Gestión Académica

La Química es una asignatura semestral de 6 créditos ECTS que se imparte en el primer curso de los Grados de Ingenierías en la Escuela Politécnica de Mieres. Forma parte del Módulo Básico de los Grados en Ingeniería de los Recursos Mineros y Energéticos, e Ingeniería Forestal y del Medio Natural enmarcada dentro de la materia Química. En el Grado en Ingeniería Civil, sin embargo, pertenece al Módulo Común y se enmarca en la materia Ciencia y Tecnología de los Materiales. Su impartición persigue: (i) homogeneizar los conocimientos químicos de los estudiantes que acceden a estos Títulos, (ii) que los alumnos conozcan algunos hechos, conceptos y principios esenciales de la Química y sepan utilizarlos adecuadamente en diversas situaciones, y (iii) dotar al alumno de algunas capacidades y destrezas necesarias para abordar el estudio posterior de otras materias.

Los conceptos de la Química están presentes por doquier, en múltiples aspectos de nuestra vida cotidiana, del medioambiente y la vida natural, y por supuesto, en el desempeño de las tareas profesionales de un ingeniero. En la vida cotidiana se emplean infinidad de productos fabricados por la industria química: tejidos, detergentes, productos de limpieza, pinturas, cosméticos, productos de higiene, etc. La elección óptima y el empleo adecuado de estos productos serán mucho más fáciles si conocemos las propiedades básicas de las sustancias químicas. Cada vez se debate más el uso óptimo de los recursos naturales, los problemas medioambientales, la contaminación urbana y la calidad del aire, el reciclaje de los materiales de desecho, etc. En general, estos temas son complejos porque intervienen muchos factores pero, justamente, aparecen siempre conceptos químicos que deben interpretarse y valorarse correctamente como, por ejemplo, concentración, solubilidad, dureza del agua, pH, etc.

Por supuesto, son muchas las situaciones particulares en las que la Química es de utilidad para un ingeniero. La industria maneja una amplísima gama de materiales (metales, vidrios, cerámicos, plásticos, cementos, etc.) cuyas prestaciones dependen de su estructura y propiedades químicas. Por otro lado, el suministro de energía es un factor crítico para todos los sectores económicos y, en este contexto, todavía siguen siendo muy importantes las fuentes de energía convencionales como son los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural). Otro caso de interés técnico de los conceptos químicos es el de los dispositivos electroquímicos, que han experimentado grandes avances en cuanto a sus prestaciones y posibilidades. Finalmente la evaluación de los riesgos laborales y la consiguiente adopción de medidas de protección son cuestiones que nos afectan a todos, ya sea como simples empleados o responsables. Así, reconocer la toxicidad y utilidad de los productos químicos requiere comprender sus propiedades físicas y químicas.

En el contexto de los estudios de Grado, la Química ocupa una posición central con respecto a otras ciencias, ya que está presente en muchas otras áreas de conocimiento. Por lo tanto, si se asientan y comprenden bien los conceptos básicos en Química, se adquirirán conocimientos útiles para otras asignaturas de los Grados. Los mismos conceptos son útiles para formarse una opinión y/o tomar decisiones prácticas sobre distintos temas y problemas que surgen en otros ámbitos.

Por tratarse de una asignatura de primer curso, ésta no tiene ningún prerrequisito administrativo o académico, aunque es muy recomendable que los estudiantes hayan cursado las asignaturas de Matemáticas, Física y Química que se ofertan en los cursos pre-universitarios. En cualquier caso, para progresar en el desarrollo de la asignatura es necesario que los alumnos dominen previamente una serie de conocimientos muy básicos en Química, normalmente adquiridos en el Bachillerato o en Ciclos Formativos, tales como:

• La formulación y nomenclatura básica de compuestos orgánicos e inorgánicos.
• El ajuste de ecuaciones químicas y los cálculos estequiométricos simples.
• Las formas de expresar concentración de disoluciones y los cálculos estequiométricos asociados

Grado en Ingeniería de los Recursos Mineros y Energéticos

Mediante el trabajo personal y presencial de los alumnos, la asignatura de Química contribuye a alcanzar la siguiente competencia general enumerada en la Memoria de Grado:

• CG01 Capacitación científico-técnica para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Minas y conocimiento de las funciones de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, construcción, mantenimiento, conservación y explotación.

Aunque el Grado en Ingeniería de los Recursos Mineros y Energéticos no asigna ninguna competencia básica a la asignatura de Química, la siguiente competencia específica forma parte de los objetivos de la asignatura:

• CE03 Conocimientos básicos sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos con aplicación en ingeniería.

Además de las competencias de conocimiento, la asignatura de Química también trabaja las siguientes habilidades y actitudes:

• Resolver problemas cuantitativos y cualitativos según modelos previamente desarrollados.

• Utilizar los principios de la termodinámica y sus aplicaciones en Química.
• Reconocer y valorar los procesos químicos en la vida diaria.
• Relacionar la Química con otras disciplinas.
• Desarrollar el razonamiento crítico.
• Aprender de forma autónoma.
• Adquirir habilidad para evaluar, interpretar y sintetizar información química.
• Trabajar en equipo.

Todas estas competencias y objetivos se concretan en los siguientes resultados de aprendizaje recogidos en la memoria del Grado:

• 1RA63 Demostrar y utilizar con soltura los conocimientos básicos que se adquieren en esta asignatura.
• 1RA64 Plantear y resolver problemas del ámbito de la asignatura.
• 1RA65 Utilizar correctamente la terminología básica empleada en el campo de la química, expresando las ideas con precisión, siendo capaz de establecer relaciones entre los distintos conceptos.
• 1RA66 Aplicar las técnicas empleadas en un laboratorio básico de química, incluyendo los cálculos necesarios y expresando los resultados de manera adecuada.
• 1RA67 Elaborar y presentar correctamente un informe, tanto de forma oral como escrita, correspondiente a una de las prácticas realizadas.

Grado en Ingeniería Forestal y del Medio Natural

Mediante el trabajo personal y presencial de los alumnos, la asignatura de Química contribuye a alcanzar las siguientes competencias generales tal y como se enumeran en la Memoria de Grado:

• CG01 Capacidad para comprender los fundamentos biológicos, químicos, físicos, matemáticos de los sistemas de representación necesarios para el desarrollo de la actividad profesional, así como para identificar los diferentes elementos bióticos y físicos del medio forestal y los recursos naturales renovables susceptibles de protección, conservación y aprovechamientos en el ámbito forestal.
• CG11 Capacidad para caracterizar las propiedades anatómicas y tecnológicas de las materias primas forestales maderables y no maderables, así como de las tecnologías e industrias de estas materias primas.
• CG14 Capacidad para entender, interpretar y adoptar los avances científicos en el campo forestal, para desarrollar y transferir tecnología y para trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar.

El Grado asigna además las siguientes competencias específicas:

• CE04 Conocimientos básicos de la química general, química orgánica e inorgánica y sus aplicaciones en la ingeniería.
• CE38 Ejercicio original a realizar individualmente y presentar y defender ante un tribunal universitario, consistente en un proyecto en el ámbito de las tecnologías específicas de la Ingeniería Forestal de naturaleza profesional en el que se sinteticen e integren las competencias adquiridas en las enseñanzas.

Adicionalmente, las siguientes competencias específicas forman parte de los objetivos de la asignatura de Química:

• Consolidar el conocimiento de los fundamentos de la terminología química, nomenclatura, convenios y unidades.
• Relacionar las propiedades macroscópicas con las de los átomos y moléculas constituyentes de la materia.
• Identificar las características de los diferentes estados de agregación.
• Describir los tipos de reacciones químicas y sus principales características asociadas.

Además de las competencias de conocimiento, la asignatura de Química también trabaja las siguientes habilidades y actitudes:

• Resolver problemas cuantitativos y cualitativos según modelos previamente desarrollados.

• Aplicar los principios de la termodinámica y sus aplicaciones en Química.
• Reconocer y valorar los procesos químicos en la vida diaria.
• Relacionar la Química con otras disciplinas.
• Desarrollar el razonamiento crítico.
• Aprender de forma autónoma.
• Adquirir habilidad para evaluar, interpretar y sintetizar información química.
• Trabajar en equipo.

Todas estas competencias y objetivos se concretan en los siguientes resultados de aprendizaje recogidos en la Memoria del Grado:

• MB-RA32 Demostrar y utilizar con soltura los conocimientos básicos que se adquieren en esta asignatura.
• MB-RA33 Plantear y resolver problemas del ámbito de la asignatura.
• MB-RA34 Utilizar correctamente la terminología básica empleada en el campo de la química, expresando las ideas con precisión, siendo capaz de establecer relaciones entre los distintos conceptos.
• MB-RA35 Aplicar las técnicas empleadas en un laboratorio básico de química, incluyendo los cálculos necesarios y expresando los resultados de manera adecuada.
• MB-RA36 Elaborar y presentar correctamente un informe, tanto de forma oral como escrita, correspondiente a una de las prácticas realizadas.

Grado en Ingeniería Civil

Mediante el trabajo personal y presencial de los alumnos, la asignatura de Química contribuye a alcanzar las siguientes competencias generales tal y como se enumeran en la Memoria de Grado:

• CG01 Capacitación científico-técnica para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Obras Públicas y conocimiento de las funciones de asesoría, análisis, diseño. Cálculo, proyecto, construcción, mantenimiento, conservación y explotación.
• CG02 Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico y legal que se plantean en la construcción de una obra pública, y capacidad para emplear métodos contrastados y tecnologías acreditadas, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia en la construcción dentro del respeto por el medio ambiente y la protección de la seguridad y salud de los trabajadores y usuarios de la obra pública.
• CG03 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria durante el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico de Obras Públicas.
• CG04 Capacidad para proyectar, inspeccionar y dirigir obras en su ámbito.
• CG05 Capacidad para el mantenimiento y conservación de los recursos hidráulicos y energéticos en su ámbito.
• CG06 Capacidad para el mantenimiento, conservación y explotación de infraestructuras en su ámbito.
• CG07 Capacidad para realizar estudios y diseñar captaciones de aguas superficiales o subterráneas en su ámbito.
• CG09 Conocimiento de la historia de la ingeniería civil y capacitación para analizar y valorar las obras públicas en particular y la construcción en general.

El Grado asigna además las siguientes competencias específicas dentro del Módulo Básico:

• CC02 Conocimiento teórico y práctico de las propiedades químicas, físicas, mecánicas y tecnológicas de los materiales más utilizados en construcción.
• CC03 Capacidad para aplicar los conocimientos de materiales de construcción en sistemas estructurales. Conocimiento de la relación entre la estructura de los materiales y las propiedades mecánicas que de ella se derivan.

Adicionalmente, las siguientes competencias específicas forman parte de los objetivos de la asignatura de Química:

• Consolidar el conocimiento de los fundamentos de la terminología química, nomenclatura, convenios y unidades.
• Relacionar las propiedades macroscópicas con las de los átomos y moléculas constituyentes de la materia.
• Identificar las características de los diferentes estados de agregación.
• Describir los tipos de reacciones químicas y sus principales características asociadas.

Además de las competencias de conocimiento, la asignatura de Química también trabaja las siguientes habilidades y actitudes:

• Resolver problemas cuantitativos y cualitativos según modelos previamente desarrollados.

• Aplicar los principios de la termodinámica y sus aplicaciones en Química.
• Reconocer y valorar los procesos químicos en la vida diaria.
• Relacionar la Química con otras disciplinas.
• Desarrollar el razonamiento crítico.
• Aprender de forma autónoma.
• Adquirir habilidad para evaluar, interpretar y sintetizar información química.
• Trabajar en equipo.

Clases Expositivas y Prácticas de Aula

UNIDAD DIDÁCTICA I: CONCEPTOS BÁSICOS Y ESTRUCTURA MICROSCÓPICA DE LA MATERIA

TEMA 1: Conceptos Básicos en Química y estructura microscópica de la materia  (6h de clase expositiva)

Objeto de la Química y su relación con otras Ciencias.
Átomos y moléculas.
Símbolos atómicos y Tabla Periódica.
Significado de las fórmulas químicas y la nomenclatura química.
Formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos y orgánicos simples.
Cantidad de sustancia, mol y número de Avogadro.
Masas atómicas y moleculares.
Ecuaciones químicas y cálculos estequiométricos.
Propiedades básicas del enlace químico.

UNIDAD DIDÁCTICA II: ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

TEMA 2: Fuerzas Intermoleculares, Estados de la Materia y Disoluciones (6h de clase expositiva)

Propiedades generales de los estados de la materia.
Fuerzas intermoleculares.
Propiedades de los gases ideales.
Propiedades del estado líquido
Propiedades y clasificación de los sólidos.
Clasificación de las mezclas de sustancias.
Formas de expresar la concentración de las disoluciones.

UNIDAD DIDÁCTICA III: FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA Y CINÉTICA QUÍMICA

TEMA 3: Termodinámica Química (5h de clase expositiva)

Primer principio de la Termodinámica: conceptos básicos.
Entalpías de reacción y estados estándar.
Calorimetría y capacidad calorífica.
Entalpías de cambio de fase.
Entropía y el segundo y tercer principios de la Termodinámica.
La función de Gibbs y criterios de espontaneidad

TEMA 4: Control de los Procesos Químicos: Cinética y Condiciones de equilibrio (6h de clase expositiva)

Formas de expresar velocidad de reacción.
Control de la velocidad de reacción: influencia de la concentración y la temperatura.
Catálisis.
Equilibrio químico en una reacción entre gases.
Constantes de equilibrio y cocientes de reacción.
Control del equilibrio químico y principio de Le Châtelier

UNIDAD DIDÁCTICA IV: PRINCIPIOS DE LA REACTIVIDAD

TEMA 5: Principios de Reactividad Química (7h de clase expositiva)

Definiciones de ácidos y bases.
La escala de pH y constantes de disociación de ácidos y bases.
Equilibrios ácido-base simples.
Equilibrio de solubilidad.
Reacciones redox: conceptos básicos.
Celdas electroquímicas y equilibrio redox.
Potenciales estándar de reducción y serie electroquímica.

UNIDAD DIDÁCTICA V: PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS QUÍMICAS

TEMA 6: Propiedades de los Elementos y Compuestos Químicos (2.5 h de clase expositiva)

Compuestos inorgánicos más representativos.
Grupos funcionales y compuestos orgánicos.

Prácticas de Laboratorio

Las actividades de laboratorio se seleccionarán de entre el siguiente listado en función del calendario académico y de la infraestructura del laboratorio en el que se realicen las prácticas.

Seguridad y Operaciones Básicas en Laboratorio

Toxicidad de las sustancias químicas. Pictogramas y fichas de información de seguridad. Medida de masas y volúmenes. Preparación de disoluciones.

Estudios Cualitativos de las Reacciones Químicas

Observación de calores de reacción. Factores que influyen sobre la velocidad de reacción. Desplazamiento del equilibrio químico. Las reacciones químicas en la separación e identificación de iones. 

Determinación de Leyes Cinéticas

Leyes cinéticas empíricas. Método de las velocidades iniciales. 

Análisis Químico Cuantitativo

Determinaciones volumétricas con indicador químico y/o instrumental.

Síntesis  de Compuestos Químicos. 

Condiciones de reacción. Purificación del producto y determinación del rendimiento.

Procesos Redox y Celdas Electroquímicas 

Propiedades redox de los metales. Medida de la fuerza electromotriz de celdas electroquímicas.

Operaciones de Separación

Extracción líquido-líquido. Separación de mezclas binarias. 

Conductividad de las Disoluciones de Electrólitos

Clasificación de electrólitos. Conductividad molar. 

Para la consecución de los objetivos y competencias propuestos, se utilizarán diferentes metodologías:

a) Clases expositivas: El profesor presentará y discutirá la materia objeto de estudio haciendo especial hincapié en los aspectos más novedosos o de especial complejidad, integrando tanto los aspectos teóricos como los ejemplos que faciliten el razonamiento y análisis de la materia expuesta. Por ello, es muy recomendable la asistencia regular a dichas clases expositivas. También es necesario que el alumno complete el estudio de la materia con la lectura de la bibliografía recomendada, para contrastar y ampliar los conocimientos transmitidos en la clase.

b) Práctica de aula: En estas clases se llevará a cabo la aplicación de los conocimientos que los estudiantes hayan adquirido en las clases expositivas y en su trabajo no presencial. Los estudiantes dispondrán con anterioridad de una serie de cuestiones o problemas que deberán, previamente, haber trabajado para proceder al análisis y discusión, de forma individual y/o colectiva, de los mismos.

c) Tutorías grupales:Las sesiones se desarrollarán en grupos reducidos de alumnos y les permitirán poner en práctica los conocimientos adquiridos a lo largo de la asignatura, mediante actividades formativas que estimulen el análisis y razonamiento crítico.

d) Prácticas de laboratorio: Las horas de contenido práctico de laboratorio se distribuyen en siete sesiones de dos horas de duración. Es responsabilidad de los alumnos estar informado sobre el grupo de prácticas que les corresponde y del calendario de las sesiones. Por razones organizativas, no es posible realizar cambios de grupos o de fechas de realización de una práctica. Se considerarán únicamente aquellas solicitudes que cuenten con un justificante escrito (matrícula semipresencial o contrato laboral).

Es muy importante que todos los alumnos se conciencien de las siguientes normas que regulan los laboratorios:

Todos los alumnos deben acudir a las prácticas de laboratorio provistos del guion correspondiente, útiles de escritura, calculadora y bata de laboratorio.

La asistencia a las prácticas de laboratorio será obligatoria para todos los alumnos con matrícula ordinaria.

En la primera sesión de prácticas de laboratorio, se explicarán tanto las normas generales de trabajo en el laboratorio como la información sobre el riesgo químico. Las sesiones siguientes comienzan con una breve exposición del profesor, donde éste hará hincapié en los aspectos más importantes de la práctica, a la vez que responderá las dudas que los alumnos le planteen, para dar paso a un tiempo en el que el alumno trabajará solo, siguiendo los correspondientes guiones. En esta fase el profesor resolverá cuantos problemas vayan surgiendo y realizará las pertinentes aclaraciones. Las explicaciones del profesor estarán intercaladas con preguntas dirigidas a los alumnos con el fin de fomentar la participación activa de los mismos.

Todos los materiales que se emplearán en el desarrollo de las distintas actividades de que consta la asignatura (tablas, gráficas, apuntes, series de ejercicios, guiones de laboratorio, etc.) están a disposición de los alumnos en formato electrónico (material incorporado en el Campus Virtual).

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

Cuadro resumen de las actividades y su distribución temporal

a) Modelo de Evaluación General: Convocatoria Ordinaria

La evaluación de las actividades a desarrollar durante el curso previstas en la Guía Docente de la asignatura se realizará mediante los siguientes criterios e instrumentos de evaluación.

Para superar la asignatura es preciso obtener una calificación mínima de 5 sobre 10 en los aspectos evaluables 1 y 3.

b) Modelos de Evaluación Diferenciados: Convocatoria Ordinaria

De acuerdo con el artículo 7.2 del reglamento de evaluación de la Universidad de Oviedo, para aquellos alumnos que estén reconocidos como estudiantes a tiempo parcial por la Comisión de Gobierno del Centro, la evaluación de las actividades a desarrollar durante el curso previstas en la Guía Docente de la asignatura se realizará mediante los siguientes criterios e instrumentos de evaluación:

Para facilitar la asistencia, se darán facilidades a los alumnos, en la medida de lo posible, para realizar cambios justificados de grupo y/o fechas en el calendario de las prácticas.

Para superar la asignatura es preciso obtener una calificación mínima de 5 sobre 10 en los aspectos evaluables 1 y 3.

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

c) Modelos de Evaluación General y Diferenciados: Convocatorias Extraordinarias

De acuerdo con el reglamento de evaluación de los resultados de aprendizaje y de las competencias adquiridas por el alumnado de la Universidad de Oviedo (Artículo 6), para que el alumno pueda superar la asignatura en convocatorias extraordinarias se realizará un examen final que podrá ser de tipo teórico-práctico en las cuestiones relativas a las prácticas de laboratorio.

Para superar la asignatura en las convocatorias extraordinarias es preciso obtener una calificación mínima de 5 sobre 10 en los aspectos evaluables 1 y 3.

Los alumnos que hayan aprobado las prácticas de laboratorio en la convocatoria ordinaria (mayo), podrán optar por conservar la nota obtenida en las prácticas para las dos siguientes convocatorias extraordinarias (junio y enero).

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

El temario de la asignatura se encuentra ampliado en los siguientes textos disponibles en las bibliotecas de los distintos Campus:

• Brown, Lemay, Bursten y Murphy. Química: La Ciencia Central. 11ª Edición. Editorial Prentice-Hall.
• Brown &. Holme.. Chemistry for Engineering Students. (2^nd International edition)  Brooks/Cole Editor. 2011.
• Brown, et al. Chemistry: The Central Science (12^th International Edition) Pearson Education. 2011
• Reboiras, Química: La Ciencia Básica. Editorial Thomson-Paraninfo.
• Petrucci, Harwood, Herring y Bissonnette. Química General. 10ª Edición. Editorial Prentice Hall.
• Chang. Química. 9^a Edición. Editorial McGraw Hill.

Los libros seleccionados son tratados extensos de Química General que cubren todos los aspectos de la asignatura, resuelven en detalle muchos ejercicios y contienen muchísima más información de interés o ampliación. La posible dificultad en su manejo radica en su gran tamaño y la distinta organización de contenidos. Sin embargo, es muy recomendable que todos los estudiantes manejen alguno de estos textos de referencia, o cualquier otro libro de Química General, como material de apoyo para el estudio de la asignatura.