Fundamentos de Química

Código:

Q101

Sigla:

Q101

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2011/2012 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Química e Bioquímica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:BQ	78	Plano de Estudos a partir de 2007	1	-	7,5	-
L:Q	135	Plano de estudos Oficial	1	-	7,5	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

A unidade curricular Fundamentos de Química (1º ano, 1º Semestre) é leccionada em conjunto para as Licenciaturas em Bioquímica e em Química. A unidade curricular destina-se, portanto, a estudantes para os quais é essencial uma sólida formação geral em Química, já que é uma disciplina basilar da sua licenciatura.
A unidade curricular tem como principal objectivo proporcionar formação geral sobre os conceitos fundamentais em Química, de modo a permitir a progressão para unidades curriculares mais avançadas e a sua aplicação em tópicos multidisciplinares.
O programa abrange os princípios gerais sobre nomenclatura de química inorgânica, estequiometria, ligação química, equilíbrio químico (particularmente equilíbrio de ácido-base, de solubilidade e de oxidação-redução), termodinâmica química e cinética química.

Programa

I. Estrutura atómica
O átomo de hidrogénio
1. Orbitais atómicas
2. Spin eletrónico
3. Estrutura eletrónica do hidrogénio
Átomos multieletrónicos
4. Energia das orbitais
5. O princípio de preenchimento das orbitais atómicas.
6. Propriedades atómicas e tabela periódica
7. Raio atómico
8. Energia de ionização e afinidade eletrónica

II. Ligação química
Ligações covalentes
1. Estruturas de Lewis
2. Ressonância; carga Formal
3. Exceções à regra do octeto
Relação entre ligação iónica e ligação covalente
4. Eletronegatividade
5. Polarizabilidade
6. Energia de ligação
7. Comprimento de ligação

III. Estrutura e geometria molecular
Geometria molecular
1. O modelo da repulsão dos pares eletrónicos de valência (VSEPR)
2. Polaridade e geometria molecular
Teoria de ligação de valência
3. Ligações σ e ligações π
4. Promoção ao estado de valência e hibridação de orbitais
5. Características das ligações múltiplas

IV. As propriedades dos gases
1. Pressão e Temperatura.
2. As leis dos gases.
3. Mistura de gases e pressão parcial

V. Termodinâmica: O 1º Princípio
1. Introdução: Sistema. Energia e Trabalho. O Calor e sua medição.
2. O 1º Princípio da Termodinâmica
3. Energia interna e capacidade calorífica a volume constante
4. Entalpia e capacidade calorífica a pressão constante.
5. Entalpia de reação e entalpia de reação padrão
6. Lei de Hess
7. Entalpia de formação padrão
8. Energias de ligação

VI. Termodinâmica: 2º e 3º Princípios
1. Espontaneidade, entropia e variações de entropia
2. O 2º Princípio da Termodinâmica
3. Entropia molar padrão e o 3º Princípio da Termodinâmica
4. Entropia de reação padrão
5. Variações globais na entropia – entropias do sistema e das vizinhanças.
6. Energia de Gibbs
7. Energia de Gibbs de reação padrão. Efeito da temperatura.
8. Transições de fase em substâncias puras
9.1 Pressão de vapor
9.2 Regra das fases de Gibbs
9.3 Diagramas de fases de substâncias puras (água e dióxido de carbono)

VII. Equilíbrio químico
1. Reversibilidade de reações
2. Equilíbrio e lei de ação de massas
3. A origem termodinâmica da constante de equilíbrio
4. Extensão e direção da reação
5. Direção da reação
6. A constante de equilíbrio em termos de concentrações de gases; relação entre KC e KP
7. Formas alternativas da constante de equilíbrio
8. Utilização de constantes de equilíbrio
9. Princípio de Le Chatelier

VIII. Reacções de ácido-base
1. Ácidos e bases de Bronsted-Lowry
2. A escala de pH. Conceito de pOH
3. Constantes de acidez e de basicidade
4. Força de ácidos e bases conjugados
5. pH de soluções de ácidos e bases fracos
6. pH de soluções de sais
7. pH de soluções de ácidos polipróticos
8. A concentração de espécies de soluto
9. Composição e pH

IX. Equilíbrio em solução aquosa
1. Soluções tampão
2. Poder tampão
Titulações
3. Titulações de ácido forte-base forte
4. Titulações de ácido forte-base fraca e ácido fraco-base forte
5. Estequiometria de titulações de ácidos polipróticos
Equilíbrio de solubilidade
6. Produto de solubilidade
7. Efeito do ião comum
8. Previsão da ocorrência de precipitação
9. Precipitação seletiva
10. Solubilização de precipitados
11. Formação de iões complexos
12. Análise qualitativa

X. Eletroquímica
13. Reações de oxidação-redução
14. Semi-reações
15. Acerto de equações de oxidação-redução
Células galvânicas
16. A estrutura de células galvânicas
17. Potencial da célula e energia livre de Gibbs da reação
18. Representação de células eletroquímicas
19. Potenciais padrão
20. A série eletroquímica
21. A equação de Nernst

XI. Cinética química
22. Velocidade de reação e concentração
23. Lei de velocidade e ordem da reação
24. Lei integrada de velocidade para reações de 1ª ordem
25. Tempo de semivida para reações de 1ª ordem
26. Lei integrada de velocidade para reações de 2ª ordem
27. Efeito da temperatura na velocidade da reação

Bibliografia Obrigatória

000086716. ISBN: 0-7167-5701-X

Bibliografia Complementar

000071793. ISBN: 972-31-0366-4
000060240. ISBN: 0-7167-4072-9

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A disciplina tem uma componente teórica onde os alunos assistem a apresentações sobre os principais tópicos abordados na disciplina. Dado que se trata de uma disciplina com um carácter essencialmente formativo, os tópicos são discutidos com auxílio de exemplos que permitem a consolidação de conhecimentos e a sua integração com outros tópicos.

Na componente teórico-prática são propostos alguns problemas para os alunos resolverem em pequenos grupos e serão efetuados alguns exercícios de avaliação individual cujo resultado serão contabilizados na classificação final.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Obtenção de frequência

Não exceder o número máximo de faltas nas aulas teórico-práticas (4 faltas). Não há dispensa de aulas teórico-práticas.

Fórmula de cálculo da classificação final

O estudante é aprovado à disciplina se a sua nota final (N) for igual ou superior a 9,5, desde que a nota da avaliação téorica (T) seja igual ou superior a 8,0.

A nota final da disciplina é calculada como uma média pesada da nota teórico-prática (TP) e teórica (T):

N = 0,15 x TP + 0,85 x T

A nota teórico-prática (TP) é a média obtida nos exercícios de avaliação individual, após eliminação do menos classificado. Os exercícios de avaliação individual que não forem efetuados são contabilizados como tendo tido avaliação igual a zero.
A nota dos testes (T) é calculada como a média obtida em 3 componentes de avaliação T1, T2 e T3

As componentes de avaliação T1 e T2 terão lugar durante o semestre letivo. O exame final de época normal é constituído pela componente T3 e, opcionalmente, por uma das componentes T1 ou T2.

O exame da época de recurso é constituído por uma ou duas das componentes (à escolha do estudante).

A nota teórica final (T) é calculada como a média aritmética da classificação obtida em cada uma das componentes T1, T2 e T3, assumindo uma nota igual a zero para os estudantes que faltem a qualquer das componentes de avaliação. No caso dos estudantes que tenham repetido qualquer uma das componentes de avaliação, em qualquer uma das épocas, é considerada no cálculo apenas a classificação mais elevada obtida.

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes trabalhadores, os dirigentes associativos e outros estudantes que gozem de direitos especiais previstos no Regulamento de Avaliação da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, podem optar por uma das três situações seguintes:
I. avaliação normal;
II. avaliação normal, sem realização de exercícios de avaliação individual, caso em que a classificação final não incluirá a respetiva classificação: N = T, em que T é calculado de forma idêntica à da avaliação normal;
III. realização de um exame global na época de exames em que se inscrever.

Os estudantes nas condições referidas atrás devem avisar, por mensagem de correio electrónico, o regente da Unidade Curricular da modalidade de avaliação que escolherem até 10 de Novembro. Na ausência desta indicação, será assumida a avaliação descrita no item II.

Melhoria de classificação

Todos os estudantes que pretendam fazer melhoria de nota após terem tido aprovação à unidade curricular têm que se inscrever para tal nos Serviços Académicos.

ESTUDANTES QUE OBTÊM APROVAÇÃO NA ÉPOCA NORMAL. Podem efetuar melhoria a uma ou duas componentes de avaliação teórica no exame da época de recurso. Podem, também, efetuar melhoria de classificação na época normal do ano letivo seguinte, mas deverão submeter-se às regras de avaliação em vigor para 2012/2013.
ESTUDANTES QUE OBTÊM APROVAÇÃO NA ÉPOCA DE RECURSO. Podem efetuar melhoria de classificação na época normal ou na época de recurso do ano letivo seguinte, mas deverão submeter-se às regras de avaliação em vigor para 2012/2013

ESTUDANTES QUE OBTIVERAM APROVAÇÃO NO ANO LETIVO 2010/2011. Podem optar por uma das duas situações seguintes:
I. submeter-se à avaliação normal da unidade curricular em 2011/2012, com a realização das componentes T1, T2 e T3, sendo N = T, em que T é calculado de forma idêntica à da avaliação normal, com a ressalva de que apenas poderão realizar uma única vez cada uma das componentes.
II. realizar um exame global na época de exames em que se inscrever.