secretaria academica - sites.upiicsa.ipn.mx · la entalpía y el coeficiente de joule thompson •...
TRANSCRIPT
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ESCUELA: UPIICSA CARRERA: INGENIERÍA INDUSTRIAL LINEA CURRICULAR: COORDINACIÓN: ACADEMIA DE QUÍMICA DEPARTAMENTO: CIENCIAS BÁSICAS
ASIGNATURA: QUÍMICA II CLAVE: IQU2 SEMESTRE: 4° CRÉDITOS: 6 VIGENTE: ENERO 2000 TIPO DE ASIGNATURA: TEÓRICA MODALIDAD: Escolarizada X Abierta .
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA ASIGNATURAS ANTECEDENTES: Química, Química Industrial I ASIGNATURAS COLATERALES: Química Industrial II, Tecnología de Materiales ASIGNATURAS CONSECUENTES: Plantas y Procesos Industriales, Pruebas no destructivas En las sociedades actuales, la ciencia y la tecnología ocupan un lugar primordial para el desarrollo de un país, ello exige que sus industrias se conformen con personal capacitado que le ayude a competir con eficiencia en el mercado de bienes y servicios; en ese contexto, el Ingeniero Industrial tien un amplio campo de trabajo y proyección, para lo cual requiere de una formación interdisciplinaria que le ´permit tener conocimientos para tomar decisiones con mayor eficiencia de la industria.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno aplicará los conocimientos técnicos adquiridos en esta asignatura, relativos a los cambios de energía, calores de reacción, equilibrio químico y electroquímica para contribuir en la solución de problemas de producción en la industria TIEMPOS TOTALES ASIGNADOS: H/SEMESTRE: 54 H/SEMANA: 3 H/TEORÍA/SEMESTRE: 54 H/PRÁCTICA/SEMESTRE: 0
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: ACADEMIA DE QUIMICA REVISADO POR: JEFATURA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL APROBADO POR: C.T.C.E. PRESIDENTE
ING. FRANCISCO BOJÓRQUEZ HERNÁNDEZ
AUTORIZADO POR: COMISIÓN DE PLANES Y PROGRAMAS DE ESTUDIO DEL C.G.C. DEL IPN
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA: QUÍMICA II CLAVE: _ IQU2 ______ __________________________________________________ _______________________ HOJA: 2 DE 13 .
FUNDAMENTACIÓN
La presencia de la Química en el desarrollo de la industria es indispensable; el conocimiento de la misma permitirá al Ingeniero Industrial manejar los diferentes materiales que se utilizan en un proceso de transformación o también entender y evaluar un proyecto industrial. Por lo tanto, esta materia es necesaria dentro de la currícula de formación del Ingeniero Industrial que al tener como antecedente principal a la de Química I, le permitirá al alumno conocer conceptos tales como: energía, calor, trabajo, entalpía, ácido, base, electroquímica; que le ayudarán a comprender los procesos industriales y como operarios, haciendo más eficientes los equipos y procesos utilizados en la obtención de productos. En la asignatura de Química II el alumno aplicará los conocimientos adquiridos en asignaturas antecedentes como: Química I, Cálculo Diferencial e Integral, Dibujo Industrial asistido por computadora, Organización Industrial e Investigación y Desarrollo Tecnológico, con lo cual adquirirá las herramientas que le ayuden a resolver problemas concretos de la industria en general. Los conocimientos adquiridos en Química II le servirán de apoyo para cursar las materias de Tecnología de Materiales y Laboratorio de Propiedades Mecánicas y Métodos Matemáticos de la Ingeniería en el mismo semestre, sirviendo de base para las materias que le preceden como: Laboratorio de Pruebas no Destructivas, Plantas y Procesos Industriales, Instrumentación y Control Industrial, Procesos de Manufactura I y II, Higiene y Seguridad Industrial, Contaminación Industrial, Mantenimiento Industrial y Sistemas Integrados de Manufactura, debido a que estas materias requieren necesariamente del conocimiento de los fenómenos químicos y fisicoquímicos. El docente desarrollará los temas y subtemas de este curso mediante exposiciones teóricas y con resolución de problemas de aplicación, invitando al alumno a resolver problemas característicos de la industria, a modo de prepararlo para que adquiera la habilidad de resolverlos en donde labore como Ingeniero Industrial; es recomendable, por tanto, que el alumno invierta el doble del tiempo disponible en el aula para resolver problemas extraclase, así como visitar industrias en donde pueda ver l aplicación directa de los conocimientos adquiridos en el curso.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA: QUIMICA II ___________________ _ CLAVE: IQU2 . HOJA: 3 DE 13 . No. UNIDAD I NOMBRE I N T R O D U C C I Ó N
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno • Explicará la importancia de los procesos fisicoquímicos en su función de Ingeniero Industrial, principalmente en la relación que guardan con el uso adecuado
y factible de los recursos materiales de la industria
HORAS
No. TEMA
T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA
T P EC CLAVE BIBLIOGRAFÍA
1.1 1.2
Importancia de los procesos fisicoquímicos Ejemplos de procesos fisicoquímicos
• Exposición del profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
MATERIAL DIDÁCTICO
• Material didáctico: pizarrón, acetatos, videos, rotafolios
1
1
2 2
2B
3B
7B
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:__ QUIMICA II________ ____________________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 4 DE 13 . No. UNIDAD II
NOMBRE TERMODINÁMICA
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno- • Aplicará LA Ley Cero y la 1ª . Ley de la Termodinámica para determinar el calor, trabajo y el cambio de energía interna relacionado con diferentes tipos de
procesos de producción industrial por medio de problemas carácter´sticos.
HORAS
No. TEMA
T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA
T P EC CLAVE BIBLIOGRAFÍA
2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1
Generalidades Introducción Sistemas (abierto, cerrado, aislado) Propiedades (Intensivas y extensivas; Puntuales y de trayectoria) Procesos ( reversibles e irreversibles) (isotérmico, isométrico, isobárico y adiabático) formas de energía concepto de energía y sus manifestaciones (energía Interna, energía mecánica o trabajo, energía térmica o calor)
• Exposición del profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
APOYO DIDÁCTICO • Material didáctico: pizarrón, acetatos, Videos, rotafolios
2 3
4
6
1C 2B 3B 4C 5C 6C 7B 9C
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:__ QUIMICA II________ ____________________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 5 DE 13 .
HORAS No.
TEMA T E M A S INSTRUMENTACIÓN
DIDÁCTICA T P EC CLAVE
BIBLIOGRAFÍA
2.2.2 2.2.3
2.3
2.3.1
2.3.2
2.4
Calor y trabajo Capacidad calorífica y sus relaciones (capacidad calorífica, capacidad calorífica molar, calor específico, relación entre Cp, Cv y R) Primera ley de la termodinámica en Sistemas cerrados Procesos termodinámicos reversibles (isotérmicos, isobáricos, isométricos, adiabáticos) Procesos termodinámicos Irreversibles (isotérmico, isobárico, Isométrico, adiabático La entalpía y el coeficiente de Joule Thompson
• Exposición del profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
APOYO DIDÁCTICO • Material didáctico: pizarrón, acetatos, Videos, rotafolios
2 1
4
2
1C 2B 3B 4C 5C 6C 7B 9C
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:__ QUIMICA II________ ____________________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 6 DE 13 .
HORAS No.
TEMA T E M A S INSTRUMENTACIÓN
DIDÁCTICA T P EC CLAVE
BIBLIOGRAFÍA
2.5
2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3
2.7
Ciclos termodinámicos Termofísica Ley cero de la Termodinámica Calores sensibles Calores latentes Ejercicios de aplicación.
• Exposición del profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
APOYO DIDÁCTICO • Material didáctico: pizarrón, acetatos, Videos, rotafolios
1 1 4
2
2
8
1C 2B 3B 4C 5C 6C 7B 9C
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:__ QUÍMICA II______ __ ___________________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 7 DE 13 . No. UNIDAD III
NOMBRE T E R M O Q U I M I C A
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno- • Aplicará las Leyes de la Termoquímica para determinar los valores de calores de reacción a presión y volumen constantes, tanto a temperatura estándar
como a otras temperaturas de proceso.
HORAS
No. TEMA
T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA
T P EC CLAVE BIBLIOGRAFÍA
3.1
3.1.1 3.1.2
3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4
Generalidades Introducción Conceptos generales (reacciones Termoquímicas de formación, neutralización Y combustión; condiciones tipo, Calorimetría, reacción endotérmica y Exotérmica) Calores de reacción Calor de formación Calor de combustión Calor de neutralización Calor a presión constante
• Exposición del profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
APOYO DIDÁCTICO • Material didáctico: pizarrón, acetatos, Videos, rotafolios
1 2
2
4
2B 3B 5C 6C 7B 9C
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:__ QUÍMICA II______ __ ___________________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 8 DE 13 .
No. TEMA
T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA
T P EC CLAVE BIBLIOGRAFÍA
3.2.5
3.3
3.3.1 3.3.2
3.4
3.5
Calor a volumen constante Leyes Termoquímicas Ley de Lavoisier Ley de Hess Efecto de la temperatura en el calor de una Reacción (Ec. De Kirchhoff) Ejercicios de aplicación industrial con balances tipo
• Exposición del profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
APOYO DIDÁCTICO • Material didáctico: pizarrón, acetatos, Videos, rotafolios
2 2 3
4
4
6
2B 3B 5C 6C 7B 9C
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:_____ QUIMICA II _________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 9 DE 13 . No. UNIDAD IV
NOMBRE EQUILIBRIO QUÍMICO
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno- • Aplicará la Ley de Acción de Masas en una reacción química en equilibrio, calculando las concentraciones, las constantes y el
rendimiento e identificando los factores con los que se podría optimizar un proceso industrial.
HORAS No.
TEMA T E M A S INSTRUMENTACIÓN
DIDÁCTICA
T
P
EC CLAVE
BIBLIOGRAFÍA
4.1 4.1.1 4.1.2
4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4
4.3
Generalidades Introducción Conceptos básicos (Equilibrio verdadero, Reacciones reversibles e irreversibles, Rendimiento de la reacción, sistemas Homogéneos y heterogéneos) Sistemas homogéneos Ley de acción de masas Constantes de equilibrio (Kc, Kp, Kx) Balance de materia Principio de LeChatelier (presión, Temperatura y concentración) Ejercicios de aplicación
• Exposición del Profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
MATERIAL DIDÁCTICO
• Material didáctico: pizarrón, acetatos, videos, rotafolios
1 3 4
2 6 8
1C 2B 3B 5C 7B
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:_____ QUIMICA II _________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 10 DE 13 . No. UNIDAD V NOMBRE ELECTROLITOS Y EQUILIBRIO IONICE
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno • Aplicará la Ley de Acción de Masas en una reacción irónica en equilibrio calculando las concentraciones, las constantes y el HP de las soluciones.
HORAS
No. TEMA
T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA
T
P
EC
CLAVE BIBLIOGRAFÍA
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
5.1
5.1.1 5.1.2
5.2 5.2.1
5.2.2
5.2.3 5.2.4
5.3
Generalidades Introducción Conceptos básicos (ionización, electrolitos Fuertes y débiles, ácidos, bases y sales) Equilibrio irónico Constante de ionización de ácidos y bases (Kan y Kb) Constante del producto ironico del agua (Kw) Escalas de pH y pOH Efecto del ion común Ejercicios de aplicación
• Exposición del Profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
MATERIAL DIDÁCTICO
Material didáctico: pizarrón, acetatos, videos, rotafolios
2 4 4
4 8 8
2B 3B 5C 7B 8C
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA: _ _ QUIMICA II _ CLAVE: IQU2 . HOJA: 11 DE 13
No. UNIDAD VI NOMBRE ELECTROQUÍMICA
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno • El alumno aplicará las Leyes de la Electroquímica y galvánicas, reconociendo los conceptos de electrólisis y corrosión.
HORAS No.
TEMA T E M A S INSTRUMENTACIÓN
DIDÁCTICA
T
P
EC CLAVE
BIBLIOGRAFÍA
6.1 6.1.1 6.1.2
6.2
6.3
6.4
6.5
Generalidades Introducción Conceptos básicos (Electrólisis, corrosión, Pilas electroquímicas) Ecuación de Nernst Pilas elctroquímicas Electrólisis y leyes de Faraday Ejercicios de aplicación
• Exposición del Profesor • Dinámica de grupo • Discusión de ejemplos ilustrativos
MATERIAL DIDÁCTICO
Material didáctico: pizarrón, acetatos, videos, rotafolios
2 2 2 2 2
4 4 4 4 4
1C 2B 3B 7B 8C
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:_____ QUIMICA II _________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 12 DE 13 .
PERIODO
UNIDADES TEMÁTICAS
PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN
1 2 3
I y II
III y IV
V y VI
100% examen escrito 100% examen escrito 100% examen escrito EVALUACIÓN FINAL: PROMEDIO DE LAS TRES EVALUACIONES PARCIALES
CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA
1
2
3
4
5
6
* *
* * * *
Alberty, R.A, Farrington D., Fisicoquímica Versión SI ., México, CECSA, 1984, 727 pp. Castellan, G. W. , “Fisicoquímica”, USA, editorial Adison-Wesley, 1987, 1058 pp. Crockford, H.d., Kinight S.B. Fundamentos de Fisicoquímica, México, CECSA. 1986,469 pp. Faires, V.M., Termodinámica, México, UTEHA, 808 pp. González, R.L, Ortiz, P:V:H: y Tapia, A:E:A., Teoría y Problemas Fisicoquímica II, Parte I y II, México , UPIICSA, 1990 198 pp. Himmeelblau, D.M., Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química, México, Prentice hall, 1997, 752 pp.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
SECRETARIA ACADEMICA
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
ASIGNATURA:_____ QUIMICA II _________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 13 DE 13 .
CLAVE
B
C
BIBLIOGRAFÍA
7
8
9
*
* *
Maron, S.H., y Landon, J. B. , Fisicoquímica Fundamental, México, Limusa- Noriega, 1999, 1016 pp. Metz, C.R., Fisicoquímica, México, Mc. Graw Hill, 1985, 456 pp. Smith, J.M., Van Ness H.C., Abbott, M.M. Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química, México, Mc. Graw Hill, 1997, 857 pp.