Grado en Química USC. 2 º Curso

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1 Grado en Química 2 º Curso QUÍMICA FÍSICA II GUÍA DOCENTE, CURSO ÍNDICE pág. 1. DATOS DESCRIPTIVOS DE LA MATERIA Carácter. Convocatoria. Créditos. Profesorado. Idiomas en que es impartida 2 2. SITUACIÓN, SIGNIFICADO E IMPORTANCIA DE LA MATERIA EN EL ÁMBITO DE LA TITULACIÓN 2.1. Módulo al que pertenece la materia en el plan de estudios. Materias con las que se relaciona Papel que juega este curso en ese bloque formativo y en el conjunto del plan de estudios Conocimientos previos que los estudiantes han de poseer para cursar la asignatura 2 3. OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE Y COMPETENCIAS A ALCANZAR POR EL ESTUDIANTE CON LA ASIGNATURA 3.1. Objetivos del aprendizaje Competencias básicas y generales Competencias específicas Competencias transversales 4 4. CONTENIDOS DEL CURSO 4.1. Programa Descriptores de la materia en el plan de estudios Programa general de contenidos Programa de prácticas Bibliografía recomendada Bibliografía básica Bibliografía complementaria Descripción del temario Tema I. Introducción a la espectroscopía 6 Tema II. Rotación molecular. Espectros rotacionales de absorción y emisión 6 Tema III. Vibración molecular. Espectros vibracionales de absorción y emisión 7 Tema IV. Espectros Raman vibracionales y rotacionales 7 Tema V. Transiciones electrónicas 8 Tema VI. Resonancia magnética 8 5. INDICACIONES METODOLÓGICAS Y ATRIBUCIÓN DE CARGA ECTS 5.1. Atribución de créditos ECTS Actividades formativas en el aula con presencia del profesor Recomendaciones para el estudio de la materia EVALUACIÓN CALENDARIO DETALLADO DE ACTIVIDADES 7.1. Grupo A Grupo B 13 1

2 1. Datos descriptivos de la materia Carácter: Obligatoria. Convocatoria: 2º cuatrimestre. Créditos: 6 ECTS (5 teórico-prácticos + 1 laboratorio). Profesorado (Profesores de la Facultad de Química, Dpto. de Química Física): Flor Rodríguez Prieto (coordinadora). Catedrática de Química Física. Teoría, seminarios y tutorías del grupo B y prácticas de laboratorio. Horario de atención al alumnado: lunes, miércoles y viernes 12 13:30 h y lunes 17 18:30 h (despacho en la Facultad de Química). Manuel Mosquera González. Catedrático de Química Física. Teoría, seminarios y tutorías del grupo A. Horario de atención al alumnado: lunes, miércoles y viernes h (despacho en el CIQUS). Juan Crugeiras Martínez. Profesor Titular de Química Física. Prácticas de laboratorio. Horario de atención al alumnado: martes 16:00 a 18:00 h, miércoles y viernes h. Ana Ríos Rodríguez. Profesora Titular de Química Física. Prácticas de laboratorio. Horario de atención al alumnado: martes y jueves h, viernes h. Carlos Vázquez Vázquez. Profesor Titular de Química Física. Prácticas de laboratorio. Horario de atención al alumnado: lunes, martes y jueves h. Idiomas en que es impartida: Los profesores usarán castellano y gallego, pero se utilizará el inglés en las presentaciones de clase y material de estudio. 2. Situación, significado e importancia de la materia en el ámbito de la titulación 2.1. Módulo al que pertenece la materia en el plan de estudios. Materias con las que se relaciona Módulo 3: Química Física. Se relaciona con las asignaturas del módulo en el que se inscribe, que en conjunto constituye la base teórica en la que se apoyan el resto de las materias de Química. Aunque contenidos relacionados con esta materia aparecerán en muchas asignaturas a lo largo de todos los estudios de Grado, hay una fuerte conexión con las asignaturas Química Física I del módulo 3 (Química Física), Análisis estructural, del módulo 7 (Formación obligatoria transversal) y Química Analítica III, del módulo 2 (Química Analítica) Papel que juega este curso en ese bloque formativo y en el conjunto del plan de estudios Esta asignatura es una pieza fundamental en el módulo de Química Física porque: 1. Permite relacionar las propiedades microscópicas de la materia que describe la Química Cuántica (Química Física I) con propiedades macroscópicas medibles. 2. Constituye una importante fuente de información sobre las propiedades de átomos y moléculas, que se utilizará para: a) Predecir las propiedades termodinámicas de la materia (estudiadas en Química Física III) a partir de las propiedades microscópicas de átomos y moléculas. Los métodos para realizar esta predicción se estudian en Química Física IV. b) Explicar la velocidad de las reacciones químicas (Química Física V). Esta asignatura proporciona los contenidos teóricos necesarios para entender los métodos espectroscópicos, ampliamente utilizados en todas las ramas de la Química como la principal fuente de información molecular. Se estudiará su aplicación en varios ámbitos de la Química, especialmente en las asignaturas Análisis estructural y Química Analítica III Conocimientos previos que los estudiantes han de poseer para cursar la asignatura Es altamente recomendable haber aprobado los módulos de Matemáticas y Física, así como la asignatura Química General I. Es muy importante haber cursado con antelación y dominar los conceptos incluidos en la asignatura Química Física I, ya que sus contenidos están directamente relacionados con los de esta asignatura. En particular, el estudiante debe dominar los siguientes conocimientos antes de cursar la asignatura: 1. Significado y utilidad de la función de onda. 2. Modelos mecanocuánticos de la partícula en una caja, del rotor rígido y del oscilador armónico. 2

3 3. Aproximación de Born-Oppenheimer y su significado para la separación de movimientos moleculares. 4. Significado de la función potencial. Niveles de energía electrónica. 5. Significado de los diferentes momentos angulares atómicos y moleculares. 3. Objetivos del aprendizaje y competencias a alcanzar por el estudiante con la asignatura 3.1. Objetivos del aprendizaje Tras haber completado satisfactoriamente esta materia, los estudiantes deben ser capaces de: Utilizar la terminología básica relacionada con la espectroscopía, nomenclatura y unidades. Explicar fenómenos relacionados con la interacción de la luz con la materia y relacionar las propiedades macroscópicas observables con las propiedades microscópicas de átomos y moléculas. Comprender los conceptos relacionados con la espectroscopía y conocer las principales técnicas espectroscópicas utilizadas en Química. Aplicar la mecánica cuántica a la interpretación de espectros moleculares y a la determinación de la estructura molecular. Comprender los aspectos cualitativos y cuantitativos de los problemas espectroscópicos y desarrollar la capacidad de resolverlos mediante técnicas numéricas y computacionales. Relacionar la espectroscopía con otras partes de la Química Física y con otras áreas de la Química, así como reconocer y valorar los fenómenos espectroscópicos en la vida diaria. Manejar instrumentación espectroscópica e interpretar los datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio de espectroscopía. Elaborar informes científicos. Tras cursar esta asignatura, el estudiante debe haber adquirido los siguientes conceptos, que son claves en ella: 1. Entendimiento y distinción de los conceptos de nivel de energía molecular, separación entre niveles, transición espectroscópica, línea espectral y distancia entre líneas espectrales. 2. Diferenciación de los espectros de absorción, emisión y Raman, distinción de los fenómenos de interacción radiación materia que los originan y diferencias básicas entre sus métodos de medida. 3. Cómo se utilizan diferentes modelos mecanocuánticos para interpretar los espectros. 4. Información que puede obtenerse de un espectro experimental. Utilidad en Química Competencias básicas y generales CB1. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio CG1. Que los graduados posean y comprendan los conceptos, métodos y resultados más importantes de las distintas ramas de la Química, con perspectiva histórica de su desarrollo. CG2. Que sean capaces de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en problemas científicos, tecnológicos o de otros ámbitos que requieran el uso de conocimientos de la Química. CG3. Que puedan aplicar tanto los conocimientos teórico-prácticos adquiridos como la capacidad de análisis y de abstracción en la definición y planteamiento de problemas y en la búsqueda de sus soluciones tanto en contextos académicos como profesionales. CG4. Que tengan capacidad de comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas en Química tanto a un público especializado como no especializado. CG5. Que sean capaces de estudiar y aprender de forma autónoma, con organización de tiempo y recursos nuevos conocimientos y técnicas en cualquier disciplina científica o tecnológica. 3

4 3.3. Competencias específicas Dentro de las competencias específicas del módulo de Química Física que figuran a continuación, en esta asignatura se hará especial hincapié en las competencias CE11, CE13, CE14, CE15, CE20, CE22, CE23, CE24 y CE25. CE3. Características de los diferentes estados de la materia y las teorías empleadas para describirlos. CE4. Tipos principales de reacción química y sus principales características asociadas. CE5. Principios de termodinámica y sus aplicaciones en Química. CE11. Relación entre propiedades macroscópicas y propiedades de átomos y moléculas individuales: incluyendo macromoléculas (naturales y sintéticas), polímeros, coloides y otros materiales. CE13. Capacidad para demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con las áreas de la Química. CE14. Resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados. CE15. Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos. CE20. Interpretación de datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan. CE22. Equilibrio entre teoría y experimentación. CE23. Reconocer y valorar los procesos químicos en la vida diaria. CE24. Comprensión de los aspectos cualitativos y cuantitativos de los problemas químicos. CE25. Capacidad para relacionar la Química con otras disciplinas Competencias transversales Se espera que los estudiantes que cursen esta asignatura desarrollen las siguientes competencias transversales: CT1. Capacidad de análisis y síntesis. CT2. Capacidad de organización y planificación. CT3. Conocimiento de una lengua extranjera. CT4. Resolución de problemas. CT5. Toma de decisiones. 4. Contenidos del curso 4.1. Programa Descriptores de la materia en el plan de estudios La interacción entre la radiación electromagnética y la materia. Espectroscopías de absorción, emisión y de dispersión Raman. Espectroscopía de resonancia magnética de espín. Laboratorio de experimentación con especial énfasis en la aplicación de las técnicas espectroscópicas al estudio de sistemas de interés químico-físico Programa general de contenidos Tema I. Introducción a la espectroscopía molecular Tema II. Rotación molecular. Espectros rotacionales de absorción y emisión Tema III. Vibración molecular. Espectros vibracionales de absorción y emisión Tema IV. Espectros Raman vibracionales y rotacionales Tema V. Transiciones electrónicas Tema VI. Resonancia magnética Programa de prácticas Práctica 1. Espectros electrónicos de absorción de colorantes. Aplicación del modelo mecanocuántico de partícula en una caja. Práctica 2. Espectro electrónico de absorción del yodo gaseoso. Análisis de su estructura vibracional. Práctica 3. Espectros de fluorescencia y Raman. 4

5 4.2. Bibliografía recomendada Bibliografía básica 1. C. N. Banwell y E. M. McCash, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, 4 a ed.; McGraw-Hill, London, Hay disponible en la biblioteca una traducción de una edición antigua de este libro, Fundamentos de Espectroscopia molecular, de C. N. Banwell, Ediciones del Castillo, 1977) 2. Peter Atkins y Julio de Paula, Physical Chemistry, 9ª ed.; Oxford Univ. Press, Oxford, ISBN: Este libro está disponible también dividido en dos volúmenes, de la editorial W. H. Freeman. Para esta asignatura se usará el volumen 2: Quantum Chemistry, Spectroscopy, and Statistical Thermodynamics; W. H. Freeman, ISBN Está traducida una edición anterior de este libro: Peter Atkins y Julio de Paula, Química Física, 8ª ed.; Editorial Médica Panamericana, Buenos Aires, Bibliografía complementaria Espectroscopía en internet Existen innumerables páginas en internet que tratan aspectos espectrocópicos. Una de las más completas y de nivel adecuado para este curso es: Libros de texto de Química Física complementarios 3. J. Bertran Rusca y J. Núñez Delgado, Química Física, Vol. I, Ariel, Barcelona, Ira N. Levine, Physical Chemistry, 6 th ed.; McGraw-Hill, Boston, (se han publicado también traducciones de ediciones anteriores de este libro). 5. Thomas Engel y Philip Reid, Química Física; Pearson Educación, Madrid, Keith J. Laidler, John H. Meiser y Bryan C. Sanctuary, Physical Chemistry, 4 th ed.; Houghton Mifflin Company, Boston, Está traducida una edición anterior de este libro: Keith J. Laidler y John H. Meiser, Fisicoquímica, 2ª ed.; Compañía Editorial Continental, México, Libros de problemas 7. Luis Carballeira Ocaña e Ignacio Pérez Juste, Problemas de Espectroscopía Molecular; Netbiblo, Oleiros (Coruña), Charles Trapp, Marshall Cady y Carmen Giunta, Student's solutions manual to accompany Atkins' Physical Chemistry 9 th ed.; Oxford University Press, Oxford, J. Bertran Rusca y J. Núñez Delgado, Problemas de Química Física, Delta, Madrid, Ira N. Levine, Problemas de Fisicoquímica; Schaum (McGraw-Hill), Madrid, Ira N. Levine, Student solutions manual to accompany Physical Chemistry; McGraw-Hill, Boston, Juan Manuel Pérez Martínez, Ángel Luis Esteban Elum y María Paz Galache Payá, Problemas resueltos de Química Cuántica y Espectroscopía Molecular; Univ. de Alicante, Alicante, Libros de espectroscopía complementarios 13. J. M. Hollas, Basic Atomic and Molecular Spectroscopy; Wiley Interscience & Royal Society of Chemistry, La serie Oxford Chemistry Primers, de Oxford University Press (Oxford) tiene varios libros de introducción a diversos aspectos de la Espectroscopía: 14. W. G. Richards y P. R. Scott, Energy Levels in Atoms and Molecules (nº 26, 1994). 15. P. J. Hore, Nuclear Magnetic Resonance (nº 32, 1995). 16. J. M. Brown, Molecular Spectroscopy (nº 55, 1998). 17. S. Duckett y B. Gilbert, Foundations of Spectroscopy (nº 78, 2000). 5

6 Libros de espectroscopía avanzados 18. I. N. Levine, Espectroscopía Molecular; Editorial AC, Madrid, J. M. Hollas, Modern Spectroscopy, 4ª ed.; John Wiley & Sons, Chichester (G.B.), Descripción del temario TEMA I. INTRODUCCIÓN A LA ESPECTROSCOPÍA 1. Sentido del tema Esta asignatura está dedicada al estudio de la Espectroscopía y de algunas de sus aplicaciones en Química. En este primer tema hacemos una introducción general a esta ciencia, para comprender su esencia: las moléculas tienen niveles de energía cuantizados, pudiendo producirse transiciones entre ellos mediante la intervención de la radiación electromagnética. El estudio de la radiación cuando interacciona con los sistemas moleculares nos permite obtener información de los niveles de energía molecular y, a partir de ellos, otras muchas propiedades moleculares, incluyendo su estructura. Explicaremos en este tema las variables de un espectro y los factores que las determinan. Introduciremos el origen y el concepto de reglas de selección: reglas que nos permiten saber si una transición está permitida o no. 2. Epígrafes del tema Introducción. Niveles de energía molecular. Absorción y emisión de radiación. Momento de transición, reglas de selección y espectros. Intensidad de las líneas espectrales. Población de los niveles de energía: la distribución de Boltzmann. Técnicas experimentales. Ley de Lambert-Beer. 3. Bibliografía Uno de los libros de texto recomendado, Physical Chemistry de Atkins, dedica el capítulo inicial del libro (Fundamentals) al estudio de algunos conceptos básicos. Es conveniente que estudies los apartados F5, F6 y F7, ya que incluyen la distribución de Boltzmann, radiación electromagnética, etc. El estudio de la Espectroscopía se inicia con los espectros atómicos en el capítulo 9 (apartado 9.3. En la 8ª edición traducida es el capítulo 10). Es conveniente que leas este apartado. En el capítulo 12 (en la versión castellana, 8ª edición, es el capítulo 13) se presenta la introducción general a la Espectroscopía, objeto principal de este tema. En el libro Fundamentals of Molecular Spectroscopy, de Banwell y McCash, se presenta una introducción completa a la Espectroscopía en el capítulo 1. Además, la materia de este tema puede consultarse en los libros nº 3, 4, 5, 6, 13, 14, 16 y 17 citados en la Bibliografía general. Para consultas de mayor nivel, los textos nº 18 y 19 resultan adecuados. Siempre que sea posible, se recomienda la consulta de libros en inglés como medio para llegar a dominar el inglés científico, indispensable para un químico. 4. Actividades a desarrollar Se dedicarán a este tema cuatro clases expositivas y dos interactivas. Se recomienda acudir regularmente a las clases expositivas, consultar el tema tratado en los libros recomendados y resolver personalmente y en grupo los problemas propuestos. Se valorará la participación activa en los seminarios. TEMA II. ROTACIÓN MOLECULAR. ESPECTROS ROTACIONALES DE ABSORCIÓN Y EMISIÓN 1. Sentido del tema En este tema estudiaremos la espectroscopía rotacional, que permite investigar las transiciones entre niveles de energía molecular asociados a la rotación de las moléculas en fase gas y determinar a partir de ellas la estructura molecular. Aplicaremos en primer lugar modelos mecanocuánticos sencillos para describir los niveles de energía asociados a los movimientos de rotación molecular y deduciremos los espectros que se originan por transiciones entre estos niveles de energía. Estudiaremos las técnicas de espectroscopía rotacional de absorción y emisión, que aparecen generalmente en el rango de las microondas. A partir de estas técnicas obtenemos las diferencias de energía entre los niveles de rotación molecular, lo que nos permite conocer la estructura molecular cuando aplicamos un modelo mecanocuántico al comportamiento molecular. 6

7 2. Epígrafes del tema Momentos de inercia y niveles de energía rotacional. Transiciones rotacionales de absorción y emisión. Espectroscopía de microondas. 3. Bibliografía Este tema puede consultarse en los libros de texto recomendados: Capítulo 2 del libro de Banwell y McCash y capítulo 12 del libro de Atkins y De Paula (en la versión castellana, 8ª edición, es el capítulo 13). Puede resultar útil también consultar este tema en los libros nº 4, 5, 6, 13, 14, 16 y 17 citados en la Bibliografía general. Para un nivel avanzado, los textos nº 18y 19 resultan adecuados. 4. Actividades a desarrollar Se dedicarán a este tema cuatro clases expositivas y dos interactivas. Es muy útil leer este tema, o aspectos concretos del mismo, en los textos recomendados y en algún otro texto, especialmente cuando el modo de abordarlo en un libro concreto no nos satisfaga plenamente. Es posible que leyendo otro texto lleguemos a comprender ideas que en otra redacción nos pueden parecer oscuras. El esfuerzo de intentar comprender un texto es una tarea que debe hacerse para llegar a dominar las técnicas de autoaprendizaje. La capacidad de aprender por uno mismo es muy necesaria en cualquier tarea profesional. TEMA III. VIBRACIÓN MOLECULAR. ESPECTROS VIBRACIONALES DE ABSORCIÓN Y EMISIÓN 1. Sentido del tema En este tema iniciamos el estudio de una técnica espectroscópica de gran importancia en Química, la espectroscopía vibracional. En primer lugar describiremos mediante modelos mecanocuánticos los niveles de energía asociados a los movimientos de vibración molecular y deduciremos los espectros que se originan por transiciones entre estos niveles de energía. Veremos también cómo los espectros vibracionales nos dan información sobre los modos de vibración de las moléculas y la fortaleza de los enlaces. Estudiaremos en este tema las técnicas de espectroscopía vibracional de absorción (espectroscopía de infrarrojo) y su utilidad en análisis químico. 2. Epígrafes del tema I. Vibración de moléculas diatómicas: modelos de oscilador armónico y anarmónico. Transiciones vibracionales de absorción y emisión. Espectroscopía de infrarrojo. II. Vibración de moléculas poliatómicas. Modos normales de vibración. Reglas de selección. Espectros de infrarrojo de moléculas poliatómicas. III. Interacción de la rotación y la vibración molecular. Espectros de absorción de rotación-vibración de moléculas diatómicas. 3. Bibliografía En el capítulo 3 del libro de Banwell y McCash y el capítulo 12 del libro Physical Chemistry de Atkins (en la versión castellana, 8ª edición, es el capítulo 13) se presenta el estudio de los espectros de vibración, objeto principal de este tema. Además, este tema puede consultarse en los libros nº 4, 5, 6, 13, 14, 16 y 17 citados en la Bibliografía general. Para consultas de mayor nivel, los textos nº 18 y 19 resultan adecuados. 4. Actividades a desarrollar Se dedicarán a este tema seis clases expositivas y dos interactivas. Además de acudir a las clases expositivas y trabajar los problemas propuestos en las clases interactivas, puede serte de utilidad consultar páginas o videos disponibles en internet. Por ejemplo, el siguiente video, preparado con textos del Premio Nobel Linus Pauling, explica el movimiento de vibración molecular: TEMA IV. ESPECTROS RAMAN VIBRACIONALES Y ROTACIONALES 1. Sentido del tema En este tema estudiaremos la espectroscopía Raman, que se basa en un tipo de interacción de la radiación y la materia diferente a las estudiadas hasta el momento. Mientras que en los temas anteriores hemos estudiado técnicas basadas en la absorción y emisión de radiación por las moléculas, la espectroscopía Raman se origina en el fenómeno de la dispersión de radiación. Estudiaremos las técnicas de espectroscopía Raman rotacional y vibracional. 7

8 Recalcaremos que estas técnicas son muy diferentes de las de absorción desde el punto de vista experimental, con mecanismo de interacción entre la radiación y la materia también diferente, pero de ellas obtenemos al final el mismo tipo de información: las diferencias de energía entre los niveles de energía molecular, que nos permiten conocer las propiedades moleculares. Veremos también la utilidad de estos espectros en química y en otros ámbitos científicos. 2. Epígrafes del tema Un nuevo tipo de interacción radiación-materia: la dispersión de radiación. Dispersión Rayleigh y Raman. Los espectros Raman. Espectros Raman vibracionales de moléculas diatómicas. Espectros Raman vibracionales de moléculas poliatómicas. Espectros Raman rotacionales de moléculas diatómicas. Aplicaciones de la espectroscopía Raman. 3. Bibliografía El contenido de este tema está recogido en el capítulo 4 del libro recomendado de Banwell y McCash y en el capítulo 12 del libro de Atkins y De Paula. En el primero de estos libros, la materia se recoge en un capítulo independiente, mientras que en el segundo, sus contenidos aparecen dispersos en el tema 12, donde se tratan primero las espectroscopías rotacionales (tanto de absorción y emisión como Raman) y después las vibracionales (absorción y Raman). El tema puede consultarse también en la bibliografía complementaria descrita más arriba. 4. Actividades a desarrollar Se dedicarán a este tema tres clases expositivas y dos interactivas. Aquellos estudiantes que tengan especial dificultad con los conceptos introducidos en este tema deberán contactar con los profesores para recibir el apoyo necesario. TEMA V. TRANSICIONES ELECTRÓNICAS 1. Sentido del tema En este tema estudiaremos los espectros de absorción y emisión de luz visible y ultravioleta, que se originan por transiciones entre estados electrónicos de átomos y moléculas y proporcionan información importante sobre la naturaleza de esos estados. Además, conoceremos también los mecanismos de desactivación que siguen las moléculas electrónicamente excitadas formadas por absorción de luz, tanto los mecanismos de desactivación radiante por emisión espontánea (fluorescencia y fosforescencia) y emisión estimulada (mecanismo base de los láseres), como algunos de los mecanismos de desactivación sin emisión de radiación, como las reacciones químicas en estados electrónicos excitados (reacciones fotoquímicas). Veremos además algunas consecuencias de la absorción de luz, como el color de los objetos o la visión, y aplicaciones de la fluorescencia en bioquímica. 2. Epígrafes del tema I. Características de las transiciones electrónicas Espectros electrónicos atómicos. Espectros electrónicos de moléculas diatómicas. Estructura vibracional de los espectros electrónicos. Factores de Franck-Condon. Espectros electrónicos de moléculas poliatómicas. II. Desactivación de los estados electrónicos excitados Fluorescencia y fosforescencia. El láser. Moléculas en estado electrónico excitado y Fotoquímica. 3. Bibliografía Este tema está recogido en los capítulos 5 y 6 del libro de Banwell y McCash y en el capítulo 13 del libro de Atkins y De Paula (en la versión castellana, 8ª edición, es el capítulo 14). Además, este tema puede consultarse en los libros nº 4, 5, 6, 13, 14, 16 y 17 citados en la Bibliografía. 4. Actividades a desarrollar Se dedicarán a este tema seis clases expositivas y dos interactivas. Se recomienda acudir regularmente a las clases expositivas, consultar el tema tratado en los libros recomendados, trabajar los problemas propuestos y participar activamente en las clases de seminario. TEMA VI. RESONANCIA MAGNÉTICA 1. Sentido del tema La resonancia magnética nuclear es una de las técnicas espectroscópicas más usadas actualmente en Química. Estudiaremos cómo se ve afectada la frecuencia de resonancia de un núcleo magnético por su entorno electrónico y 8

9 por la presencia de núcleos magnéticos en sus proximidades, y por ello el análisis de estas frecuencias constituye una herramienta fundamental para el análisis de la estructura molecular de los compuestos químicos. Estudiaremos también la resonancia de espín electrónico, que es muy útil para la determinación de propiedades de especies con electrones desapareados. 2. Epígrafes del tema I. Efecto de los campos magnéticos en electrones y núcleos Niveles de energía de electrones y núcleos en un campo magnético. Espectroscopía de resonancia magnética. II. Resonancia magnética nuclear (RMN) El espectrómetro de RMN. El desplazamiento químico. Estructura fina de los espectros. Influencia de equilibrios conformacionales y procesos de intercambios atómicos en los espectros de RMN. Aplicación en medicina: imagen por resonancia magnética. III. Resonancia de espín electrónico (RSE) o resonancia paramagnética electrónica (EPR) El espectrómetro de RSE. El factor g. Estructura hiperfina. Aplicación en bioquímica: marcadores de espín. 3. Bibliografía Además del capítulo 14 del libro de Química Física de Atkins (en la versión castellana, 8ª edición, es el capítulo 15) y del capítulo 7 del libro de Banwell y McCash, este tema puede consultarse en los libros nº 3, 4, 5, 6, 15 y 17, citados en la bibliografía general. 4. Actividades a desarrollar Se dedicarán a este tema cinco clases expositivas y dos interactivas. Se recomienda acudir regularmente a las clases expositivas, consultar el tema tratado en los libros recomendados y trabajar con detalle los problemas propuestos. Se valorará positivamente la participación activa en los seminarios. 5. Indicaciones metodológicas y atribución de carga ECTS 5.1. Atribución de créditos ECTS TRABAJO EN EL AULA HORAS TRABAJO PERSONAL DEL ESTUDIANTE HORAS Clases expositivas en grupo grande 28 Estudio autónomo individual o en grupo 50 Clases interactivas en grupo reducido (Seminarios) 12 Resolución de ejercicios, u otros trabajos 24 Tutorías en grupo muy reducido 2 Preparación de presentaciones, elaboración de ejercicios propuestos. 10 Prácticas de laboratorio 14 Preparación del trabajo de laboratorio y elaboración de la memoria de las prácticas Total horas trabajo presencial en el aula o en el laboratorio 56 Total horas trabajo personal del estudiante Actividades formativas en el aula con presencia del profesor A) Clases expositivas en grupo grande Lección impartida por el profesor que puede tener formatos diferentes (teoría, problemas y/o ejemplos generales, directrices generales de la materia ). Las clases se impartirán con apoyo de medios audiovisuales y las presentaciones estarán disponibles para los alumnos en el aula virtual de la asignatura. B) Clases interactivas en grupo reducido (seminarios) Clase teórico/práctica en la que se proponen y resuelven aplicaciones de la teoría, problemas, ejercicios El estudiante participa activamente en estas clases. Para cada tema del programa se propondrán a los estudiantes una serie de problemas, algunos de los cuales serán resueltos en estas clases. La asistencia a estas clases es obligatoria. 9

10 C) Clases prácticas de laboratorio En estas clases los estudiantes adquieren las habilidades propias de un laboratorio de Espectroscopía y consolidan los conocimientos adquiridos en las clases de teoría. La asistencia a estas clases es obligatoria. La práctica no realizada se recuperará de acuerdo con el profesor y dentro del horario previsto para la asignatura. Para estas clases, el estudiante dispondrá con antelación del Manual de Laboratorio, a fin de que se prepare convenientemente antes de realizar las prácticas. El estudiante deberá acudir a cada sesión de prácticas conociendo perfectamente la tarea que ha de realizar. La organización de las prácticas debe consultarse en el Manual de Laboratorio de la asignatura. D) Tutorías en grupo muy reducido Tutorías programadas por el profesor y coordinadas por el Centro. Supondrán para cada estudiante 2 horas, según la programación previamente establecida y publicada. Se proponen actividades como la supervisión de trabajos dirigidos, aclaración de dudas sobre problemas, ejercicios, lecturas u otras tareas propuestas, presentación, exposición, debate o comentario de trabajos individuales o realizados en pequeños grupos. La asistencia a estas clases es obligatoria. La guía docente de la asignatura, el manual de laboratorio, los boletines de problemas y soluciones, varios exámenes de años anteriores y el material presentado en clase estarán disponibles en el aula virtual de la asignatura. También habrá en el aula virtual foros de discusión de la materia abiertos a los estudiantes Recomendaciones para el estudio de la materia Es importante mantener el estudio de la materia al día. Una vez finalizada la lectura de un tema en el manual de referencia, es útil hacer un resumen de los puntos importantes, identificando las ecuaciones básicas y asegurándose de conocer tanto su significado como las condiciones en las que se pueden aplicar. La resolución de problemas es fundamental para el aprendizaje de esta materia. Puede resultar de ayuda el seguir estos pasos: (1) Hacer una lista con toda la información relevante que proporciona el enunciado (2) Hacer una lista con las cantidades que se deban calcular y si es posible un esquema de los datos relevantes y la información buscada. (3) Identificar las ecuaciones a utilizar en la resolución del problema y aplicarlas correctamente. Estas y otras recomendaciones para el estudio de la Química Física y para la resolución de problemas se recogen en las secciones 1.9 (capítulo 1) y 2.12 (capítulo 2) del libro de Química Física de I. N. Levine (nº 3) citado en la bibliografía. Es imprescindible la preparación de las prácticas antes de la entrada en el laboratorio. En primer lugar, se deben repasar los conceptos teóricos importantes en cada experimento y, a continuación, es necesario leer con atención el guion de la práctica y la bibliografía recomendada, intentando entender los objetivos y el desarrollo del experimento propuesto. Cualquier duda que pudiera surgir deberá ser consultada con el profesor o profesora. Se recomienda consultar regularmente el aula virtual de la asignatura, donde estará disponible la guía docente de la asignatura, los guiones de las prácticas, boletines de problemas y soluciones y otro material complementario para ayudar al alumnado en su estudio (transparencias, enlaces web, etc.). Animamos a todos los estudiantes a consultar todas sus dudas directamente con los profesores en el horario de atención a los alumnos recogido al inicio de esta guía. 6. Evaluación La calificación de las alumnas y alumnos se hará mediante evaluación continua y la realización de un examen final. La calificación del estudiante no será inferior a la del examen final ni a la obtenida ponderándola con la evaluación continua, dándole a ésta un peso del 40 %. Para aprobar la asignatura se requiere obtener la calificación de Apto en las prácticas de laboratorio. El examen final incluirá una parte con cuestiones conceptuales y problemas (7,5 puntos) y otra parte con cuestiones relativas a las prácticas de laboratorio (2,5 puntos). En la evaluación continua se valorará el trabajo personal del estudiante a lo largo del curso a través de los siguientes aspectos: a) Notas de las pruebas tipo test realizadas en los seminarios al finalizar cada tema (50 %). Los estudiantes que no asistan a alguna de esas clases obligatorias tendrán un 0 en el examen correspondiente. 10

11 b) Participación del estudiante en seminarios, tutorías y foros del aula virtual de la asignatura (10 %). c) Prácticas de laboratorio (40 %). Se valorará la preparación de las prácticas antes de su inicio (mediante un breve test al comienzo), la calidad del trabajo realizado en el laboratorio y del informe escrito presentado. Para obtener la calificación de Apto en las prácticas de laboratorio se requiere: i) Asistir a todas las prácticas de la asignatura. El estudiante que por causa justificada no pueda asistir a una sesión de prácticas habrá de recuperarla de acuerdo con el profesor y dentro del horario previsto para la materia. ii) Llevar a cabo con corrección el trabajo en el laboratorio y entregar al finalizar cada práctica los resultados de los análisis espectroscópicos realizados en un archivo informático correctamente elaborado. iii) Entregar un informe completo de una de las prácticas realizadas, escrito individualmente y presentado en el plazo de 12 días lectivos tras haber finalizado las prácticas. Debe tenerse en cuenta: Salvo causa justificada, la no presentación del informe en el plazo requerido será causa de obtención de una calificación de No Apto en las prácticas. La existencia de plagio en el informe, puesto de manifiesto por la inclusión de párrafos copiados de libros u otros documentos sin reelaboración y sin cita de los autores o fuentes, tendrá como consecuencia la obtención de una calificación de No Apto en el trabajo de laboratorio. También se considerará plagio la existencia de algún párrafo significativo esencialmente coincidente en los informes de varios alumnos, cuando ello indique que el informe no ha sido realizado de forma individual. En el caso de que el estudiante presente un informe con errores graves o que no refleje adecuadamente el trabajo de laboratorio, se le requerirá para que lo corrija en un plazo no inferior a 7 días. Si la nueva versión presentada sigue sin cumplir los requisitos mínimos de calidad, el estudiante obtendrá la calificación de No Apto en el trabajo de laboratorio. Los estudiantes repetidores que hayan obtenido la calificación de Apto en las prácticas de laboratorio en los dos cursos inmediatamente anteriores podrán optar (si así lo desean) por no repetirlas y conservar la nota de evaluación continua de prácticas obtenida. No obstante, en el examen final habrán de responder también a las preguntas de prácticas. Los estudiantes repetidores que hayan obtenido la calificación de No Apto en las prácticas de laboratorio pero hayan aprobado la parte teórica de la asignatura en los dos cursos inmediatamente anteriores podrán conservar en el presente curso las notas de la parte teórica obtenida anteriormente, tanto de la evaluación continua (60 % de la nota) como del examen final (75 % de la nota). También podrán optar a mejorar esas notas participando en las actividades de evaluación correspondientes. Estos estudiantes tendrán que repetir las prácticas por completo, presentar un nuevo informe y realizar la parte de prácticas del examen final. Recomendaciones para la evaluación Recomendamos estudiar los conceptos de la asignatura utilizando libros de texto en lugar de apuntes tomados en clase. Los libros tienen siempre una precisión y profundidad que los apuntes no pueden alcanzar, facilitando por tanto la mejor comprensión de la materia. La capacidad de resolver los problemas propuestos es un buen indicador de la preparación del estudiante para afrontar el examen final de la asignatura. Es recomendable que aquellos estudiantes que encuentren dificultades importantes para resolver las actividades propuestas consulten a los profesores en las horas de tutoría, para analizar los problemas e intentar resolverlos. Es muy importante a la hora de preparar el examen resolver algunos de los ejercicios que figuran al final de cada uno de los capítulos del libro de texto recomendado. Recomendaciones para la recuperación Recomendamos a los estudiantes que no superen con éxito el proceso de evaluación que comenten con los profesores en horas de tutorías las dificultades encontradas en el aprendizaje de los contenidos de la asignatura. El profesor podrá aclarar dudas, orientar el estudio y proporcionar material adicional (cuestiones, ejercicios, exámenes, etc.) para reforzar el aprendizaje de la materia. 7. Calendario detallado de actividades 11

12 Grado en Química USC 7.1. Calendario detallado de actividades. Grupo A. Curso Ene./Feb. L Ma Mi J V Hora/Día 25 E 26 E 27 E 28 E 29 E E 1 E 2 E 3* Hora/Día S E 4 E 5 S2 1 E 6* Hora/Día S E 7 S2 2 E 8* Hora/Día S E 9 E 10 S2 3 E 11* Hora/Día S E 12 E 13 S2 4 E 14* Marzo L Ma Mi J V Hora/Día 29 F S E 15 E 16 S2 5 E 17* P1 P2 Hora/Día S E 18 E 19 S2 6 E 20* P3 P1 Hora/Día T2 T5 S S2 7 T3 T6 T4 T P1 P1 P2 P2 P2 Hora/Día Abril L Ma Mi J V Hora/Día 28 M 29 M 30 M 31 M 1 S E 21 E 22 S2 8 E 23* P3 P3 P3 Hora/Día S E 24 E 25 S2 9 E 26* Hora/Día S E 27 E 28 S2 10 Hora/Día S S2 11 S1 11 S Hora/Día T2 T T3 T6 T4 T1 Mayo L Ma Mi J V Hora/Día Hora/Día Examen Final: 27 Mayo 2016, 10 h, aula Biología Examen Recuperación: 8 Julio 2016, 16 h, aula Biología E S1 T1 P1 Clases expositivas Aula de Biología Días marcados* Aula de Química Técnica Seminarios, grupo S1 S1: Aula de Química Analítica S2: Aula de Química Inorgánica Tutorías, grupo T1 T1: Aula Q. Orgánica T2: Aula Q. Física T3: Aula 2.11 T4: Aula 2.11 T5: Aula Q. Física T6: Aula Q. Inorgánica Prácticas de laboratorio, grupo P1 Sin clase o día festivo 12

13 Grado en Química USC 7.2. Calendario detallado de actividades. Grupo B. Curso Ene./Feb. L Ma Mi J V Hora/Día 25 E 26 E 27 E 28 E 29 E E 1 E 2 E 3 Hora/Día E 4 E 5 S4 1 S3 1 E 6 Hora/Día E 7 S4 2 S3 2 E 8 Hora/Día E 9 E 10 S4 3 S3 3 E 11 Hora/Día E 12 E 13 S4 4 S3 4 E 14 Marzo L Ma Mi J V Hora/Día 29 F E 15 E 16 S4 5 S3 5 E Hora/Día E 18 E 19 S4 6 S3 6 E P4 P5 P6 Hora/Día T8 T E 21 T9 T12 S4 7 S3 7 T10 T Hora/Día Abril L Ma Mi J V Hora/Día 28 M 29 M 30 M 31 M E 22 E 23 S4 8 S3 8 E P4 P4 Hora/Día E 25 E 26 S4 9 S P4 P5 P5 P5 Hora/Día E 27 E 28 S4 10 S P6 P6 P6 Hora/Día S4 11 S4 11 S4 12 S3 12 Hora/Día T8 T T9 T12 T10 T7 Mayo L Ma Mi J V Hora/Día Hora/Día Examen Final: 27 Mayo 2016, 10 h, aula Biología Examen Recuperación: 8 Julio 2016, 16 h, aula Biología E S4 T7 P5 Clases expositivas Aula de Química Física Seminarios, grupo S4 S3: Aula de Química General S4: Aula de Química Física Días marcados *: aula de Q. Física Tutorías, grupo T7 T7: Aula 3.11 T8: Aula 2.12 T9: Aula 2.12 T10: Aula Q. Analítica T11: Aula Q. Técnica T12: Aula Matemáticas Prácticas de laboratorio, grupo P5 Sin clase o día festivo 13