SILABO I. DATOS GENERALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Nombre de la Asignatura Carácter Carrera Profesional Código Semestre Académico Ciclo Académico Horas de Clase Créditos Pre – Requisito

: : : : : : : : :

QUÍMICA AMBIENTAL Obligatorio Ingeniería Ambiental IA0305 2014 – I Tercero 02 Teoría y 04 Práctica 04 Química General

II. SUMILLA Química Ambiental es un curso de naturaleza teórico-práctico. Describe los principios de la química del agua, los principios de la química atmosférica básica, y los principios de la química del suelo. Demuestra la importancia y presencia de la química detrás de los retos actuales de los componentes de nuestro medio ambiente: aire, suelo y aire. El curso profundiza en la comprensión de los vínculos e interacciones de los tres componentes medioambientales, las relaciones cualitativas y cuantitativas del comportamiento de los contaminantes, así como los conceptos y principios que permitan comprender la problemática de la contaminación ambiental, el impacto ambiental y las diversas alternativas de remediación III. COMPETENCIA Experimenta, aplica y domina la teoría y la práctica, conceptos básicos y avanzados de la química ambiental, desarrollando una capacidad competente para enfrentar la problemática medioambiental y buscar soluciones sobre sólidas bases científico-técnicas. Domina y aplica el monitoreo de contaminantes en muestras de agua, suelo y aire, así como su conservación, desarrollo de controles de calidad e investigación relacionada con los diversos aspectos de la química ambiental, obteniendo los conocimientos básicos de química requeridos para una sólida formación del Ingeniero Ambiental capaz de poder enfrentar los complejos problemas ambientales en el mundo actual.

IV. PROGRAMACIÓN TEMÁTICA PRIMERA UNIDAD “INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA AMBIENTAL” COMPETENCIA ESPECÍFICA 1. Conoce los fundamentos y conceptos de la Química Ambiental. 2. Reconoce y toma conciencia acerca de los problemas ambientales actuales del Perú y el mundo. 3. Identifica los retos y desafíos actuales que debe enfrentar el Ingeniero Ambiental, así como de la necesidad de vastos conocimientos científicos. 4. Profundiza y resuelve problemas relacionados con la química orgánica e inorgánica base de la química ambiental. 5. Participa activamente en el análisis y control de calidad de muestras de agua de la UNTECS. SEM.

01

CONTENIDO TEMÁTICO Química ambiental. Conceptos fundamentales.

PROCEDIMIENTOS Y ESTRATEGIAS Define química ambiental y las esferas que conforman el ambiente.

Desafíos actuales de la química ambiental. Problemas del medio ambiente y su relación con la química ambiental.

Describe los problemas actuales del medio ambiente y su relación con la química ambiental. Describe y analiza la situación actual del medio ambiente en el Perú.

Bases de química orgánica e inorgánica de la química ambiental Ciclos de la materia. 02

ACTIVIDADES Evaluación de entrada del curso de Química. Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ejemplos, preguntas, solución de problemas. Análisis grupal de videos relacionados con el tema: 1.Calentamiento Global, 2. Oscurecimiento Global. Resolución de problemas por el alumno.

Practica Nº 01: Entrenamiento en el manejo de equipos y materiales de laboratorio de química ambiental. Describe los conceptos Clase teórica: estructurales de química Exposición interactiva por el orgánica e inorgánica, profesor ejemplos, preguntas, relacionándolos con la solución de problemas. química ambiental. Manejo de Modelos de Describe y relaciona los Estructura química: ciclos de la materia con la Análisis y construcción de química orgánica e estructuras químicas. inorgánica. Práctica Nº 02: Análisis físico del agua: color, olor, sabor, aspecto, sólidos totales, temperatura, conductidady turbidez.

03

Bases de química orgánica e inorgánica de la química ambiental Contaminación ambiental de origen orgánico e inorgánico.

Reconoce y describe la contaminación ambiental y su relación con la química orgánica e inorgánica.

Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ejemplos y preguntas, solución de problemas Práctica Nº 03.Análisis químico de agua: determinación de pH, acidez y alcalinidad.

SEGUNDA UNIDAD “HIDROSFERA” COMPETENCIA ESPECÍFICA 1. 2. 3. 4. 5.

Reconoce y analiza las diversas propiedades físico-químicas del agua. Conoce y aplica las etapas del ciclo hidrológico del agua. Interioriza la importancia del agua y sus usos. Reconoce, analiza e interpreta las normas de calidad de agua. Participa activamente en la aplicación de los controles de calidad a muestras provenientes de la UNTECS. 6. Identifica los contaminantes del agua. SEM.

CONTENIDO TEMÁTICO

PROCEDIMIENTOS Y ESTRATEGIAS

Propiedades del Agua Propiedades físico-químicas del agua. Ciclo hidrológico 04 del agua.

Analiza y diferencia las propiedades físico-químicas del agua. Relaciona las propiedades del agua con los fenómenos de la naturaleza. Describe el ciclo hidrológico global, distribución y suministro del agua.

Calidad y Contaminación del Agua Usos del agua. Estándares de Calidad. Contaminación del agua.

Define calidad de agua. Describe y diferencia la clasificación de los usos del agua y los estándares de calidad. Describe y aplica el fundamento físico-químico de los parámetros de calidad de agua a la comprensión de la química ambiental del agua. Caracteriza y analiza los contaminantes del agua. Relaciona los parámetros de calidad de las normas oficiales y la contaminación del agua.

05

ACTIVIDADES Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ejemplos y preguntas solución de problemas Práctica dirigida: Resolución en forma grupal de problemas sobre propiedades del agua y el ciclo hidrológico, utilizando simulaciones. Práctica Nº 04: Determinación de Oxígeno Disuelto (OD), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) y Dureza de Calcio. Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ejemplos y preguntas solución de problemas Práctica dirigida: Resolución en forma grupal de problemas sobre propiedades del agua y el ciclo hidrológico, utilizando simulaciones. Práctica Nº 05: Demanda Bioquímica de Oxígeno (Cont…), Dureza de Magnesio y Dureza Total.

TERCERA UNIDAD: “ATMÓSFERA” COMPETENCIA ESPECÍFICA 1. Reconoce y relaciona la estructura de la atmósfera y sus características físicoquímicas. 2. Conoce, comprende y toma conciencia de las diferentes amenazas para la atmósfera global, sus causas y consecuencias. 3. Conoce e interpreta las normas de calidad del aire. 4. Identifica los diferentes contaminantes del aire. 5. Participa activamente en el monitoreo y evaluación de los contaminantes del aire en el distrito de Villa el Salvador. SEM.

CONTENIDO TEMÁTICO

PROCEDIMIENTOS Y ESTRATEGIAS

Química de la Atmósfera Estructura y composición de la atmósfera. Características físicoquímicas de la atmósfera. Amenazas a la estabilidad de la atmósfera global.

Describe la estructura, composición e importancia de la atmósfera. Describe las características físicoquímicas de la atmósfera. Analiza las diversas amenazas para la estabilidad de la atmósfera y la vida: 06 § Emanaciones de gases y material particulado. § Lluvias ácidas. § Efecto invernadero. § Oscurecimiento global. § Destrucción de la capa de ozono. Calidad y Define los aerosoles y describe sus Contaminación del características físico-químicas. Aire Desarrolla y analiza los procesos y químicas de la Procesos químicos reacciones de la atmósfera. atmósfera. 07 Contaminantes de la Describe los contaminantes de la atmósfera. atmósfera. Calidad del aire. Muestra y analiza los parámetros de calidad de las normas de calidad de aire nacional e internacional.

08

EXAMEN PARCIAL

ACTIVIDADES

Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor, ejemplos y preguntas solución de problemas Práctica dirigida: Resolución de problemas, trabajo individual y grupal Práctica Nº 06 Elaboración y prueba de cartuchos para atrapar contaminantes del aire.

Clase teórica: Exposición interactiva por parte del profesor, ejemplos y preguntas solución de problemas Práctica dirigida: Resolución de problemas, trabajo individual y grupal, seminario de problemas. Práctica Nº 07 Muestreo del aire en Villa El Salvador empleando cartuchos de carbón activado y determinación de hidrocarburos policíclicos aromáticos y plomo mediante Espectrofotometría UV-VIS.

CUARTA UNIDAD “GEOSFERA” COMPETENCIA ESPECÍFICA 1. Conoce y diferencia los componentes del suelo, respecto a sus características físicoquímicas 2. Identifica y comprende los fenómenos propios del suelo, su importancia y aplicaciones. 3. Participa activamente en la determinación de contaminantes de muestras de suelos provenientes del distrito de Villa El Salvador. 4. Reconoce los contaminantes del suelo SEM.

09

10

CONTENIDO TEMÁTICO Composición del suelo Composición química Fenómenos físico- químicos

PROCEDIMIENTOS Y ESTRATEGIAS Describe la composición química de los constituyentes minerales inorgánicos del suelo. Componentes químicos orgánicos del suelo. Analiza y diferencia los fenómenos físicoquímicos del suelo: meteorización, sorción, intercambio iónico.

Contaminació n del suelo Origen de la contaminación. Contaminantes .

Conoce la relación entre la contaminación del aire y el agua, las actividades humanas y la geosfera. Identifica los Contaminantes del suelo, su clasificación, origen y características.

ACTIVIDADES Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ejemplos y preguntas solución de problemas Práctica dirigida: Resolución de problemas, trabajo individual y grupal, seminario de problemas. Práctica Nº 08: Determinación de aceites, grasas y ceras en muestras de suelos contaminados.

Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ,ejemplos y preguntas, solución de problemas Práctica dirigida: Resolución de problemas trabajo individual y grupal, seminario de problemas. Práctica Nº 09: Determinación del contenido de plomo en suelos de Villa El Salvador mediante Espectrofotometría UV-VIS.

QUINTA UNIDAD: “BIOSFERA” COMPETENCIA ESPECÍFICA 1. Conoce y toma conciencia acerca de las fuentes que generan agresión química en la 2. 3. 4. 5.

Biosfera. Participa activamente en la búsqueda y registro de las posibles fuentes de contaminación en el distrito de Villa el Salvador. Analiza y discute artículos científicos de estudios medioambientales. Desarrolla estudios cuantitativos de contaminantes aplicando metodologías espectroscópicas clásicas. Identifica las zonas que requieren el desarrollo de trabajos de remediación en el cono sur de Lima.

SEM. 11

12

CONTENIDO TEMÁTICO Biosfera GeneralidadesCom posición. Producción de alimentos. Ciclo del nitrógeno. Control de plagas. Contaminación y toxicología.

PROCEDIMIENTOS Y ESTRATEGIAS Conoce las diversas Interacciones de la biosfera con las cuatro esferas restantes. Identifica los componentes de la biosfera. Agresión química a la biosfera y sus consecuencias en los seres vivos. Analiza, discute y presenta un artículo científico acerca de la contaminación en el Perú.

Contaminación Agresión química a la biosfera y sus consecuencias para los seres vivos. Tecnologías de Remediación.

Conoce y debate las diversas fuentes de agresión química a la biosfera y sus consecuencias. Analiza y compara las tecnologías de remediación. Elabora un trabajo de investigación acerca de la contaminación del aire, el suelo o el agua en el cono sur de Lima, ubicando en un mapa la zona afectada y las tecnologías de remediación que se deben aplicar.

ACTIVIDADES Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor,análisis de las problemáticas actuales de la biosfera en el mundo. Práctica dirigida: Soluciones preventivas sostenibles para evitar la contaminación de la biosfera. Trabajo grupal acerca del diagnóstico y desarrollo de senso de las posibles fuentes de contaminantes en Villa El Salvador. Práctica Nº 10: Determinación de plomo mediante Espectrofotometría UV-VIS en sedimentos urbanos de Villa El Salvador. Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor, análisis de las problemáticas actuales de la biosfera en el mundo. Práctica dirigida: Soluciones preventivas sostenibles para evitar la contaminación de la biosfera. Trabajo grupal (03 alumnos) con exposición evaluativa. Práctica Nº 11: Determinación de hidrocarburos policíclicos aromáticos mediante Espectrofotometría UVVIS en sedimentos urbanos de Villa El Salvador.

SEXTA UNIDAD: “ANTROPOSFERA” COMPETENCIA ESPECÍFICA 1. Conoce los principios de la Ingeniería Ecológica y los aplica a escala de laboratorio, desarrollando un proceso industrial ecológico. 2. Conoce el ciclo de los materiales y la necesidad del reciclado. 3. Analiza e interioriza la importancia y necesidad de avanzar en la aplicación de la industrialización ecológica. SEM. 13

PROCEDIMIENTOS Y ESTRATEGIAS Define la antroposfera y su relación Antroposfera con otras esferas ambientales. Generalidades Analiza los impactos ambientales Ecología industrial derivados de la ecología industrial Impactos ambientales. Ciclo fuente de contaminantes. de vida de los materiales. Identifica y profundiza la aplicación Química verde. Ingeniería de los doce principios de la verde. ingeniería Verde oEcológica. Muestra y explica los últimos avances de la química verde base de la Ingeniería Ecológica. CONTENIDO TEMÁTICO

ACTIVIDADES Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ejemplos y preguntas solución de problemas Práctica dirigida: Resolución de problemas, trabajo individual y grupal. Práctica Nº 12: Desarrollo de un proceso industrial ecológico (verde) a escala de laboratorio.

SEPTIMA UNIDAD “ANÁLISIS QUÍMICO AMBIENTAL” COMPETENCIA ESPECÍFICA 1. Desarrolla y profundiza en las metodologías y protocolos de muestreo y conservación de muestras ambientales. 2. Conoce las diferentes metodologías de análisis de muestras ambientales. 3. Aplica las metodologías físico-químicas clásicas y la Espectrofotometría UV-VIS en el desarrollo de monitoreos ambientales. 4. Conoce, desarrolla y aprende el manejo de la elucidación estructural de los métodos espectroscópicos avanzados utilizando simulaciones y material genuino de solución a problemas ambientales. 5. Analiza y procesa información publicada en artículos científicos en temas ambientales. SEM.

CONTENIDO TEMÁTICO Toma de Muestra Muestreo de agua, suelo y aire. Conservación de muestras.

14

15

PROCEDIMIENTOS Y ESTRATEGIAS

Define Reconoce y diferencia los métodos de toma y conservación de muestras. Define y analiza los métodos físico-químicos clásicos Análisis de (Gravimétricos- Titrimétricos). Define y analiza los métodos Muestras Métodos físico- Instrumentales Clásicos químicos clásicos. (Espectrofotometría UV-VIS, Métodos Espectroscopía IR) Espectroscópicos Analiza las bandas UV- VIS e IR. Clásicos. Aplica el conocimiento teórico a la solución de problemas reales. Análisis de Define y analiza los métodos Muestras Instrumentales Avanzados: Métodos § Espectrometría de Masas (EM). Espectroscópicos avanzados § Resonancia Magnética Nuclear (RMN). Aplica el conocimiento teórico a la solución de problemas reales.

ACTIVIDADES Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ejemplos y preguntas solución de problemas Práctica dirigida: Resolución de problemas, trabajo individual y grupal, seminario de problemas. Análisis y discusión de un artículo científico de aplicación de los métodos espectroscópicos para el estudio medioambiental. Práctica Nº 13: Elucidación estructural de Espectroscopía Infrarroja simulada y análisis de espectros aplicado a la solución de problemáticas ambientales. Clase teórica: Exposición interactiva por el profesor ejemplos y preguntas solución de problemas Práctica dirigida: Resolución de problemas, trabajo individual y grupal, seminario de problemas. Práctica Nº 14: Elucidación estructural de Espectrometría de Masas simulada y análisis de espectros aplicado a la solución de problemáticas ambientales.

16

EXAMEN FINAL

17

EXAMEN SUSTITUTORIO

V. METODOLOGIA Métodos Se empleará el método Inductivo – Deductivo, desarrollando clases teórico-prácticas, solución de problemas, seminarios, análisis y discusión de artículos científicos. Al culminar el ciclo de estudios los alumnos realizarán un viaje de monitoreo e investigación ambiental a la Región de Madre de Dios, con la finalidad de aplicar los conocimientos adquiridos. Procedimientos Las clases son de carácter obligatorio y se desarrollan con diferentes procedimientos: § § § §

Exposiciones del profesor. Discusión de problemáticas actuales aplicando lluvias de ideas. Resolución de ejercicios y problemas con la participación individual y colectiva. Participación activa de los alumnos en estudios de monitoreo ambiental como parte del entrenamiento y enseñanza de los conocimientos requeridos. § Viaje de Monitoreo e Investigación al término del Semestre Académico a la Región de Madre de Dios. Técnicas Las técnicas de exposición se realizan con ayudas de materiales educativos, audiovisuales, videos, equipo multimedia y discusión de problemas. Trabajo en equipo y por resultados. VI. RECURSOS ü ü ü ü ü

Computadoras, Laboratorio de experimentación. Pizarra, plumones, motas Proyector multimedia Programas y videos, Separatas de laboratorio Simulaciones

VII. EVALUACIÓN CRITERIOS DE CALIFICACION Y COMUNICACIÓN DE RESULTADOS TEORIA Examen Parcial 25% (EP) Examen Final 25% (EF) Instrumento de evaluación: Examen Escrito

PF =

PRACTICA Y LABORATORIO Practica (PP)20% Laboratorio (PL)20% Estrategia de evaluación: - Prueba exploratoria - Trabajo experimental en equipo - Elaboración de informes de práctica

ACTITUD - Asistencia y puntualidad. - Participación en clase - Seminarios - Trabajos de investigación. - Resolución de casos y problemas 10 %

25(EP) + 25(EF) + 20(PP) + 20(PL) + 10(TA) 100

VIII. BILIOGRAFÍA ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü

Baird C. (2009).Química ambiental. Ed. Reverté. Barcelona Bruice P. Y. (2010). Química orgánica. Ed. Prentice Hall Cepeda Dovala J. M. (2009). Química de suelos. Ed. Trillas S. A. de C. V. México D. F. Domenech X., Peral J. (2006). Química ambiental de sistemas terrestres. Ed. Reverté. Barcelona. Graham Solomons T. W., FryhleC. B. Química orgánica (2010). Ed.John Wiley & Sons, Inc. Ney Jersey. Harrison R. M. (1999).El medio ambiente. Introducción a la química medioambiental y a la contaminación. Ed- Acribia S. A. Zaragoza. Jenkins D., Snoeyink V. L. (2004). Química del agua. Ed. Limusa S. A. de C. V. México D. F. Larson R. A., Weber E. J. (1994).Reaction mechanisms in environmental organic chemistry. Ed. CRC Press LLC. Florida. Manahan S. E. (2007). Introducción a la química ambiental. Reverté Ediciones S. A. de C.V.-UNAM. México D. F. Orozco Barrenetxea C., Pérez Serrano A., González Delgado Ma. N., Rodríguez Vidal F. J., Alfayete Blanco J. M. (2008).Contaminación ambiental. Una visión desde la química. Ed. PARANINFO. CENGAGE Learning. Madrid. Schwarzenbach R. P., Philip M. Gschwend P. P., Imboden D.M. (2003). Environmental organic chemistry. Ed. John Wiley & Sons, Inc. Hoboken. New Jersey. Spedding D. J. (2002).Contaminación atmosférica. Ed. Reverté S. A. Barcelona. Spellman F. R., Drinam J. (2004).Manual del agua potable. Ed. Acribia S. A. Zaragoza. Spiro T. G., Stigliari W. M. (2007).Química medioambiental. Ed. Pearson Educación S. A. Madrid. Vega de Kuiper J. C. (2007. Química del medio ambiente. Ed. Alfaomega. México D. F. Wark K., Warner C. F. (2002).Contaminación del aire. Origen y control. Ed. Limusa S. A. de C. V. México D. F.