DATOS DE LA ASIGNATURA PLANIFICACIÓN DOCENTE

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1 DATOS DE LA ASIGNATURA Denominación: QUIMICA FISICA I Código: Clase: TRONCAL Curso: 2 Carácter: CUATRIMESTRAL Cuatrimestre: 1 Créditos LRU: 6 Teóricos: 4.5 Prácticos: 1.5 Créditos ECTS: 5.5 Horas totales asignatura: Descriptores: Termodinámica Química. Introducción a la Química de Superficies. (BOE) Departamento: QUÍMICA FÍSICA Área de conocimiento: QUÍMICA FÍSICA Responsable(s): PROFESORADO Nombre Ubicación Horario tutorías Mª Angeles de la Peña Edificio L,M: Marie Curie 18.30h (2ª planta) Bernabé Ballesteros L,M: 12-13h Otros: 1. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA PLANIFICACIÓN DOCENTE GENERALES: Lograr que el alumno adquiera la terminología básica de la Química Física. Que sepa expresar las ideas (tanto oralmente como por escrito) con la precisión requerida en el ámbito científico. Desarrollar su capacidad de resolver problemas e interpretar resultados mediante la aplicación integrada de los conocimientos aprendidos. Suscitar y fomentar en el alumno aquellos valores y aptitudes que deben ser inherentes a la actividad científica, permitiéndole afrontar nuevos problemas científicos. Potenciar las habilidades del estudiante para trabajar en equipo. Conseguir que el alumno sea capaz de buscar información en el ámbito de la Química Física y de presentarla adecuadamente, tanto oralmente como por escrito. Pág. 1/7

2 CONTENIDOS: Conocer los conceptos y principios esenciales de la Química Física y, más concretamente, de la Termodinámica. Conocer las propiedades de los gases ideales y su diferencia con los gases reales. Deducir, a partir del 2º y 3er principios de la Termodinámica, las condiciones de equilibrio material, aplicándolo al equilibrio de fases y al equilibrio químico. Conocer las aplicaciones termodinámicas. Estudiar las disoluciones ideales. Introducir las magnitudes molares parciales para estudiar sistemas multicomponentes y el concepto de coeficiente de actividad para estudiar las disoluciones no ideales, discutiendo sus implicaciones en el equilibrio químico. Estudiar los diagramas de fase para saber obtener información de ellos. Estudiar los aspectos termodinámicos de los fenómenos de superficies. 2. COMPETENCIAS Y DESTREZAS TEÓRICO-PRÁCTICAS A ADQUIRIR POR EL ALUMNO Instrumentales: Capacidad de análisis y síntesis. Comunicación oral y escrita en la lengua nativa. Capacidad de gestión de la información. Resolución de problemas. Personales: Trabajo en equipo. Habilidades en las relaciones interpersonales. Razonamiento crítico. Sistémicas: Aprendizaje autónomo. Adaptación a nuevas situaciones. Iniciativa y espíritu emprendedor. Sensibilidad hacia temas medioambientales. Pág. 2/7

3 Competencias profesionales: Capacidad para demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con la Termodinámica. Resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados. Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos. Evaluación, interpretación y síntesis de datos e información química. Reconocer y valorar los procesos químicos en la vida diaria. Comprensión de los aspectos cualitativos y cuantitativos de los problemas químicos. Capacidad para relacionar la Termodinámica con otras disciplinas. Otras competencias específicas: Capacidad de crítica y autocrítica Capacidad de generar nuevas ideas Capacidad de cuantificar los fenómenos y procesos 3. TEMARIO TEÓRICO-PRÁCTICO TEMA 1.- Introducción a la Termodinámica Clásica. Propósito de la Termodinámica de equilibrio. Definiciones termodinámicas fundamentales. Sistemas termodinámicos. Variables termodinámicas. Estado de un sistema. Funciones de estado y sus propiedades. Equilibrio termodinámico. Principio cero de la Termodinámica. Concepto y medida de la temperatura. Escala de temperaturas absoluta del gas ideal. TEMA 2.- Primer Principio de la Termodinámica. Calor y trabajo. Procesos reversibles e irreversibles. Energía interna. Primer principio de la Termodinámica. Entalpía. Capacidades caloríficas. Experimento de Joule: coeficiente de Joule. Experimento de Joule-Thomson: coeficiente de Joule-Thomson. Cálculo de w, q, H y U en diferentes procesos termodinámicos. TEMA 3.- Termoquímica. Calor y entalpía de reacción. Estado estándar. Entalpía de formación estándar. Determinación experimental de calores de formación y reacción. Ley de Hess. Relación entre calor de reacción a presión y a volumen constante. Dependencia de la entalpía de reacción con la temperatura: Ley de Kirchhoff. Entalpías de disolución y dilución. Entalpías y energías de enlace. Variación de entropía en una reacción. Variación de energía de Gibbs de una reacción. Utilización de tablas termodinámicas y compilación de datos. TEMA 4.- Entropía. Segundo y tercer Principios de la Termodinámica. Procesos espontáneos y no espontáneos. Enunciados de Kelvin-Planck y de Clausius del segundo principio de la Termodinámica. Máquinas térmicas y su rendimiento. Ciclo de Carnot. Escala termodinámica de temperaturas. Entropía. Procesos irreversibles en sistemas aislados: desigualdad de Clausius. Cálculo de S en diferentes procesos. Tercer principio de la Termodinámica. Cálculo de entropías absolutas. TEMA 5.- Funciones de Energía Libre y Criterios de Equilibrio material. Condiciones generales de espontaneidad y equilibrio. Funciones de Helmholtz y de Gibbs. Pág. 3/7

4 Energía libre y trabajo útil. Ecuaciones de Gibbs. Relaciones de Maxwell. Ecuaciones termodinámicas de estado y relaciones útiles. Dependencia de A respecto a V y T. Dependencia de G respecto a p y T. Ecuaciones de Gibbs-Helmholtz. TEMA 6.- Termodinámica de los Sistemas de Composición Variable. Introducción. Magnitudes molares parciales. Definición de potencial químico. Ecuaciones de Gibbs para sistemas abiertos. Relaciones entre las propiedades molares parciales de distintos componentes. Ecuación de Gibbs-Duhem. Potencial químico de un gas ideal. Potencial químico de un componente en una mezcla de gases ideales. TEMA 7.- Equilibrio de Fases en Sistemas Monocomponentes. Sistemas multifásicos de un componente. Regla de las fases. Estabilidad de las fases y diagrama µ-t. Transiciones de fase de primer orden. Ecuación de Clapeyron. Ecuación de Clausius-Clapeyron. Regla de Trouton. Diagramas de fases de sustancias puras. Efecto de la presión sobre la presión de vapor. Transiciones de fase de segundo orden y superiores. TEMA 9.- Disoluciones Ideales. Disoluciones ideales. Ley de Raoult. Potencial químico. Magnitudes termodinámicas del proceso de mezcla. Solubilidades ideales de gases y sólidos. Disolución diluida ideal. Ley de Henry. Reparto de un soluto entre dos disolventes inmiscibles. Ley del reparto de Nernst. Propiedades coligativas. TEMA 10.- Equilibrio de Fases en Sistemas Multicomponentes. Sistemas de dos componentes. Equilibrio líquido-vapor. Destilación simple y fraccionada. Azeótropos. Equilibrio líquido-líquido. Miscibilidad parcial de líquidos. Líquidos totalmente inmiscibles. Equilibrio sólido-líquido. Componentes miscibles en fase líquida e inmiscibles en fase sólida: mezclas eutécticas. Componentes parcialmente miscibles en fase sólida. Formación de compuestos. Equilibrios sólido-gas. Sistemas de tres componentes. Diagramas de fases triangulares. TEMA 11.- Disoluciones Reales Actividad y coeficiente de actividad. Estados normales para componentes de disoluciones no ideales. Funciones de exceso. Determinación de actividad y coeficientes de actividad. Coeficientes de actividad referidos a molalidad y concentración molar. Variación de los coeficientes de actividad con la presión y temperatura. Determinación experimental de actividades. Ecuación de Gibbs-Duhem aplicada a la obtención de coeficientes de actividad. Funciones de mezcla y funciones de exceso. Disoluciones de electrólitos. Potenciales químicos en disoluciones de electrólitos. Energía de Gibbs de una disolución electrolítica. Determinación de coeficientes de actividad de electrolitos. Teoría de Debye-Hückel en disoluciones de electrolitos. Fuerza iónica. Equilibrios iónicos. TEMA 12.- Equilibrio Químico. Condición general de equilibrio químico. Equilibrio entre gases ideales. Constante de equilibrio. Expresiones de Kp, Kc y Kx. Dependencia de la constante de equilibrio con respecto a la temperatura: ecuación de Van t Hoff. Principio de Le Châtelier. Equilibrio químico en sistemas no ideales. Mezclas gaseosas reales. Equilibrio químico en sistemas heterogéneos. Influencia de la temperatura y la presión sobre la constante de equilibrio. Determinación de constantes de equilibrio. Pág. 4/7

5 SUPERFICIES TEMA 13.- Termodinámica de Superficies. Fenómenos superficiales. Tensión superficial e interfacial. Presión de vapor en superficies curvas. Ecuación de Young-Laplace. Ecuación de Kelvin. Capilaridad. Medida experimental de la tensión superficial. Modelo de interfases de Gibbs: isoterma de adsorción de Gibbs. Películas superficiales. Adsorción de gases en sólidos: fisisorción y quimisorción. Mecanismo de la quimisorción. Isotermas de Langmuir, Freundlich y Temkin. Modelo de BET para la fisisorción 4. DISTRIBUCIÓN DE ACTIVIDADES H O R A S Tiempo presencial Factor aplicable Tiempo personal TOTAL Clases magistrales Laboratorio Tutoría obligatoria Seminario / talleres Trabajo individual Evaluaciones continuas Exámenes periodos establecidos Tiempos totales PLANIFICACIÓN TEMPORAL Códigos para las tareas: C = clase magistral; laboratorio; T = tutoría; S = seminario; trabajo individual; E = evaluaciones continuas; EX = examen. Septiembre Octubre Noviembre Diciembre S S C C C C C C S C C C S C S S S S S T S S C C C T C C C C C X S S S T S X S S C S S S E C C C S C C C =9 S= 7 E = EX = C =6 S=7 E = 1 EX = C =8 S=6 E = EX = C =1 S=2 E =1 EX =1 Pág. 5/7

6 6. METODOLOGÍA DOCENTE La asignatura se desarrollará mediante clases de teoría, clases de problemas o seminarios y las tutorías. En las clases de teoría se ofrecerá la visión general del tema y se tratarán los puntos más importantes en profundidad, así como una serie de problemas-tipo que permitan a los alumnos aprender a identificar los elementos esenciales del planteamiento y la resolución de los problemas. Los temas de teoría descritos se complementan con una colección de problemas que ayuden al alumno a profundizar en los puntos desarrollados en las clases de teoría. Las tutorías servirán para resolver todas las dudas que hayan surgido, bien durante las clases o bien durante el trabajo personal que cada alumno haya realizado fuera del aula. Toda la información de la asignatura y el material adicional necesario estarán disponibles en Campus Virtual (Moodle). Para impartir la asignatura se utilizarán tanto la pizarra como presentaciones en MS PowerPoint, dando prioridad en su elección a la calidad docente buscada para obtener los objetivos propuestos previamente para esta asignatura.a. Las tutorías servirán para resolver todas las dudas que hayan surgido, bien durante las clases o bien durante el trabajo personal que cada alumno haya realizado fuera del aula. Toda la información de la asignatura y el material adicional necesario estarán disponibles en Campus Virtual (Moodle). Para impartir la asignatura se utilizarán tanto la pizarra como presentaciones en MS PowerPoint, dando prioridad en su elección a la calidad docente buscada para obtener los objetivos propuestos previamente para esta asignatura. 7. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Para la evaluación de la asignatura y el seguimiento del aprendizaje por parte del alumno se realizará una evaluación continua del proceso. Se pretende el seguimiento diario del trabajo y aprendizaje del alumno y su evaluación. Para ello se valorará la asistencia a clase y todas las actividades que se desarrollen. Se realizarán dos evaluaciones de aprox horas de duración (en las fechas establecidas en la guía docente) con cuestiones teóricas y problemas que aproximadamente corresponden a la mitad de la asignatura, cada una. La participación en los seminarios por parte de los alumnos y la realización satisfactoria de problemas hechos por los alumnos en la pizarra serán valoradas aumentando la calificación global de las evaluaciones proporcionalmente al trabajo hecho. También se tendrá en cuenta tanto la participación del alumno en las tutorías que además puede servir para el seguimiento del aprendizaje del alumno. En el caso de que el alumno no esté de acuerdo con la nota obtenida por este método o haya suspendido globalmente deberá realizar el examen final (que incluye toda la asignatura). Pág. 6/7

7 8. BIBLIOGRAFÍA 8.1. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA TERMODINÁMICA QUÍMICA, J.A Rodríguez Renuncio, J.J. Ruiz Sánchez, J.S. Urieta Navarro, Editorial Síntesis, 2º Ed CUESTIONES DE TERMODINÁMICA QUÍMICA, J.J. Ruiz Sánchez, Universidad de Córdoba, PHYSICAL CHEMISTRY, P.W. Atkins, J. de Paula, Oxford University Press, 8º edición (version en español: Ed. Panamericana, 2008). PHYSICAL CHEMISTRY, R.J. Silbey, R.A. Alberty, M.G. Bawendi, 4º edición FISICOQUÍMICA. I. N. Levine. McGraw-Hill, 5ª Ed., QUÍMICA FÍSICA, M Díaz Peña y A. Roig Muntaner. Alambra, BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA QUÍMICA FÍSICA (I y II). J. Bertrán y J. Núñez, Ariel, 2002 PROBLEMAS RESUELTOS DE TERMODINÁMICA, M. del Barrio, E. Bravo, F.J. Lana, D.O. López, J. Salud, J.L. Ramarit, Thomson, PROBLEMAS RESUELTOS DE TERMODINÁMICA QUÍMICA, J.A. Rodríguez Renuncio, J.J. Ruiz Sánchez, J.S. Urieta Navarro, Ed. Síntesis, Solutions Manual of PHYSICAL CHEMISTRY, P.W. Atkins, C. Trapp, M. Cady, C. Giunta,Oxford University Press, Solutions Manual of PHYSICAL CHEMISTRY, R.J. Silbey, R.A. Alberty, M.G. Bawendi, Wiley, FISICOQUÍMICA, G.W. Castellan. Addison-Wesley Iberoamericana, 2ª Ed., FISICOQUÍMICA, D.W. Ball, Thomson, Pág. 7/7