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ASIGNATURA: FISICO-QUÍMICA
CURSO: 2009/10
Código: 129211002
Titulación: I.T.I. QUÍMICA
Curso:
1º
Profesor(es) responsable(s):
- JOSÉ JAVIER LÓPEZ CASCALES
- ANTONIO J. FERNÁNDEZ ROMERO
Departamento: ARQUITECTURA Y TECNOLOGÍA DE LA EDIFICIACIÓN
Tipo (T/Ob/Op):
T
Créditos (T+P):
3+3
Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios:
Termodinámica y Cinética. Química. Equilibrio Físico y Químico. Electroquímica
y Química de Superficies.
Objetivos de la asignatura:
Saber definir y calcular funciones termodinámicas y variaciones de energía en procesos
físicos y químicos. Realizar análisis termodinámico de procesos industriales.
Conocer la extensión y velocidad con que tienen lugar los cambios químicos, los factores
de los que dependen, y los mecanismos por los que transcurren las reacciones químicas.
Conocer las disoluciones de electrolitos y las interfases.
Materias relacionadas con esta asignatura:
- Fundamentos de Química
- Fundamentos de Física
Programa de la asignatura
A. Programa de Teoría:
UNIDAD TEMÁTICA I. TERMODINÁMICA QUÍMICA
Tema 1. Introducción a la Termodinámica. Gases. Sistemas Termodinámicos; Variables
Termodinámicas. El estado Gaseoso: Gases Ideales Leyes de Boyle, Charles y Avogadro.
Ley de Dalton. Desviaciones del comportamiento ideal de los gases. Ecuación de Van der
Waals. Ecuación del Virial.
Tema 2. Primer principio de la Termodinámica. Estado de un Sistema; Funciones de
Estado. Trabajo y Calor. Ley Cero de la Termodinámica. Concepto de Energía Interna;
Primer Principio de la Termodinámica. Entalpía. Capacidades Caloríficas. Efecto de JouleThompson. El Refrigerador de Linde.
Tema 3. Termoquímica. Introducción; Calor de Reacción. Entalpía de Formación Estándar.
Ley de Hess. Ley de Kirchoff.
Tema 4. Segundo y Tercer Principio de la Termodinámica. Introducción. Segundo Principio
de la Termodinámica; Entropía. Cálculos de la Entropía. Tercer Principio de la
Termodinámica. Energía Libre de Gibbs. Energía Libre de Formación Estándar. Máquinas
Térmicas y Ciclo de Carnot.
Tema 5. Sistemas de Varios Componentes. Propiedades Molares Parciales. Concepto de
Potencial Químico. Potencial Químico en Gases. Fugacidad. Potencial Químico en
Disoluciones. Leyes de Raoult y Henry. Disoluciones Reales. Concepto de Actividad.
Coeficientes de Actividad en otras escalas de Concentración. Determinación Experimental
de Coeficientes de Actividad.
UNIDAD TEMÁTICA II. EQUILIBRIO
Tema 6. Equilibrio químico. Introducción. Tipos de equilibrio; Características del equilibrio
químico; Relación entre la constante de equilibrio y la variación de energía libre estándar;
Variación de la constante de equilibrio con la temperatura; Ecuación de van´t Hoff;
Principio de Le Chatelier; Aplicación industrial: Reacciones acopladas: Diagramas de
Ellingham para la obtención de metales a partir de sus óxidos.
Tema 7. Equilibrio de fases en sistemas de un componente. Introducción; Diagrama de
fases de sustancias puras. Puntos característicos; Ecuaciones de Clapeyron y ClausiusClapeyron; Regla de las fases; Diagrama de fases del agua; Tipos de transiciones de fase.
Tema 8. Equilibrio de fases en sistemas de varios componentes. Propiedades coligativas
de las disoluciones. Ósmosis inversa; Equilibrio líquido vapor en mezclas de líquidos
volátiles. Azeótropos; Destilación fraccionada; Equilibrios líquido-líquido de dos líquidos
parcialmente miscibles; Equilibrios sólido-líquido en sistemas parcialmente miscibles.
Eutécticos. Fabricación de materiales ultrapuros; Sistemas ternarios. Diagramas
triangulares de Gibbs.
UNIDAD TEMÁTICA III. QUÍMICA DE SUPERFICIES
Tema 9. Fenómenos de superficie y coloides. Interfase. Tensión superficial; Interfases
curvas. Ecuación de Young-Laplace; Ascenso capilar; Adsorción de gases sobre sólidos.
Quimisorción y Fisisorción. Isoterma de Langmuir; Coloides. Clasificación y estabilidad;
Aplicaciones industriales: Flotación de minerales y detergencia.
UNIDAD TEMÁTICA IV. CINÉTICA QUÍMICA
Tema 10. Cinética Formal. Limitaciones de la Termodinámica; Ecuación de velocidad.
Orden de reacción; Integración de la ecuación de velocidad; Tiempo de vida media;
Métodos para determinar el orden de reacción; Ecuación de Arrhenius.
Tema 11. Mecanismos de reacción. Mecanismo de reacción, reacción elemental y
molecularidad; Obtención de la ecuación de velocidad a partir del mecanismo: A)
Mecanismos sencillos: reacciones consecutivas, competitivas y reversibles. B)
Aproximaciones del estado estacionario y de la etapa limitante de la velocidad. Métodos
para averiguar el mecanismo de reacción.
Tema 12. Métodos experimentales en cinética química. Clasificación de los métodos
experimentales. Métodos para el estudio de las reacciones rápidas. Métodos de flujo, de
destelleo y de relajación.
Tema 13. Reacciones en cadena. Reacciones en cadena lineal y ramificada. Etapas
características; Reacciones en cadena lineal: reacción entre hidrógeno y bromo, pirólisis
de alcanos y polimerización de alquenos; Reacciones en cadena ramificada. Explosiones:
reacción de formación de agua.
Tema 14. Catálisis. Mecanismo general de la acción catalítica; Catálisis homogénea.
Descomposición catalítica del ozono atmosférico; Catálisis enzimática. Modelo de Michaelis
y Menten; Adsorción y catálisis heterogénea.
UNIDAD TEMÁTICA V. ELECTROQUÍMICA
Tema 15. Disoluciones de electrolitos. Actividad de los iones en disolución; Modelo de
Debye-Hückel; Asociación iónica; Conductancia y conductividad. Conductividad molar;
Movilidad de los iones; Número de transporte; Variación de la conductividad molar con la
concentración. Movilidad teórica a dilución infinita; Aplicaciones de las medidas de
conductividad.
Tema 16. Equilibrio Electroquímico. Sistemas electroquímicos; Potencial electroquímico;
Células galvánicas y electroquímicas; Leyes de Faraday; Intervención del disolvente:
Reacciones electrolíticas del agua; Tipos de electrodos; Potenciales normales de
electrodos. Serie electroquímica; Ecuación de Nernst; Variación del potencial
electroquímico con la temperatura; Corrosión y protección contra ella; Aplicaciones
industriales: Electroplateado, refinado electrolítico, pilas primarias y secundarias.
B. Programa de Prácticas (resumido):
Denominación de la práctica
Termoquímica. Calores de reacción.
Conductividad Eléctrica.
Volúmenes molares parciales de
disoluciones binarias a partir de medidas
de densidad de mezclas.
Espectroscopía Visible.
C. Bibliografía básica:
Duración
(h)
7 horas
7 horas
7 horas
Tipo de práctica
Ubicación física
(Aula, laboratorio,
(sede Dpto., aula
informática)
informática, ...)
Laboratorio
Lab. de Electroquímica
Laboratorio
Lab. de Electroquímica
Laboratorio
Lab. de Electroquímica
7 horas
Laboratorio
Lab. de Electroquímica
· Levine, I.N., FÍSICO-QUÍMICA, Ed. McGraw Hill (Madrid 1998).
· Atkins, P.W., FÍSICO-QUÍMICA, Ed. Addison-Wesley Iberoamericana (1999).
· Laidler, K.J. y Meiser, J.H., FISICOQUÍMICA, Compañía Editorial Continental (Mexico
1998).
· Castellan, G.W., FISICOQUÍMICA, Addison-Wesley Iberoamericana (Wilmington 1987).
· Díaz Peña y Roig Muntaner, A., QUÍMICA FÍSICA, 2 Vols., Alhambra (Madrid 1983).
· Rodríguez Renuncio, J.A., Ruiz Sánchez, J.J. y Urieta Navarro, J.S., TERMODINÁMICA
QUÍMICA, Ed. Síntesis (Madrid, 1999)
· Rock, P.A., TERMODINÁMICA QUÍMICA, Ed. Vicens Vives (Barcelona, 1989).
· Mahan, B.H., TERMODINÁMICA QUÍMICA ELEMENTAL, Ed. Reverté (Barcelona 1987).
· Bertrán Rusca, J. y Nuñez Delgado, J., QUÍMICA FÍSICA, 2 Vols., Ed. Ariel Ciencia
(Barcelona 2002).
· Engel, T. y Reid, P., QUÍMICA FÍSICA, Ed. Pearson Educación S.A., Addison Wesley
(Madrid 2006).
D. Evaluación del alumno:
- Tipo de examen: Escrito.
- Evaluación de las prácticas: Evaluación continua en el laboratorio y entrega de los
guiones. Realización obligatoria. 20% de la calificación de la asignatura.
- Evaluación de la parte teórica: Examen escrito. 50% problemas y 50% preguntas
teóricas. Representa el 80% de la calificación de la asignatura.
- Obligatoriedad de asistencia a prácticas: Si.
E. Observaciones:
- Recomendaciones al alumno (calculadoras, tablas,....):
- Incompatibilidades del Plan de Estudios: No tiene
- Página Web:
http://www.upct.es/~biomac/fisicoquimica