Guia Química General 2017 - Seminarios PDF

Preview

Summary

seminario teorico...

Description

2017

QUIMICA GENERAL

BIOLOGÍA, PROFESORADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS E INGENIERIA AMBIENTAL

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

QUÍMICA GENERAL GUÍA DE SEMINARIOS FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA

2017

Prof. Titular:

Dra. María Luisa Pignata

Prof. Adjuntas:

Dra. Claudia M. González Dra. Hebe A. Carreras

Prof. Asistentes:

Biól. Gustavo Gudiño Dr. Eduardo D. Wannaz Dr. Carlos Harguinteguy Dra. Judith H. Rodríguez Dra. Ana Carolina Mateos Dra. Ana Carolina Amarillo Bioq. Iván Tavera Busso

2

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL INDICE Objetivos y resumen de contenidos

4

Bibliografía

4

Modalidad de cursado

5

Aula Virtual (LEV)

7

Ficha personal (para entregar)

8

Introducción

9

Notación científica y cifras significativas

10

Unidades

15

Guía de Problemas y Clases de Seminario Serie Nº 1: Sistemas materiales, nomenclatura,estequiometria

17

Serie Nº 2. Gases

26

Serie Nº 3 y 4. Disoluciones

34

Serie Nº 5. Equilibrio Químico

43

Serie Nº 6. Equilibrio ácido-base, pH, hidrólisis

55

Serie Nº 7. Disoluciones reguladoras de pH o buffer

64

Anexos

75

Tabla 1 - Constantes de disociación de algunos ácidos. Tabla 2 - Constantes de disociación de algunas bases. Respuestas

80

3

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

4

QUIMICA GENERAL BIOLOGÍA, PROFESORADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS e INGENIERIA AMBIENTAL FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES Programa Analítico - Año 2017 OBJETIVOS • Adquirir una clara comprensión de los conceptos básicos de la química relacionando éstos con propiedades atómicas y moleculares. • Comprender reacciones de la química inorgánica que son esenciales en un sistema biológico • Comprender mediante la resolución de problemas específicos las múltiples aplicaciones de la Química en los diversos campos de la carrera. • Desarrollar pensamiento crítico. GUÍA DE PROBLEMAS Y CLASES DE SEMINARIOS OBJETIVOS • Aplicar de manera gradual los conceptos adquiridos en la resolución de problemas. • Interpretar correctamente las consignas planteadas en la resolución de ejercicios. • Adquirir autonomía en el manejo de procedimientos y técnicas relacionadas a la química experimental. • Adquirir destreza en el análisis de los resultados obtenidos, tanto en los ejercicios de aplicación. BIBLIOGRAFÍA Atkins, P.N y M.J Clugston. Principios de Fisicoquímica. 1986. Addisson-Wesley. Ed. Iberoamericana. México. Atkins, P y L. Jones. Principios de Química. 2006. Ed. Panamericana. Argentina. Brady, J.E y G.E Humiston. Química Básica: principios y estructura. 1996. Ed. Limusa. Septima Edición. Brown, T. L., H. E. LeMay y B.E. Bursten. Química, La Ciencia Central. 2009. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., Novena Edición. Madrid Chang, R. Química. 2010. Ed. McGraw-Hill Interamericana. Novena Edición. México. Glasstone, S. Tratado de Química Física. 1979. Ed. Aguilar. Madrid. Leithe, W. La química y la protección del medio ambiente. 1981. Ed. Paraninfo. Madrid. Mahan, B. Química: Curso Universitario. 1977. Ed. Fondo Educativo Interamericano. México.

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

5

Masterton, W; E.J Slowinski y C.L Stanitski. Química General Superior. 1992. Ed. Interamericana- Mc Gaw Hill. Séptima Edición. Madrid. Morris, J.G. Fisicoquímica para biólogos. 1980. Ed. Reverté. Barcelona. Reboiras, M.D. Química. La Ciencia Básica. 2006. Ed. Thomson. Madrid, España Sienko, M.J y R.A Plane. Química: Principios y Aplicaciones. 1985. Ed. Mc Graw Hill. México. Tinoco, I; K Saver y J.C Wang. Físicoquimica: Principios y Aplicaciones en las Ciencias Biológicas. 1980. Ed. Prentice/Hall International. Londres. Whitten, W.K y K.D Gailey. Química General. 1998. Ed. McGraw-Hill Interamericana. 5ta edición. México.

MODALIDAD DE CURSADO Las actividades propuestas para la parte práctica de Química General contemplan el cursado de Seminarios y Trabajos Prácticos. En los Seminarios se discutirá un cuestionario sobre contenidos conceptuales del tema de manera grupal, se resolverán algunos problemas de aplicación y se discutirán sus resultados en una puesta en común. Es necesario conocer en profundidad el tema teórico correspondiente para resolver los problemas y el alumno deberá entregar al docente, antes del comienzo de cada clase, los ejercicios de la Guía señalados como esenciales del tema visto en la clase anterior; esta entrega representa la asistencia del día. Los Seminarios serán evaluados: a) mediante una nota conceptual derivada del cumplimiento (entrega de problemas obligatorios y resolución de cuestionarios) y desempeño en las clases y b) mediante 3 (tres) parciales. Solo aquellos alumnos que hayan aprobado los Seminarios estarán en condiciones de realizar los trabajos prácticos. En los Trabajos Prácticos deberá leerse cuidadosamente el procedimiento indicado en la Guía, analizando cada paso a seguir, sus fundamentos y el material a emplear. Todos los cálculos, resolución de problemas, material bibliográfico consultado y deducciones que se realicen durante las experiencias, deberán anotarse en un cuaderno o carpeta de laboratorio, junto con las observaciones y datos que surjan de las experiencias realizadas. Los Trabajos Prácticos serán evaluados de manera escrita al finalizar cada Trabajo Práctico. Requisitos para realizar los Seminarios y Trabajos Prácticos • Entregar en el primer seminario la Ficha Personal al profesor, completa y con una foto carnet o fotocopia color. • Para asistir a los Seminarios y Trabajos Prácticos se deberá haber estudiado el tema y

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

6

llevar resueltos los ejercicios y problemas correspondientes a cada uno de ellos. • NO SE PERMITIRÁN CAMBIOS DE ALUMNOS DE UNA COMISIÓN A OTRA, salvo por razones justificadas. • Es obligatoria la Matriculación en el Aula Virtual (http://lev2.efn.uncor.edu/) de Química General. • Los Seminarios y/o Trabajos Prácticos que coincidan con un día feriado, deberán recuperarse en las otras comisiones de esa misma semana. • Para Trabajos Prácticos es obligatorio el uso de guardapolvo, guantes y anteojos de protección. • Durante los Trabajos Prácticos deberán cumplirse todas las normas de seguridad que se indiquen, sobre todo en lo referente al manejo de sustancias químicas (ver hojas de seguridad al final de esta guía). Además, se deberá controlar el buen funcionamiento y limpieza del material a utilizar. •

Una vez concluido el Seminario o Trabajo Práctico, deberán dejarse las mesadas y el

material limpio y ordenado. Regularización de la Asignatura •

80 % de asistencia, pudiendo tener solo una falta injustificada en Seminarios y solo una falta injustificada en Trabajos Prácticos. Se podrán recuperar clases por razones de salud, presentando certificado médico otorgado por BIENESTAR ESTUDIANTIL de la UNC exclusivamente.

•

Obtener una nota mayor a 4 en cada uno de los parciales, al menos 6 (seis) puntos en las evaluaciones de los Seminarios (promedio entre nota de concepto y parciales) y aprobar los parciales de TP. En caso de no alcanzar la nota mínima de 6 o de tener un aplazo (nota inferior a 4), se podrá recuperar solo uno de los exámenes parciales, aquel en el que se obtuvo la menor nota. En caso de inasistencias debidamente justificadas, se acordará con la Cátedra la fecha de recuperación.

El alumno que hubiera asistido al 80% de las actividades (Seminarios y Prácticos de Laboratorio) y obtuviera 6 o más puntos de promedio en las evaluaciones, alcanza la REGULARIDAD de la asignatura. Aquellos que no cumplan con alguno de estos requisitos quedan en condición de alumnos LIBRES. La condición de alumno REGULAR debe constar en la libreta estudiantil. Para ello, se fijarán dos días (a convenir) entre la finalización de las actividades prácticas y el primer turno de examen para la firma de la regularidad en la libreta. SIN EXCEPCIÓN, la libreta estudiantil deberá estar firmada por la Cátedra en caso de haber

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

7

accedido a la condición de REGULARIDAD, antes de la primera fecha de Examen. El trámite no es personal y se realizará solo en los días fijados por la Cátedra. FECHA DE PARCIALES Y RECUPERATORIO 1er PARCIAL: SÁBADO 08/04 – 9 h – CIUDAD UNIVERSITARIA 2do PARCIAL: SÁBADO 29/04 – 9 h – CIUDAD UNIVERSITARIA 3er PARCIAL: SÁBADO 13/05 – 9 h – CIUDAD UNIVERSITARIA RECUPERATORIO: JUEVES 18/05 – En horario de teóricos – ANF. III, EDIFICIO CENTRO AULA VIRTUAL En el sitio web del Laboratorio de Educación Virtual (LEV2) de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales se encuentra alojada nuestra Aula Virtual “Química General (Ciencias Biológicas, Profesorado en Ciencias Biológicas e Ingeniería Ambiental)”. Allí se encuentra toda la información necesaria para el cursado de la asignatura, tales como el programa, la Guía de Seminarios, la Guía de Trabajos Prácticos, Guía de Teóricos, presentaciones de las clases teóricas, etc. En esta aula se publican todas las novedades, horarios de clases, parciales, notas, etc. Además, será la forma de comunicación de los docentes con los alumnos y viceversa. Para acceder a este sitio deben registrarse ingresando aquí: http://lev2.efn.uncor.edu/course/index.php?categoryid=190

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

8

FICHA PERSONAL (Entregar el primer día de clases) Nombre:………………………………………………………….. DNI:……………………………………………………………….. Edad:………………………………………………………………

Foto carnet

Mail:………………………………………………………………. Domicilio:…………………………………………………………. ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Celular:……………………………………………………………………………………………. Grupo sanguíneo:………………………………………… Factor …………………………….….. ¿Toma alguna medicación?...................... ¿Cuál?................................................................... ¿Padece alguna enfermedad?.................................................................................................. ¿Alergias?................................................................................................................................... En caso de emergencia avisar a (nombre):…………………………………T.E………………

Declaro haber leído las Normas de Seguridad en el Laboratorio y me comprometo a seguir las indicaciones que en ella se detallan acerca del comportamiento y trabajo durante los Trabajos Prácticos de laboratorio de Química General.

Fecha: Firma: Aclaración: DNI:

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

9

GUÍA DE SEMINARIOS INTRODUCCIÓN La resolución de problemas es un aspecto necesario para el aprendizaje de la Química por dos razones: orienta su estudio en la dirección adecuada y luego de estudiar un tema determinado indica si el mismo se ha comprendido o no. Antes de cada clase deberán resolver todos los problemas de la serie correspondiente y en caso de que tengan alguna dificultad podrán asistir a clases de consulta en la Cátedra, cuyos horarios están publicados en el Aula Virtual y en la puerta de entrada a la Cátedra. En cada serie de problemas se incluye: a) Un cuestionario con formato de respuestas de múltiple opción, orientado a discutir conceptos teóricos en clase. b) Problemas de aplicación donde deberán emplear procedimientos y cálculos numéricos. Entre éstos se indican, al comienzo de cada serie, aquellos que deberán entregar resueltos al comienzo de la clase siguiente y los problemas “tipo”, con negrita que son aquellos que permiten una autoevaluación. En la resolución de todo tipo de ejercicios es importante: a) haber estudiado antes el tema b) leer detenidamente el enunciado c) identificar la consigna d) extraer los datos que brinde el enunciado e) en caso necesario, consultar las tablas de constantes que se encuentran en los Anexos de esta guía, así como también en la bibliografía.

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

10

CONCEPTOS BÁSICOS EN QUÍMICA MEDICIONES Y NOTACIÓN CIENTÍFICA Exactitud: La exactitud indica cuán cerca está una medición (cantidad medida) del valor real. Por lo tanto, exactitud = valor medio medido - valor real La exactitud se expresa mejor en términos porcentuales sobre el valor real, o mejor aún, como el % de error de exactitud. Por lo tanto, mientras mayor sea el error de exactitud, menos exacta será la medida. Una medición bien exacta será aquella cuyo % de error de exactitud sea 0 (cero).

Precisión: La precisión se refiere a cuánto concuerdan dos o más medidas de una misma cantidad, es decir a la concordancia que tienen entre sí un grupo de resultados experimentales; no tiene relación con el valor real ya que pueden realizarse mediciones precisas sin exactitud. Los valores precisos pueden ser inexactos, ya que un error que causa desviación del valor real puede afectar todas las mediciones en igual forma y por consiguiente no perjudicar su precisión. La precisión se expresa por lo general en términos de la desviación estándar; mientras mayor sea la desviación, menos precisa será la medición. La precisión de una medición tiene la dimensión de la unidad medida, significando que cada medida puede tener un valor entre el valor medio más la precisión y el valor medio menos la precisión. Por lo tanto, a modo de ejemplo, si la balanza, que tiene una precisión de

 0,01

g, se usa para medir una masa y el valor medio de esas medidas es de 6,35 g, las medidas tendrán valores entre 6,34 g y 6,36 g. Si la balanza no es usada correctamente, el valor del error de la precisión de las medidas será mayor que 0,01 g. Esto mismo puede ocurrir con cualquier aparato o instrumento de medición.

Incertezas de las Mediciones Toda medición tiene un cierto grado de incerteza o error. La incerteza de una medición puede ser detectada y cuantificada realizando la medición varias veces de la misma manera. Los valores individuales resultantes se usan para calcular el valor medio o promedio. La incerteza tiene dos componentes: • Imprecisión (error de precisión): es la media de todas las diferencias entre los valores individuales y valor medio de las mediciones. También se define como el grado de concordancia entre dos o más mediciones de una misma cantidad. La imprecisión de una

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

11

medición es indicada por el número de cifras significativas del resultado de la medición o valor medido. Ejemplo: Se indica que la precisión de una balanza es de

 0,001 g. Esto quiere

decir que la imprecisión de la balanza es del orden de 0,001 g. • Inexactitud es la diferencia entre el valor medio de las mediciones y el valor verdadero de la magnitud medida, o también, la indicación de cuán cerca está una medición del valor real de la cantidad medida. La inexactitud se minimiza por calibración del instrumento y por capacitación del operador. La imprecisión se reduce por rediseño del instrumento o por medición de la magnitud con otro instrumento. Cifras significativas Los resultados obtenidos en una medición no son exactos. Toda medida implica una estimación. Por ejemplo, supongamos que necesitamos medir un objeto con una regla graduada en milímetros. Al medir obtenemos un resultado comprendido entre 38 y 39 milímetros, estimamos que el objeto mide 38,5 milímetros. Este resultado tiene una parte exacta, 38, y una parte que es estimada (aproximada) que es el último dígito, 5. El número 38,5 mm contiene tres cifras significativas. El último dígito es dudoso, pero se considera como cifra significativa. Al dar el resultado de una medida incluimos un dígito aproximado, pero sólo uno. A continuación, utilizaremos una probeta para medir volúmenes de líquidos. A la derecha de la probeta se amplían las líneas de calibración. La escala derecha esta graduada de 10 en 10 mL, mientras que la escala izquierda está graduada de mililitro en mililitro.

Vamos a realizar una medida empleando ambas escalas de calibración. En la escala izquierda, el nivel del líquido está por encima de 42 mL, como no hay líneas de calibración entre 42 mL y 43 mL, estimamos el último dígito y le damos valor 4. El valor de la medida es 42,4 mL.

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

12

En la segunda escala de calibración el nivel de líquido supera la línea de 42,2, como entre 42,2 y 42,3 no hay escala, estimamos el cuarto dígito de nuestra medida en 4. El valor de la medida es 42,24 mL. En la escala izquierda, el resultado de la medida tiene tres cifras significativas, siendo la última una estimación. La escala derecha da resultados con cuatro cifras significativas, siendo la última cifra una estimación. En el trabajo de laboratorio siempre debemos tener cuidado de anotar el número adecuado de cifras significativas. En general, es muy fácil determinar cuántas cifras significativas hay en un número si siguen las siguientes reglas:

•

Cualquier dígito diferente de cero es significativo. así, 845 cm tiene 3 cifras significativas; 1234 kg tiene cuatro cifras significativas y así sucesivamente.

•

Los ceros ubicados entre dígitos distintos de cero son significativos. Así, 606 m contiene tres cifras significativas; 40501 kg contiene cinco cifras significativas y así sucesivamente.

•

Los ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cero no son significativos. Estos ceros se utilizan para indicar el lugar del punto decimal. Por ejemplo, 0,08 L contiene una cifra significativa; 0, 0000349 g contiene tres cifras significativas, y así sucesivamente.

•

Si un número es mayor que 1, todos los ceros escritos hacia la derecha del punto decimal cuentan como cifras significativas. Entonces; 20 mg tiene dos cifras significativas, 40,062 mL tiene cinco cifras significativas y 3040 dm tiene cuatro cifras significativas. Si un número es menor que 1, solamente son significativos los ceros que están al final del número o entre dígitos distintos de cero. Esto significa que 0,0090 kg tiene dos cifras significativas, 0, 3005 L tiene cuatro cifras significativas; 0,00420 min tiene tres cifras significativas y así sucesivamente.

•

Para números que no tienen coma decimal, los ceros ubicados después del último dígito distinto de cero pueden ser o no cifras significativas. así, 400 cm puede tener una cifra significativa (el dígito 4), dos (40) o tres cifras significativas (400). No es posible saber cuál es la cantidad correcta si no se tiene información. Sin embargo, utilizando la notación científica se evita esta ambigüedad. En este caso particular, puede expresarse el numero 400 como 4 x 102 para una cifra significativa, 4,0 x 102 para dos cifras significativas, o 4,00 x 102 para tres cifras significativas.

Es frecuente que si resolvemos un ejercicio nos preguntemos por el número de decimales que debemos escribir como resultado de una operación aritmética. También es frecuente que, ante la duda, presentemos un resultado final como 3,0112345•10-6, es decir, escribiendo todos los decimales que la calculadora ofrece. Para que esto no suceda ya que es incorrecto,

QUÍMICA GENERAL - BIOLOGÍA E INGENIERÍA AMBIENTAL

13

además de que tiene la dificultad de trabajar con números demasiado grandes, debemos recordar las reglas que permiten utilizar correctamente las cifras significativas de un número cuando se realizan operaciones matemáticas y analizar la idoneidad de las mismas re...