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Facultad de Ciencias
Exactas y Naturales
Programa Analítico
ASIGNATURA:
Fisicoquímica
PLAN DE ESTUDIOS:
2011
ANO ACADEMICO:
2013
CARRERA/S:
1403
PROFESOR A CARGO: Dr. Ricardo Fracchia
Otros docentes:
CUATRIMESTRE:
1ero.
1. OBJETIVOS:
Introducir al alumno en las principales nociones de la Química Física.
La Química Física debe verse como un campo intermedio que comprende el estudio de las
interacciones entre la materia y la energía.
Aplicar estos conocimientos a la elucidación o clarificación de los principios que tienen que
ver con las transformaciones de la materia, que se conocen como reacciones químicas, a
través del estudio de las propiedades físicas de las sustancias que reaccionan y de los
efectos de los cambios físicos sobre las reacciones mismas.
Nos encontramos en un nuevo siglo, el de las comunicaciones, la biotecnología y el medio
ambiente, y necesitamos que las personas estén alfabetizadas tecnológicamente. Más que
nunca los estudiantes universitarios deberán ser capaces de plantear interrogantes y, sobre
todo, de encontrar respuestas, usando investigación documental, consultando a
especialistas, seleccionando del enorme cúmulo de información aquella que sea pertinente,
conociendo dónde encontrarlas, cómo orientarse y cómo tratarlas. Se requiere un esfuerzo
dirigido e intencionado para lograr la difusión y alfabetización tecnológica.
2. Contenidos:
a. Contenidos Mínimos:
Teoría cinética de los gases. Principios de la Termodinámica. Funciones de estado.
Criterios de Espontaneidad. Termoquímica. Leyes y conceptos fundamentales.
Tratamiento Termodinámico del Equilibrio Químico. Propiedades coligativas. Equilibrio de
fases.Termodinámica de sistemas reales: magnitudes parciales molares; potencial químico;
actividad. Electroquímica. Equilibrio redox. Soluciones de electrolitos. Teorías de la
velocidad de reacción. Cinética Química: homogénea y heterogénea. Química cuántica.
Fuerzas Intermoleculares. Espectroscopia molecular. Introducción a la termodinámica
estadística. Función de partición. Fotoquímica.
b. Contenidos Básicos:
Unidad 1
Termodinámica. Los estados de la materia. Gases ideales. Gases reales. Factor de
compresibilidad. Ecuaciones de estado. Aspectos estadísticos. Distribución de Boltzmann y
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temperatura. Valores medios. Diferencias entre las propiedades termodinámicas de gases
reales y gases ideales. Energía cinética de las partículas. Distribución de velocidades.
Unidad 2
Termodinámica. Trabajo. 1ra ley de la termodinámica. Entalpía. Calor y trabajo. Capacidad
calorífica. Termoquímica. Ley de Hess. Funciones de estado. Dependencia de la entalpía
con la temperatura.
Unidad 3
Entropía y desorden. 2da ley de la termodinámica. Variación de la entropía con la
temperatura. 3ra ley de la termodinámica. Energía de Gibbs. Su dependencia con la
temperatura y la presión. Potencial químico de gases ideales. Determinación de entropías
absolutas.
Unidad 4
Equilibrio químico. Equilibrio de fases en sistemas de un componente. Dependencia de la
constante de equilibrio con la temperatura. Equilibrio de fases. Funciones termodinámicas de
cambio de estado. Ecuaciones de Clapeyron y Clapeyron-Clasius. Dependencia con la
temperatura y la presión de fases puras. Diagramas de fases. Solución ideal. Potencial
químico para un componente en una solución.
Unidad 5
Mezclas ideales y reales. Propiedades molares parciales. Soluciones gaseosas y líquidas.
Leyes de Raoult y Henry. Propiedades coligativas. Regla de las fases. Equilibrio sólidoliquido. Equilibrio líquido-vapor. Soluciones no ideales.
Unidad 6
Soluciones de electrolitos. Teoría de Debye Hückel. Actividad y coeficientes de actividad.
Equilibrio redox. Efecto de la fuerza iónica. Potencial electroquímico.
Unidad 7
Reacciones de transferencia electrónica. Reacciones de electrodo. Potencial de electrodo.
Celdas electroquímicas. Dependencia con la temperatura.
Unidad 8
Cinética química. Orden de reacción, molecularidad, reacciones elementales.
Reacciones de primero, segundo y tercer orden. Reacciones de orden cero. Determinación
experimental del orden y de las constantes de reacción.
Unidad 9
Reacciones en equilibrio. Mecanismos de reacción. Aproximación del estado estacionario.
Reacciones en cadena. Reacciones catalizadas: sistemas homogéneos y heterogéneos.
Sistemas enzimáticos. Dependencia de la rapidez de reacción con la temperatura. Ecuación
de Arrhenius.
Unidad 10
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Teoría cinética de los gases. Teoría de colisiones. Teoría del estado de transición.
Introducción a la termodinámica estadística. Funciones de partición.
Unidad 11
Introducción a la mecánica cuántica: Postulados. Ecuación de Schrödinger. Formulación
general. Interpretación de la función de onda. Energía de las partículas: traslacional,
rotacional, vibracional y electrónica.
Unidad 12
Funciones de onda, probabilidad y normalización. Operadores mecánico-cuánticos. Algebra
de operadores. Observables medibles y valores esperados. Autovalores y autofunciones.
Conmutadores y operadores Hermíticos. Aplicaciones de la mecánica cuántica a sistemas
sencillos: Partícula libre, partícula en la caja, partícula en un pozo unidimensional (efecto
túnel). Oscilador armónico. Rotor rígido.
Unidad 13
Átomo de hidrógeno: estructura, orbitales atómicos y reglas de selección. Átomos
hidrogenoides. Energía de ionización. Átomos multielectrónicos. Configuración electrónica.
Números cuánticos y spin. Momento angular.
Unidad 14
Moléculas: el enlace químico. Método de orbitales moleculares de Huckel. Aproximación de
Born-Oppenheimer. Moléculas diatómicas. Teoría de orbitales moleculares. Teoría del
enlace de valencia. Fuerzas intermoleculares.
Unidad 15
Espectroscopia: principios básicos. Estados excitados, distribución de Boltzmann y energía
térmica de átomos y moléculas. Espectroscopia atómica y molecular. Espectroscopia
rotacional, vibracional y electrónica. Fotoquímica. Espectroscopia foto-electrónica
3. BIBLIOGRAFIA
BASICA
- Physical Chemistry: A guidede inquiry,. Thermodynamics; J. N., Spencer, R. S. Moog and
J. J. Farrell Houghton Mifflin (2004).
- Physical Chemistry; G.W.Castellan, Ed. Addison-Wesley (1964).
- Fisicoquímica; P.W.Atkins, Ed. Fondo Educativo Interamericano (1985).
- Fisicoquímica; Levine, McGraw Hill (1998).
- Physical Chemistry; R.S.Berry, S.A.Rice y J.Ross, Ed. Wiley (1980).
- Fisicoquímica; D.F.Eggers, N.W.Gregory, G.D.Halsey y B.S.Rabinovitch, Ed. Wiley (1967).
- Physical Chemistry; E.A.Moelwyn-Hughes, Ed. Pergamon (1961).
- Physical Chemistry; M.Barrow; Ed. McGraw-Hill (1966).
- A texbook of Physical Chemistry; A.W.Adamsonn; Academi Press (1973)
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3.2 Adicional
- Molecular Thermodynamics; R.E.Dickerson, Ed. Benjamín (1969).
- Termodinámica; E.A.Guggenheim, Ed. Technes (1970).
- Termodinámica para Químicos; S.Glasstone, Ed. Aguilar (1966).
- Termodinámica, Teoría Cinética de los Gases y Mecánica Estadística; F.W.Sears, Ed.
Reverté (1959).
- Quantum Mechanics in Chemistry; N.W.Hanna;Ed. W.A.Benjamin
- Química Cuántica; I. Levine; Ed. AC (1977)
- Introduction to Molecular Spectroscopy; M.Barrow; Ed. McGraw-Hill (1962)
- Fenómenos de transporte; R.B.Bird, W.E.Steward, E.Lightfoot, cap 1 y 2.
- The principles of Electrochemistry; Mc.Innes; Ed. Dover N.Y. (1961)
- Cinética Química; K.J.Laidler; Ed. Alhambra, 2da.ed., (1971)
- Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms; F.Wilkinson; Ed. Van Nostrand (1981)
4. METODOLOGIA DE LA ENSEÑANZA
Las clases se desarrollan bajo una propuesta diferente de los cursos expositivos tradicionales y
responde a la metodología POGIL(www.pogil.org). Ésta se basa en el hecho de que los alumnos
aprenden más si tienen un compromiso activo y construyen su propio aprendizaje, interactuando
unos con otros. Es por esto que los alumnos trabajan en pequeños grupos con material
cuidadosamente preparado de acuerdo con una estrategia centrada en el estudiante. El objetivo de la
propuesta no se limita únicamente a desarrollar el dominio de los contenidos conceptuales a través
de la construcción de su propia comprensión por parte del estudiante, sino que también busca
reforzar habilidades de aprendizaje tan importantes como son: el procesamiento de la información, la
comunicación oral y escrita, el pensamiento crítico, la resolución de problemas, y la metacognición y
evaluación.
Los ejercicios y el trabajo de clase están en inglés lo que agrega el valor de practicar el idioma.
Algunos trabajos requieren el uso de planillas de cálculo (por ejemplo Excel)
El curso comprende tambien prácticas de laboratorio, para lo que los alumnos cuentan con el
material necesario en cada práctica.
5. CRITERIOS DE EVALUACION
Si las metas y las actividades de enseñanza y de aprendizaje cambian en el curso y la evaluación de
los conocimientos no cambia en forma coherente existe un problema de integración en el curso. Esta
metodología enfatiza la comunicación de la comprensión conceptual del contenido del curso.
Consecuentemente la evaluación de los estudiantes debe considerar la comprensión del
conocimiento y no la mera memorización. Los alumnos deben mostrar sus habilidades usando el
saber procesando y evaluando información. Necesitan explicar lo que saben claramente y escribirlo
correctamente. Incluso se pueden evaluar las responsabilidades en el trabajo grupal. Una evaluación
centrada en el proceso nos dará una información sistemática sobre el desarrollo de aprendizaje que
se ha llevado a cabo. Usamos en este curso la evaluación por proyectos sobre los que los alumnos
avanzan semana a semana.
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