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 generales Competencias específicas Competencias transversales 4 4. CONTENIDOS DEL CURSO 4.1. Programa 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): Manuel Mosquera González. Catedrático de Química Física. Teoría y seminarios de los temas 2, 3 y 4. Horario de atención al alumnado: Martes, miércoles y jueves h (despacho en la Facultad de Química en período de clases, y en el CIQUS fuera de ese período). Flor Rodríguez Prieto (coordinadora). Catedrática de Química Física. Teoría y seminarios de los temas 1 y 5, y prácticas de laboratorio. Horario de atención al alumnado: Lunes h y 16:30-18:30 h y viernes h (despacho en la Fac. de Química). Saulo Vázquez Rodríguez. Profesor Titular de Química Física. Prácticas de laboratorio. Horario de atención al alumnado: Lunes, martes y miércoles h (despacho en el CIQUS). Carlos Vázquez Vázquez. Profesor Titular de Química Física. Teoría y seminarios del tema 6. Horario de atención al alumnado: Lunes, martes y jueves h (despacho en la Facultad de Química en período de clases, y en el Instituto Tecnológico fuera de ese período). Idiomas en que es impartida: Castellano y Gallego 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 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 las asignaturas Química General I y Química Física I, ya que sus contenidos están directamente relacionados con los contenidos de esta asignatura. Los principales conceptos que deben dominarse antes de cursar la asignatura son: 1. Significado y utilidad de la función de onda. 2. Aproximación de Born-Oppenheimer y su significado para la separación de movimientos moleculares. 3. Significado de la función potencial. Niveles de energía electrónica. 4. Significado de los momentos angulares moleculares y el espín. 2

3 3. Objetivos del aprendizaje y competencias a alcanzar por el estudiante con la asignatura 3.1. Objetivos del aprendizaje Utilizar la terminología relacionada con la espectroscopía molecular. 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. Conocer y comprender conceptos relacionados con la espectroscopía y las principales técnicas espectroscópicas. Aplicar la mecánica cuántica a la interpretación de espectros moleculares y 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. Desarrollar una actitud crítica de perfeccionamiento en la labor experimental. Elaborar informes científicos Competencias generales Tras haber cursado esta asignatura, se espera que los estudiantes sean capaces de: Demostrar conocimiento y comprensión de los conceptos, métodos y teorías más importantes relacionados con la espectroscopía y su aplicación en química. Aplicar ese conocimiento y comprensión a la resolución de problemas cualitativos y cuantitativos. Evaluar, interpretar y sintetizar datos e información espectroscópica. Reconocer e implementar buenas prácticas en el laboratorio de espectroscopía. Presentar por escrito procedimientos, resultados y discusiones científicas sobre Espectroscopía a un público informado. Estudiar y aprender de forma autónoma nuevos conocimientos y técnicas en espectroscopía Competencias específicas Tras haber completado satisfactoriamente esta materia, los estudiantes deben estar familiarizados con los siguientes aspectos de la Química: Terminología básica relacionada con la espectroscopía, nomenclatura y unidades. Relación entre las propiedades macroscópicas puestas de manifiesto en la interacción de la luz con la materia y las propiedades de los átomos y las moléculas constituyentes. Las diferentes clases de espectros (de absorción, emisión y Raman) y sus aplicaciones. Características principales de los espectros, las variables que influyen en ellos y la información estructural que pueden proporcionar. La teoría para describir la rotación y vibración molecular y su utilización para la interpretación de los espectros moleculares y la determinación de parámetros estructurales de las moléculas. Interpretación de espectros electrónicos de absorción y emisión. Mecanismos de desactivación de estados electrónicos excitados. Efecto del campo magnético sobre los niveles energéticos de electrones y núcleos. Espectros de resonancia magnética y su aplicación a la determinación de la estructura molecular. Tras haber completado satisfactoriamente esta materia, los estudiantes deben poseer las siguientes competencias prácticas: Demostrar conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas 3

4 con la espectroscopía. Resolución de problemas de espectroscopía cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados. Evaluación, interpretación y síntesis de datos e información espectroscópica. Manejo de instrumentación espectroscópica básica. Interpretación y tratamiento de datos procedentes de observaciones y medidas en un laboratorio de espectroscopía en términos de su significación y de las teorías que la sustentan. Presentación de informes científicos de experimentos realizados en un laboratorio de Espectroscopía. Reconocimiento y valoración de los procesos de interacción de la luz y la materia en la vida diaria. Relación de la espectroscopía con otras disciplinas. Ideas clave de la asignatura: 1. Claro entendimiento y distinción de los conceptos de nivel de energía molecular, separación entre niveles, transición espectroscópica, línea espectral y distancia entre líneas espectrales. 2. Reconocimiento 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. Información que puede obtenerse de un espectro experimental. Qué nos dice la posición de las líneas y su intensidad? 4. Origen del efecto del campo magnético sobre los niveles energéticos de electrones y núcleos Competencias transversales Se espera que los estudiantes que cursen esta asignatura desarrollen las siguientes competencias transversales: Aplicación de conocimientos en la práctica, en particular la resolución de problemas de naturaleza cualitativa y cuantitativa. Capacidad de análisis y síntesis. 4. Contenidos del curso 4.1. Programa Programa general de contenidos Tema I. Tema II. Introducción a la espectroscopía molecular 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 Bibliografía recomendada Bibliografía básica 1. C. N. Banwell y E. M. McCash, Fundamentals of Molecular Spectroscopy, 4 a ed.; McGraw-Hill, London,

5 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. Ira N. Levine, Physical Chemistry, 6 th ed.; McGraw-Hill, Boston, (se han publicado también traducciones de ediciones anteriores de este libro). 4. 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 6. 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, 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 11. 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: 12. W. G. Richards y P. R. Scott, Energy Levels in Atoms and Molecules (nº 26, 1994). 13. P. J. Hore, Nuclear Magnetic Resonance (nº 32, 1995). 14. J. M. Brown, Molecular Spectroscopy (nº 55, 1998). 15. S. Duckett y B. Gilbert, Foundations of Spectroscopy (nº 78, 2000). Libros de espectroscopía avanzados 16. I. N. Levine, Espectroscopía Molecular; Editorial AC, Madrid, J. M. Hollas, Modern Spectroscopy, 4ª ed.; John Wiley & Sons, Chichester (G.B.),

6 4.3. 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 las diferencias de energía entre los niveles moleculares y, a partir de ellas, 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, 11, 12, 14 y 15 citados en la Bibliografía general. Para consultas de mayor nivel, los textos nº 16 y 17 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 una interactiva. 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 positivamente 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 de ellos deducir 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 la zona de microondas del espectro electromagnético, o infrarrojo lejano para moléculas pequeñas. A partir de estas técnicas obtenemos las diferencias de energía entre los niveles de rotación molecular, lo que nos permite conocer la estructura de la molécula aplicando un modelo mecanocuántico. 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 6

7 también consultar este tema en los libros nº 3, 4, 5, 11, 12, 14 y 15 citados en la Bibliografía general. Para un nivel avanzado, los textos nº 16 y 17 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 3, 4, 5, 11, 12, 14 y 15 citados en la Bibliografía general. Para consultas de mayor nivel, los textos nº 16 y 17 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. 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. 7

8 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: mecanismos de desactivación radiante por emisión espontánea (fluorescencia y fosforescencia) y emisión estimulada (mecanismo base de los láseres), mecanismos de desactivación sin emisión de radiación, y 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 3, 4, 5, 11, 12, 14 y 15 citados en la Bibliografía. 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, 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 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. 8

9 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, 13 y 16, citados en la bibliografía general. 4. Actividades a desarrollar Se dedicarán a este tema seis clases expositivas y tres 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 debe participar 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. 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. 9

10 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. Para ello, ha de leer atentamente el guion de la práctica, consultar la bibliografía correspondiente y preguntar las posibles dudas a los profesores. La organización y evaluación 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 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, 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, las transparencias presentadas en clase, los guiones de las prácticas, boletines de problemas y soluciones, exámenes de años anteriores y otro material complementario para ayudar al alumnado en su estudio. 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 Es requisito indispensable para aprobar la asignatura que el estudiante asista a todas las prácticas de laboratorio y alcance la calificación de Apto en el trabajo de laboratorio. 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. La calificación de las alumnas y alumnos se hará mediante evaluación continua (con un peso del 100 %) y la realización de un examen final. La calificación del estudiante no será inferior a la del examen final ni a la obtenida en la evaluación continua. Es requisito imprescindible para obtener una nota de evaluación continua diferente de cero que los estudiantes asistan al menos a 10 clases interactivas y participen activamente al menos en una tutoría. Las faltas deberán ser justificadas documentalmente, aceptándose razones de examen y de salud, así como aquellos casos contemplados en la normativa universitaria vigente. En la evaluación continua se tendrán en cuenta los siguientes aspectos: a) Notas de las pruebas escritas realizadas (máximo 8 puntos). Estas pruebas se anunciarán en clase y en el aula virtual al menos con una semana de antelación. b) Prácticas de laboratorio (máximo 2 puntos). Para obtener la calificación de apto en las prácticas de laboratorio, los estudiantes habrán de asistir a todas las prácticas, realizar con corrección el trabajo práctico, escribir durante las sesiones un cuaderno de laboratorio que refleje adecuadamente el estudio realizado y presentar un informe escrito de una de las prácticas realizadas. La nota final de laboratorio se obtendrá a través de la realización de un examen. 10

11 La existencia de plagio en la libreta o el informe de laboratorio, la presentación de párrafos copiados del manual de prácticas o coincidentes entre varios alumnos, tendrá como resultado la obtención de una calificación de No Apto en el trabajo de laboratorio, y por tanto suspenso en la asignatura. c) Podrá concederse hasta 1 punto adicional a aquellos estudiantes que muestren una calidad excepcional de su trabajo en las clases de seminario, tutorías o laboratorio, o en los trabajos presentados. El examen final incluirá una parte con cuestiones conceptuales y problemas (8 puntos) y otra parte con cuestiones relativas a las prácticas de laboratorio (2 puntos). Los estudiantes que obtengan al menos 5 puntos en la evaluación continua y hayan obtenido apto en las prácticas de laboratorio pueden optar por no presentarse al examen final y conservar como definitiva la nota de la evaluación continua. También pueden presentarse al examen final completo o solamente a aquellas partes en las que deseen subir nota. Los estudiantes que no hayan obtenido al menos 5 puntos en la evaluación continua y hayan obtenido apto en las prácticas de laboratorio deben presentarse al examen final, pudiendo optar por realizar el examen completo o por recuperar únicamente algunas de las partes. En este último caso, la nota final obtenida sería la de la evaluación continua, considerando para cada parte que se haya repetido en el examen final la mejor nota obtenida (en las pruebas escritas de evaluación continua o en el examen final). 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. También podrán optar a mejorar esa nota repitiendo el examen de prácticas. Los estudiantes repetidores que no hayan obtenido la calificación de apto en las prácticas de laboratorio pero sí hayan aprobado la parte teórica de la asignatura en los dos cursos inmediatamente anteriores, estarán exentos de asistir a las clases interactivas que no sean de laboratorio y podrán conservar en el presente curso la nota de la parte teórica obtenida en cursos anteriores. También podrán optar a mejorar esa nota repitiendo los exámenes. 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 7.1. Calendario detallado de actividades. Grupo A. Curso Ene./Feb. L Ma Mi J V Hora/Día 26 E 27 E 28 E 29 E 30 E I I I Hora/Día I S3 I II S2 I S1 I II II Hora/Día II S3 II III S2 II S1 II III III Hora/Día S3 II S2 II S1 II III III Hora/Día III S3 III S3 III* S2 III S1 III S1 III S2 III* Marzo L Ma Mi J V Hora/Día IV S3 IV IV S2 IV S1 IV IV P4 Hora/Día V S3 IV V S2 IV S1 IV V V P1 P2 P3 Hora/Día V S3 V S3 V* S2 V S1 V S1 V S2 V* P2 P2 P2 Hora/Día T8 T7* T1* T4* T5* T6* T2 T3 Abril L Ma Mi J V Hora/Día 30 M 31 M Hora/Día VI S3 VI VI S2 VI S1 VI VI P4 P4 P4 P1 P1 Hora/Día VI S3 VI VI S2 VI S1 VI VI G1 Hora/Día S3 VI S2 VI S1 VI G3 G3 G3 Mayo L Ma Mi J V Hora/Día 27 A 28 A 29 A 30 A Hora/Día T8 T7* T1* T4* T5* T6* T2 T3 Examen Final: 26 Mayo 2015, 10 h, aula Biología Examen Recuperación: 15 Julio 2015, 10 h, aula Biología I S1 I T1 P1 Clases expositivas, grupo A, tema I Aula de Química Técnica Seminario, grupo S1, tema I. S1: Aula de Química Técnica S2: Aula de Química Xeral S3: Aula de Química Analítica Días marcados *: aula de Q. Técnica Tutorías, grupo T1 Aula: Q. Técnica. Días marcados*: aula 2.15 Prácticas de laboratorio, grupo P1 Sin clase o día festivo 12

13 7.2. Calendario detallado de actividades. Grupo B. Curso Ene./Feb. L Ma Mi J V Hora/Día 26 E 27 E 28 E 29 E 30 E I I I Hora/Día II S5 I S4 I II I S6 I II Hora/Día III S5 II S4 II III II S6 II III Hora/Día III S5 II III S6 II Hora/Día S5 III* S5 III S4 II S4 III III S6 III S6 III* Marzo L Ma Mi J V Hora/Día IV S5 IV S4 III V IV S6 IV IV P8 P7 Hora/Día V S5 IV S4 IV V V S6 IV V P5 P6 Hora/Día S5 V* S5 V S4 IV S4 V S6 V* S6 V S4 V P7 Hora/Día T13 T T14 T12 T9 T15* T16* T11* P7 P7 P5 P5 P5 Abril L Ma Mi J V Hora/Día 30 M 31 M Hora/Día VI S5 VI VI VI S6 VI VI Hora/Día S4 VI S5 VI S4 VI VI S6 VI VI P6 P6 P6 P8 Hora/Día S5 VI S4 VI S6 VI P8 P8 Mayo L Ma Mi J V Hora/Día 27 A 28 A 29 A 30 A Hora/Día T13 T T14 T12 T9 T15* T16* T11* Examen Final: 26 Mayo 2015, 10 h, aula Biología Examen Recuperación: 15 Julio 2015, 10 h, aula Biología I S4 I T7 P5 Clases expositivas, grupo B, tema I Aula de Química Física Seminario, grupo S4, tema I. S4: Aula de Química Física S5: Aula de Química Orgánica S6: Aula de Química Inorgánica Días marcados *: aula de Q. Física Tutorías, grupo T7 Aula: Q. Física Días marcados*: aula 2.12 Prácticas de laboratorio, grupo P5 Sin clase o día festivo 13