Termodinámica Química Clásica: Modelos del Gas Ideal y Real - Prof. Castillo, Esquemas y mapas conceptuales de Fisicoquímica

¡Descarga Termodinámica Química Clásica: Modelos del Gas Ideal y Real - Prof. Castillo y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Fisicoquímica solo en Docsity! UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS ESCUELA DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA SÍLABO FISICOQUÍMICA ------------------------------------------ I. DATOS GENERALES 1.1. Departamento Académico : MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA 1.2. Semestre Académico : 2022– I 1.3. Código de asignatura : B03108 1.4. Ciclo : III 1.5. Créditos : 03 1.6 Horas semanales totales : 02 – 02 1.6.1 Horas de teoría y práctica : HT – HP : 1.7. Requisito(s) : Física General B03101, Química Inorgánica B03104 y Química Orgánica B03110 1.8. Docentes : 1.8.1. Docente Responsable : Acuña Ruiz Víctor Andrés (Teoría) – G1 Escribano Siesquén William (Teoría) – G2 1.8.2. Docentes Participantes : La Torre Aponte María Luz (Prácticas de Laboratorio) I. SUMILLA La asignatura corresponde al área de formación específica, es teórico- práctica con el propósito de desarrollar competencias cognitivas, procedimentales y actitudinales en el estudiante. El curso trata sobre la termodinámica química clásica: modelos del gas ideal y real, teoría cinética- molecular de los gases, leyes de la termodinámica, reacciones químicas, equilibrio químico y cinética de las reacciones, con especial énfasis en las biomoléculas y su reactividad para explicar los fenómenos y transformaciones que ocurren a nivel biológico. II. COMPETENCIA Y SUS COMPONENTES COMPRENDIDOS EN LA ASIGNATURA 2.1. Competencias • Descripción de los conceptos fundamentales de la fisicoquímica, aplicándolos al quehacer científico en las ciencias biológicas, en actividades orientadas a la elaboración de reportes y publicaciones en revistas científicas y libros de alto impacto. • Utilización del razonamiento lógico de forma objetiva y sistemática, considerando los procesos referidos a las biomoléculas y su reactividad. • Explicación de los fenómenos fisicoquímicos y transformaciones que ocurren a nivel biológico. • Diseño y ejecución de trabajos de investigación científica y tecnológica en áreas relacionadas con la biotecnología, ingeniería genética, microbiología y genética molecular, tanto en laboratorios especializados e investigación básica como en laboratorios clínicos o de medicina forense. 2.2. Componentes Capacidades • Análisis y síntesis. • Aplicación de conocimientos a la práctica. • Trabajo en equipo. • Resolución de problemas en áreas de estudio y trabajo. • Toma de decisiones. • Redacción y presentación de informes de laboratorio. Actitudes y valores • Curiosidad e investigación académica. • Liderazgo. • Cooperación y compañerismo en el equipo de trabajo. • Aprendizaje y mejora permanentes. • Utilización de vocabulario y terminología científicos. 2 IV. PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOS UNIDAD I GASES IDEALES Y REALES CAPACIDAD: Al finalizar la unidad, el estudiante hace una lista de los diferentes conceptos y enfoques de la fisicoquímica, reconociendo la importancia de las propiedades de los gases y su vinculación con los fluidos vitales para las células, como el aire, interpretando las leyes generales de los gases ideales con el manejo de enunciados y ecuaciones matemáticas que relacionen presión, temperatura y cantidad de gas de un sistema, desarrollando habilidades numéricas y análisis de datos, tablas y gráficos, haciendo un resumen del comportamiento de los gases en función de las desviaciones respecto al modelo ideal, demostrando interés en la investigación básica y adquiriendo capacidad para discutir e interpretar datos y resultados experimentales. SEMANA CONTENIDOS CONCEPTUALES CONTENIDOS PROCEDIMENTALES ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE HORAS LECTIVAS 01 Clase inaugural: presentación de sílabo y sistema de evaluación. Importancia de la fisicoquímica. Sistema Internacional de Unidades. Considera la fisicoquímica como ciencia, emitiendo juicios acerca del propósito y métodos de enfoque de esta asignatura. Aplica el Sistema Internacional de Unidades y los factores de conversión para magnitudes como temperatura, presión, masa y volumen. Laboratorio y/o taller. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Entrega de material didáctico sobre el tema. Organización de grupos de trabajo. 04 02 Teoría cinético- molecular de los gases. Interpreta el modelo cinético- molecular para un gas ideal. Relaciona el modelo cinético- molecular con la ley de Boyle. Relaciona energía cinética con temperatura. Interpreta gráficos de distribución de velocidades para gases ideales. Comprende la definición del principio de equipartición de la energía. Define capacidad calorífica de un gas ideal a presión constante y a volumen constante. Laboratorio y/o taller. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Resolución de problemas aplicativos. 04 03 Gases reales. Analiza las características de un gas real. Interpreta el factor de compresión como criterio de desviación de la idealidad. Maneja la ecuación de van der Waals. Comprende la definición de constantes críticas y el principio de continuidad de estados. Considera otras ecuaciones de estado para gases reales: ecuación de Berthelot y ecuación de virial. Laboratorio y/o taller. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Resolución de problemas aplicativos. Asignación de taller grupal. 04 5 10 Potencial químico. Propiedades coligativas de las soluciones. Descenso en la presión de vapor. Utiliza la definición de potencial químico para explicar, desde un punto de vista termodinámico, las propiedades físicas de las soluciones. Interpreta el efecto de la adición de un soluto no volátil a un solvente puro, con ejemplos de la vida cotidiana. Define propiedades coligativas. Interpreta el descenso en la presión de vapor y utiliza las expresiones matemáticas para su cálculo. Laboratorio y/o taller. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Resolución de problemas aplicativos. 04 11 Descenso crioscópico. Aumento ebulloscópico. Presión osmótica. Aplicaciones. Interpreta y utiliza las expresiones matemáticas para el cálculo del descenso en el punto de congelación, el aumento en el punto de ebullición y la presión osmótica de soluciones no electrolíticas. Laboratorio y/o taller. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Resolución de problemas aplicativos. Asignación de taller grupal. 4 UNIDAD IV CINÉTICA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Y ENZIMÁTICAS CAPACIDAD: Al finalizar la unidad, el estudiante interpreta la definición de velocidad de una reacción química sencilla, distingue una reacción de orden cero, uno o dos de acuerdo a la expresión de la ley de velocidad, reconoce el significado de energía de activación y la influencia de la temperatura en una reacción química, esquematiza el mecanismo de acción de las enzimas, utiliza la ecuación de Michaelis- Menten para interpretar el efecto de la concentración de sustrato sobre la velocidad inicial de la reacción enzimática y reconoce gráficamente si un inhibidor reversible está actuando de manera competitiva o no, aplicando estos conocimientos en el manejo y comprensión de los procesos que ocurren en las células, crecimiento bacteriano y procesos enzimáticos pertinentes a la microbiología, demostrando interés en la investigación básica y adquiriendo capacidad para discutir e interpretar datos y resultados experimentales en la redacción de informes de laboratorio. SEMANA CONTENIDOS CONCEPTUALES CONTENIDOS PROCEDIMENTALES ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE HORAS LECTIVAS 12 Velocidad de reacción. Orden y molecularidad. Determinación experimental del orden de una reacción. Comprende la definición y formulación de la velocidad de una reacción. Discute la influencia de los factores que afectan a la velocidad de una reacción. Describe la molecularidad en reacciones de orden cero, orden uno y orden dos. Utiliza las expresiones integradas de ley de velocidad para determinar gráficamente el orden y la constante de velocidad de una reacción. Analiza el significado del tiempo de vida media y su relación con el orden de una reacción. Laboratorio y/o taller. Creación de conflicto cognitivo. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Resolución de problemas aplicativos. 04 6 13 Efecto de la temperatura sobre la velocidad de una reacción. Utiliza la ecuación de Arrhenius para describir el efecto de la temperatura sobre la velocidad de una reacción química. Analiza el significado físico de los parámetros cinéticos de una reacción: energía de activación y factor de frecuencia. Maneja la representación gráfica de la ecuación de Arrhenius para determinar los parámetros cinéticos. Interpreta perfiles de energía de reacciones químicas y bioquímicas. Laboratorio y/o taller. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Resolución de problemas aplicativos. 04 14 Reacciones de un solo sustrato catalizadas por enzimas. Esquematiza la actividad catalítica de una enzima y su mecanismo de acción. Utiliza la ecuación de Michaelis- Menten para interpretar el efecto de la concentración de sus- trato sobre la velocidad inicial de la reacción enzimática. Desarrolla la ecuación de Lineweaver- Burk pa- ra determinar gráficamente la velocidad máxima de la reacción enzimática y la constante de Michaelis- Menten. Laboratorio y/o taller. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Resolución de problemas aplicativos. Asignación de taller grupal. 04 15 Inhibición enzimática. Define inhibidores y reconoce los tipos de inhibición: irreversible y reversible (competitiva y no competitiva). Reconoce gráficamente la influencia de la temperatura y el pH sobre la velocidad inicial de las reacciones enzimáticas. Laboratorio y/o taller. Lluvia de ideas. Presentación dialogada. Resolución de problemas aplicativos. 04 16 Examen Final de Teoría (Unidades III y IV) Examen Final de Laboratorio (Prácticas 8-13) V. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS La actividad docente en las sesiones y experiencias independientes de aprendizaje se orientan al desarrollo de capacidades y la construcción de saberes por los estudiantes, aplicables en distintos contextos de desempeño personal y social. Según la naturaleza de la asignatura, el profesor podrá utilizar las estrategias del aprendizaje y enseñanza basado en problemas, técnicas de la problematización y contextualización de contenidos, estudio de casos, lectura comprensiva y análisis de información. En especial, la aplicación del método investigativo orientado a la búsqueda creadora de información, que propicia en el estudiante un mayor nivel de independencia cognoscitiva y pensamiento crítico, acorde con las exigencias de la sociedad actual caracterizada por el valor del conocimiento y su aplicación práctica en la solución de problemas que nos plantea la realidad y el desarrollo de la fisicoquímica como ciencia aplicada a la biología. El docente se constituye en mediador entre cultura, ciencia, saberes académicos y expectativas de aprendizaje de los estudiantes. Por ello, organiza, orienta y facilita, con iniciativa y creatividad, el proceso de construcción de sus conocimientos. Proporciona información actualizada y resuelve dudas de los estudiantes, incentivando su participación activa. El estudiante asume responsabilidad de participación activa en la construcción de sus conocimientos durante las sesiones, en las tareas asignadas y en la exigencia del cumplimiento del silabo. 7 VI. RECURSOS DIDÁCTICOS Equipos: Multimedia. Materiales: Manual instructivo, textos de lectura seleccionados, diapositivas y hojas de aplicación. Medios: Plataforma virtual, correo electrónico, direcciones electrónicas relacionadas con la asignatura. VII. EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE El sistema de evaluación del aprendizaje comprende: • Evaluación de Proceso (EP). Se realiza a través de la observación progresiva del desempeño del estudiante en la realización de la exigencia académica de la asignatura y las actividades de aprendizaje significativo previstas en el sílabo. Evalúa preferentemente el saber hacer y las actitudes de las capacidades demostradas por los estudiantes. Se realiza mediante la realización de trece (13) prácticas y/o talleres de laboratorio cuya ponderación comprende Examen Parcial de Laboratorio (EL1), Examen Final de Laboratorio (EL2), Promedio de Informes de Laboratorio (PI), Promedio de Pasos Orales y/o Escritos de Laboratorio (POE) y Nota Promedio del Cuaderno de Laboratorio (PNC). Tiene un peso de 50% para el promedio final y resulta del promedio ponderado de: EP = (0,25EL1) + (0,25EL2) + (0,33PI) + (0,17POE) • Evaluación de Resultados (ER). Se realiza mediante la aplicación de un Examen Parcial de Teoría (ET1), un Examen Final de Teoría (ET2) y el promedio de Evaluación Continua o talleres (PEC), elaborados técnicamente por el docente, considerando los siguientes dominios de aprendizaje: a) conocimiento (manejo de información), b) comprensión, c) aplicación, d) análisis, e) síntesis y f) evaluación (juicio de valor), examinándose preferentemente el saber conceptual y el saber hacer. Tiene un peso de 50% para el promedio final y resulta del promedio ponderado de: ER = (0,30ET1) + (0,30ET2) + (0,40PEC) Los resultados son reportados al Sistema de Ingreso de Calificaciones- SUM, una vez finalizado el semestre, en las fechas establecidas. El Promedio final (PF) resulta de la aplicación de la siguiente fórmula: VIII. FUENTES DE INFORMACIÓN 8.1. Bibliográficas • Allens JP. Biophysical Chemistry. 1st ed. New Jersey: Wiley- Blackwell; 2008. • Atkins PW, De Paula J. Physical chemistry for the life sciences. 2d ed. New York: W. H. Freeman and Company; 2006. • Brown T, Bursten B, LeMay H. Química: La ciencia central. 9a ed. México: Pearson Educación SA; 2004. • Chang R. Fisicoquímica para las ciencias químicas y biológicas. 3a ed. México: McGraw- Hill Interamericana Editores SA de CV; 2008. • Engel T, Reid P. Química Física. 1a ed. Madrid: Pearson Educación SA; 2006. Petrucci RH. Química general. 10a ed. Madrid: Pearson Educación SA; 2011. 8.2. Artículos en Revistas Científicas • Barb WG, Baxendale JH, George P, Hargrav KH. Reactions of ferrous and ferric ions with hydrogen peroxide. Part II. The ferric ion reaction. Trans Faraday Soc. 1951; 47: 591–616. https://doi.org/10.1039/TF9514700591 • Baron M, Buep AH, Czekalski M. Theoretical discussion of the so-called "Clement-Desormes" experiment. J Chem Educ. 1988; (65)5: 416–417. https://doi.org/10.1021/ed065p416 • Bohnson VL. The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by ferric salts. J Phys Chem. 1921; (25)1: 19–54. https://doi.org/10.1021/j150208a003 • Chu K, Thompson AR. Densities and refractive indices of alcohol-water solutions of n-propyl, isopropyl, and methyl alcohols. J Chem Eng. 1962; (7)3: 358–360. https://doi.org/10.1021/je60014a011 • Hofelich T, Mulligan SR, Shirazi H, Smith AL, Wadsö L. The isothermal heat conduction calorimeter: a versatile instrument for studying processes in physics, chemistry, and biology. J Chem Educ. 2001; (78)8: 1080–1086. https://doi.org/10.1021/ed078p1080 • Ibrahim MH, Pang FM, Seng CE, Teng TT. Densities and viscosities of aqueous solutions of 1-propanol and 2-propanol at temperatures from 293.15 K to 333.15 K. J Mol Liq. 2007; 136: 71–78. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2007.01.003 • Ivaska A, Wänninen E. Potentiometric titration of weak acids. Anal Lett. 1973; (6)11, 961– 967. https://doi.org/10.1080/00032717308058174