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7.3. Química I (Obligatorio)

7.3.1. Justificación ↑ Volver arriba

La química proporciona la base para comprender la composición, estructura y propiedades de la materia – conocimiento requerido en los programas de computación e ingeniería por igual, como parte de una sólida formación en ciencias naturales. Este curso introduce los principios básicos de la química general y los extiende al equilibrio químico y la electroquímica, junto con la química aplicada del agua, los polímeros y el cemento, temas que reaparecen en la ciencia de materiales, el análisis ambiental y la práctica de la ingeniería.

7.3.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Comprender la estructura de la materia a nivel atómico y molecular.
2. Aplicar los principios de estequiometría para realizar cálculos químicos.
3. Comprender los diferentes tipos de enlaces químicos y su influencia en las propiedades de las sustancias.
4. Aplicar el equilibrio químico, incluidos los equilibrios ácido-base y de solubilidad, para predecir el comportamiento de los sistemas acuosos.
5. Aplicar principios electroquímicos para analizar la corrosión de metales y del concreto armado.
6. Relacionar la composición y propiedades del agua, los polímeros y el cemento con sus aplicaciones en la ciencia de materiales y en la ingeniería civil.

7.3.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Familiarity)

7.3.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.3.4.1. Materia y Energía (8 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Clasificación de la materia: elementos, compuestos y mezclas
2. El método científico y el sistema internacional de unidades de medida

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las propiedades de la materia y la energía y clasificar una sustancia dada [Familiarizarse]
2. Realizar conversiones de unidades en problemas de química de ingeniería [Usar]

7.3.4.2. Estructura Atómica Básica (10 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Estructura del átomo, número atómico, número másico e isótopos
2. Modelo cuántico del átomo y configuración electrónica

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir la estructura del átomo y sus partículas subatómicas [Familiarizarse]
2. Determinar la configuración electrónica de un átomo y relacionarla con sus propiedades químicas [Usar]

7.3.4.3. Enlace Químico (10 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Enlace iónico, covalente y metálico
2. Geometría molecular y su relación con las propiedades de las sustancias

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir los diferentes tipos de enlace químico [Familiarizarse]
2. Predecir la geometría molecular y relacionar el tipo de enlace con las propiedades de un material [Evaluar]

7.3.4.4. Estequiometría (10 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Masa molar, el concepto de mol y balanceo de ecuaciones químicas
2. Cálculos estequiométricos, reactivo limitante y rendimiento porcentual

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Calcular la masa molar de un compuesto y balancear ecuaciones químicas [Usar]
2. Determinar la cantidad de reactivos y productos en un proceso de ingeniería usando cálculos estequiométricos [Evaluar]

7.3.4.5. Estados de la Materia (10 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Propiedades de gases, líquidos y sólidos, y cambios de estado
2. Leyes de los gases ideales y diagramas de fase

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las propiedades de los diferentes estados de la materia y sus cambios de fase [Familiarizarse]
2. Aplicar las leyes de los gases ideales a problemas de ingeniería [Usar]

7.3.4.6. Química Ambiental y del Agua (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Parámetros de calidad del agua (pH, dureza, oxígeno disuelto, DBO) para diseño de infraestructura
2. Fundamentos de tratamiento de agua y principales contaminantes del aire y del agua

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Interpretar parámetros de calidad del agua para el diseño de sistemas de tratamiento [Usar]
2. Identificar contaminantes relevantes para proyectos de infraestructura sanitaria y ambiental [Familiarizarse]

7.3.4.7. Polímeros y Geosintéticos (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chang and Goldsby, 2016; Mamlouk and Zaniewski, 2017)

Temas

1. Clasificación de polímeros: termoplásticos, termoestables y elastómeros
2. Geosintéticos: geotextiles, geomembranas y geomallas, y sus aplicaciones en obras civiles

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Clasificar un polímero según su estructura y comportamiento térmico [Usar]
2. Seleccionar el geosintético adecuado según la aplicación de ingeniería civil requerida [Usar]

7.3.4.8. Equilibrio Químico (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. La constante de equilibrio \(K_c\) y su relación con la estequiometría
2. Principio de Le Chatelier y su efecto sobre procesos químicos industriales

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Escribir la expresión de la constante de equilibrio para una reacción de interés en ingeniería [Usar]
2. Predecir el desplazamiento de un equilibrio químico en un proceso de ingeniería [Evaluar]

7.3.4.9. Equilibrio Iónico e Hidrólisis de Sales (12 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Cálculo de pH de ácidos y bases fuertes y débiles
2. Hidrólisis de sales y su efecto en el pH de aguas y suelos

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Calcular el pH de disoluciones relevantes para el control de calidad ambiental [Usar]
2. Predecir el efecto de la hidrólisis de sales sobre el pH de aguas y suelos [Evaluar]

7.3.4.10. Sales, Solubilidad y Equilibrios de Precipitación (6 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. El producto de solubilidad \(K_{sp}\) y predicción de precipitación

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Predecir la formación de precipitados o incrustaciones en sistemas de agua de ingeniería [Usar]

7.3.4.11. Electroquímica y Electrólisis (8 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Brown et al., 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Reacciones redox, celdas galvánicas y potenciales de electrodo
2. Corrosión electroquímica de metales y del acero de refuerzo en concreto armado, y métodos de protección

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Calcular el potencial de una celda galvánica y predecir la espontaneidad de una reacción redox [Usar]
2. Analizar condiciones de corrosión en estructuras de ingeniería y proponer métodos de protección [Evaluar]

7.3.4.12. Química del Cemento (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Mamlouk and Zaniewski, 2017; Chang and Goldsby, 2016)

Temas

1. Composición química del cemento Portland y sus compuestos principales
2. Reacciones de hidratación del cemento y su relación con el desarrollo de resistencia del concreto

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir la composición química del cemento Portland [Familiarizarse]
2. Explicar la relación entre la hidratación del cemento y el desarrollo de resistencia del concreto [Usar]

7.3.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Brown, T. L., Jr., H. E. L., Bursten, B. E., Murphy, C. J., and Woodward, P. M. (2017). Chemistry: The Central Science. Pearson.

Chang, R. and Goldsby, K. A. (2016). Chemistry. McGraw-Hill Education.

Mamlouk, M. S. and Zaniewski, J. P. (2017). Materials for Civil and Construction Engineers. Pearson, 4th edition.