Datos Identificativos 2024/25
Asignatura (*) Fundamentos de Cuántica Código 610G04015
Titulación
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Grao 1º cuadrimestre
Segundo Obrigatoria 6
Idioma
Castelán
Galego
Inglés
Modalidade docente Presencial
Prerrequisitos
Departamento Química
Coordinación
Garcia Dopico, Maria Victoria
Correo electrónico
victoria.gdopico@udc.es
Profesorado
Fernandez Perez, Maria Isabel
Garcia Dopico, Maria Victoria
Correo electrónico
isabel.fernandez.perez@udc.es
victoria.gdopico@udc.es
Web http://https://campusvirtual.udc.gal/course/view.php?id=15391
Descrición xeral A química é unha disciplina que se encarga de estudar a materia, as súas propiedades, transformacións e a súa interacción coa radiación electromagnética e, este estudo implica ser capaz de describir o comportamento dos elementos básicos que compoñen a materia (electróns e núcleos atómicos) a nivel microscópico. E é ao que nos dedicaremos neste tema, a descubrir as leis da mecánica que nos permiten explicar o comportamento das partículas microscópicas, xa que non obedecen ás leis da física clásica senón á mecánica cuántica pouco intuitiva.
É esencial saber aplicar rigorosamente os seus principios para derivar as leis que rexen a materia, a súa estrutura, os tipos de enlaces e as súas transformacións e ver como teñen importantes consecuencias a nivel macroscópico. Unha vez que coñezamos as bases da mecánica cuántica, introduciremos os fundamentos da mecánica estatística que serve de ponte para calcular as propiedades macroscópicas da materia empregando a mecánica cuántica.
Todos os conceptos destas novas mecánicas aplicaranse para simular e analizar as propiedades da materia a escala nanoscópica.

Competencias / Resultados do título
Código Competencias / Resultados do título

Resultados de aprendizaxe
Resultados de aprendizaxe Competencias / Resultados do título
Coñecer os principios da mecánica cuántica A1
A2
A3
A7
B2
B6
B8
B9
B11
C1
C2
C3
Coñecer os principios da mecánica estatística A1
A2
A3
A7
B1
C2
Aplicar os contidos teóricos adquiridos á explicación de fenómenos experimentais A1
A2
A3
A7
B1
B2
B3
B4
B6
B7
B8
C1
C2
C3
C8
Saber aplicar os principios da mecánica cuántica para describir a estrutura e propiedades de átomos e moléculas A1
A2
A3
A7
B1
B2
B3
B4
B5
C2
C3
C7
C9
Adquirir habilidades no manexo e busca de bibliografía relacionada cos contidos da materia. A1
A2
A3
A7
B1
B2
B9
B12
C1
C2
C4
C8

Contidos
Temas Subtemas
1. Introducción á Mecánica Cuántica: Postulados - Antecedentes históricos
- Postulados da Mecánica Cuántica
- Ecuación de Schröndinger independente do tempo
- Importancia dos postulados: principio de correspondencia e de incerteza e superposición de estados.
-Espazos de potencial. Confinamento e cuantización
2. Estudo do movemento de traslación de partículas confinadas en pozos de potencial - A partícula libre
- Pozo de potencial mono-dimensional: modelo da partícula nunha caixa. Funcións de onda e niveis de enerxía.
- Pozos de potencial bi- e tri-dimensionais. Separación de variables e degeneración.
- Estudo de outros pozos de potencial
- Efecto Túnel
3. Estudo do movemento de vibración - Modelo do oscilador armónico para o estudo do movemento de vibración
- Aplicación do modelo do oscilador para o estudo de vibración de moléculas: funcións de onda. Niveis de enerxía vibracionais. Anarmonicidade.
- Aplicacións do modelo de oscilador armónico para o estudo da condutividade térmica de sólidos: fonóns
- Movemento de partículas en pozos de potencial parabólicos de diferentes dimensións. Niveis electrónicos.
4. Estudo do movemento de rotación -Momento angular en mecánica clásica
-Momento angular en mecánica cuántica
-Estudo do movemento de rotación de partículas confinadas en espazos circulares, cilíndricos e esféricos: modelos de partícula nun anel, nun disco e nunha esfera. Niveis electrónicos
-Estudo do movemento de rotación de moléculas: modelo do rotor ríxido. Enerxía de rotación: niveis rotacionais. Armónicos esféricos.
- Cuantización do momento angular.
5. Estudo dos átomos hidroxenóides - Resolución da ecuación de Schrödinger para o átomo ou ión hidroxenóide.
- Funcións de onda radial e angular.
- Niveis de enerxía.
- Orbital atómico.
- Función de distribución radial.
- Funcións de onda reais: representación radial e angular.
- Efecto Zeeman.
6. Métodos aproximados - Resolución da ecuación de Schröndinger en sistemas de interese químico
- Método da perturbación.
- Método de variacións: teorema variacional.
- Funcións variacionais lineais: ecuacións seculares.
- Aplicacións de métodos aproximados á química cuántica
7. Estudo dos átomos polielectrónicos - Estudo do átomo de helio.
- Orbitais Slater
- Correlación electrónica: método de campo autoconsistente Hartrree-Fock.
- Momento angular de xiro.
- Antisimetría: principio de exclusión de Pauli.
- Táboa periódica.
- Configuración electrónica, termos e niveis
- Momento angular orbital total: acoplamentos espín-órbita e jj
- As regras de Hund.
- Espectroscopia atómica. Termos atómicos. Normas de selección.
8. Estudo do enlace químico. Introdución ao estudo das moléculas - O Hamiltoniano molecular
- Aproximación de Born-Oppenheimer.
- Teoría dos orbitais moleculares e teoría do enlace de valencia.
- Aplicación do método dos orbitais moleculares ao ión da molécula de hidróxeno.
- Orbitais moleculares: enlaces e antienlaces.
- Moléculas diatómicas homonucleares.
- Moléculas diatómicas heteronucleares.
- Enlace polar: electronegatividade
- Termos moleculares
- Superficies de enerxía potencial
9. Fundamentos de Mecánica Estatística - Fundamentos do método mecano-estatístico.
- Bases da termodinámica estatística.
- Estudo termodinámico esdatístico dos gases ideais.
- Interpretación estadística das propiedades termodinámicas dos sólidos.
10.- Efectos cuánticos en nanoestruturas - Macroestruturas vs nanoestruturas metálicas
- Aplicación da mecánica cuántica ao estudo da condutividade de sólidos metálicos macroscópicos: modelo do electrón libre nun potencial periódico. Teoría de bandas: funcións de Bloch e teorema de Bloch.
- Aplicación da termodinámica estatística ao estudo da condutividade de sólidos metálicos macroscópicos: A función de Fermi. Densidade do estado e ocupación. Enerxía Fermi,
- Estudo da cuantización en sistemas nanoscópicos: pozos cuánticos, cables cuánticos, pozos cuánticos e outras nanoestruturas máis complexas. Aplicacións en dispositivos electrónicos.
11. Métodos semiempíricos - Métodos ab initio e semiempíricos.
- Método OM para moléculas poliatómicas: aprox. valencia dirixida. -Orbitais híbridos
- Método Hartree-Fock para moléculas.
- Teoría OM aplicada a moléculas conxugadas e aromáticas: aproximación de Hückel.
- Teoría de bandas
- Máis aló da aproximación Hartree-FocK: métodos post-HF
- Introdución á química computacional: métodos de interacción de configuración e métodos funcionais de densidade

Planificación
Metodoloxías / probas Competencias / Resultados Horas lectivas (presenciais e virtuais) Horas traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral A1 A2 B1 B6 B9 C2 C3 32 50 82
Seminario A1 A2 A3 A7 B1 B2 B3 B5 B7 B8 B9 C3 C2 16 31 47
Traballos tutelados A1 A2 A3 A7 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 C1 C2 C3 C4 C7 C8 C9 0 12 12
Proba de resposta múltiple A2 A7 B1 B2 B5 B7 B8 B9 0 5 5
Proba mixta A1 A2 A3 A7 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B12 C1 C2 C3 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 • Duración de aproximadamente unha hora e se impartirán no horario aprobado pola xunta do centro.
• As clases serán do tipo lección maxistral nas que o/a profesor/a presentará os temas de la asignatura co apoio dos medios audiovisuales necesarios, indicando os/as alumnos/as o máis importante a ter en conta á hora do estudio e recomendándoles capítulos dos libros máis adecuados para a súa maior compresión.
• Incentivarase a participación do/a estudante nas clases, non obstante, nas clases de seminario e titorías, o/a alumno/a ten máis oportunidade para resolver todas aquelas dúbidas que lle tiveran xurdido durante o seu estudio.
• O/a profesor/a facilitará o acceso dos/as estudantes a todo o material audiovisual utilizado nas clases, así como outro tipo de material complementario, para que lles sirva na súa aprendizase. O acceso os devanditos materiais será ben a través da Campus virtual da Universidade ou ben a través do servicio de reprografía do centro.
Seminario •Actividade a desenvolver en grupos reducidos, onde resolveranse cuestións e problemas relacionados cos contidos da materia, con apoio e supervisión directa do profesor.
•Plantearanse casos prácticos ou ben resolveranse dúbidas.

Traballos tutelados •Actividades en grupo que pretenden promover a aprendizaxe autónoma dos estudantes, baixo a tutela do profesor.
•Propóñerase actividades relacionadas con contidos de interés da materia. Os grupos terán unha capacidade máxima de 4 persoas
Programa Green Campus - Facultade de Ciencias

Para axudar a conseguir un esquema sostible inmediato dos traballos que se realizan nesta materia:
a. Solicitaranse principalmente en formato virtual e soporte informático.
b. Se se fai en papel:
- Non se utilizarán plásticos.
- Empregarase papel reciclado.
- Evitarase a realización de borradores.
Proba de resposta múltiple • Durante o curso realizaranse varias probas de resposta múltiple moi breves (máximo 10 preguntas), utilizando o campus virtual, cada vez que se remate un tema, co fin de estimular ao alumnado a realizar un estudo diario da materia e potenciar unha avaliación continua.
Proba mixta •Exame final de ata 3-4 horas de duración que terá preguntas curtas, de resposta múltiple e problemas. Avalíarase a aprendizaxe asociada a todos os contidos desenvolvidos na materia.
•Realizarase nas datas aprobadas pola Xunta de Facultade do Centro.

Atención personalizada
Metodoloxías
Traballos tutelados
Descrición
•Resolveranse as dúbidas que poida ter o/a estudante en canto á teoría impartida nas leccións maxistrales, en resolución de problemas.
•Igualmente orientarase o estudante, de xeito persoalizado, na estratexia de estudo da asignatura.
•As titorías, en grupo ou personais, realizaranse no despacho das profesoras e/ou a través da aplicación TEAMS. Igualmente poderán realizarse empregando o campus virtual e/ou correo electrónico.
•No caso dos traballos tutelados, cada grupo de estudantes deberá concertar unha titoría presencial coas profesoras para discutir a actividade non presencial proposta.



Avaliación
Metodoloxías Competencias / Resultados Descrición Cualificación
Traballos tutelados A1 A2 A3 A7 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B11 B12 C1 C2 C3 C4 C7 C8 C9 •Actividades en grupo que pretenden promover a aprendizaxe autónoma dos estudantes, baixo a tutela do profesor.
•Propóñerase actividades relacionadas con contidos de interés da materia.
•Os grupos terán unha capacidade máxima de 4 persoas

• O traballo implica:

o Presentación oral onde se evaluará:
1.- Calidade da información contida na presentación.
2.- Habilidades amosadas na presentación, aptitudes de comunicación.
3.- Capacidade para defende-lo traballo presentado: obxetivo, ideas, desenrolo e argumentos.
4.- Presentación: claridade na exposición, vocabulario adecuado e coidado da ortografía
5.- Resposta/defensa das preguntas platexadas durante a exposición

o Informe do traballo que inclúe a análise crítica dos resultados

10
Proba mixta A1 A2 A3 A7 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B12 C1 C2 C3 •Exame final de ata 3-4 horas de duración que constará de duas partes: unha de corte (50%) que inclúe preguntas de resposta breve, tipo test e/ou de ensaio; e outra de solución de problemas (50%) na que evaluará-se a habilidade na aplicación dos contidos teóricos para a resolución de problemas numéricos.
• Terá lugar nas datas aprobadas por la Junta de Profesorado del Centro.
80
Proba de resposta múltiple A2 A7 B1 B2 B5 B7 B8 B9 Realización de varias probas curtas dun máximo de 7 preguntas cada unha. As preguntas poden ser de varios tipos: resposta múltiple, verdadeiro/falso, completar frases, etc. Realizaranse durante as clases maxistrais, ao día seguinte de rematar un tema 10
 
Observacións avaliación
  • Requisitos para aprobar a materia:
  • -         
    Para superar a materia é necesario acadar unha
    cualificación mínima de 4 (sobre un máximo de 10) en cada unha das partes da proba mixta.
  • -          En calquera das dúas oportunidades de non alcanzarse a cualificación mínima de 4 nas
    probas anteriores, a materia figurará como suspensa, aínda que a media obtida coas distintas metodoloxías sexa superior a 5 (sobre un
    máximo de 10). Neste caso a cualificación final outorgada será de 4 (sobre 10).
  • Cualificación
    "non presentado":
  • Cualquer estudante que realice actividades avaliables considérase como presentado sempre e cando as mesmas representen máis do cuarenta por cento da nota global
  •  Segunda
    oportunidade:
  •  A segunda oportunidade en xullo enténdese como una segunda
    oportunidade de realización da proba mixta final. Consecuentemente, mantéñense as cualificacións obtidas do traballo tutelado e probas de respuesta múltiple, mentres que a cualificación da proba mixta da segunda oportunidade substituirá a obtida na proba mixta da primeira oportunidade. É dicir os traballos tutelados e probas de respuesta múltiple non serán evaluados de novo na segunda oportunidade 
Sucesivos cursos académicos: O proceso de ensinanza-aprendizaxe, incluida a avaliación, refírese a un curso académico, e polo tanto volta a comenzar de cero co novo curso, é dicir ningunha das cualificacións obtidas durante un curso académico manteránse para o seguinte. 
Matrícula de honra: No caso de que haxa varios estudantes, con idéntica cualificación numérica, que poidan optar á matrícula de honra, se lles convocará a unha proba escrita sempre e cando o número de matrículas as que se poida optar sexa inferior ó de estudantes na devandita situación. Compre sinalar  que na segunda oportunidade podera-se optar á matrícula de honra si o número máximo de éstas non se ten cuberto en sua totalidade na primera oportunidade
Alumnado con recoñecemento de adicación a tempo parcial e dispensa académica de exención de asistencia: É necesario que o alumnado informe as profesoras ó principio do curso da sua situación. Son de aplicación, para ámbalas duas oportunidades, os anteriores criterios de avaliación y terase en conta a Normativa da universidade: https://www.udc.es/es/normativa/academica/
Plaxio e fraude na realización de tarefas e/ou probas. Será de aplicación o recollido na normativa da Universidade da Coruña  “Normas de avaliación, revisión e reclamación das cualificacións dos estudios de grao e máster universitario https://www.udc.es/es/normativa/academica/

Durante a realización das proba obxectiva e
mixta, en calquera de ambas oportunidades, agás que se indique o contrario,
está prohibido o uso de calquer dispositivo con acceso a Internet.  Pese a que non se aconsella traer ditos
dispositivos á devandita actividade, poderá habilitarse un espazo para o seu
almacenamento, sen que elo implique ningún tipo de responsabilidade por parte
da UDC, da Facultade ou dos profesores presentes durante a proba obxectiva. Se
durante a realización da proba obxectiva, hai indicios do uso deses
dispositivos, automaticamente o/a estudante será expulsado do aula, a proba obxectiva
cualificada con suspenso e se informará por escrito á dirección do centro
segundo establece a normativa correspondente.

Artigo 11, apartado 4 b), do Regulamento disciplinar do estudantado da UDC: Cualificación de suspenso na convocatoria en que se cometa a falta e respecto da materia en que se cometese: o/a estudante será cualificado con “suspenso” (nota numérica 0) na convocatoria correspondente do curso académico, tanto se a comisión da falta se produce na primeira oportunidade como na segunda. Para isto, procederase a modificar a súa cualificación na acta de primeira oportunidade, se fose necesario.

Segundo se recolle nas distintas normativas de aplicación para a docencia universitaria se incorpora a perspectiva de xénero nesta materia.


Fontes de información
Bibliografía básica
  • ·       ENGEL, T; REID, P. (2006). QUÍMICA FÍSICA. Pearson Addison Wesley
  • ·       ENGEL, T REID,P. (2019). PHYSICAL CHEMISTRY, QUANTUM CHEMISTRY AND SPECTROSCOPY. Pearson Education
  • ·       ATKINS, P.W. (2008). QUÍMICA FÍSICA. Panamericana
  • ·       ATKINS, P.W., JULIO DE PAULA, JAMES KEELER (2018). PHYSICAL CHEMISTRY. Oxford University Press
  • ·       McQUARRIE (1997). PHYSICAL CHEMISTRY. University Science Books
  • ·       Vladimir V. Mitin, Dmitry I. Sementsov, Nizami Z. Vagidov, (2010) Quantum Mechanics for Nanostructures, Cambrige University Press
  • ·       P. W. Atkins, R. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, 5th Ed., Oxford, 2010
Bibliografía complementaria
  • · LOWE (2006). QUANTUM CHEMISTRY 3ª Ed.. Elsevier
  • · 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
  • · LEVINE, I.N. (2001). QUIMICA CUÁNTICA 5ª ed. Prentice Hall
  • · LEVINE, I.N. (2004). FISICOQUÍIMICA 5ª edición. McGraw-Hill
  • · James R. Chelikowsky, (2019) Introductory Quantum Mechanims with MatLab, Wiley
  • · Cruz, Chamizo, Garritz, (1987), Estructura atómica, Addisson Wesley iberoamericana

Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente
Electricidade e Magnetismo/610G04007
Fundamentos de Matemáticas/610G04001
Ampliación de Cálculo/610G04009
Química: Enlace e Estrutura/610G04005
Mecánica e Ondas/610G04002

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario
Nanociencia e Nanotecnoloxía Computacional/610G04034
Computación Cuántica/610G04035
Estado Sólido/610G04022
Espectroscopía/610G04017

Observacións
Recoméndase o/a estudiante repasa-los conceptos teóricos introducidos nas clases de teoría mediante a resolución de cuestións e exercicios propostos que figuran o final de cada tema nos libros recomendados.

Desaconséllase estudiar ÚNICAMENTE polos apuntes de clase que NUNCA deben substituir á consulta de cualquera dos libros recomendados.

Pode resultar moi ÚTIL empregar as horas de titoría para clarexar as dúbidas e profundizar nos coñecementos asociados á asignatura. 
Programa Green Campus - Facultade de Ciencias

Para axudar a conseguir un esquema sostible inmediato os traballos / documentos /exames que se realizan nesta materia:
a. Solicitaranse principalmente en formato virtual e soporte informático.
b. Se se fai en papel:
- Non se utilizarán plásticos.
- Empregarase papel reciclado.
- Evitarase a realización de borradores.


(*)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