Datos Identificativos 2013/14
Asignatura (*) Química Física 1 Código 610G01016
Titulación
Grao en Química
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Grao 1º cuadrimestre
 Segundo Obrigatoria 6
Idioma
Castelán
Inglés
Prerrequisitos
Departamento Química Física e Enxeñaría Química 1
Coordinación
Rodriguez Barro, Pilar
 Correo electrónico
pilar.rbarro@udc.es
Profesorado
Garcia Dopico, Maria Victoria
Rodriguez Barro, Pilar
Vilariño Barreiro, Maria Teresa
 Correo electrónico
victoria.gdopico@udc.es
pilar.rbarro@udc.es
teresa.vilarino@udc.es
Web
Descrición xeral La Química Física se dedica al estudio de los principios físicos fundamentales que gobiernan las propiedades y el comportamiento de los sistemas químicos. Un sistema químico puede estudiarse desde un punto de vista microscópico o macroscópico. En este primer curso de Química Física se introduce la metodología del estudio microscópico de los átomos y las moléculas (Química Cuántica) y la metodología que permite calcular propiedades macroscópicas de los sistemas en equilibrio a partir de propiedades moleculares (Termodinámica Estadística).
Los contenidos que se imparten en esta asignatura constituyen los fundamentos teóricos imprescindibles para la asignatura de Química Física 2 y un marco de referencia para las demás ramas de la Química que, necesariamente, aplican buena parte de los conceptos estudiados en esta asignatura en el desarrollo de sus programas específicos.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
This course deals with the microscopic behavior of matter. It presents an introduction to quantum mechanics and statistical thermodynamics. The course begins with an examination of the key concepts, the basic principles and the formulation of quantum theory and applications to simple systems — the particle in a box, the harmonic oscillator, the rigid rotor and the hydrogen atom. It continues with a discussion of atomic structure and atomic spectra. The final lectures on quantum chemistry cover applications to chemical bonding including valence bond and molecular orbital theory and molecular structure.
The last part of the course covers elementary statistical mechanics that allows one to study the methodology to calculate macroscopic properties of equilibrium systems from molecular properties.

Competencias do título
Código Competencias da titulación
A1 Utilizar a terminoloxía química, nomenclatura, convenios e unidades.
A8 Coñecer os principios da Mecánica Cuántica e a súa aplicación á estrutura de átomos e moléculas.
A12 Relacionar as propiedades macroscópicas coas de átomos e moléculas.
A14 Demostrar o coñecemento e comprensión de conceptos, principios e teorías relacionadas coa Química.
A15 Recoñecer e analizar novos problemas e planear estratexias para solucionalos.
A16 Adquirir, avaliar e utilizar os datos e información bibliográfica e técnica relacionada coa Química.
A20 Interpretar os datos procedentes de observacións e medidas no laboratorio.
A21 Comprender os aspectos cualitativos e cuantitativos dos problemas químicos.
A22 Planificar, deseñar e desenvolver proxectos e experimentos.
A24 Explicar, de xeito comprensible, fenómenos e procesos relacionados coa Química.
A25 Relacionar a Química con outras disciplinas e recoñecer e valorar os procesos químicos na vida diaria.
B1 Aprender a aprender.
B2 Resolver problemas de forma efectiva.
B3 Aplicar un pensamento crítico, lóxico e creativo.
B4 Traballar de forma autónoma con iniciativa.
B5 Traballar de forma colaborativa.
B7 Comunicarse de maneira efectiva nun entorno de traballo.
C1 Expresarse correctamente, tanto de forma oral coma escrita, nas linguas oficiais da comunidade autónoma.
C2 Dominar a expresión e a comprensión de forma oral e escrita dun idioma estranxeiro.
C3 Utilizar as ferramentas básicas das tecnoloxías da información e as comunicacións (TIC) necesarias para o exercicio da súa profesión e para a aprendizaxe ao longo da súa vida.
C6 Valorar criticamente o coñecemento, a tecnoloxía e a información dispoñible para resolver os problemas cos que deben enfrontarse.
C7 Asumir como profesional e cidadán a importancia da aprendizaxe ao longo da vida.
C8 Valorar a importancia que ten a investigación, a innovación e o desenvolvemento tecnolóxico no avance socioeconómico e cultural da sociedade.

Resultados de aprendizaxe
Competencias de materia (Resultados de aprendizaxe) Competencias da titulación
Conocer los principios de la Química Cuántica A1
A8
A14
A15
A16
A20
 B1
B2
B3
B4
B5
 C3
C6
C8
Conocer los principios de la Termodinámica Estadística A1
A12
A14
A16
A20
 B1
B2
B3
B4
B5
 C3
C6
C8
Resolver nuevos problemas relacionados con los contenidos desarrollados. A1
A14
A15
A16
A20
A21
 B1
B2
B3
B4
B7
 C1
C3
Destreza en la búsqueda bibliográfica de aplicaciones reales y de investigación sobre los contenidos de la materia. A14
A15
A16
A20
A21
A22
A24
A25
 B1
B3
B4
B7
 C1
C2
C3
C6
C7
C8

Contidos
Temas Subtemas
QUÍMICA CUÁNTICA
1. 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
2. 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
3. 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.
4. 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.
5. 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
6. Métodos aproximados - Método de perturbaciones.
- Método de variaciones.
Teorema variacional.
Función de prueba.
- Funciones variacionales lineales: ecuaciones seculares.
7. Many-electron atoms. - Helium atom.
- Spin angular moment.
- Indistinguishability of electrons: Pauli exclusion principle.
- Periodic Table.
8. 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.
9. El enlace químico: el ión molecula de hidrógeno. - 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.
10. Moléculas diatómicas - Consideraciones generales para la formación de enlace.
- Moléculas diatómicas homonucleares.
- Moléculas diatómicas heteronucleares.
Enlace polar: electronegatividad.
11. 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.
TERMODINÁMICA ESTADÍSTICA
12. Introducción a la termodinámica estadística - Fundamentos del método mecano-estadístico.
- Bases de la termodinámica estadística.
- Estudio termodinámico estadístico de gases ideales.
- Interpretación estadística de las propiedades termodinámicas de los sólidos.

Planificación
Metodoloxías / probas Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral 29 58 87
Seminario 10 25 35
Prácticas de laboratorio 10 3 13
Traballos tutelados 0 10 10
Proba obxectiva 1 0 1
Proba mixta 3 0 3
 
Atención personalizada 1 0 1
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Desarrollo de los contenidos de la materia.
Seminario Actividad a desarrollar en grupos reducidos.

Se resolverán cuestiones y problemas relacionados con los contenidos de las sesiones magistrales, con apoyo y supervisión directa del profesor.

Previamente a la sesión presencial, a través de la plataforma virtual, se indicará al alumno las actividades a realizar antes y durante cada sesión.

Prácticas de laboratorio Prácticas de laboratorio de informática.

Se propondrán y resolverán problemas prácticos relacionados con los contenidos de Química Cuántica, mediante el uso de programas informáticos de uso habitual en cálculos científicos.

A través de la plataforma virtual de la asignatura se comunicarán fechas y horarios y composición de los grupos prácticos.
Traballos tutelados Se propondrán varias actividades de resolución de problemas relacionados con los contenidos de las sesiones magistrales y los seminarios, con apoyo y supervisión directa del profesor.

Los alumnos tendrán que realizar las actividades en grupos de 2-3 alumnos.

Las actividades se propondrán a través de la facultad virtual, tendrán un tiempo limitado de realización y deberán explicarse al profesor en una tutoría presencial en la que serán evaluadas.

Proba obxectiva Prueba escrita corta realizada en horario de clase a mediados del cuatrimestre.

Se evaluará el aprendizaje asociado a los fundamentos de Química Cuántica y su aplicación a sistemas sencillos.
Proba mixta Se evaluará el aprendizaje asociado a todos los contenidos desarrollados durante el cuatrimestre. Prueba escrita realizada al final del cuatrimestre y en segunda oportunidad en Julio.

Prueba con dos partes diferenciadas, una que incluye preguntas tipo test o de respuesta breve y otra de resolución de problemas.

FECHA:
Primera Oportunidad: en el calendario acordado por la Junta de Facultad
Segunda Oportunidad:en el calendario acordado por la Junta de Facultad

Atención personalizada
Metodoloxías
Traballos tutelados
Descrición
Cada grupo de alumnos deberá concertar una tutoría con el profesor para explicar las actividades no presenciales propuestas a través de la facultad virtual.

Además, se recomienda a los alumnos el uso de tutorías individualizadas para resolver todas las dudas, cuestiones y conceptos que no hayan quedado claros referentes tanto a las sesiones magistrales como a los seminarios y trabajos tutelados.

Las tutorías se fijarán mediante correo electrónico.

Avaliación
Metodoloxías Descrición Cualificación
Proba obxectiva Se evaluará el aprendizaje asociado a los fundamentos de Química Cuántica y su aplicación a sistemas sencillos.
Incluirá cuestiones cortas.

 15
Proba mixta Se evaluará el aprendizaje asociado a todos los contenidos desarrollados durante el cuatrimestre.

Prueba con dos partes diferenciadas, una que incluye preguntas tipo test o de respuesta breve (50%) y otra de desarrollo y resolución de problemas (50%).

 70
Prácticas de laboratorio Se evaluará la capacidad para resolver los problemas prácticos propuestos, relacionados con los contenidos de Química Cuántica. 10
Traballos tutelados Se evaluará el trabajo en grupo de realización de las actividades no presenciales propuestas a través de la facultad virtual.
 5
 
Observacións avaliación

- La prueba mixta final se realizará en las fechas oficiales aprobadas en Junta de Facultad.

- Para poder realizar las prácticas de la asignatura es necesario la asistencia regular a las clases magistrales y a los seminarios en grupos pequeños, asi como haber realizado la prueba mixta de mediados del cuatrimestre. Aquellos alumnos que ya hayan cursado la asignatura en años anteriores deben realizar las prácticas así como cualquier otra actividad que se proponga para el aprendizaje de la materia.

- Para que se tengan en cuenta el resto de actividades que contribuyen a la evaluación será preciso obtener en la prueba mixta final una nota no inferior a 4 (sobre un máximo de 10), siendo necesario obtener una calificación mínima de 2 (sobre 10) en cada una de las partes de dicha prueba. Además ha de obtenerse una nota mínima de 4 sobre 10 en la cuestión correspondiente a Termodinámica Estadística.

- Para que se tengan en cuenta en la calificación final el resto de actividades sujetas a evaluación es preciso obtener una calificación mínima de 3.5 en cada una de ellas (sobre un máximo de 10), siendo requisito imprescindible haber realizado las prácticas.

- Se considerará aprobada la asignatura cuando la calificación final sea igual o superior a 5 (sobre un máximo de 10). De no alcanzar la calificación mínima de 4 en la prueba mixta, la asignatura figurará como suspensa.

- Para que se tengan en cuenta las calificaciones en las distintas actividades sujetas a evaluación es preciso obtener la calificación mínima indicada anteriormente para cada una de ellas. Por tanto, de no alcanzarse dicha puntuación mínima en alguna de ellas, en el caso de que la media sea superior o igual a 5 (sobre 10) la asignatura figurará como suspensa (4.5).

Fontes de información
Bibliografía básica LEVINE, I.N. (2004). FISICOQUÍMICA 5ª ed. McGraw-Hill
ENGEL,T REID,P. (2010). PHYSICAL CHEMISTRY. Pearson Education
McQUARRIE (1997). PHYSICAL CHEMISTRY. University Science Books
ATKINS, P.W. (2010). PHYSICAL CHEMISTRY. Oxford
ATKINS, P.W. (2008). QUÍMICA FÍSICA. Panamericana
ENGEL, T; REID, P. (2006). QUÍMICA FÍSICA. Pearson Addison Wesley

Bibliografía complementaria http://www.m-w.com (). DICCIONARIO DE INGLÉS ONLINE (Merriam Webster).
Página Web de ISI Web of Knowledge (). http://isi02.isiknowledge.com/.
Página Web del Curso de Química Cuántica del Instituto Tecnológico de Massachusetts MIT (en inglés) (). http://ocw.mit.edu/courses/chemistry/5-61-physical-chemistry-fall-2007/.
Publicaciones de la American Chemical Society (). http://pubs.acs.org/about.html.
Science Direct (). http://www.sciencedirect.com.
RAFF, L.M. (2001). PRINCIPLES OF PHYSICAL CHEMISTRY. Prentice Hall
HERNANDO, J. M. (1974). PROBLEMAS DE QUÍMICA FÍSICA. Gráficas Andrés Martín
McQUARRIE (2008). QUANTUM CHEMISTRY. University Science Books
LOWE (2006). QUANTUM CHEMISTRY 3ª Ed.. Elsevier
LEVINE, I.N. (2001). QUIMICA CUÁNTICA 5ª ed. Prentice Hall
DÍAZ PEÑA,M. ROIG MUNTANER, A. (1988). QUÍMICA FÍSICA. Alhambra


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Química Física 2/610G01017

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario
Matemáticas 1/610G01001
Matemáticas 2/610G01002
Física 1/610G01003
Física 2/610G01004
Química 1/610G01007
Química 2/610G01008

Observacións


(*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías