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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




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.




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




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



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)


APOYO DIDÁCTICO • Material didáctico: pizarrón, acetatos, Videos, rotafolios

2 3

4

6

1C 2B 3B 4C 5C 6C 7B 9C




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



2 1

4

2

1C 2B 3B 4C 5C 6C 7B 9C




ASIGNATURA:__ QUIMICA II________ ____________________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 6 DE 13 .

HORAS No.


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.



1 1 4

2

2

8

1C 2B 3B 4C 5C 6C 7B 9C




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



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



1 2

2

4

2B 3B 5C 6C 7B 9C




ASIGNATURA:__ QUÍMICA II______ __ ___________________ CLAVE: IQU2 . HOJA: 8 DE 13 .

No. TEMA



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



2 2 3

4

4

6

2B 3B 5C 6C 7B 9C




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.


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




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

P

EC

CLAVE BIBLIOGRAFÍA




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


MATERIAL DIDÁCTICO

Material didáctico: pizarrón, acetatos, videos, rotafolios

2 4 4

4 8 8

2B 3B 5C 7B 8C




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.


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


MATERIAL DIDÁCTICO

Material didáctico: pizarrón, acetatos, videos, rotafolios

2 2 2 2 2

4 4 4 4 4

1C 2B 3B 7B 8C




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.




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.

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