + Calificación PEC + + Calificación IT Siendo: Calificación PP = Calificación obtenida en la Prueba Presencial Calificación PEC = Suma de las calificaciones conseguida en las PEC Calificación IT = Calificación del Informe del Tutor 4. - EQUIPO DOCENTE DE LA SEDE CENTRAL el equipo docente está formado por: Jesús Sardá jsarda@ind.uned.es Tlfno: 91-3986497 Horario de atención personal y telefónica: miercoles de 16 a 20 h. En la Sede Central Mediante el correo electrónico, se atienden las consultas en cualquier momento Dirección postal: Jesús Sardá

22 

 

Dpto de Química Aplicada a la Ingeniería E.T.S de Ingenieros Industriales. UNED C/Juan del Rosal 12 28040 MADRID

Fax del Departamento: 913986043