3.13. Química General (GCH)

3.13. Química General (GCH)

Esta área de conocimiento cubre los fundamentos introductorios de la química: la naturaleza de la materia y la energía, la estructura atómica, el enlace químico, la estequiometría y los estados de la materia. Constituye la base conceptual sobre la cual se construyen las demás áreas de la química y sus aplicaciones en ingeniería y ciencias de la computación (ciencia de materiales, nanotecnología, procesos industriales).

Área de Conocimiento (KA) CS
Core		KA
Core
 3.13.1 Estructura Atómica 11
 3.13.2 Enlace Químico 11
 3.13.3 Materia y Energía 11
 3.13.4 Estados de la Materia 11
 3.13.5 Estequiometría 11
 3.13.6 Química Ambiental y del Agua 11
 3.13.7 Polímeros y Geosintéticos 11
 3.13.8 Equilibrio Químico 11
 3.13.9 Equilibrio Iónico e Hidrólisis de Sales 11
 3.13.10 Sales, Solubilidad y Equilibrios de Precipitación 11
 3.13.11 Electroquímica y Electrólisis 11
 3.13.12 Química del Cemento 11
Tabla 3.13: Lista de KUs del área de Química General.

3.13.1. GCH/Estructura Atómica  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Evolución del modelo atómico, partículas subatómicas, configuración electrónica y organización de la tabla periódica, y las tendencias periódicas que de ella se derivan.
Temas:
Core

  • Evolución histórica del modelo atómico: Dalton, Thomson, Rutherford y Bohr
  • Partículas subatómicas, número atómico, número de masa e isótopos
  • Configuración electrónica, números cuánticos y el principio de Aufbau
  • Organización de la tabla periódica: grupos, periodos y bloques
  • Tendencias periódicas: radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Describir la evolución histórica del modelo atómico y las contribuciones de cada modelo a la comprensión actual del átomo [Familiarizarse]
  2. Determinar la configuración electrónica de un átomo o ion a partir de su posición en la tabla periódica [Usar]
  3. Predecir tendencias periódicas (radio atómico, energía de ionización) para comparar dos o más elementos [Evaluar]

3.13.2. GCH/Enlace Químico  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Tipos de enlace químico, estructuras de Lewis, geometría molecular mediante la teoría RPECV y las fuerzas intermoleculares que determinan las propiedades físicas de las sustancias.
Temas:
Core

  • Enlace iónico: formación, energía reticular y propiedades de los compuestos iónicos
  • Enlace covalente, estructuras de Lewis y el concepto de resonancia
  • Geometría molecular mediante la teoría de repulsión de pares de electrones de valencia (RPECV)
  • Electronegatividad, polaridad de enlaces y polaridad molecular
  • Fuerzas intermoleculares: dipolo-dipolo, puente de hidrógeno y fuerzas de dispersión de London

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Dibujar estructuras de Lewis correctas, incluyendo casos de resonancia, para moléculas e iones poliatómicos [Usar]
  2. Predecir la geometría molecular y la polaridad de una molécula aplicando la teoría RPECV [Usar]
  3. Relacionar el tipo de fuerza intermolecular presente en una sustancia con sus propiedades físicas observadas (punto de ebullición, solubilidad) [Evaluar]

3.13.3. GCH/Materia y Energía  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Clasificación de la materia, sus propiedades y cambios, el sistema de unidades y cifras significativas, y las formas de energía involucradas en los procesos físicos y químicos.
Temas:
Core

  • Clasificación de la materia: elementos, compuestos, mezclas homogéneas y heterogéneas
  • Propiedades físicas y químicas, y cambios físicos y químicos de la materia
  • Sistema Internacional de unidades, cifras significativas y análisis dimensional
  • Formas de energía, calor y temperatura; ley de conservación de la masa y la energía
  • El método científico aplicado a la química: observación, hipótesis y experimentación

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Clasificar una muestra de materia como elemento, compuesto o mezcla, y distinguir mezclas homogéneas de heterogéneas [Familiarizarse]
  2. Aplicar el análisis dimensional y las reglas de cifras significativas en cálculos de mediciones químicas [Usar]
  3. Relacionar los cambios de energía observados con procesos físicos y químicos específicos, aplicando la ley de conservación de la energía [Evaluar]

3.13.4. GCH/Estados de la Materia  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Las leyes de los gases y la teoría cinético-molecular, las propiedades de líquidos y sólidos, los cambios de fase, y las propiedades coligativas de las disoluciones.
Temas:
Core

  • Leyes de los gases: Boyle, Charles, Avogadro y la ecuación del gas ideal
  • Teoría cinético-molecular de los gases y sus aplicaciones
  • Cambios de fase, curvas de calentamiento y diagramas de fase
  • Sólidos cristalinos y amorfos; tipos de sólidos cristalinos
  • Propiedades coligativas de las disoluciones: disminución de la presión de vapor, elevación ebulloscópica, descenso crioscópico y presión osmótica

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Aplicar la ecuación del gas ideal y las leyes de los gases para resolver problemas de presión, volumen y temperatura [Usar]
  2. Interpretar un diagrama de fase para identificar los estados y transiciones de una sustancia a distintas condiciones [Familiarizarse]
  3. Calcular las propiedades coligativas de una disolución (presión de vapor, punto de ebullición, punto de congelación) a partir de su concentración [Evaluar]

3.13.5. GCH/Estequiometría  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

El concepto de mol, el balanceo de ecuaciones químicas y los cálculos estequiométricos, incluyendo reactivo limitante, rendimiento porcentual y estequiometría de disoluciones.
Temas:
Core

  • Fórmulas químicas, masa molar y el concepto de mol
  • Balanceo de ecuaciones químicas y su interpretación cuantitativa
  • Cálculos estequiométricos mol-mol, masa-masa y masa-mol
  • Reactivo limitante, reactivo en exceso y rendimiento porcentual
  • Molaridad, preparación de disoluciones y estequiometría de disoluciones

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Balancear ecuaciones químicas por el método de tanteo, verificando la conservación de la masa [Familiarizarse]
  2. Calcular las cantidades de reactivos y productos en una reacción química usando relaciones molares [Usar]
  3. Determinar el reactivo limitante y el rendimiento porcentual de una reacción a partir de datos experimentales [Evaluar]

3.13.6. GCH/Química Ambiental y del Agua  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Composición y calidad del agua como recurso, contaminantes ambientales comunes y fundamentos de química ambiental aplicados a la ingeniería.
Temas:
Core

  • Composición química del agua natural y parámetros de calidad (pH, dureza, oxígeno disuelto, DBO)
  • Fundamentos de tratamiento de agua: coagulación, floculación y desinfección
  • Principales contaminantes del aire y del agua y sus fuentes
  • Ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno y fósforo

Electivo

  • Química atmosférica y el efecto invernadero

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Interpretar parámetros de calidad del agua para evaluar su aptitud de uso [Usar]
  2. Describir los procesos básicos de tratamiento de agua potable y residual [Familiarizarse]
  3. Identificar las principales fuentes y efectos de los contaminantes del aire y del agua [Familiarizarse]

Elective:

  1. Explicar el mecanismo químico del efecto invernadero [Usar]

3.13.7. GCH/Polímeros y Geosintéticos  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Clasificación y propiedades de los polímeros, con énfasis en los geosintéticos usados en ingeniería civil.
Temas:
Core

  • Clasificación de polímeros: termoplásticos, termoestables y elastómeros
  • Reacciones de polimerización: adición y condensación
  • Propiedades mecánicas y químicas de los polímeros relevantes para ingeniería
  • Geosintéticos: geotextiles, geomembranas y geomallas, y sus aplicaciones

Electivo

  • Degradación y durabilidad de polímeros en condiciones ambientales

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Clasificar un polímero según su estructura y comportamiento térmico [Usar]
  2. Identificar si una reacción de polimerización es por adición o por condensación [Familiarizarse]
  3. Seleccionar el tipo de geosintético adecuado según la aplicación de ingeniería civil requerida [Usar]

Elective:

  1. Evaluar la durabilidad de un polímero frente a la exposición ambiental [Evaluar]

3.13.8. GCH/Equilibrio Químico  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Fundamentos del equilibrio químico: la constante de equilibrio, el cociente de reacción y el principio de Le Chatelier.
Temas:
Core

  • La constante de equilibrio \(K_c\) y \(K_p\), y su relación con la estequiometría de la reacción
  • El cociente de reacción \(Q\) y la predicción del sentido de una reacción
  • Principio de Le Chatelier: efecto de la concentración, la presión y la temperatura
  • Tablas ICE para el cálculo de concentraciones en el equilibrio

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Escribir la expresión de la constante de equilibrio para una reacción dada [Usar]
  2. Calcular concentraciones en el equilibrio usando tablas ICE [Usar]
  3. Predecir el desplazamiento de un equilibrio ante cambios de concentración, presión o temperatura usando el principio de Le Chatelier [Evaluar]

3.13.9. GCH/Equilibrio Iónico e Hidrólisis de Sales  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Equilibrio ácido-base, el concepto de pH, y la hidrólisis de sales en disolución acuosa.
Temas:
Core

  • Teorías ácido-base de Arrhenius, Brønsted-Lowry y Lewis
  • Cálculo de pH y pOH para ácidos y bases fuertes
  • Equilibrio de ácidos y bases débiles: \(K_a\), \(K_b\) y grado de disociación
  • Hidrólisis de sales y predicción del carácter ácido, básico o neutro de una disolución
  • Disoluciones amortiguadoras (buffer) y la ecuación de Henderson-Hasselbalch

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Calcular el pH de disoluciones de ácidos y bases fuertes y débiles [Usar]
  2. Predecir el carácter ácido-base de una disolución de una sal a partir de la hidrólisis de sus iones [Evaluar]
  3. Calcular el pH de una disolución amortiguadora usando la ecuación de Henderson-Hasselbalch [Usar]

3.13.10. GCH/Sales, Solubilidad y Equilibrios de Precipitación  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

El producto de solubilidad \(K\_{sp}\) y su aplicación a la predicción de la precipitación y disolución de sales poco solubles.
Temas:
Core

  • El producto de solubilidad \(K_{sp}\) y su relación con la solubilidad molar
  • Predicción de precipitación mediante la comparación del cociente de solubilidad con \(K_{sp}\)
  • Efecto del ion común sobre la solubilidad

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Calcular \(K_{sp}\) a partir de la solubilidad molar de una sal, y viceversa [Usar]
  2. Predecir si se formará un precipitado al mezclar dos disoluciones dadas sus concentraciones y el \(K_{sp}\) correspondiente [Evaluar]

3.13.11. GCH/Electroquímica y Electrólisis  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Reacciones de oxidación-reducción, celdas galvánicas y electrolíticas, y sus aplicaciones a la corrosión de metales y del concreto armado.
Temas:
Core

  • Reacciones de oxidación-reducción y balanceo por el método del ion-electrón
  • Celdas galvánicas, potenciales estándar de electrodo y la ecuación de Nernst
  • Celdas electrolíticas y electrólisis; leyes de Faraday
  • Corrosión electroquímica de metales y métodos de protección
  • Corrosión del acero de refuerzo en concreto armado

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Balancear ecuaciones redox por el método del ion-electrón en medio ácido o básico [Usar]
  2. Calcular el potencial de una celda galvánica y predecir la espontaneidad de una reacción redox [Usar]
  3. Aplicar las leyes de Faraday para calcular la masa depositada o el tiempo en un proceso de electrólisis [Usar]
  4. Analizar las condiciones que favorecen la corrosión de un metal o del acero de refuerzo en concreto, y proponer métodos de protección [Evaluar]

3.13.12. GCH/Química del Cemento  (CS Core: 1 hr, KA Core: 1 hr) ↑ Volver arriba

Composición química del cemento Portland, sus reacciones de hidratación y las propiedades resultantes del concreto.
Temas:
Core

  • Composición química del cemento Portland: silicatos, aluminatos y ferroaluminatos de calcio
  • Reacciones de hidratación del cemento y desarrollo de resistencia
  • Rol de cada compuesto (\(C_3S\), \(C_2S\), \(C_3A\), \(C_4AF\)) en las propiedades del cemento

Electivo

  • Materiales cementantes suplementarios: puzolanas, escoria y cenizas volantes

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Describir la composición química del cemento Portland y sus principales compuestos [Familiarizarse]
  2. Explicar el proceso de hidratación del cemento y su relación con el desarrollo de resistencia [Usar]

Elective:

  1. Evaluar el efecto de materiales cementantes suplementarios sobre las propiedades del concreto [Evaluar]

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