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CURSO:
CENTRO:
ESTUDIOS:
ASIGNATURA:
CÓDIGO:
CICLO:
CURSO:
CUATRIMESTRE:
CARÁCTER:
CRÉD. TEÓ.:
CRÉD. PRÁC.:
2004/05
FAC. CC. EXPERIMENTALES
INGENIERO QUÍMICO-1999
QUIMICA FISICA
46991108
1º
1º
1º
TRONCAL
6,00
1,50
ÁREA:
QUIMICA FISICA
DEPARTAMENTO: QUIMICA FISICA, BIOQUIMICA Y QUIMICA INORGANICA
DESCRIPTORES:
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA Y A LA CINÉTICA.
ELECTROQUÍMICA Y QUÍMICA DE SUPERFICIES.
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TEMARIO DE TEORÍA
TEORIA DEL ENLACE QUÍMICO
1.- Operadores y postulados de la mecánica cuántica.
Introducción. Operadores. Funciones propias y valores propios. Principio de incertidumbre. Ecuación de
Schrödinger. Postulados de la mecánica cuántica.
2.- Aplicación a sistemas mecanocuánticos.
Partícula en una caja unidimensional y tridimensional. Momento angular Armónicos esféricos. Oscilador
armónico unidimensional. Rotor rígido de dos partículas.
3.- El átomo de hidrógeno e hidrogenóides.
El átomo de hidrógeno. Funciones de onda para los estados enlazantes del átomo de hidrógeno.
4.- Atomos polielectrónicos.
Spin electrónico. Principio de exclusión de Pauli. Orbitales atómicos y Tabla periódica.
5.- Moléculas diatómicas. Orbitales moleculares.
Aproximación de Born-Oppenheimer. Orbitales moleculares. Configuraciones para las moléculas diatómicas
homonucleares y heteronucleares.
6.- Moléculas diatómicas. Enlace de valencia. Otros tipos de enlace.
Método de enlace de valencia. Aplicación a moléculas diatómicas homonucleares y heteronucleares. Enlace
iónico. Enlace metálico. Fuerzas intermoleculares.
TERMODINÁMICA QUÍMICA
7.- Propiedades de los gases.
Modelo de gas ideal. Mezclas de gases ideales. Fuerzas intermoleculares. Ecuaciones de estado de un gas real.
Datos críticos de presión, volumen y temperatura. Teorema de los estados correspondientes.
8.- Primer principio de la termodinámica: Energía interna.
Sistemas y variables termodinámicas. Primer principio de la termodinámica: La función de estado energía
interna. Entalpía Capacidades caloríficas.
9.-Termoquímica.
Cambio de entalpía normal de reacción. Cambio de entalpía normal de formación. Cambio de entalpía normal de
disolución y de dilución. Ley de Hess. Ciclo de Born-Haber. Ley de Kirchhoff.
10.- Segundo principio de la termodinámica: Entropía.
Segundo principio de la termodinámica: La función de estado entropía. Principio de máxima entropía y principio
de mínima energía interna. Variación de entropía de procesos elementales. Tercer principio de la termodinámica.
Cálculo de entropías absolutas.
11.- Potenciales termodinámicos.
Potenciales termodinámicos como transformadas de Legendre de la energía interna. Entalpía y sus propiedades.
Función de Helmholtz y sus propiedades. Función de Gibbs y sus propiedades Relaciones de Maxwell.
12.- Condiciones generales de equilibrio.
Condiciones de equilibrio en función de propiedades extensivas. Propiedades de equilibrio en función de
propiedades intensivas: Equilibrio térmico. Equilibrio mecánico. Equilibrio de transferencia de materia entre
fases. Equilibrio químico. Propiedades molares y molares parciales. Ecuación de Gibbs-Duhem.
13.- Potencial químico.
Potencial químico en gases ideales y en mezcla de gases ideales. Potencial químico en gases reales: Fugacidad.
Determinación de la fugacidad en un gas real puro. Determinación de la fugacidad en mezclas de gases: Regla de
Lewis y Randall.
14.- Equilibrio de fases.
Ley de las fases y diagramas de fases. Sistemas de un componente: Ecuación de Clausius-Clapeyron.
15.- Equilibrio químico.
Energía de Gibbs y equilibrio químico. Constante de equilibrio Ecuación de van’t Hoff. Principio de Le
Chatelier: Aplicaciones.
16.- Disoluciones ideales y reales.
Disoluciones: Escalas de concentraciones. Disolución ideal: Ley de Raoult y el potencial químico. Equilibrio
líquido-vapor en disoluciones ideales: Diagramas. Disolución diluida ideal: Ley de Henry. Actividad y
coeficiente de actividad. Elección de estados de referencia. Funciones termodinámicas de mezcla y funciones de
exceso. Propiedades coligativas de las disoluciones: Descenso de la presión de vapor. Descenso del punto de
congelación. Elevación del punto de ebullición. Presión osmótica. Aplicaciones: Determinación de coeficientes
de actividad y medida de masas moleculares.
17.- Disoluciones de electrolitos.
Introducción. Actividad y coeficientes de actividad en electrolitos. Fuerza iónica. Teoría de Debye-Hückel. Ley
límite de Debye-Hückel. Teorías para disoluciones concentradas.
18.- Equilibrio químico.
Equilibrios iónicos: Cálculo de constantes de equilibrio de ácidos y bases. Constante de equilibrio del producto
de solubilidad. Disoluciones reguladoras.
19.- Química de superficies.
Introducción. Tensión interfacial. Capilaridad. Termodinámica de superficies. Sustancias activas e inactivas.
Adsorción:. Fisisorción y quimisorción. Isotermas de Langmuir, de Freundlich y de Brunauer, Emmett y Teller.
INTRODUCCION A LA CINETICA QUÍMICA
20.- Cinética formal .
Introducción. Ecuación de velocidad, molecularidad y orden de reacción. Integración de las ecuaciones de
velocidad de reacciones sencillas. Tiempo de vida media. Reacciones reversibles. Reacciones consecutivas.
Reacciones paralelas. Mecanismos de reacción. Determinación experimental de la velocidad de reacción.
Métodos experimentales para el estudio de cinéticas rápidas.
21.- Cinética Molecular.
Teoría de Arrhenius. Teoría del estado de transición. Formulación termodinámica de las velocidades de reacción:
Parámetros de activación.
22.- Reacciones en disolución.
Reacciones en disolución: Influencia del disolvente y de la fuerza iónica. Fundamentos de la catálisis. Catálisis
homogénea: Catálisis ácido-base.
ELECTROQUÍMICA
23.- Electroquímica de equilibrio.
Diferencia de potencial entre fases, sistemas electroquímicos. El potencial electroquímico. Células galvánicas y
electrolíticas. Medida de la fuerza electromotriz. Termodinámica de las células galvánicas reversibles: Ecuación
de Nerst. Tipos de electrodos reversibles. Potencial normal de electrodo.
24.- Células galvánicas.
Tipos de células galvánicas. Células sin transporte: Células químicas; células de concentración en los electrodos,
células de concentración en el electrolito. Potencial de difusión. Células con transporte: Células químicas; células
de concentración en el electrolito.
25.- Aplicaciones de las medidas de fuerza electromotriz.
Determinación de coeficientes de actividad de electrolitos. Medida de índices de transporte. Determinación de
magnitudes termodinámicas. Cálculo de constantes de equilibrio. Medida del pH.
TEMARIO DE PRÁCTICAS
Los créditos prácticos se dedican a problemas de cada uno de los temas del programa teórico y se
realizan paralelamente a la docencia teórica. Los créditos de problemas se realizan en aula.
BIBLIOGRAFÍA
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Nueva York.
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Richards, W. G. y Scott, P. R. . (1994) Energy Levels in Atoms and Molecules Oxford University
Press.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Se realizan dos exámenes: uno parcial que elimina materia y corresponde a los temas de teoría del
enlace químico; otro final correspondiente a los temas de termodinámica cinética y electroquímica y recuperación
del los temas de teoría del enlace químico para los alumnos que no aprobaron el examen parcial.
Los exámenes tienen una parte teórica y otra de problemas que corresponde a los créditos prácticos.