Llicenciatura en Biologia (3361)

Química(12314) 

IDENTIFICACIÓ DE L'ASSIGNATURA

L’assignatura Química (Inorgànica i Orgànica) és una matèria troncal del currículum de Biologia que s’imparteix en un trimestre del primer curs. Consta de 3 crèdits teòrics i 2 de pràctics.

COORDINACIÓ I PROFESSORAT

El coordinador de l’assignatura és el Dr. Jordi Segura. A més, formen part de l’equip docent el Dr. Josep Antoni Pascual, la Dra. Rosa Ventura, la Dra. Rosa Bergés, la Dra. Mireia Segura i la Sra. Cíntia Jiménez.  

OBJECTIUS GENERALS

Els objectius principals d’aquesta assignatura són: 

1. Donar a conèixer els aspectes fonamentals relacionats amb l’estructura atòmica i molecular; la importància de la isomeria, amb atenció especial per l’estereoquímica; la reactivitat, i els equilibris químics. 

2. Presentar una visió global de la química orgànica en aspectes fonamentals, i especialment, en aquells més relacionats amb molècules d’interès biològic. 

3. Introduir la química bioinorgànica per completar el coneixement de les bases químiques de processos d’interès biològic.  

OBJECTIUS ESPECÍFICS

1. Aprofundir en el coneixement de la nomenclatura química i en la resolució de problemes pràctics associats amb el treball de laboratori i relacionats amb els càlculs estequiomètrics i amb la comprensió de la reactivitat.

2. Conèixer i practicar operacions químiques fonamentals de laboratori.  

Els coneixements adquirits en aquest primer curs seran fonamentals per a l’aprofundiment i la complementarietat amb l’assignatura FBA: Química Analítica i Farmacèutica, de quart curs.  

AVALUACIÓ DE L'APRENENTATGE

L’avaluació es realitzarà tenint en compte tots els aspectes de coneixement i actituds treballats a l’assignatura. Així, per a la qualificació se seguirà l’esquema següent: 

- El 60% de la puntuació correspondrà a la part teòrica de l’assignatura i el 40% a la part pràctica. 

- El total de la puntuació s’aconseguirà d’acord a les següents parts (percentatges sobre el total de l’assignatura):  

De la part teòrica, la puntuació s’aconseguirà a través de preguntes d’elecció múltiple, preguntes de desenvolupament de conceptes i a la valoració de l'aprenentatge basat en problemes. 

De la part pràctica, s’avaluarà la resolució de problemes numèrics; preguntes relacionades amb les pràctiques de laboratori, i avaluació de la llibreta de laboratori. L’assistència a les pràctiques de laboratori és obligatòria així com l’entrega de la corresponent llibreta de laboratori abans de l’examen final.

Qualsevol tipus de còpia en qualsevol dels apartats d’avaluació implica la no superació de l’assignatura.  

TEMARI TEÒRIC

Tema 1. Estructura atòmica i molecular

(5 hores)
La quantització de la matèria i l’energia. L’estructura atòmica segons el model Bohr-Sommerfeld. La funció d’ona de Schrödinger i els orbitals atòmics. Classificació periòdica dels elements i les seves propietats. L’enllaç químic: Teoria de Lewis. Enllaç iònic. Enllaç covalent, orbitals molecular i hibridació. Enllaços de l'àtom de carboni. Química de la Coordinació: l’enllaç covalent datiu i la formació de complexes. Nomenclatura. Enllaços febles: interaccions dipolars, enllaços de Van der Waals i enllaços d’hidrogen.

Tema 2. Reactivitat química

(3 hores)
Principis de la termodinàmica. Entalpia, entropia i energia lliure. Constants d’equilibri. Cinètica química. Ordres i mecanismes de reacció. Factors que afecten la velocitat de reacció. Catalitzadors.  

Tema 3. Equilibris químics en el medi biològic

(5 hores)
Llei d’acció de masses. Constant d’equilibri. Desplaçament de l’equilibri. Propietats de l’aigua com a dissolvent. Equilibri de solubilitat. Efecte d’ió comú. Formació de complexes. Equilibri red-ox. Sèrie electroquímica. Nº d’oxidació. Semireaccions. Potencial d’elèctrode. Concepte de pila. Equació de Nernst. Ionització de l'aigua. Concepte de pH. Equilibri àcid-base. pH de solucions de sals. Dissolucions amortidores. Neutralizació. Indicadors.  

Tema 4. Introducció a la química orgànica i estereoquímica

(3 hores)
Compostos orgànics. Grups funcionals. Isomeria i tipus d’isomeria. Isomeria estructural. Isomeria geomètrica. Isomeria òptica: centre quiral, mescla racèmica, activitat òptica. Nomenclatura dels isòmers òptics. Molècules amb diversos centres quirals. Importància química i biològica de la isomeria òptica.

Tema 5. Bioorgànica I. Carboni unit a hidrogen

(2 hores)
Els hidrocarburs i la seva classificació: Alcans, alquens i alquins, nomenclatura i isomeria. Anàlisi conformacional. Reaccions d’addició. Conjugació de dobles enllaços i aromaticitat. Benzè i sistemes aromàtics policíclics. Reaccions de substitució electròfila. Propietats rellevants en la seva interacció en el medi biològic.

Tema 6. Bioorgànica II. Carboni unit a oxigen (i)

(3 hores)
Enllaç carboni-oxigen. Nomenclatura. Alcohols, èters, aldèhids i cetones. Propietats químiques i reactivitat. Tautomeria ceto-enòlica. Reaccions de substitució i addició nucleofílica i d’eliminació.

Tema 7. Bioorgànica III. Carboni unit a oxigen (ii)

(3 hores)
Àcids carboxílics. Propietats químiques i reactivitat. Formació de sals, esters i amides. Propietats químiques i reactivitat d’esters i amides. Lípids saponificables. Propietats químiques dels triglicèrids i àcids grassos. Monosacàrids. Estructura lineal i cíclica. Nomenclatura. Propietats químiques. Oligosacàrids i polisacàrids.

Tema 8. Bioorgànica IV. Carboni unit a nitrogen

(2 hores)
Química de l’àtom de nitrogen. Grups funcionals amb nitrogen. Nomenclatura. Amines: estructura molecular, propietats físiques i químiques, i i reactivitat. Compostos heterocíclics amb nitrogen. Aminoàcids: estereoquímica, propietats àcid-base, propietats de les cadenes laterals. Enllaç peptídic. Determinació de l'estructura primària de pèptids.  

Tema 9. Bioorgànica V. Carboni unit a d’altres elements

(2 hores)
Química de l’enllaç C-S i S-S. Enllaç disulfur: importància en l'estructura de les proteïnes. Halurs d’alquil: química dels àtoms d'halògens, nomenclatura, propietats físiques, reactivitat, aplicacions i importància biològica.

Tema 10. Bioinorgànica

(2 hores)
Abundància dels elements bioinorgànics. Essencialitat. Elements majoritaris: Metalls alcalins i alcalinoterris. Ferro, zinc i els elements traça. El Molibdè i els elements ultratraça.

TOTAL 30 hores

TEMARI PRÀCTIC

PRÀCTIQUES DE PROBLEMES

Seminaris d’una hora per a grups de la meitat dels estudiants (5 hores).

ENSENYAMENT ASSISTIT PER ORDINADOR

Repàs de conceptes a través de programes interactius de simulació per ordinador. Seminaris d’una hora per a grups de la meitat dels estudiants (3 hores).

PRÀCTIQUES DE LABORATORI

Seminari d’una hora, per a la meitat dels estudiants, d’introducció al treball al laboratori (1 hora). Pràctiques per a grups de la meitat dels alumnes. (3 hores per dia, durant quatre dies).
L’estudiant haurà de fer les quatre pràctiques que s’indiquen a continuació, que són combinació de coneixements en operacions bàsiques de laboratori i aplicacions pràctiques dels coneixements químics adquirits (12 hores).

TOTAL 20 hores

RELACIÓ DE PRÀCTIQUES DE LABORATORI

1.- Reaccions en tub d’assaig

• velocitat de reacció
• calor de dissolució/dilució
• reaccions àcid-base
• reaccions red-ox
• reaccions de formació de complexos
• reaccions de precipitació
• separacions: filtració i dissolució
• reconeixement de cations i anions.

2.- Valoracions

• potenciometria d’un àcid polipròtic
• volumetria d’òxido-reducció: l’aigua oxigenada.
• complexometria: duresa de l’aigua

3.- Muntatges experimentals al laboratori: destil·lació

• muntatge d’un destil·lador. Comprensió de les seves parts
• separació de dos líquids amb i sense columna de fraccionament

4.- Síntesi Orgànica: síntesi de l’aspirina

• filtració al buit
• dessecació al buit
• purificació per recristalització
• determinació del punt de fusió

Bibliografia

Llibres de text

HOLUM, John R. Fundamentos de Química General, Orgánica y Bioquímica para Ciencias de la Salud. México, D.F.: Limusa-Wiley, 1999.

PETRUCCI, Ralph. Química general. Madrid: Prentice Hall, 2003.



Llibres complementaris

ATKINS, P.W. Química General. Barcelona: Ediciones Omega, 1992.

BARÁN, Enrique J. Química Bioinorgánica. Madrid: McGraw-Hill. 1994.

CRC. Handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data: 2003-2004. Editor-inchief: David R. Lide. Boca Raton: CRC press, cap. 2003.

GARRIDO PERTIERRA, Amando. Fundamentos de Química Biológica. Madrid: McGrawHill, 1991.

THE MERCK INDEX. An encyclopedia fo chemicals, drugs and biologicals. Editor staff: Maryadele J. O'Neil. Whitehouse Station. Merck, 2001.

SAÑA VILASECA, Josep. Química per a les ciències de la naturalesa i de l'alimentació. Barcelona: Vicens-Vives, 1993.

Ensenyament assistit per ordinador

SMITH, S. i d'altres. Comprehensive Chemistry. Wellesley (EUA): Falcon Software.[CD-ROM].