FÍsica y química



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ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE EVALUABLES


En esta unidad se concretan en que el alumno los habrá adquirido si:

  • Distingue compuestos orgánicos de compuestos inorgánicos por su fórmula molecular.

  • Formula y nombra según las normas de la IUPAC: hidrocarburos de cadena abierta y cerrada y derivados aromáticos.

  • Formula y nombra según las normas de la IUPAC: compuestos orgánicos sencillos con una función oxigenada o nitrogenada.

  • Representa los diferentes isómeros de un compuesto orgánico.

  • Describe el proceso de obtención del gas natural y de los diferentes derivados del petróleo a nivel industrial y su repercusión medioambiental.

  • Explica la utilidad de las diferentes fracciones del petróleo.

  • Identifica las formas alotrópicas del carbono, relacionándolas con las propiedades físico-químicas y sus posibles aplicaciones.

  • A partir de una fuente de información, elabora un informe en el que se analice y justifique la importancia de la química del carbono y su incidencia en la calidad de vida.

  • Relaciona las reacciones de condensación y de combustión con procesos que ocurren a nivel biológico.


Unidad 6. Transformaciones energéticas y espontaneidad de las reacciones químicas

OBJETIVOS

El estudio de esta unidad, está dirigido a la consecución de los siguientes objetivos:



  • Reconocer un sistema material por sus características con respecto al entorno.

  • Interpretar correctamente el concepto de variable termodinámica, distinguiendo entre variables intensivas y extensivas.

  • Conocer la ecuación que permite calcular el valor del trabajo en un proceso termodinámico habitual.

  • Reconocer la unidad de calor en el Sistema Internacional y su equivalente mecánico.

  • Conocer el primer principio de la termodinámica y su criterio de signos según la IUPAC.

  • Entender el concepto de energía interna.

  • Aplicar de manera cuantitativa el primer principio de la termodinámica a procesos a volumen constante y a procesos a presión constante.

  • Conocer e interpretar la relación numérica entre los valores anteriores e identificar la magnitud entalpía como el calor intercambiado en un proceso termodinámico a presión constante.

  • Conocer las características de las ecuaciones termoquímicas.

  • Saber interpretar y dibujar diagramas entálpicos sencillos de reacciones exotérmicas y endotérmicas.

  • Conocer cómo se obtienen los valores de las entalpías de formación.

  • Calcular de forma cuantitativa la variación de entalpía de una reacción a partir de las entalpías de formación de las sustancias que intervienen en ella.

  • Saber que la entalpía de combustión es un caso específico de la entalpía de reacción.

  • Conocer e interpretar la ley de Hess como consecuencia de la aditividad de las entalpías de reacción.

  • Utilizar la ley de Hess para calcular la variación de entalpía de una reacción química a partir de los valores de las entalpías de otros procesos termodinámicos.

  • Entender el concepto de entalpía de enlace y calcular la variación de entalpía de una reacción química a partir de la energía de los enlaces rotos y de los enlaces formados.

  • Relacionar la magnitud entropía con el grado de desorden de un sistema. Reconocer su símbolo y unidades en el Sistema Internacional.

  • Reconocer en qué situaciones aumenta o disminuye la entropía de un sistema material.

  • Entender el segundo principio de la termodinámica como una manera de determinar cuándo un proceso termodinámico es irreversible.

  • Relacionar el valor de las entropías de formación de las sustancias químicas con el tercer principio de la termodinámica.

  • Calcular la variación de entropía de una reacción química a partir de las entropías de formación de las sustancias que en ella intervienen.

  • Reconocer la energía libre de Gibbs como la magnitud que sintetiza la posibilidad de que una reacción sea espontánea o no. Saber diferenciar entre el factor entálpico y el factor entrópico.

  • Conocer y aplicar el criterio de espontaneidad de las reacciones químicas, determinando si a una temperatura concreta la reacción es espontánea, no espontánea o está en equilibrio.

  • Aplicar las energías libres de formación para el cálculo de la energía libre de una reacción.

  • Conocer las relaciones e interacciones de la química con la tecnología y la sociedad.

  • Sensibilizar sobre las consecuencias que para el futuro del planeta puede tener el uso indiscriminado de combustibles fósiles.

  • Conocer qué es el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change, “Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático o Panel Intergubernamental del Cambio Climático), y reconocer la importancia de sus estudios para amortiguar el cambio climático que se prevé en este siglo.

  • Entender el concepto de efecto invernadero, su relación con la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera y cómo puede afectar a un posible cambio climático en la Tierra.


CONOCIMIENTOS PREVIOS


Para iniciar esta unidad, los alumnos deben:

  • Saber ajustar ecuaciones químicas sencillas.

  • Tener conocimientos de cálculos estequiométricos.

  • Distinguir entre reacciones exotérmicas y endotérmicas.

  • Conocer la fórmula molecular de algunos compuestos orgánicos sencillos.


CONTENIDOS


Conceptuales

  • Diferentes tipos y clases de sistemas termodinámicos según su relación con el entorno.

  • Características de las variables extensivas e intensivas.

  • Funciones de estado. Importancia y utilidad.

  • Primer principio de la termodinámica y aplicaciones. Energía interna.

  • Transferencia de calor a volumen constante y a presión constante. Relación entre ambas.

  • Concepto de entalpía.

  • Diagramas entálpicos y ecuaciones termoquímicas.

  • Entalpías de formación.

  • Cálculo de las entalpías de una reacción a partir de las entalpías de formación.

  • Entalpías de combustión como caso específico de entalpías de reacción.

  • Ley de Hess. Aplicación al cálculo de las entalpías de reacción.

  • Entalpías de enlace. Cálculo de la entalpía de una reacción a través de ellas.

  • Concepto de entropía. Unidades y símbolo. Segundo principio de la termodinámica.

  • Tercer principio de la termodinámica. Entropía estándar de formación de una sustancia.

  • Cálculo de la variación de entropía de una reacción a partir de las entropías de formación.

  • Factores que intervienen en la espontaneidad de una reacción química.

  • Energía libre de Gibbs. Factor entrópico y factor entálpico.

  • Determinación de la espontaneidad de una reacción, en función de la temperatura.

  • Cálculo de la variación de la energía libre de Gibbs a partir de las energías de formación estándar.

  • Combustibles fósiles. Ventajas e inconvenientes en su utilización actual.

  • Consecuencias sociales y medioambientales de las reacciones químicas de combustión.

  • Saber qué se entiende por efecto invernadero y cómo la concentración de CO2 atmosférico puede influir en él.

  • Conocer qué es el IPCC y cómo sus estudios alertan sobre los riesgos de un cambio climático a nivel global.

De aplicación

  • Relacionar diferentes sistemas termodinámicos con sus variables termodinámicas más características.

  • Relacionar cualitativa y cuantitativamente las magnitudes de calor y trabajo en un sistema termodinámico.

  • Aplicar correctamente el primer principio de la termodinámica a un proceso químico.

  • Comprender el significado y aplicar correctamente el criterio de signos de un sistema termodinámico cuando sobre él se realiza o se desprende calor y/o trabajo.

  • Relacionar la transferencia de calor cuando el proceso se realiza a presión constante o a volumen constante.

  • Aplicar el concepto de entalpía correctamente a procesos endotérmicos y exotérmicos.

  • Interpretar y reconocer diferentes diagramas entálpicos y las ecuaciones termoquímicas.

  • Calcular la entalpía de una reacción, bien a través de las entalpías de enlace, bien a través de las entalpías de formación.

  • Aplicar correctamente la ley de Hess, que permite la aditividad de las entalpías de reacción en una serie de reacciones químicas.

  • Reconocer el concepto de entropía y predecir su variación de manera cualitativa en diferentes procesos físico-químicos.

  • Ser capaz de explicar a un nivel sencillo el segundo principio de la termodinámica.

  • Predecir si un proceso químico va a ser espontáneo o no, conocido el factor energético y el factor entrópico del mismo.

  • Saber planificar las investigaciones sobre combustibles para justificar su elección en función de su rendimiento energético y su impacto sobre el medio ambiente.

  • Sensibilizar sobre los problemas medioambientales que el uso excesivo e indiscriminado de combustibles fósiles puede generar en un futuro cercano.

  • Admitir las consecuencias del uso de combustibles fósiles y su relación con las emisiones de CO2, el efecto invernadero, el calentamiento global, la reducción de recursos naturales y generar propuestas y actitudes sostenibles para minorar estos efectos.
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