Datos Identificativos 2014/15
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
Rodriguez Barro, Pilar
Vilariño Barreiro, Maria Teresa
 Correo electrónico
pilar.rbarro@udc.es
teresa.vilarino@udc.es
Web
Descrición xeral A Química Física adícase ao estudo dos principios físicos fundamentais que gobernan as propiedades e o comportamento dos sistemas químicos. Un sistema químico pode ser estudado dende un punto de vista microscópico ou macroscópico. Neste primeiro curso de Química Física introdúcese a metodoloxía do estudo microscópico dos átomos e as moléculas (Química Cuántica) e a metodoloxía que permite calcular propiedades macroscópicas dos sistemas en equilibrio a partires de propiedades moleculares (Termodinámica Estadística).
Os contidos que se imparten nesta materia constituen os fundamentos teóricos imprescindibles para a materia de Química Física 2 e un marco de referencia para as demáis ramas da Química que necesariamente aplican boa parte dos conceptos estudados nesta materia ao desenvolvemento dos seus programas específicos.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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.
(English lecturer: Teresa Vilariño)

Competencias do título
Código Competencias da titulación

Resultados de aprendizaxe
Competencias de materia (Resultados de aprendizaxe) Competencias da titulación
Coñecer os principios da Química Cuántica A1
A8
A14
A15
A16
 B2
B5
 C3
Coñecer os principios da Termodinámica Estadística A1
A12
A14
A16
 B2
B5
 C3
Resolver novos problemas relacionados cos contidos desenvolvidos. A1
A14
A15
A16
A21
 B2
B5
 C1
C3
Habilidade no manexo e a busca de bibliografía relacionada cos contidos da materia. A14
A15
A16
A21
 B3
 C1
C3
Habilidade no emprego de ferramentas informáticas para a resolución de problemas. A8
A15
 B2
B3
 C3

Contidos
Temas Subtemas
QUÍMICA CUÁNTICA
1. Postulados da Mecánica Cuántica. - Primeiro postulado: o estado dun sistema cuántico.
- Segundo postulado: operador asociado a calquera variable observable.
- Terceiro postulado: ecuación de autovalores.
- Cuarto postulado: o valor medio dunha propiedade.
- Quinto postulado: evolución temporal do estado dun sistema cuántico. Ecuación de Schrödinger dependente do tempo.
- Conmutabilidade.
2. Movemento traslacional: a partícula nunha caixa. - A partícula nunha caixa unidimensional: funcións de onda e niveis de enerxía.
- A partícula nunha caixa bidimensional: separación de variables e dexeneración.
- A partícula nunha caixa tridimensional.
3. Movemento vibracional: o oscilador armónico. - Funcións de onda: polinomios de Hermite.
- Enerxía de vibración: niveis de enerxia.
- O oscilador harmónico como un modelo de vibración de moléculas.
- Anarmonicidade.
4. Movemento de rotación: o rotor ríxido. - Movemento dunha partícula nun anel.
- Funcións de onda: polinomios de Legendre. Harmónicos esféricos.
- Enerxía de rotación: niveis enerxéticos.
- Cuantización do momento angular.
5. Átomos hidroxenoides. - Formulación e resolución da ecuación de Schrödinger.
- Funcións de onda radial e angular.
- Niveis de enerxía.
- Orbital atómico.
- Función de distribución radial.
- Funcións de onda real: representación radial e angular.
- Efecto Zeeman
6. Métodos aproximados. - Método de perturbacións.
- Método de variacións: teorema variacional.
- Funcións variacionais lineais: ecuacións seculares.
7- Átomos polielectrónicos. - Átomo de helio.
- O momento angular de spin.
- O principio de exclusión de Pauli.
- Táboa Periódica.
8. Espectroscopía atómica. - Configuración electrónica: os niveis de enerxía.
- Momento angular orbital total: acoplamento spin-órbita e acoplamento j-j.
- Termos atómicos. Regras de Hund. Regras de selección.
9. O enlace químico. O ión-molécula de hidróxeno. - Aproximación de Born-Oppenheimer.
- Teoría de orbitais moleculares e teoría do enlace de valencia.
- Aplicación do método de orbitais moleculares para o ión-molécula de hidróxeno.
- Orbitais moleculares: enlazantes y antienlazantes.
10. Moléculas diatómicas. - Consideracións xerais sobre a formación do enlace.
- Moléculas diatómicas homonucleares.
- Moléculas diatómicas heteronucleares.
- Enlace polar: eletronegatividade.
11. Moléculas conxugadas e aromáticas. - Os métodos semiempíricos.
- Aproximación pi-electrón.
- Método do electrón libre (FEMO).
- Teoría de orbitais moleculares aplicada as moléculas conxugadas e aromáticas: aproximación Hückel.
TERMODINÁMICA ESTADÍSTICA
12. Introdución a termodinámica estadística. - Fundamentos do método mecáno-estatístico.
- Bases da Termodinámica Estatística.
- Estudo termodinámico estatístico de gases ideais.
- Interpretación estatística das propiedades termodinámicas dos 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 Explicacións orais complementadas co uso de medios audiovisuais e a introdución de algunhas preguntas dirixidas aos estudantes, coa finalidade de desenvolver os contidos básicos da materia e facilitar a súa aprendizaxe.
Seminario Actividade a desenvolver en grupos reducidos.
Estudo intensivo dos contidos desenvolvidos nas sesións maxistrais.
Discútense e resolvense cuestións e problemas relacionados cos contidos das materia, con apoio e supervisión directa do profesor.
Previamente á sesión presencial, a través da plataforma virtual, indícanse as actividades a realizar antes e durante cada sesión.
Prácticas de laboratorio Actividade práctica a desenvolver en grupos reducidos nos laboratorios de informática.
Propóñense e resolvense cuantitativa ou cualitativamente problemas relacionados cos contidos da Química Cuántica. Empréganse programas informáticos de uso habitual en cálculos científicos.
A través da plataforma virtual da materia comunícanse datas, horarios e composición dos grupos prácticos.
Traballos tutelados Actividades non presenciais a realizar en grupo (2-3 persoas).
O alumnado deberá realizar dúas actividades relacionadas con algúns dos contidos do programa.
As actividades serán propostas polos profesores a través da plataforma virtual; os alumnos deben realizalas en grupo dentro do prazo establecido previamente; o resultado final debe entregarse por escrito e, posteriormente, debe presentarse oralmente ao profesor nunha titoría presencial.
Estas actividades pretenden promover a aprendizaxe autónoma dos estudantes, baixo a tutela do profesor.
Proba obxectiva Proba escrita curta realizada no horario de clase a mediados do cuadrimestre.
A proba poderá combinar preguntas de resposta múltiple ou de resposta breve.
Avalíase a aprendizaxe asociada aos contidos iniciais desenvolvidos na materia: os fundamentos básicos de Química Cuántica e a súa aplicación a sistemas sinxelos.
Nunha sesión presencial posterior, resólvense e discuten as solucións correctas da proba, de modo que o alumno recibe retroalimentación de como está a ser o seu aproveitamento do curso.
Proba mixta Proba escrita final que combina preguntas de resposta múltiple ou de resposta breve con preguntas de resolución de problemas.
Avalíase a aprendizaxe asociada a todos os contidos desenvolvidos na materia.
Realízase nas datas aprobadas pola Xunta de Facultade do Centro.

Atención personalizada
Metodoloxías
Traballos tutelados
Descrición
Cada grupo de estudantes deberá concertar unha titoría presencial co profesor correspondente para discutir as actividades non presenciais propostas.
Ademais, recoméndase aos alumnos o uso de titorías individualizadas para resolver todas as dúbidas, cuestións e conceptos que non quedasen claros referentes tanto ás sesións maxistrais coma aos seminarios e traballos tutelados.
As sesións de titorías concertaranse mediante correo electrónico.

Avaliación
Metodoloxías Descrición Cualificación
Proba obxectiva Avalíase a aprendizaxe asociada aos contidos iniciais desenvolvidos na materia: os fundamentos básicos de Química Cuántica e a súa aplicación a sistemas sinxelos.
A proba poderá combinar preguntas de resposta múltiple ou de resposta breve.
Competencias avaliadas: A1, A8, A14

 10
Proba mixta Avalíase a aprendizaxe asociada a todos os contidos desenvolvidos na materia.
Proba con dúas partes diferenciadas, unha que inclúe preguntas de resposta múltiple ou de resposta breve (50%) e outra de desenvolvemento e resolución de problemas (50%).
Competencias avaliadas: A1, A8, A12, A14, A15, A21, B2, B3

 70
Prácticas de laboratorio Avalíase a capacidade para resolver unha serie de problemas prácticos propostos, relacionados cos contidos de Química Cuántica, empregando programas informáticos de uso habitual en cálculos científicos.
Avalíase tamén a presentación final escrita dos resultados obtidos.
Competencias avaliadas: A1, A8, A21, C1, C3

 10
Traballos tutelados Avalíase o traballo en grupo das actividades non presenciais propostas. Avalíase tanto a resolución da actividade, como a presentación escrita e oral.
A cualificación é única para todos os membros dun mesmo grupo.
Competencias avaliadas: A1, A8, A16, B2, B3, B5, C1, C3

 10
 
Observacións avaliación

Requisitos para aprobar a materia:

- É requisito imprescindible realizar as prácticas e participar en todas as demáis actividades avaliables para poder aprobar a materia.

- Para poder realizar as prácticas da materia é necesario
a asistencia regular ás clases maxistrais e aos seminarios en grupos
pequenos,asi como realizar a proba obxectiva de mediados do cuadrimestre.

- Para que se teñan en conta todas as actividades que contribúen
á avaliación será preciso obter unha cualificación mínima de 1.5 (sobre 5)
en cada unha das partes diferenciadas da proba mixta final e unha
cualificaciónmínima de 4.0 (sobre un máximo de 10).

- Considerarase aprobada a materia cando a cualificación final sexa
igual ou superior a 5 (sobre un máximo de 10) e se alcanzara a cualificación
mínima na proba mixta final.

- De non ter alcanzado a cualificación mínima na proba mixta
final a materia figurará como suspensa, aínda que a media das calificaciónes
obtidas nas distintas metodoloxías sexa superior a 5 (sobre un máximo de 10), en
cuxo caso a cualificación final outorgada será de 4.5.

Cualificación "non presentado":

- A cualificación de non presentado terana aqueles alumnos que
non realizasen a proba obxectiva de mediados do cuadrimestre, nin as prácticas
nin a proba mixta final.

Segunda oportunidade:

- A segunda oportunidade de xullo enténdese como unha
segunda oportunidade de realización da proba mixta final. Consecuentemente,
mantéñenseas cualificacións das prácticas de laboratorio, da proba obxectiva e
dos traballos tutelados obtidas ao longo do curso, mentres que a cualificación
daproba mixta da segunda oportunidade substituirá a obtida na proba mixta
daprimeira oportunidade.

-Os alumnos que sexan avaliados na chamada
"segunda oportunidade" só poderán optar a matrícula de honra se o
número máximodestas para o correspondente curso non se cubriu na súa totalidade
na"primeira oportunidade".

Sucesivos cursos académicos:

- O proceso de ensino-aprendizaxe, incluída a avaliación,
refíresea un curso académico e, polo tanto, volta a comezar cun novo curso,
incluídastodas as actividades e procedementos de avaliación que se programen
para odevandito curso.

Datas proba mixta final:



- As probas mixtas finais correspondentes ás
dúasoportunidades realizaranse nas datas oficiais aprobadas pola Xunta de
Facultadedo Centro.


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