| Temas |
Subtemas |
| A. TERMODINÁMICA QUÍMICA |
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| 0. Conceptos previos y propiedades matemáticas |
Ecuación para el diferencial total
- Fórmulas de conversión entre derivadas parciales
- Diferenciales exactas
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| 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
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| 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
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| 7. Propiedades molares parciales |
Definición
- Determinación de las magnitudes molares parciales
Métodos analíticos
Métodos gráficos |
8. Termodinámica de gases
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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.
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| 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
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| B. QUÍMICA CUÁNTICA |
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| 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
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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.
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| 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.
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| 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.
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| 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.
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| 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.
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| 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
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- 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.
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| C. CINÉTICA QUÍMICA |
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| 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.
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