Datos Identificativos | 2012/13 | |||||||||||||
Asignatura | Química Física | Código | 610311202 | |||||||||||
Titulación |
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Descriptores | Ciclo | Período | Curso | Tipo | Créditos | |||||||||
1º e 2º Ciclo | Anual |
Segundo | Troncal | 9.5 | ||||||||||
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Temas | Subtemas |
A. TERMODINÁMICA QUÍMICA | |
0. Conceptos previos y propiedades matemáticas | Ecuación para el diferencial total - Fórmulas de conversión entre derivadas parciales - Diferenciales exactas |
1. Primera ley de la termodinámica | Energía interna y entalpía - Capacidades caloríficas |
2. Segunda ley de la termodinámica | La entropía - Cálculo de la diferencia de entropía en algunos sistemas |
3. Potenciales termodinámicos y evolución de los sistemas | Condiciones de equilibrio en sistemas cerrados: funciones de Gibbs y Helmholtz - Relación de las funciones de Gibbs y Helmholtz con el trabajo - Relaciones termodinámicas para un sistema cerrado - Algunas aplicaciones y ejemplo del uso de las ecuaciones anteriores - Ecuaciones de estado termodinámicas - Diferencia entre las capacidades caloríficas - Variación de Cp con la presión y de Cv con el volumen - Relación entre G y H |
4. Tercer principio de la termodinámica | Necesidad de la tercera ley de la termodinámica - Formulación de la tercera ley de la termodinámica - Determinación de entropías convencionales |
5. Funciones termodinámicas normales de reacción | Entalpía standar de reacción: leyes de Hess y de Kirchhoff - Entropía standar de reacción y su variación con la temperatura - Energía de Gibbs estandar de reacción: ecuación de Gibbs- Helmholtz |
6. Termodinámica de sistemas de composición variable | - Ecuación de Gibbs para sistemas abiertos: el potencial químico - Propiedades del potencial químico - Condiciones de equilibrio material Equilibrio de fases Equilibrio químico |
7. Propiedades molares parciales | Definición - Determinación de las magnitudes molares parciales Métodos analíticos Métodos gráficos |
8. Termodinámica de gases |
El gas ideal Potencial químico y propiedades Mezcla de gases ideales Potenciales químicos en una mecla de gases ideales Funciones de mezcla para gases ideales - Gases reales Ecuaciones de estado y fugacidad |
9. Equilibrio de fases en sistemas de un componente | - La regla de las fases. Diagramas de fase para sistemas de un componente Ecuaciones de Clapeyron y Clausius-Clapeyron Dependencia de la presión de vapor con la presión total: Ec. de Poynting. Clasificación de las transiciones de fase |
10. Disoluciones | Disolución ideal. Ley de Raoult. - Disolución diluida ideal. Ley de Henry. - Funciones de mezcla de disoluciones ideales. - Disoluciones no ideales de no electrólitos Disoluciones no ideales de no electrólitos - Actividad y coeficientes de actividad: convenios - Coeficientes de actividad y leyes de Raoult y Henry Aplicación de la ecuación de Gibbs-Duhem Coeficiente de actividad del soluto en distintas escalas Funciones de exceso - Disoluciones de electrólitos. Coeficiente de actividad de especies iónicas |
11. Equilibrios de fase en sistemas de dos componentes | Disolución ideal a temperatura constante Disolución ideal a presión constante Destilación fraccionada Mezclas azeotrópicas - Equilibrio líquido-líquido en sistemas con dos componentes - Diagramas de equilibrio sólido-líquido en sistemas con dos componentes - Diagramas temperatura-composición sin formación de compuestos: diagrama eutéctico simple - Diagrama de temperatura de congelación con formación de compuesto - Compuestos con temperaturas de fusión incongruentes - Análisis térmico - Equilibrio entre una disolución diluida ideal y un componente cristalino puro Solubilidad ideal de sólidos en líquidos. Descenso crioscópico. - Presión osmótica. - Ley de distribución de Nernst. |
12. Equilibrio químico | Equilibrio químico entre gases La constante de equilibrio Energía de Gibbs de reacción y constante de equilibrio Desplazamiento del equilibrio: principio de Le Chatelier - Equilibrio químico en disoluciones de no electrólitos - Equilibrio químico en disoluciones de electrólitos - Equilibrio químico con sólidos o líquidos puros - Dependencia de la constante de equilibrio con la temperatura y la presión |
13. Equilibrio electroquímico | Sistemas electroquímicos - Termodinámica de sistemas electroquímicos. El potencial electroquímico - Celdas electroquímicas Celdas galvánicas Células electrolítica - Ecuación de Nernst y Potenciales normales de electrodo - Tipos de electrodos reversibles - Clasificación de células galvánicas - Potenciales de unión líquida - Potenciales de membrana - Aplicaciones de la medida de la fuerza electromotriz Determinación de parámetros termodinámicos Medida del pH Valoraciones potenciométricas |
B. QUÍMICA CUÁNTICA | |
14. Teoría cuántica: orígenes y principios básicos | Antecedentes históricos de la Mecánica Cuántica. - Cuantización de la energía. - Hipótesis de De Broglie: Dualidad onda-corpúsculo de la materia. - Principio de incertidumbre de Heisenberg |
15. Postulados de la Mecánica Cuántica |
Primer postulado: estado de un sistema cuántico. Función de onda: significado físico. Normalización y ortogonalidad. - Segundo postulado: operador asociado a toda variable observable. Álgebra de operadores. Operador energía: hamiltoniano. - Tercer postulado: ecuación de valores propios. Función propia y valor propio de un operador. Operadores hermíticos. - Cuarto postulado: valor medio de una propiedad (valor esperado). - Quinto postulado: evolución temporal del estado de un sistema cuántico. Ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo. - Conmutabilidad |
16. Movimiento traslacional: la partícula en una caja | La partícula en una caja monodimensional: Funciones de onda y niveles de energía. - La partícula en una caja bidimensional: Separación de variables y degeneración. - La partícula en una caja tridimensional. |
17. Movimiento vibracional: el oscilador armónico | Descripción clásica. - Tratamiento cuántico. Funciones de onda: Polinomios de Hermite. Simetría de las funciones de onda. Energía de vibración: niveles energéticos. - El oscilador armónico como modelo de vibración de moléculas. - Anarmonicidad. |
18. Movimiento rotacional: el rotor rígido | - Descomposición del movimiento de dos partículas. - Tratamiento cuántico. Coordenadas esféricas. Movimiento de una partícula en una anillo. Funciones de onda: Polinomios de Legendre. Armónicos esféricos. Energía de rotación: niveles energéticos. - Cuantización del momento angular: Cuantización del módulo y del plano de giro. |
19. Átomos hidrogenoides | Hamiltoniano y resolución de la ecuación de Schrodinger. Unidades atómicas. Funciones de onda radial y angular. Niveles energéticos. - Función de onda (orbital atómico) y función de distribución radial. - Funciones de onda reales: representación radial y angular. - Efecto Zeeman |
20. Métodos aproximados | - Método de perturbaciones. - Método de variaciones. Teorema variacional. Función de prueba. - Funciones variacionales lineales: ecuaciones seculares. |
21. Átomos polielectrónicos | Estado fundamental del átomo de helio. Formulación cuántica: hamiltoniano y ecuación de Schrodinger. Solución de sistema aplicando el método de perturbaciones Solución del sistema aplicando el método variacional. Diferentes funciones de prueba: orbitales de Slater. Orbitales atómicos de campo autoconsistente: método Hartree-Fock (SCF-HF). - Momento angular de espin: función de onda completa. - Indistinguibilidad electrónica: Principio de Pauli. Determinantes de Slater. Tabla Periódica. |
22. Espectroscopía atómica | Configuración electrónica: niveles energéticos. - Momento angular orbital total: acoplamiento spin-orbita y acoplamiento j-j. - Términos atómicos. Reglas de Hund. Reglas de selección. |
23. El enlace químico |
- La aproximación de Born-Oppenheimer. - Método de orbitales moleculares y de enlace de valencia. - Aplicación del método de orbitales moleculares al ion molécula de hidrógeno: H2+. Integral de solapamiento. Orbitales moleculares: enlazante y antienlazante. |
24. La molécula de hidrógeno | - Método de enlace de valencia. - Método de orbitales moleculares. - Comparación de ambas teorías. |
25. Moléculas diatómicas | - Consideraciones generales para la formación de enlace. - Moléculas diatómicas homonucleares. - Moléculas diatómicas heteronucleares. Enlace polar: electronegatividad. |
26. Moléculas poliatómicas | - Método de orbitales moleculares. - Enlaces localizados: orbitales híbridos. - Hibridación sp, sp2 y sp3. |
27. Moléculas conjugadas y aromáticas | - Métodos semiempíricos. - Aproximación pi-electrónica. - Método del electrón libre (FEMO). - Método de orbitales moleculares: aproximación Hückel. Energía de resonancia o deslocalización. Índices de reactividad. Orden de enlace pi. Método alternativo para monociclos y moléculas lineales. |
C. CINÉTICA QUÍMICA | |
28. Cinética Química: conceptos fundamentales | - Definición de velocidad de reacción. - Ecuación de velocidad. - Integración de ecuaciones de velocidad sencillas. - Determinación experimental de la ecuación de velocidad. Método de integración. Método del tiempo de semirreacción. Método de aislamiento. Método de velocidades iniciales. - Mecanismos de reacción. Intermedios de reacción. Etapa elemental. Molecularidad. - Deducción de la ecuación de velocidad a partir del mecanismo. Aproximación de la etapa limitante. Aproximación del estado estacionario. - Influencia de la temperatura en las constantes cinéticas: ecuación de Arrhenius. - Relación entre constantes cinéticas y constantes de equilibrio. |