BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS LICENCIATURA: QUÍMICO

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1 BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS LICENCIATURA: QUÍMICO ÁREA ESPECÍFICA DE : FÍSICO-QUÍMICA NOMBRE DE LA ASIGNATURA: FÍSICO-QUÍMICA III.(TERMOQUÍMICA, EQ. HETEROG.). CÓDIGO: LQU 207 FECHA DE ELABORACIÓN:.MARZO 2001 NIVEL EN EL MAPA CURRICULAR: TIPO DE ASIGNATURA :.FORMATIVO CIENCIAS BÁSICAS PROFESORES QUE PARTICIPARON EN LA ELABORACIÓN DEL PROGRAMA: Dr. Ramón Gudiño Fernández M. en C. Patricia Amador Ramírez Dr. Henoc Flores Segura Quim. Jaime González Carmona HORAS DE TEORIA:. 4 HORAS PRÁCTICA. 3 TOTAL DE CRÉDITOS: 11 PRE-REQUISITOS: Haber cursado y aprobado la Físico-química II RECOMENDACIONES: Conocimientos previos de Electricidad y magnetismo, Cálculo diferencial e integral.

2 PRESENTACION GENERAL DEL PROGRAMA La termoquímica es la principal aplicación del primer principio de la termodinámica a fenómenos químicos y biológicos. Proporciona también una herramienta para determinar los efectos energéticos dentro de una molécula cuando esta sufre modificaciones en su estructura. Este programa aborda principios teóricos y procedimientos experimentales que conducen a la obtención de parámetros termodinámicos de sistemas químicos para posteriormente dar una interpretación molecular de los mismos. El conocimiento de las propiedades termodinámicas abre un panorama de aplicaciones, tanto en ciencia básica como en ciencia aplicada estando acorde con la misión de la Facultad de Ciencias Químicas. OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO El estudiante aprenderá los fundamentos teóricos y los conocimientos prácticos que le permitirán determinar la energía involucrada en los procesos químicos y su relación con la estructura molecular. Podrá llevar a cabo una interpretación de los parámetros termodinámicos con base en los conocimientos químicos de estabilidad termodinámica y reactividad química. CONTENIDO DEL CURSO UNIDAD I INTRODUCCIÓN 10 HORAS Este capítulo permitirá al alumno repasar y reafirmar los conceptos básicos de la Termodinámica, lo que lo conducirá a plantear y resolver diversos problemas en la Termoquímica. : Los alumnos deberán reafirmar su conocimiento sobre el Sistema Internacional de Unidades y los conceptos generales que se utilizan en Termodinámica. Así mismo, reafirmar los conocimientos con respecto al cálculo de cantidades termodinámicas de diferentes procesos involucrados en sistemas químicos. I-1. Sistema Internacional de Unidades. I-2. Conceptos generales. I-3. Leyes de la Termodinámica. I-4. Cambios de energía en los procesos físicos.

3 UNIDAD II NATURALEZA DEL ESTADO DE EQUILIBRIO 10 HORAS El estudio del estado de equilibrio de un sistema permite caracterizarlo con respecto a otro fuera del equilibrio. Esto es importante porque la Termodinámica determina la variación de diversas propiedades termodinámicas como U, H, G, etc. para un proceso, considerando un estado inicial de equilibrio termodinámico y un estado final que también se encuentra en el equilibrio termodinámico. Las restricciones son las que determinarán el criterio de equilibrio adecuado. El alumno comprenderá claramente la naturaleza del estado de equilibrio. Podrá también abordará problemas relacionados al equilibrio químico tomando como base la variación de sus propiedades termodinámicas. : II-1. Propiedades del sistema de equilibrio de una sustancia pura. II-2. Criterios generales de equilibrio. II-3. El estado de equilibrio de un sistema multicomponente. II-4. Equilibrio Químico. UNIDAD III. CALORES DE REACCION 20 HORAS. En esta unidad se aborda el punto central de la termoquímica: Las reacciones químicas van acompañadas de una variación en la energía y ésta depende de las restricciones impuestas al sistema. También se analizan cuáles son los factores que influyen en dicha variación y cómo calcular la energía.. El alumno comprenderá y aplicará las bases teóricas para que, a partir de los calores de combustión, obtenidos experimentalmente, se determinen los calores de formación y a partir de éstos, con ayuda de la Ley de Hess y la ecuación de Kirchhoff, se puedan calcular los calores de cualquier reacción química a cualquier temperatura. III-1. Calores de reacción. III-2. Calor de combustión. III-3. Estados estándar. III-4. Calores de reacción estándar. III-5. Calores de formación estándar. III-6. Ley de Hess. III-7. Ecuación de Kirchhoff.

4 UNIDAD IV METODOS EXPERIMENTALES EN TERMOQUIMICA 20 HORAS. La unidad presente contempla el estudio de una serie de técnicas experimentales aplicadas a la termoquímica. Fundamentos teóricos de estas técnicas, así como aplicaciones inmediatas en cálculo de propiedades termodinámicas. El alumno conocerá y aplicará las distintas técnicas experimentales para determinar los calores de reacción y de procesos físicos relacionados : IV-1. Calorimetría de combustión. IV-2. Calorimetría de Disolución-Reacción. IV-3. Calorimetría diferencial de barrido. IV-4. Calorimetría de sublimación. IV-5. Calorimetría de Vaporización. UNIDAD V INTERPRETACIÓN MOLECULAR DE LA TERMODINÁMICA 10 HORAS En esta unidad se aplican los conocimientos de las unidades previas al cálculo de parámetros moleculares, asociando las diferencias energéticas con las respectivas diferencias estructurales de las moléculas, tales como energías de estabilizacióndesestabilización, energías de enlace, etc. El alumno aplicará los conocimientos adquiridos hasta este punto para asociar la energía involucrada en los procesos químicos con la estructura molecular V-1. Energías de atomización. V-2. Energía de enlace. V-3. Contribuciones de grupos. V-4. Efectos estructurales sobre la energía. UNIDAD VI EQUILIBRIO DE FASES EN SIS MILTIMCOMPONENTES 10 HORAS En esta parte del programase aborda el problema fisicoquímico de las propiedades coligativas y su utilidad para determinar la masa molecular del soluto disuelto. También se expone las bases teórica de la destilación fraccionada a presión y temperatura constantes,

5 así como de la refinación por zonas. El alumno reafirmará los conocimientos sobre el equilibrio físico y ser capaz de interpretar y construir diagramas de fases. VI-1. Propiedades coligativas. VI-2. Diagrama de fases de dos componentes. VI-3. Equilibrio líquido vapor para dos componentes. VI-4. Equilibrio líquido liquido en sistemas de dos componentes. VI-5. Equilibrio sólido líquido para dos componentes. VI-6. Solubilidad. VI-7. Sistema de tres componentes. METODOLOGÍA: Los métodos fundamentales de la Fisicoquímica, naturalmente, son los métodos de la Física y de la Química. Esto es, ante todo, el método experimental, la investigación de la dependencia entre las propiedades de las sustancias y las condiciones externas y el estudio experimental de las leyes del desarrollo de las reacciones con el tiempo y las leyes del equilibrio químico. La interpretación teórica del material experimental y la creación de un sistema armonioso de los conocimientos de las propiedades y de las leyes de las reacciones químicas se basa en los siguientes métodos: El método mecano-cuántico, es la base del estudio de la estructura y propiedades de los átomos y moléculas aislados, compuesta de un conjunto de moléculas aisladas, así como de su acción recíproca. El método de la mecánica estadística es el que da la posibilidad de calcular las propiedades de una sustancia, compuesta de un conjunto de moléculas (propiedades macroscópicas ), en función de los datos sobre las propiedades de moléculas individuales. El proceso de enseñanza-aprendizaje está basado en la exposición del tema por parte del profesor, así como la participación de los alumnos en la exposición de temas y la discusión de artículos científicos de reciente publicación. INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA A UTILIZAR Proyectores de acetatos y/o diapositivas. Cañones de video acoplados a computadoras portátiles. Calorímetro diferencial de barrido. Calorímetro de combustión isoperibólico con bomba estática. Balanza de alta precisión.

6 CRITERIOS DE EVALUACIÓN: Tres exámenes parciales cuyo promedio será el 60% de la calificación de un examen ordinario o un examen extraordinario. Tareas, asistencias y participaciones 15 %. Laboratorio 2 5% La calificación del laboratorio será tomada en cuenta siempre y cuando la calificación de la teoría sea aprobatoria. BIBLIOGRAFÍA BASICA I. N. Levine, Fisicoquímica 4ta edición, Mac Graw Hill P. Atkins, Fisicoquímica ; Ed. Addison-Wesley Iberoamericana G. W. Castellan, Fisicoquímica 2da Edición, Ed. Adisson-Wesley Ibero-americana, (1997) S. Glastone, Tratado de Química Física, 2da edición ed. Aguilar 1972 (clásico) Y. Guerasimov, V. Dreving, Curso de Química Física 3ra edición, ed. Mir 1980 (clásico) BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA I. Milla, T. Cevitas, Magnitudes, unidades y símbolos en Química Física,IUPAC. Ed. Fundación Ramón Arces., R. Stephen Berry S.t A. Rice, J. Ross Physicalchemistry Ed. John Wiley and Sons. N Y J. D. Cox, G. Pilcher. Thermochemistry of Organic and organometallic compounds. Ed. Academic Press N. Y PRACTICAS DE LABORATORIO A REALIZAR Estudio de la miscibilidad parcial de un sistema líquido-líquido. Determinación de la isoterma de solubilidad para un sistema ternario. Determinación del coeficiente de distribución. Calor Diferencial de Solución. Calor de Neutralización. Entalpía de vaporización del agua. Capacidad Calorífica. Calor de Combustión.