Química Básica

O obxectivo xeral é proporcionar o alumno do Grao en Matemáticas os coñecementos básicos de Química relacionados coa estrutura electrónica dos átomos, co enlace químico e cos distintos modelos que o describen, así como cos procesos ácido-base e de oxidación-redución.

Programa de clases expositivas:

1. Bases da moderna teoría do átomo [4 h]
1.1. Aplicación elemental da mecánica ondulatoria.
1.2. Os números cuánticos.
1.3. Estrutura electrónica dos átomos.
1.4. Táboa periódica dos elementos.
1.5. Radio covalente, iónico e metálico.
1.6. Enerxía de ionización.
1.7. Afinidade electrónica.

2. Plantexamento xeral do enlace: Enlace covalente [3 h]
2.1. Teoría de Lewis.
2.2. Escritura das estructuras de Lewis.
2.3. Carga formal.
2.4. Resonancia.
2.5. Excepcións da regra do octeto.
2.6. Teoría da Repulsión entre Pares de Electrons da Capa de Valencia (TRPECV).
2.7. Xeometría molecular.
2.8. Momento dipolar: moléculas polares e apolares.

3. Modelo do enlace de valencia. Teoría de orbitais moleculares [4 h]
3.1. Método do enlace de valencia.
3.2. Hibridación dos orbitais atómicos.
3.3. Tipos de orbitais híbridos.
3.4. Enlaces covalentes múltiples.
3.5. Teoría de Orbitais Moleculares (TOM).
3.6. Combinación de orbitais atómicos: orbitais moleculares do dihidróxeno.
3.7. Orbitais moleculares dos elementos do segundo período.
3.8. Diagramas de enerxía.
3.9. Orbitais moleculares de moléculas diatómicas heteronucleares.
3.10. Introdución a Teoría de bandas.


4. Modelo do enlace iónico [1 h]
4.1. Aspectos estructurais.
4.2. Consideracións enerxéticas: enerxía de rede.
4.3. Ciclos de Born-Haber.
4.4. Desviación do modelo iónico: Polarización.

5. Forzas de enlace febles [1 h]
5.1. Forzas de orientación.
5.2. Forzas de inducción.
5.3. Forzas de dispersión.
5.4. Enlace de hidróxeno.

6. A materia: estados de agregación [1 h]
6.1. Propiedades dos sólidos, líquidos e gases.
6.2. Sólidos cristalinos. Tipos de redes cristalinas.
6.3. Cambios de fase.
6.4. Diagramas de fases.

7. Fundamentos da Termodinámica química [1 h]
7.1. Cambios de calor e termoquímica.
7.2. Espontaneidade dos cambios físicos e químicos.

8. Equilibrio químico en disolución: Ácidos e bases I [4 h]
8.1. Definicións de ácidos e bases.
8.2. Equilibrio de autoionización da agua e escala de pH.
8.3. Teoría de Brönsted-Lowry: Forza ácido-base.
8.4. Constantes de ionización. Ácidos e bases fortes e febles.
8.5. Porcentaxe de ionización.
8.6. Ácidos polipróticos.
8.7. Choiva ácida.

9. Ácidos e bases II [4 h]
9.1. Comportamento das sales en disolución acuosa: Hidrólise.
9.2. Disolucións reguladoras de pH.
9.3. Indicadores ácido-base.
9.4. Reaccións de neutralización e curvas de valoración.

10. Reaccións de oxidación-reducción [5 h]
10.1. Revisión dos conceptos fundamentais.
10.2. Axuste das reaccións: método do ion-electrón.
10.3. Axentes oxidantes e reductores.
10.4. Potenciais estándar de electrodo.
10.5. Ecuación de Nernst.
10.6. Baterías primarias e secundarias.
10.7. Electrólise.



Programa de clases interactivas con ordenador/laboratorio de química:
I) Aula de informática [2 h]
Visualización 3D de orbitais (atómicos e moleculares), de moléculas e de redes cristalinas.
II) Prácticas de laboratorio de química [9 h]
1. Normas de seguridade nun laboratorio químico. Material de laboratorio e operacións básicas.
2. Reaccións de desprazamento. Precipitación e filtración.
3. Reaccións entre especies en disolución: redox e equilibrio químico.

Bibliografía básica:

• Petrucci, R.H.; Harwood, W.S. e Herring, F.G.: Química General: principios y aplicaciones modernas, 11ª ed.; Prentice Hall, 2017.
Texto tamén dispoñible en formato electrónico: http://sfx.bugalicia.org/san/ebooksearch/

Bibliografía complementaria:

• Atkins, P. y Jones, L.: Principios de Química, 5ª ed.; Ed. Médica Panamericana, 2012.
• Brown, T.L.; LeMay Jr., H.E. y Mur, C.J.: Química: La Ciencia Central, 12ª ed.; Pearson Educación, 2014.
• Chang, R. y Goldsby K.A.: Química, 12ª ed.; McGraw-Hill, 2016.
• Kotz, J.C. y Treichel, P.M.: Química y Reactividad Química, 6ª ed.; Thomson, 2005.
• Masterton, W.L. y Hurley, C.N.: Química. Principios y Reacciones, 4ª ed.; Paraninfo Cengage -Learning, 2003.
• Peterson, W.R. Nomenclatura de las sustancias químicas, 4ª ed., Editorial Reverté, 2015.
• Reboiras, M.D.: Problemas resueltos de Química: la ciencia básica, Ediciones Paraninfo S.A., 2007.

As competencias a acadar polo alumno son as recollidas na Memoria de Verificación do Grao en Matemáticas:
• Competencias básicas e xerais: CB1, CB2, CB3, CB4, CB5, CG2, CG5.
• Competencias transversales: CT1, CT2, CT3, CT4, CT5.
• competencias específicas: CE1, CE6, CE7, CE8, CE9.

Ademais de contribuir a alcanzar estas competencias, esta materia permitirá ao alumno alcanzar os seguintes obxectivos específicos en Química:
• Poder resolver calquera problema básico relativo as configuracións electrónicas dos elementos químicos e predicir un determinado número de propiedades periódicas.
• Analizar os diferentes tipos de enlace entre os elementos químicos para formar compostos e estudiar como o diferente tipo de enlace que presentan condiciona as suas propiedades. Coñecer e manexar programas de visualización molecular 3D.
• Resolver cuestións teóricas e problemas de cálculo numérico relacionados cos procesos químicos ácido-base e de oxidación-redución e analizar de forma crítica os resultados obtidos.
• Coñecer e manexar correctamente o material e as operacións básicas dun laboratorio químico.

Para o desenvolvemento dos contidos e a consecución dos obxectivos e competencias desta materia empregaranse:

• Clases expositivas:
O profesor desenvolverá os contidos teóricos do programa da materia. Cando sexan necesarios, incluiranse tamén cuestións e exercicios co obxecto de manexar os aspectos cuantitativos.

• Clases interactivas de seminario/laboratorio:
Resolveranse cuestións e problemas, xeralmente formulados polo profesor coa suficiente antelación para que o alumno poida traballar previamente sobre eles.

• Clases interactivas de laboratorio con ordenador:
Sesión en aula de informática. Traballarase a visualización espacial mediante o uso de programas informáticos de visualización molecular 3D.

• Clases interactivas de laboratorio de química:
Nunha primeira sesión informarase ó alumno das normas de seguridade, material e operacións básicas de laboratorio e revisarase o fundamento teórico e os cálculos das prácticas a realizar nas dúas sesións seguintes.

• Tutorías en grupo moi reducido:
Empregaranse fundamentalmente para revisar aqueles aspectos nos que se observe que os alumnos mostran maiores dificultades.

Todo o material didáctico empregado o longo do curso estará a disposición do alumno na “Aula Virtual” da materia, integrada no Campus Virtual da USC.

Durante o curso, os estudantes poderán comunicarse directamente co profesorado da asignatura para formular calquera consulta ou resolver calquera dúbida relacionada coa materia, empregando calquera das distintas canles das que dispón a USC (Correo Web, Campus Virtual, MS Teams).

Seguirase o criterio xeral de avaliación establecido na Memoria de Verificación do Grao en Matemáticas: avaliación continua formativa combinada con unha proba final.
Para o cómputo da cualificación final terase en conta a proba final (60%) e a avaliación continua (40%) que inclue a realización de tarefas e cuestións escritas: de teoría e problemas (30%), de prácticas de laboratorio (10%).

A cualificación acadada na materia será a da proba final se ésta é superior á que resulta de ponderala coa cualificación da avaliación continua.
Aqueles alumnos que non se presenten a proba final terán como cualificación final "NON PRESENTADO".
Na segunda oportunidade aplicaranse os mesmos criterios de avaliación que na primeira, conservando a cualificación da avaliación continua e repitindo a proba final.

Ca proba final, ademáis dos coñecementos acadados o longo do curso, avaliaranse as competencias: CB1, CB2, CB4, CB5, CG2, CG5, CT5, CE6, CE7, CE8.
A avaliación continua permitirá avaliar, durante o seu desenrolo, en qué medida se acadaron as competencias: CB1, CB3, CB4, CG2, CG5, CT2, CT3, CE7, CE9.

Tanto as probas finais como as probas da avaliación contínua serán similares en todos os grupos "garantindo a coordinación e equivalencia formativa de todos os grupos da materia".

Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recollido na “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”.

Traballo presencial na aula (horas):

• Clases expositivas (28)
• Clases interactivas de seminario (6)
• Clases interactivas de laboratorio (11)
• Clases interactivas de laboratorio de química (9)
• Clases interactivas de laboratorio con ordenador (2)
• Titorías en grupo moi reducido (2)
Total horas de traballo presencial (58)


Traballo persoal do alumno (horas):

• Estudio autónomo individual ou en grupo (50)
• Escritura de exercicios, conclusións ou outros traballos (30)
• Programación/experimentación e outros traballos en ordenador/laboratorio (12)
Total horas de traballo persoal (92)

Recoméndase a asistencia e a participación activa nas clases programadas. O estudo da materia verase facilitado pola consulta de bibliografía e do material depositado polo profesor no campus virtual da USC.