Química Analítica




Institución:
Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa
División:
Ciencias Básicas e Ingenierías
Área:
Ingeniería de Procesos e Hidráulica
Programa:
Licenciatura en Química
Asignatura:
Química Analítica
Trimetre:
6
Número de créditos:
12
Intensidad horaria:
6 horas semanales


2. PRESENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

2.1 Contextualización

La Química Analítica constituye una de las aplicaciones más importantes de la ciencia química, ya que permite desarrollar las competencias básicas y específicas necesarias para comprender los principios fisicoquímicos fundamentales aplicados en el desarrollo de las diferentes técnicas y métodos analíticos utilizados en la industria, la investigación y la docencia. Sin embargo, en la actualidad la Química Analítica también se enfoca en el desarrollo de nuevos procedimientos analíticos donde el quehacer de un profesional del área de Química Analítica se basa no solamente en resolver el problema de una muestra, sino también en el problema que la muestra representa.

2.2 Diagnóstico del grupo

Cada estudiante tiene uno o varios estilos de aprendizaje característicos (todos los estudiantes aprenden de manera diferente) para lo cual será necesario la aplicación y estudio del cuestionario CAMEA 40, ya que es de suma importancia buscar que las clases se desarrollen con diferentes estrategias, que apunten al tipo de aprendizaje de la mayoría de los estudiantes. Es suma importancia realizar una evaluación para determinar qué tipo de aprendizaje predomina en la mayoría de los estudiantes, además, generar un repertorio de estilos de enseñanza que permitan adecuarse a los estudiantes con diferentes estilos de aprendizaje y en la medida de lo posible enfocar el tipo de actividades para que estén relacionadas al tipo de aprendizaje de la mayoría. Así es conveniente desarrollar un curso con estrategias pedagógicas didácticas y metodológicas que faciliten el aprendizaje en cualquiera de los estilos.



2.3 Justificación de la asignatura

En el curso de Química Analítica se pretende fomentar en los estudiantes competencias básicas que le permitan además de desarrollar y aplicar los métodos y las técnicas, utilizar las herramientas necesarias para llevarlos a cabo. Es necesario contar con la didáctica, pedagogía y los medios de evaluación adecuados para fomentar un proceso de educación global para lograr la formación del currículo amplio y suficiente para la vida académica, profesional y personal que permita potenciar el desarrollo del individuo dentro de su contexto social y desde luego por su contribución a la misma con su aporte curricular permita la cimentación y el crecimiento de la misma.

De forma, la sinergia entre la pedagogía, la didáctica, el currículo y la evaluación contextualizados en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química Analítica tiene como resultado contribuir a la formación integral así como a la construcción de la identidad profesional y cultural. Esto permitiría brindarles a los estudiantes la posibilidad de aprender a aprender y se deben fomentar y mejorar las habilidades organizaciones educativas, las cuales  deben ser dinámicas, flexibles y participativa, ya que el estudiante necesita saber resolver problemas del contexto, pensar, sentir y actuar de manera independiente y con seguridad.

2.4 Referentes teóricos

La asignatura Química Analítica tiene carácter teórico-práctico. En esta asignatura los alumnos aplicarán conocimientos de las áreas de química fundamental y química inorgánica para describir las reacciones químicas en las que se sustentan los diferentes métodos analíticos clásicos. La Química Analítica constituye una de las aplicaciones más importantes de la ciencia química, ya que mediante técnicas adecuadas es posible utilizar principios fundamentales, como es el caso del equilibrio químico, para obtener información cualitativa y cuantitativa de una determinada muestra problema.

Para lo cual, el curso se desarrollará con base al modelo Pedagógico Aprendizaje Significativo, específicamente, Aprendizaje Basado en Problemas (ABP), donde los estudiantes además de aprender los conocimientos básicos necesarios, desarrollarán y llevarán a cabo un método específico aplicado a determinado contexto de la industria utilizando diferentes herramientas tecnológicas. Así, se impartirá conocimientos para el manejo y aplicación de software específico, adicionalmente, se impartirán asesorías para el manejo de bases de datos para encontrar información especializada y actualizada en el área como Science Direct, Scopus, America Chemical Society, entre otros.

2.5 Bibliografía

·        Skoog Douglas A., West Donald M., Holler F. James, Crouch Stanley R.
·        Fundamentos de Química Analítica. Editorial Thomson, Octava edición, México, 2005.
·        Harvey, David y Ruizalvar, S. L. Química Analítica Moderna. Madrid: McGraw-Hill Interamericana, 2002, 571p.
·        Rubinson, J.F.; Rubinson, K.A. Química Analítica Contemporánea. Prentice Hall. México, 2000.
·        Alexander Ortiz Ocaña. Relaciones entre Educación, Pedagogía, Currículo y Didáctica. PRAXIS Revista de la Facultad de Ciencias de la Educación. Vol 6. (2010).
·      Marina Camargo. Utilidad de la evaluación por competencias para los docentes y la política educativa. Instituto para la Investigación Educativa y el Desarrollo Pedagógico, Bogotá, Colombia. (2016).
·        Teresa M. Salazar R. Ana E. Carvajal C. Reflexiones en Torno al Currículo. Programa formación de formadores. Politécnico colombiano Jaime Isaza Cadavid (2015)
·        Antoni Ballester Vallori, El aprendizaje significativo en la Práctica, http://www.aprendizajesignificativo.es/mats/El_aprendizaje_significativo_en_la_practica.pdf
·       Dirección de Investigación y Desarrollo Educativo, Vicerrectoría Académica, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey.  El Aprendizaje Basado en Problemas como técnica didáctica, http://sitios.itesm.mx/va/dide/documentos/inf-doc/abp.pdf



3.  COMPONENTE DIDÁCTICO-PEDAGÓGICO

 3.1 Objetivos (Generales y específicos)

Generales

·   Justificar la importancia de la Química Analítica en el desarrollo científico y tecnológico de nuestro entorno sociocultural.
·   Que el estudiante adquiera los conocimientos de los métodos analíticos químicos clásicos y la aplicación de los mismos, de tal forma que permitan desarrollar habilidades para la investigación, resolución de problemas y toma de decisiones.
·     Suministrar al estudiante los fundamentos teóricos de las técnicas de análisis cuantitativos de muestras industriales, ambientales, minerales y metalúrgicas, etc.


Específicos

El estudiante estará en capacidad de:

·        Aplicar los métodos estadísticos para la evaluación y validación de datos experimentales en el diseño y desarrollo de métodos de análisis que le permitan aplicar criterios para juzgar la exactitud y la precisión de los datos experimentales.
·       Explicar el amplio espectro de las técnicas de la Química Analítica Moderna.
·        Entender los diferentes tipos de equilibrio, el significado de la constante de equilibrio y su aplicación en diferentes reacciones utilizadas en procedimientos analíticos.
·       Elaborar metodologías para la titulaciones de formación de complejos y precipitados.
·        Comprender las aplicaciones del equilibrio de oxidación-reducción en los métodos volumétricos de análisis.
·       Realizar procedimientos y cálculos implicados en las determinaciones analíticas efectuadas por métodos gravimétricos.
·        Seleccionar la técnica volumétrica o gravimétrica más adecuada a utilizar, de acuerdo con el tipo de analito a determinar.
·        Justificar el comportamiento de los ligandos en la formación de los diferentes complejos a partir de las características estructurales de los quelatos.
·        Identificar el comportamiento de los ácidos y bases, fuertes y débiles, al igual que el de los indicadores más representativos para cada valoración ácido base.


3.2 Competencias

En busca de equilibrar “el saber qué”,  con “el saber cómo”, “el saber ser” y “el saber hacer” en determinado contexto, la asignatura de Química Analítica contribuye para que los estudiantes adquieran las siguientes competencias:

·   Operar los instrumentos y equipos de laboratorio utilizados en el estudio, diseño y aplicación de procedimientos, técnicas y métodos de análisis utilizados en el sector industrial en forma integral.
·     Elaborar e implementar procedimientos, técnicas y métodos de análisis químico utilizados en el área Química en diferentes sectores de la industria e investigación, en forma sistémica, innovadora y creativa.
·     Desarrollar, dirigir y ejecutar los medios y procesos que satisfacen las necesidades y expectativas del sector Industrial en general con bases científicas, técnicas, tecnológicas e investigativas, y en forma sistémica, innovadora, honesta, objetiva, sentido de responsabilidad social respeto y del trabajo en equipo.
·     Promover la cultura investigativa de al aprendizaje permanente en busca del aprovechamiento de los recursos naturales, basado en criterios de economía, sostenibilidad y sustentabilidad, para lograr un desarrollo de la protección del medio ambiente, responsabilidad, honestidad, respeto y colaboración con los demás sectores y personal en general


3.3 Contenidos

Unidad I

Métodos Gravimétricos de Análisis

•    Métodos Gravimétricos.
•    Etapas de un Análisis Gravimétrico.
•    Gravimetría por precipitación.
•    Factor Gravimétrico.
•    Cálculos Gravimétricos.
•    Aplicaciones de los Métodos Gravimétricos.

Prácticas: Determinación gravimétrica de hierro, Determinación gravimétrica de azufre como sulfato.

Unidad II

Equilibrios Químicos en Química Analítica

  Concepto de Equilibrio ácido-base y neutralización.
  Fuerza de Ácidos y Bases y clasificación de electrólitos.
  Concepto de Equilibrio, Ley de acción de masas y significado de la Constante de Equilibrio.
  Hidrólisis y autoionización del agua.
  Aplicaciones y ejercicios de equilibrio ácido-base.
  Efecto de ión común.
  Ejercicios y aplicaciones del efecto de ión común.
  Características, funciones de disoluciones amortiguadoras.
  Preparación de disoluciones amortiguadoras.
  Ejercicios y aplicaciones de disoluciones amortiguadoras

Práctica: Análisis gravimétrico de cloruros (Virtual Model Chemlab).

Unidad III

        Propiedades de las disoluciones tampón: capacidad de dilución, efecto de adición de ácidos y bases, capacidad de tamponamiento.
        Ejercicios y aplicaciones de las propiedades de las disoluciones tampón.
        Equilibrios de solubilidad.
        Efecto de ión común y la solubilidad.
        pH y la solubilidad.
        Ejercicios y aplicaciones de equilibrios de solubilidad.
        Reacciones de precipitación y precipitación fraccionada.
        Ejercicios y aplicaciones de reacciones de precipitación fraccionada.

Práctica: Determinación de agua de cristalización en diferentes sólidos hidratados.

 Unidad IV

      Efecto de los electrólitos en los equilibrios químicos.
•    Fuerza iónica y Coeficientes de actividad.
•    Ejercicios y aplicaciones con fuerza iónica y coeficientes de actividad.
•    Ecuación de Debye- Hückel.
•    Ejercicios y aplicaciones de la ecuación Debye- Hückel.
•    Equilibrio en sistemas complejos.
•    Métodos sistemáticos para la solución de equilibrios complejos.
•    Ejercicios y aplicaciones de equilibrio en sistemas complejos.

Práctica: Preparación, valoración y uso de soluciones estándar.

3.4 Diseño metodológico

Clase Magistral: Estrategia para el desarrollo de actividades de docencia orientadas a la transmisión y esclarecimiento de teorías y conceptos.

Prácticas: Son actividades cuyo fin es desarrollar habilidades y destrezas en el estudiante ante una situación práctica de ejecución para una determinada técnica o rutina. El término CLASE PRÁCTICA se refiere a una modalidad organizativa en la que se desarrollan actividades de aplicación de los conocimientos a situaciones concretas y a la adquisición de habilidades básicas y procedimentales relacionadas con la materia objeto de estudio.

Taller: Su propósito es el de poner en evidencia lo aprendido y será un complemento de la clase magistral. Se definen dos tipos de talleres:

Taller de aula: el cual se desarrolla con acompañamiento directo del docente, la actividad del estudiante es únicamente la desarrollada en el salón de clase. No presenta horas de trabajo independiente.

Taller de casa su desarrollo se realiza sin acompañamiento directo del docente; lo hace el estudiante en su tiempo independiente.

Como complemento se aplica el Aprendizaje Basado en Prácticas (ABP), donde el estudiante aprovechará los conocimientos adquiridos en las clases y en las prácticas de laboratorio para elaborar por “idea propia” mediante el asesoramiento del profesor, una Práctica en Contexto, la cual debe realizar de acuerdo a los lineamientos establecidos por el docente.


3.5 Estrategias que contribuyen el logro de competencias y objetivos

Adicionalmente, para alcanzar los objetivos de la asignatura, se recomienda al estudiante:

·       Apoyarse en las notas de clase, como las tareas propuestas por el docente.
·       Resolver los talleres y ejercicios complementarios con auxilio de la bibliográfica.
·       Ahondar las temáticas planteadas en las clases, consultando la bibliografía propuesta en la guía didáctica de la asignatura, haciendo uso efectivo de las horas de trabajo independiente.
·      Asistir sin falta a cada una de las prácticas del curso, ya que por su carácter experimental es difícil reponer una práctica de laboratorio.
·       Realizar todas las prácticas aplicando las normas de seguridad y manejo de reactivos.
·    Leer con anterioridad la guía de cada práctica y resaltar los procedimientos o indicaciones que no se comprendieron para aclararlos antes de su realización.
·     Consultar la definición de los conceptos que aparecen en el manual y que son desconocidos, además, responder las preguntas planteadas en la guía.
·       Realizar un diagrama de flujo donde se consignen los pasos más importantes que se deben llevar a cabo para cada uno de los procedimientos planteados en la guía de laboratorio, comprendiendo lo que sucede en cada paso.
·       Realizar los informes de laboratorio de acuerdo con los parámetros establecidos por el docente.


3.6 Recursos

Además del material bibliográfico proporcionado a los alumnos al inicio y durante el curso, estos contarán con acceso a:

·       Reuniones de asesoría semanales
·   Talleres de apoyo específicos para desarrollar en casa (necesario solicitarlos al docente según necesidades particulares)
·       Sesiones de talleres grupales
·       Sesión de dudas previas y posteriores a la evaluación
·       Material de apoyo y complementario proporcionado durante el curso
·       Acceso a Bases de datos especializadas
·       Artículos de divulgación científica especializada
·       Recursos web institucionales y de la industria

3.7 Evaluación/evidencias de desempeño

La metodología de evaluación será continua y constante, para evaluar las habilidades y destrezas adquiridas. De acuerdo con las normas establecidas en el reglamento institucional, se acordará con los estudiantes los porcentajes de evaluación en los siguientes intervalos:

·       Tareas, consultas, trabajos de clase y extraclase (10-20%).
·       Informes de las prácticas y otros trabajos asociados al laboratorio (20-40%).
·       1ª Evaluación parcial en la semana  (20-30%).
·       2ª Evaluación parcial en la semana  (20-30%).

3.8 Bibliografía

Básica

·       Skoog Douglas A., West Donald M., Holler F. James, Crouch Stanley R.
·       Fundamentos de Química Analítica. Editorial Thomson, Octava edición, México, 2005.
·       Harvey, David y Ruizalvar, S. L. Química Analítica Moderna. Madrid: McGraw-Hill Interamericana, 2002, 571p.

Complementaria

·       Harold. Principios y Métodos de Análisis Químico. Editorial Reverté Mexicana S.A., segunda edición, México, 1970.
·       Watty B. Margarita. Química Analítica. Editorial Alhambra Mexicana, S.A. Primera edición, México, 1982.
·       MILLER, Estadística y Quimiometría para Química Analítica 4/ed. 2002.
·       Análisis Químico Cuantitativo. HARRIS, D.C. Editorial Reverté S.A. Barcelona, 2001.
·       Problemas resueltos de Química Analítica. YAÑEZ-SEDEÑO, P; PINGARRÓN, J.M.; MANUEL.DE VILLENA, F.J. Editorial Síntesis. Madrid, 2003.
·       Problemas Resueltos de Química Analítica paso a paso. LÓPEZ CANCIO, J.A. Editorial Thomson. 2005.

Bibliografía disponible en la Web


Problemas resueltos:

Videos:

Apps: