Física (plan 2002) 2025-1

Optativas, Introducción a los Sistemas Químicos y Biológicos

Introducción a los Sistemas Químicos y Biológicos

Dr. Octavio Manero manero@unam.mx

M. en C. Marcela A. B. Cedano margola@ciencias.unam.mx

Metodología de Trabajo y Evaluación

El curso se llevará a cabo por medio de clases presenciales, impartidas en el Instituto de Investigaciones en Materiales por los profesores asignados, éstas serán reforzadas en todo momento por sesiones de preguntas, que, por supuesto serán más útiles en la medida que el estudiante lea al respecto de la clase para generar dudas y discusiones. Este refuerzo también será complementado por sesiones de asesorías y canales abiertos por medio de correo electrónico y los medios de comunicación establecidos.

Las clases se verán complementadas con lecturas relevantes a cada tema, que estarán relacionadas con su posible aplicación o uso en las diferentes áreas de la ciencia con especial énfasis en Química, Física, Biológica y las ciencias derivadas de la interrelación entre éstas. De las lecturas mencionadas, se solicitarán ensayos con un máximo de 3500 palabras, donde se pedirá que el alumno discuta de manera analítica dichos textos. Estos ensayos sumarán para la evaluación, que será complementada con exámenes parciales y series de problemas, así como un examen final. Los exámenes valdrán 50% del total de la calificación final, mientras que las tareas valdrán 40% y la participación activa del estudiante 10%. El horario del curso será lunes y miércoles de 11 a 13 hs, mientras que las ayudantías serán los jueves.

El miércoles 7 de agosto de 2024 a las 11:00 horas, se llevará a cabo la primera sesión, en la cual se presentará el curso y se aclararán dudas que haya con respecto al mismo. Dicha sesión será en el salón de seminarios 2, edificio B del Instituto de Investigaciones en Materiales.

Libros de texto:

1. Jaume Casabo, Estructura Atómica y Enlace Químico, Reverte, España.
2. Chang, R. & Goldsby, K., Química, Ed. 12. McGraw-Hill, China, 2016.
3. Steven S. Zumdahl & Susan A. Zumdahl, Chemistry, Ed. 10, Cengage Learning, 2017.
4. Nivaldo J. Tro, Introductory Chemistry, Ed. 6, Pearson, 2017.
5. Girijesh Dubey, Interactive Organic Chemistry, MTG Learning Media Private Limited.

Temario.

1. Introducción a la química.
1.1 Conceptos fundamentales.

· Tabla periódica, grupos y periodos.

· Átomo, elementos químicos (estables y radiactivos), isótopos y moléculas.

· Número de Avogadro, número atómico y masa molecular.

· Concepto de mol.

· Estequiometría de la reacción (reactivo limitante).

1.2 Periodicidad química.

· Configuración electrónica.

· Apantallamiento, carga nuclear efectiva, número de oxidación, valencia.

· Propiedades electrónicas (energía de ionización y afinidad electrónica).

· El tamaño de los átomos (radio atómico, radio iónico, radio covalente, radio metálico).

· Electronegatividad.

1.3 Enlace químico.

· Regla del octeto.

· Enlace covalente y sus propiedades.

· Teoría de enlace valencia y orbitales moleculares.

· Enlace iónico y sus propiedades.

· Otras fuerzas químicas (puente de hidrógeno y de van der Waals).

PRIMER EXAMEN

2. Reacciones ácido-base, termoquímica y equilibrio químico.
2.1 Aspectos energéticos en la reacción química.

· Naturaleza y tipos de energía.

· Introducción a la termodinámica.

· Leyes de la termodinámica.

· Termoquímica.

· Entalpía estándar de reacción.

2.2 Equilibrio químico.

· Equilibrio químico y constante de equilibrio.

· Factores que afectan el equilibrio químico.

· Constante del producto de solubilidad.

2.3 Ácidos y bases.

· Definición de ácido y base.

· Ionización del agua, hidrólisis.

· Soluciones tampón (buffer) e indicadores.

SEGUNDA EVALUACIÓN

Bloque 3. Reacciones óxido-reducción.

3.1 Oxidantes y reductores.

· Concepto de oxidante.

· Concepto de reductor.

3.2 Reacciones redox.

· Número de oxidación.

· Semireacción de oxidación.

· Semireacción de oxidación.

· Reacciones redox.

· Balanceo de ecuaciones redox.

3.3 Fundamentos de electroquímica.

· Celdas electroquímicas.

· Electrodos.

· Potencial normal estándar.

· Potencial de oxidación.

· Potencial de reducción.

· Espontaneidad en las reacciones redox.

· Relación del potencial redox con la energía libre de Gibbs.

· Ecuación de Nernst.

3.4 Aplicaciones.

· Química supramolecular y biomoléculas.

· Química de materiales.

· Química verde.

· Catálisis.

EXAMEN FINAL