Facultad de Ciencias Químicas, Instituto de Ciencias Posgrado en Ciencias Químicas, Maestría en Ciencias Químicas. 27 de noviembre de 2015

Transcripción

1 Unidad Académica: Posgrado Nivel: Clave Plan: Área: Fecha de registro en la unidad académica : Modalidad: Carácter: Nombre de la materia: Semestre en el plan de estudios: Facultad de Ciencias Químicas, Instituto de Ciencias Posgrado en Ciencias Químicas, Maestría en Ciencias Químicas MCQ M4 Horas semestre: 100 Horas semana/teóricas/práctic as Créditos: 10 Fisicoquímica 27 de noviembre de 2015 Curso presencial semestral Obligatorio FISICOQUÍMICA AVANZADA Primero 5 (5 teóricas, 0 prácticas) Objetivo general de la materia El alumno reforzará y ampliará sus conocimientos en termodinámica del equilibrio y cinética química lo que contribuirá a su formación académica y científica, además será capaz de aplicar estos conocimientos en el análisis de procesos y la resolución de problemas, en las diversas áreas de la química. Contenidos temáticos UNIDAD DE APRENDIZAJE 1 (Duración en horas: 10) NOMBRE: Teoría Cinética de los Gases OBJETIVO: El alumno comprenderá los fundamentos y las aplicaciones de la teoría cinética de los gases. Tema 1. Conceptos básicos.

2 Tema 2. Funciones de distribución Tema 3. Frecuencia de colisión. Tema 4. Distribución de Maxwell-Boltzmann. Tema 5. Propiedades de transporte UNIDAD DE APRENDIZAJE 2 (Duración en horas: 10) NOMBRE: Ecuaciones de estado OBJETIVO: Que el alumno conozca y aplique las diferentes ecuaciones de estado, así como sus alcances y limitaciones. Tema 1. Gas ideal. Tema 2. Desviación de la idealidad, factor de compresibilidad. Tema 3. Ecuaciones de estado cúbicas que describen el estado gaseoso y líquido Tema 4. Ecuaciones viriales Tema 5. Ley de los estados correspondientes Tema 6. Ecuación de estado en función de los factores de expansión volumétrica y compresibilidad isotérmica. UNIDAD DE APRENDIZAJE 3 (Duración en horas: 10) NOMBRE: Propiedades termodinámicas en estado estándar OBJETIVO: Que el alumno, haciendo uso de las ecuaciones de la primera y segunda leyes de la termodinámica y de las ecuaciones de estado, sea capaz de obtener las variaciones de las propiedades termodinámicas para diferentes procesos. Tema 1. Ecuaciones fundamentales para sistemas cerrados Tema 2. Relaciones de Maxwell Tema 3. Dependencia de las funciones de estado de la T, P y V. Tema 4. Funciones termodinámicas estándar de reacción. Tema 5. Ecuaciones fundamentales para sistemas abiertos. Tema 6. Potencial químico UNIDAD DE APRENDIZAJE 4 (Duración en horas: 20) NOMBRE: Equilibrio Físico y Químico OBJETIVO: El alumno aplicará los criterios de equilibrio y espontaneidad a diversos procesos fisicoquímicos, para determinar propiedades relacionadas con el equilibrio de fases y equilibrio químico. Tema 1. Criterios de equilibrio termodinámico. Tema 2. Equilibrio de fases. - Diagrama de fases P,T y P,V para un compuesto puro. - Criterio de equilibrio de fases. - Ecuación de Clapeyron. - Ecuación de Clausius-Clapeyron. Tema 3. Equilibrio Químico. - Criterio de equilibrio químico. - Constante de equilibrio químico, KP, para una mezcla de gases ideales.

3 - Dependencia de la energía de Gibbs y KP con la temperatura. - Efecto de la presión sobre el equilibrio. - Interpretación estadística del equilibrio químico. UNIDAD DE APRENDIZAJE 5 (Duración en horas: 20) NOMBRE: Disoluciones OBJETIVO: El alumno entenderá el modelo de una disolución ideal, sus alcances y limitaciones. Así también comprenderá el fundamento teórico para abordar disoluciones que no pueden ser consideradas ideales y será capaz de resolver problemas de disoluciones de este tipo. Tema 1. Propiedades molares parciales. Tema 2. Propiedades de mezcla. Tema 3. Disoluciones ideales. - Definición de una disolución ideal. Ley de Raoult. - Ley de Henry. Solubilidad de gases en sólidos. - Potencial químico de una disolución ideal. - Propiedades coligativas. Tema 4. Disoluciones no ideales. - Actividad y coeficientes de actividad. - Potencial químico para una disolución no ideal. - Definición de estados estándar. - Determinación de actividades y coeficientes de actividad. - Ecuación de Gibbs-Duhem. - Coeficientes de actividad en las escalas de fracción molar, concentración molar y molal. - Disoluciones de electrolitos. - Coeficientes de actividad iónica media y su determinación. - Mezclas de gases ideales, fugacidad. Tema 5. Equilibrio químico en sistemas no ideales. UNIDAD DE APRENDIZAJE 6 (Duración en horas: 30) NOMBRE: Cinética Química OBJETIVO: El alumno sabrá obtener la ecuación cinética de una reacción química, así también sabrá relacionarla con el mecanismo de reacción. Tema 1. Reacciones irreversibles de orden n. Tema 2. Reacciones reversibles de orden n. Tema 3. Reacciones paralelas y consecutivas. Tema 4. Control cinético y control termodinámico. Tema 5. Relación entre las constantes de velocidad y la constante de equilibrio. - Reacción simple. - Reacción compleja. Tema 6. Mecanismos de reacción. - Aproximación de la etapa limitante. - Aproximación del estado estacionario. - Deducción de mecanismos de reacción.

4 Tema 7. Dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura. Tema 8. Energía de activación verdadera y aparente. Tema 9. Teorías de la cinética química. Tema 10. Catálisis homogénea. - Catálisis ácido-base. - Catálisis enzimática. Tema 11. Catálisis heterogénea. Perfil del alumno al terminar la materia El alumno será capaz de aplicar las leyes de la termodinámica y la cinética química para calcular la variación de las propiedades de sistemas en equilibrio y en función del tiempo, lo que le permitirá conocer la direccionalidad de los procesos y la rapidez con la que se efectuarán. Marco conceptual La termodinámica del equilibrio y la cinética química son ramas fundamentales de la Fisicoquímica y en este curso se profundizará en ellas, partiendo del conocimiento que los alumnos adquirieron en la licenciatura. El conocimiento de las leyes que rigen estas dos ciencias y la aplicación correcta de las mismas en el estudio de las reacciones químicas, así como de procesos fisicoquímicos en general, permiten predecir por ejemplo, la dirección en la que se realizará una reacción química o un proceso, las concentraciones de equilibrio y la velocidad con que se efectuará una reacción, así como su dependencia de la temperatura, presión o concentraciones de los reactantes. Los conocimientos y competencias que adquieran los alumnos en este curso, los podrán aplicar en el desarrollo de sus proyectos de investigación y además les permitirán una mejor comprensión y explicación de sus resultados obtenidos. Descripción del proceso enseñanza-aprendizaje En el proceso de enseñanza-aprendizaje se aplicarán las siguientes estrategias: Exposición oral. Exposición audiovisual Ejercicios dentro de clase Ejercicios fuera del aula Seminarios Lecturas y discusión de artículos Trabajo de investigación Actividades de evaluación Exámenes parciales Examen final escrito Trabajos y tareas fuera del aula Exposición de seminarios por los alumnos

5 Participación en clase Asistencia Acreditación Para acreditar la materia el alumno deberá cumplir con todos los puntos establecidos en el apartado de evaluación. El promedio mínimo aprobatorio será de 7.0. Bibliografía 1. Atkins P. W., De Paula J., Physical Chemistry, 9a Ed. Oxford University Press, Berry R. S., Rice S. A., PHYSICAL CHEMISTRY, Oxford University Press. Second edition, N. Y Mc Quarrie D. A., Simon J. D., PHYSICAL CHEMISTRY A MOLECULAR APPROACH, University Science Books, Susalito Cal, Weinheim, Schäfer R., Schmidt P. C., Methods in physical chemistry, John Wiley, Guerasimov Y., CURSO DE FISICOQUIMICA, Mir Moscu, 1971 (Clásico). 6. Levine I. N., FISICOQUÍMICA Mc. Graw Hill, Boston Smith Van Ness, INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA EN INGENIERÍA QUIMICA, Mc Graw Hill, cuarta edición, Madrid Nombre de los profesores que participaron en la revisión y actualización del contenido de la asignatura 1. Amador Ramírez María Patricia 2. Flores Segura Henoc