Guías Académicas

TERMODINÁMICA Y CINÉTICA QUÍMICA

TERMODINÁMICA Y CINÉTICA QUÍMICA

DOBLE GRADO EN BIOTECNOLOGÍA Y EN FARMACIA

Curso 2023/2024

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 19-07-23 14:49)
Código
109507
Plan
2022
ECTS
6
Carácter
Curso
1
Periodicidad
Segundo Semestre
Área
QUÍMICA FÍSICA
Departamento
Química Física
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor/Profesora
María del Pilar García Santos
Grupo/s
1 y 2
Centro
Fac. Ciencias Químicas
Departamento
Química Física
Área
Química Física
Despacho
C2501 - EDIFICIO FACULTAD DE CC. Y CC. QUÍMICAS
Horario de tutorías
Concretar en clase o por correo electrónico.
URL Web
http://alquilnitrosos.usal.es/
E-mail
pigarsan@usal.es
Teléfono
670546560; ext. 6271
Profesor/Profesora
Susana Raquel Gómez Carrasco
Grupo/s
1 y 2
Centro
Fac. Ciencias Químicas
Departamento
Química Física
Área
Química Física
Despacho
C3505 (Fac. CC. Químicas)
Horario de tutorías
Ma. y Jue. 16 - 19 h. (Concertar cita previamente por email).
URL Web
http://fisquim.usal.es
E-mail
susana.gomez@usal.es
Teléfono
666 589 074

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

QUIMICA PARA LAS BIOCIENCIAS MOLECULARES:

– Química general

– Química-física

– Química orgánica

– Química inorgánica

Papel de la asignatura.

Proporcionar los conocimientos necesarios de Termodinámica y Cinética químicas, para estudiar:

– las interrelaciones entre las propiedades de equilibrio de un sistema (Termodinámica)

– procesos de velocidad tales como reacciones químicas, difusión y flujo de cargas en una célula electroquímica (Cinética).

Perfil profesional.

La asignatura “Termodinámica y cinética química” aporta los conceptos teóricos necesarios para poder desarrollar los tres perfiles profesionales genéricos: “Investigación y docencia”, “Bioquímica y Biomedicina molecular” y “Biotecnología industrial”.

3. Recomendaciones previas

Es necesario que el alumno posea conocimientos básicos de Química, Matemáticas y Física, por lo que es conveniente que provenga de la vía adecuada del bachillerato. Además, poseer habilidades y destrezas en la utilización de los procedimientos de cálculo básicos y de recursos informáticos, tales como paquetes ofimáticos, Internet, búsqueda en bases de datos, etc.

4. Objetivo de la asignatura

GENERALES:

Mostrar la potencialidad y posibilidades de las leyes y principios de los Métodos Termodinámico y Cinético de la Química Física como base para la interpretación y predicción del sentido y extensión de los procesos que se integran en la evolución de los sistemas químicos, biológicos y tecnológicos.

ESPECÍFICOS:

– Conocer, comprender y aplicar los principios y leyes del Método Termodinámico y aplicarlos a la interpretación y cuantificación de los procesos asociados con cambios de estado, propiedades de disoluciones y mezclas, equilibrio de fases y equilibrio químico.

– Conocer, comprender y aplicar los conceptos y leyes propios de la Cinética Química (evolución con el tiempo) y aplicarlos a la obtención de ecuaciones de velocidad, mecanismos de reacción y al estudio de reacciones catalíticas, especialmente de catálisis enzimática.

5. Contenidos

Teoría.

BLOQUE 1. TERMODINÁMICA

Tema 1. Fundamentos de termodinámica

Conceptos básicos: trabajo y calor. Principio cero de la termodinámica. Primer principio de la termodinámica. Termoquímica. Segundo y Tercer principios de la Termodinámica. Funciones de Gibbs y Helmholtz. Criterios de espontaneidad y equilibrio. Propiedades parciales: potencial químico.

Tema 2. Estudio de sustancias puras y sistemas multicomponentes

Gases ideales y reales. Regla de las fases. Condiciones de equilibrio entre fases. Diagrama de fases de una sustancia pura. Ecuaciones de Clapeyron y Clausius-Clapeyron. Disolución ideal, diluida ideal y real. Disoluciones de no electrolitos: propiedades coligativas. Diagramas de fases en sistemas multicomponentes. Disoluciones de electrolitos.

Tema 3. Equilibrio químico

Condición de equilibrio químico y espontaneidad. La constante de equilibrio termodinámica. Equilibrio químico en sistemas gaseosos. Influencia de la temperatura en la constante de equilibrio. Influencia de la temperatura y la presión sobre la composición de la mezcla en equilibrio. Equilibrio en reacciones heterogéneas. Equilibrios iónicos. Disoluciones tampón. Disociación de ácidos polipróticos. Hidrólisis. Solubilidad y producto de solubilidad. Reacciones acopladas. Equilibrio electroquímico.

BLOQUE 2. CINÉTICA QUÍMICA

Tema 4. Cinética química. Conceptos generales

Velocidad de reacción. Determinación experimental de la velocidad de reacción. Ecuación de velocidad: métodos de integración, métodos diferenciales y método de aislamiento. Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción.

Tema 5. Reacciones complejas. Mecanismos. Cinética molecular.

Cinética de las reacciones complejas. Mecanismos de reacción. Cinética molecular: teoría de colisiones, teoría del estado de transición, reacciones en disolución.

Tema 6. Catálisis

Aspectos generales de la catálisis. Tipos de catálisis. Catálisis ácido-base. Catálisis enzimática: modelo de Michaelis-Menten, cinética de inhibición, efecto de la temperatura y del pH en la velocidad de reacción.

BLOQUE 3. FENÓMENOS DE SUPERFICIE

Tema 7. Fenómenos de superficie

Adsorción. Tensión superficial. Sistemas coloidales: clasificación y propiedades eléctricas (doble capa eléctrica y estabilidad).

Práctica.

CONTENIDOS PRÁCTICOS:

Se realizarán dos prácticas de laboratorio, una de Cinética Química y otra de Fenómenos Superficiales.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

Saber adoptar las metodologías más adecuadas para el trabajo en el laboratorio y la industria mediante la comprensión de las bases químicas de técnicas e instrumentación habituales en el ámbito biotecnológico. (CG 1, 3 y 6).

Contribuir al diseño e implementación de procesos biotecnológicos teniendo en cuenta las bases químicas subyacentes. (CG 3, 4 y 6).

Específicas.

Competencias específicas de conocimiento (saber):

CEC1 Describir correctamente con palabras y con fórmulas matemáticas las tres leyes de la energética de las reacciones químicas.

CEC2 Predecir correctamente la espontaneidad de una reacción en base a los cambios de la energía libre de Gibbs.

CEC3 Describir bien los factores que afectan a la velocidad de reacción. Catálisis química y Biocatálisis

CEC4 Describir bien con palabras y con fórmulas matemáticas la solubilidad, insolubilidad y propiedades ácido-base de diferentes compuestos.

CEC5 Describir cualitativa y cuantitativamente las propiedades coligativas como consecuencia de la adición de un soluto a un disolvente.

CEC6 Predecir la solubilidad de un compuesto en base a los parámetros entálpicos y entrópicos de una solución y los cambios de solubilidad en función de la temperatura.

CEC7 Describir correctamente, con sus reacciones y sus constantes de equilibrio, los principales tampones de importancia biológica y aquellos de uso más frecuente en laboratorios de Bioquímica.

CEC8 Valorar correctamente cuantitativa y cualitativamente los intervalos de tamponamiento de una solución tampón o amortiguadora, sabiendo seleccionar el tampón más adecuado para el rango de pH necesario.

Competencias específicas instrumentales (saber hacer):

CEI1 Trabajar de forma adecuada en un laboratorio químico-bioquímico incluyendo seguridad, manipulación y eliminación de residuos químicos y registro anotado de actividades.

CEI2 Expresarse correctamente con términos químicos.

CEI3 Realizar bien ajustes estequiométricos de reacciones químicas.

CEI4 Aplicar correctamente el concepto de equilibrio químico, valorar los factores que lo afectan y calcular constante de equilibrio.

CEI5 Trabajar correctamente con varias unidades de concentración incluyendo molaridad, molalidad, fracción molar y % en peso y volumen e convertir unas unidades en otras.

CEI6 Preparar bien disoluciones ajustadas en volumen, concentración y con pH determinados. Determinar el pH en una titulación a mitad del punto de equivalencia, en el punto de equivalencia y después del punto de equivalencia. Explicar cómo y por qué cambia el color de un indicador de pH.

CEI7 Pipetear correctamente con precisión desde microlitros a mililitros.

CEI8 Pesar correctamente sustancias con precisión desde décimas de miligramo a gramos.

CEI9 Familiarizarse con el uso de los principales instrumentos habituales en un laboratorio químico y bioquímico.

CEI10 Determinar correctamente órdenes de reacción. 

 

Transversales.

Competencias transversales instrumentales:

CTI1 Diseñar experimentos y comprender las limitaciones de la aproximación experimental.

CTI2 Dividir y analizar las partes de un problema.

CTI3 Describir bien los factores que afectan a la velocidad de reacción. Catálisis química y Biocatálisis.

CTI4 Diferenciar estudios observacionales y experimentales.

CTI5 Interpretar resultados experimentales e identificar elementos consistentes e inconsistentes.

CTI6 Trabajar de forma adecuada en un laboratorio químico-bioquímico incluyendo seguridad, manipulación y eliminación de residuos químicos y registro anotado de actividades.

CTI7 Analizar y sintetizar.

CTI8 Gestionar la información.

CTI9 Usar internet como medio de comunicación y como fuente de información.

CTI10 Resolver problemas.

CTI11 Organizar y planificar su trabajo.

CTI12 Tomar decisiones.

Competencias transversales personales:

CTP1 Relacionarse con los demás.

CTP2 Colaborar con otros compañeros de trabajo.

CTP3 Razonar críticamente.

CTP4 Mantener un compromiso ético.

Competencias transversales sistémicas:

CTS1 Aprendizaje autónomo.

CTS2 Aplicar los conocimientos teóricos a la práctica.

CTS3 Autoevaluación.

7. Metodologías

La asignatura se desarrollará, fundamentalmente, con clases de teoría, resolución de problemas y prácticas de laboratorio. En las clases magistrales se dará al estudiante una visión general del tema, indicándole los puntos fundamentales del mismo. Se utilizará la pizarra para los desarrollos matemáticos y proyecciones en PowerPoint para el estudio e interpretación de gráficos, esquemas, etc. Estarán a su disposición en Studium las gráficas, tablas, etc., que se utilicen en las exposiciones magistrales. También se les proporcionará la bibliografía correspondiente a cada tema. Se comentarán numerosas aplicaciones de los contenidos de la asignatura en la industria farmacéutica y alimentaria.

Los seminarios se dedicarán a la resolución de problemas, cuyos enunciados se habrán puesto a disposición de los estudiantes en Studium con anterioridad para que los trabajen en casa. Se les enseñará a interpretar el enunciado, plantearlos y resolverlos correctamente, así como comentar los resultados obtenidos. Aleatoriamente se elegirán algunos ejercicios para ser entregados y evaluados. Las tutorías presenciales se utilizarán para la resolución de ejercicios prácticos en grupo y resolver dudas sobre los contenidos de la asignatura.

La realización de las prácticas de laboratorio y elaboración del informe, así como la realización del examen de prácticas son imprescindibles para aprobar la asignatura.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

1. Sanz Pedrero, P. y otros. “Fisicoquímica para Farmacia y Biología”, Masson-Salvat 1992 (y eds. posteriores).

2.- Chang, R. “Fisicoquímica”, McGraw-Hill, 2008

3. Levine, I. N. “Fisicoquímica” (2 tomos), McGraw-Hill, 2004.

4. Atkins, P.W. “Fisicoquímica”, Addison Wesley Iberoamericana, 1991 (y eds. posteriores).

5. Levine, I.N. “Problemas de Fisicoquímica”, McGraw-Hill, 2005.

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

1. Petrucci, R. H.; Harwood, W. S. y Herring, F. G. “Química general”, Ed. Prentice-Hall, 2003.

2. Avery, H. E. “Cinética química básica y mecanismos de reacción”, Ed. Reverté, S. A., 1982.

3. Rodríguez Renuncio y col. “Termodinámica química”, Ed. Síntesis, 1998.

4. Logan, S. R. “Fundamentos de cinética química”, Addison-Wesley, 2000 Servidor de apoyo del departamento de Química Física: http://fisquim.usal.es/

Servidor de apoyo del departamento de Química Física: http://fisquim.usal.es/

10. Evaluación

Consideraciones generales.

– Pruebas escritas sobre los contenidos del programa con preguntas teóricas (demostraciones, preguntas cortas, cuestiones tipo test,…) y resolución de problemas.

– Evaluación de las prácticas realizadas en el laboratorio.

– Asistencia y participación activa en las clases teóricas, sesiones de seminario y tutorías.

– Actividades individuales de resolución de problemas y cuestionarios en la plataforma de e-learning Studium.

 

Criterios de evaluación.

Para aprobar la asignatura será necesario obtener una calificación global igual o superior a cinco, de acuerdo con los criterios que se especifican a continuación: a) siempre y cuando el estudiante haya realizado y aprobado las prácticas de laboratorio. b) No se podrá superar la asignatura si en alguno de los apartados, Teoría y Problemas, de los exámenes escritos se obtiene una nota inferior a 4,0 puntos.    

Primera Convocatoria

Dos modalidades:

- Evaluación continua: Pruebas de Conocimientos 70% (una de los temas 1-3 (35%) hacia la mitad del cuatrimestre y otra de los temas 4-7 (35%) en la fecha de la Convocatoria Ordinaria fijada por la Facultad; en cada una de ellas se valorará el 50% la teoría y el 50% los problemas), Prácticas de Laboratorio 10 % y Otras Actividades 20 %. 

- Evaluación no continua: Prueba de Conocimientos 90% (en la fecha de la Convocatoria Ordinaria fijada por la Facultad; se valorará el 50% la teoría y el 50% los problemas) y Prácticas de Laboratorio 10 %.

El estudiante que se presente al primer examen parcial se considera que ha elegido la modalidad de evaluación continua.

Convocatoria Extraordinaria

Prueba de Conocimientos (en la fecha programada por la Facultad para la Convocatoria Extraordinaria).

Los estudiantes que han elegido evaluación continua se examinarán de las partes no superadas. Calificación: Pruebas de Conocimientos 70%, Prácticas de Laboratorio 10% y Otras Actividades 20%.

Los estudiantes que han elegido evaluación no continua se examinarán de las partes no superadas. Calificación: Prueba de Conocimientos 90% y Prácticas de Laboratorio 10%.

Instrumentos de evaluación.

— Pruebas de Conocimientos escritas sobre los contenidos del programa con preguntas de desarrollo y/o preguntas cortas, cuestiones tipo test y resolución de problemas de aplicación de los conceptos explicados. Competencias generales (G3 y G6), específicas (CEC1-CEC8, CEI2-CEI4, CEI6, CEI10) y transversales (CTI2, CTI3, CTI7, CTI10, CTS2).

— La evaluación de las Prácticas de Laboratorio considerará la actitud, destrezas, el informe elaborado y el examen. Competencias generales (G3 y G6), específicas (CEI1-CEI3, CEI5, CEI10) y transversales (todas).

— Asistencia y participación en las clases teóricas, sesiones de seminario y tutorías, realización de actividades individuales de resolución de problemas y cuestionarios. Competencias generales (G3), específicas (CEC1-CEC8, CEI2-CEI5, CEI9-10) y transversales (CTI2, CTI3, CTI5, CTI7, CTI10 y CTS1-CTS3).

Recomendaciones para la evaluación.

Es condición esencial para poder aprobar la asignatura la asistencia a las prácticas de laboratorio.

Es fundamental asistir y participar en todas las actividades presenciales (clases teóricas, seminarios, tutorías en grupo, etc), estudiar la asignatura día a día y desde el principio del curso, consultar la bibliografía y resolver los problemas propuestos.

Realizar las actividades no presenciales en entornos virtuales de e-learning.

Utilizar las tutorías individuales para resolver dudas.

Recomendaciones para la recuperación.

Se recomienda al estudiante que utilice todos los medios y mecanismos docentes que tiene a su servicio para conseguir adquirir las competencias antes indicadas.

Repasar toda la asignatura y resolver más ejercicios. Solicitar tutorías para resolución de dudas conceptuales y de problemas.

En el caso de suspender la asignatura, no es obligatorio que el alumno repita las prácticas de laboratorio en los dos años posteriores. Si no se superan las prácticas, tendrá que repetirlas.