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Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería PROGRAMA DE FISICO-QUIMICA 314 INGENIERIA AMBIENTAL - 2008 OBJETIVOS DE LA MATERIA Establecer y desarrollar los principios y los conceptos que explican e interpretan las propiedades químicas y físicas de la materia. Proveer los conocimientos básicos en los que se fundamenta la interpretación de los fenómenos y procesos fisicoquímicos. BOLILLA I Equilibrio Material Equilibrio material. Propiedades termodinámicas de sistemas fuera del equilibrio. Entropía y equilibrio. Las funciones de Gibbs y de Helmholtz. Relaciones termodinámicas de un sistema en equilibrio. Cálculo de cambios en las funciones de estado. Potenciales químicos y equilibrio material. Equilibrio de fases. Equilibrio químico. Entropía y vida. BOLILLA II Funciones termodinámicas normales de reacción. Equilibrio quimico en mezclas de gases ideales Estados normales. Entalpías normales de reacción. Entalpía normal de formación. Determinación de las entalpías normales de formación y de reacción. Dependencia de los calores de reacción con la temperatura. Entropías convencionales y la tercera ley. Energía de Gibbs normal de reacción. Tablas termodinámicas. Estimación de las propiedades termodinámicas. Potenciales químicos en una mezcla de gases ideales. Equilibrio químico entre gases ideales. Dependencia de la constante de equilibrio con la temperatura. Cálculos de equilibrio. Desplazamiento del equilibrio BOLILLA III Equilibrio de fases en sistemas de un componente La regla de las fases. Equilibrio de fases para sistemas de un componente. La ecuación de Clapeyron. Transiciones de fase sólido-sólido. Transiciones de fase de orden superior. Condensación. Datos críticos y ecuaciones de estado. El estado crítico. Ley de los estados correspondientes. Diferencias entre las propiedades termodinámicas del gas real y de gas ideal BOLILLA IV Soluciones Composición de la disolución. Magnitudes molares parciales. Magnitudes de mezcla. Determinación de magnitudes molares parciales. Disoluciones ideales. Propiedades termodinámicas de las disoluciones ideales. Disoluciones diluidas ideales. Propiedades termodinámicas de las disoluciones diluidas ideales Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería BOLILLA V Soluciones no ideales Actividades y coeficientes de actividad. Funciones de exceso. Determinación de actividades y coeficientes de actividad. Coeficientes de actividad en las escalas de molaridad y concentración molar. Disoluciones de electrólitos. Determinación de coeficientes de actividad de electrólitos. Teoría de Debye-Hückel en disoluciones de electrólitos. Asociación iónica. Propiedades termodinámicas del estado normal de los componentes de una disolución. Mezclas de gases no ideales. BOLILLA VI Equilibrio químico en sistemas no-ideales La constante de equilibrio. Equilibrio químico en disoluciones de no electrólitos. Equilibrio químico en disoluciones de electrólitos. Equilibrios químicos de sólidos o líquidos puros. Equilibrio químico en mezclas de gases no ideales. Influencia de la temperatura y la presión en la constante de .equilibrio. Reacciones acopladas. Cambio de la energía de Gibbs de una reacción BOLILLA VII Equilibrio de fases en sistemas multicomponentes Propiedades coligativas. Disminución de la presión de vapor. Descenso del punto de congelación y aumento del punto de ebullición. Presión osmótica. Diagramas de fases de sistemas de dos componentes. Equilibrio líquido-vapor para sistema de dos componentes. Equilibrio líquidolíquido en sistemas con dos componentes. Equilibrio sólido-líquido en sistemas de dos componentes. Estructura de los diagramas de fase. Solubilidad. Sistemas con tres componentes. BOLILLA VIII Química de superficies La interfase. Interfases curvas. Termodinámica de superficies. Películas superficiales en líquidos. Adsorción de gases sobre sólidos. Coloides BOLILLA IX Electroquímica Electrostática. Sistemas electroquímicos Termodinámica de los procesos electroquímicos Pilas galvánicas. Tipos de electrodos reversibles. Termodinámica de las pilas galvánicas . Potenciales normales del electrodo . Clasificación de las pilas galvánicas . Potenciales de la unión líquida . Aplicaciones de las medidas de fem . Baterías. Electrodo de .membrana selectivo de iones . Equilibrio de membrana . La doble capa eléctrica . Momentos dipolares y polarización . Bioelectroquímica.. BOLILLA X Fenómenos de transporte Conductividad térmica. Viscosidad. Difusión y sedimentación. Conductividad eléctrica. Conductividad eléctrica de las disoluciones electrolíticas. Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería BOLILLA XI Cinética Química Cinética de las reacciones. Medida de las velocidades de reacción. Integración de las ecuaciones cinéticas. Determinación de las ecuaciones cinéticas. Ecuaciones cinéticas y constantes de equilibrio de reacciones elementales. Mecanismos de reacción. Influencia de la temperatura en las constantes cinéticas. Relación entre constantes cinéticas y de equilibrio en reacciones complejas. Ecuaciones cinéticas en sistemas no ideales. Reacciones unimoleculares. Reacciones trimoleculares. Reacciones en cadena y polimerizaciones de radicales libres. Reacciones rápidas. Reacciones en disoluciones líquidas. Catálisis Catálisis enzimática. Catálisis heterogénea. Reacciones nucleares BOLILLA XII Teoría de las velocidades de reacción Teoría de colisiones de esferas rígidas para reacciones en fase gaseosa. Superficies de energía potencial. Dinámica molecular de la reacción . Teoría del estado de transición para reacciones entre gases ideales . Formulación termodinámica de la TET .Reacciones unimoleculares. Reacciones trimoleculares. Reacciones en disolución . BOLILLA XIII Sólidos y líquidos Polímeros. Enlace químico en los sólidos . Energía de cohesión de los sólidos . Cálculo teórico de las energías de cohesión . Distancias interatómicas en los cristales. . Estructuras de los cristales. Ejemplos de estructuras cristalinas . Determinación de estructuras cristalinas . Determinación de estructuras superficiales .. Defectos en los sólidos. Líquidos -----------------0----------------METODOS DE EVALUACION Resolución personal y grupal de problemas. Cuestionarios personales previos o posteriores a los trabajos prácticos. Examen final escrito. BIBLIOGRAFIA TEXTO Fisicoquímica, 4ta. edición, McGraw-Hill, 1996 Physical Chemistry, 6th edition, Oxford University Press, 1998 AUTOR Ira. N. Levine P. W. Atkins