2008 Año de la Enseñanza de las Ciencias

Transcripción

1 Expediente Nº 6075/185 y agreg. Rosario, 03 de Julio de 2008 VISTO el presente expediente, mediante el cual la Dirección Académica del Departamento de Química-Física, eleva el programa analítico de la asignatura Fisicoquímica I correspondiente a los Planes de Estudio 2006 y 2007 según corresponda de las Carreras que se cursan en esta Facultad, y CONSIDERANDO: El análisis realizado por los Directores Académicos y los integrantes de las Escuelas Universitarias, con el apoyo del Servicio de Pedagogía de esta Casa de Estudios. fecha. Que el presente expediente es tratado en Sesión del día de la Por ello, EL CONSEJO DIRECTIVO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BIOQUIMICAS Y FARMACEUTICAS RESUELVE: ARTICULO 1º.- Aprobar el programa analítico de la asignatura "FISICOQUÍMICA I, según se detalla en el ANEXO UNICO de la presente Resolución. ARTICULO 2º.- Regístrese, comuníquese y archívese.- RESOLUCION C.D. Nº 200/2008 Fdo.: )Dra. Claudia E. Balagué - Presidente de la Sesión ES COPIA 1

2 RESOLUCION C.D. Nº 200/2008 ANEXO UNICO Programa de la Asignatura: FISICOQUIMICA I Plan de estudios: 2006 Carreras: Bioquímica, Farmacia, Profesorado en Química, Licenciatura en Química y Licenciatura en Biotecnología. Ubicación en la Carrera: Segundo año Segundo Cuatrimestre Vigente a partir del año académico 2008 Aprobado por Resol. C. D. Presupuesto de tiempo: Tiempo de cursado: Cuatrimestral (15 semanas) Carga horaria semanal: 7 hs/semana Carga horaria total: 100 hs Teoría (3 hs/semana): 44 hs Tarea de aula (sesiones de 2 hs): 28 hs Laboratorio (sesiones de 2 hs): 28 hs Conocimientos previos requeridos: Química General y Química Inorgánica. Matemática: Cálculo diferencial e integral. Funciones de varias variables. Ecuaciones diferenciales. Física : Electricidad. Magnetismo. Radiación electromagnética. Propuesta de trabajo: La Asignatura Fisicoquímica se ubica en el segundo año, segundo cuatrimestre del Ciclo Básico de las Carreras de Bioquímica, Farmacia, Licenciatura en Química, Licenciatura en Biotecnología y Profesorado en Química. Esta Asignatura se ocupa fundamentalmente de desarrollar principios básicos que son necesarios para explicar e interpretar observaciones hechas en otras ramas de la Química. Comprende un capítulo: el uso de la Termodinámica para discutir propiedades macroscópicas de los sistemas y su posible evolución. El desarrollo de la Asignatura exige conocimientos previos de Química General e Inorgánica, Física, y Matemática. Tiene así una relación vertical directa con las Asignaturas del primer año del Ciclo Básico. 2

3 Los contenidos de la Asignatura han sido seleccionados en función de su posterior aplicación, de manera que se relaciona verticalmente en forma directa con diversas Asignaturas posteriores en las Carreras, especialmente las Químicas Analíticas, así como Técnica Farmacéutica, Química Biológica y otras.. Objetivos generales La Asignatura se plantea los siguientes objetivos: Favorecer la comprensión de los principios fundamentales, provenientes en su mayor parte de la Física, en la aplicación al estudio de la estructura de la materia en sus diversas formas, y a la explicación de fenómenos de interés para la Química y disciplinas relacionadas. Promover en los alumnos la deducción de las Leyes fundamentales de los mencionados fenómenos. Posibilitar en los alumnos la aplicación de dichas Leyes a la resolución de problemas de distinto tipo, y a la interpretación de datos experimentales obtenidos en el Laboratorio. Contribuir a desarrollar en el alumno una actitud positiva hacia la interpretación racional de los fenómenos naturales. Contribuir a desarrollar en el alumno habilidades para el planteo y la resolución de problemas de distintos tipos. Contribuir a capacitar a los alumnos para el diseño y la ejecución de experimentos de Laboratorio, y para el manejo e interpretación de los datos experimentales obtenidos. Contribuir a capacitar a los alumnos para la confección de informes científicos. Contribuir a ejercitar al alumno en el trabajo experimental en condiciones adecuadas de seguridad. En el Programa Analítico de contenidos se desarrollan Objetivos Cognoscitivos Específicos para cada Area temática del mismo. Metodología de trabajo La Asignatura se desarrollará empleando los siguientes recursos: Clases teóricas: Clases expositivas de los contenidos del Programa, apoyadas con material pedagógico preparado al efecto. Trabajos Prácticos: Comprenderán las siguientes actividades: 3

4 a) Tareas de Aula: Se desarrollarán por Comisión de alumnos. Estarán destinadas a la revisión y discusión de los contenidos teóricos mediante la resolución grupal de ejercicios, cuestionarios y problemas numéricos, con posterior discusión de los resultados en el ámbito de la Comisión. Se analizarán y discutirán también los fundamentos, objetivos y protocolos de los trabajos experimentales a desarrollar en el Laboratorio, así como los resultados obtenidos en dichos trabajos. b) Trabajos de Laboratorio: Se desarrollarán en pequeños grupos dentro de las Comisiones, incluyendo la confección de un informe final de cada trabajo. Evaluación y acreditación Los recursos previstos para la evaluación son los siguientes: Evaluación constante de la marcha del Curso mediante la observación del desarrollo de las actividades programadas. Cuestionarios individuales que los alumnos deberán satisfacer antes de los Trabajos de Laboratorio para demostrar la capacitación mínima imprescindible para la realización del trabajo. Informes escritos por grupo de alumnos de cada Trabajo de Laboratorio realizado. Dos exámenes parciales escritos sobre los tópicos desarrollados en las clases de Teoría, Tareas de Aula y Laboratorio. Examen final, escrito y oral. Acreditación: Para la regularización de la Asignatura: 80% de Trabajos Prácticos aprobados, Exámenes parciales (o recuperatorios) aprobados. Para la aprobación de la Asignatura: Examen final aprobado. 4

5 PROGRAMA ANALÍTICO DE FISICOQUIMICA I Tema 1: Termodinámica básica. Ley Cero de la Termodinámica. Termometría. Trabajo y calor. Trabajo de expansión y compresión. Primer Principio de la Termodinámica. Experiencia de Joule. Relación entre Cp y Cv. Experiencia de Joule. Transformaciones adiabáticas. Calores De formación de soluciones. Tema 2: Reversibilidad y Entropía. Procesos espontáneos y reversibles. Ciclo de Carnot. Enunciado del Segundo Principio de la Termodinámica. Definición y cálculo de entropía. Desigualdad de Clausius. Propiedades de la entropía. Cambios de entropía en el gas ideal. Entropía y probabilidad. Tema 3: Espontaneidad y equilibrio termodinámico. Condiciones generales para la espontaneidad y el equilibrio en los procesos. Trabajo no expansional. Energía libre de Gibbs. Fuerzas impulsoras de los cambios naturales. Ecuaciones fundamentales de la Termodinámica. Energía de Gibbs de gases reales. Cálculo de fugacidad. Dependencia de la energía de Gibbs con la temperatura. Ecuaciones de Gibbs - Helmholtz. Tema 4: Cambios de estado de una sustancia pura. Condición de equilibrio. Estabilidad de las fases. Ecuación de Clapeyron y de Clapeyron - Clausius. Diagrama de fases. Regla de las fases. Clasificación de las transiciones. Tema 5: Sistemas de composición variable. Termodinámica de mezcla de gases ideales. Entropía de mezclado Soluciones ideales. Cantidades molares parciales. Potencial químico del soluto en soluciones ideales. Ecuación de Gibbs - Duhem, aplicaciones. Ley de Raoult. Diagramas temperatura - composición. Propiedades coligativas. Presión osmótica. Ascenso ebulloscópico. Descenso crioscópico. Solución diluída ideal. Ley de Henry. Tema 6: Soluciones reales: actividad. Sistemas racional y práctico. Propiedades coligativas de las soluciones reales. Solubilidad. Cálculo de coeficientes de actividad de disolventes y solutos. Coeficiente osmótico. Soluciones binarias. Azeótropos. Diagramas ternarios. Hidratos salinos. Eutécticos. Líquidos parcialmente miscibles. Soluciones de electrolitos: actividades en soluciones electrolíticas. Teoría de Debye - Hückel sobre estructura de soluciones iónicas diluídas. Ley límite de Debye - Hückel. Tema 7: Equilibrio químico. Equilibrio químico en una mezcla de gases ideales. Comportamiento de la energía libre de Gibbs en función del grado de avance de la reacción. Isoterma de reacción. Constantes de equilibrio KP, Kx y Kc. Dependencia de la constante de equilibrio con la temperatura y la presión. Principio de Le Chatelier. Equilibrio heterogéneo. Equilibrio en soluciones iónicas. Efecto homoiónico y heteroiónico. 5

6 Tema 8: Electroquímica. Electroquímica de equilibrio. Celdas electroquímicas. Fuerza electromotríz y potenciales de electrodo. Ecuación de Nernst. Efecto de la temperatura sobre la fuerza electromotríz. Termodinámica de pilas electroquímicas. Aplicaciones de las mediciones de fuerza electromotríz: producto de solubilidad, titulaciones potenciométricas. Fundamentos de los diferentes tipos de electrodos. Tema 9: Teoría cinética de los gases. Distribuciones de velocidades moleculares. Distribución de Maxwell - Boltzmann Tema 10: Cinética Química. Cinética Química fenomenológica. Velocidad de reacción. Ley de acción de masas. Orden de reacción: definición. Reacciones de orden cero, primer y segundo orden. Reacciones complejas: Reacciones consecutivas, simultáneas y opuestas. Reacciones en cadena. Racciones fotoquímicas. Cinética de polimerización. Catálisis homogénea. La aproximación del estado estacionario. Reacciones unimoleculares, bimoleculares y trimoleculares. Trabajos Prácticos de laboratorio Calorimetría: - Determinación de la capacidad calorífica de un calorímetro. - Determinación del calor latente de fusión del agua - Determinación del calor de neutralización de ácidos y bases fuertes. Equilibrio químico: Determinación de lasa funciones termodinámicas del proceso de solubilización del ácido benzoico. Electroquímica: Determinación de las funciones termodinámicas de una pila reversible. Cinética Química: - Caracterización cinética de la reacción de descomposición del agua oxigenada. - Caracterización cinética de la reacción entre el yodo y el persulfato. 6

7 Bibliografía general Fisicoquímica: G. W. Castellan Addison - Wesley Iberoamericana Segunda edición 1998 Fisicoquímica: I. N. Levine, Editorial Mc Graw Hill. Cuarta Edición Fisicoquímica: D. W- Ball Thomson Ed Physical Chemistry: P.W. Atkins. Oxford University Press Physical Chemistry: R. A. Alberty & R. J. Silbey John Wiley & Sons, Inc 7