Fisicoquímica: qué es? Una respuesta en sus libros

Transcripción

1 Fisicoquímica: qué es? Una respuesta en sus libros

2 Propósito del curso de Estructura de la materia Esta asignatura pretende introducir al estudiante al tema de la estructura de la materia, para que pueda emplear este conocimiento para entender cuáles son las razones nanoscópicas del comportamiento macroscópico en la naturaleza, así como predecir la fenomenología química. Se juzga que la mejor forma de impartir la materia es dándole un enfoque histórico-epistemológico. Con ello se busca el logro de otros objetivos: modificar su actitud ante la actividad científica, que evalúe positivamente la necesidad del método; mostrarle la interrelación entre ciencia teórica y ciencia aplicada; transmitirle pruebas históricas de la contrastación entre modelos y los resultados experimentales; hacerlo partícipe del proceso de adquisición de conocimientos por acercamiento sucesivo a la realidad.

3 Textbook of physical chemistry Samuel Glasstone (1946) Para propósito de estudio se ha encontrado conveniente dividir en dos clases los fenómenos naturales: una consiste de los cambios de naturaleza aparentemente permanente, que involucra la transformación de una forma de materia en otra (química) mientras que en la segunda se incluyen cambios temporales, generalmente resultantes de una alteración de las condiciones externas (física).

4 Textbook of physical chemistry Samuel Glasstone La distinción entre estos aspectos del estudio de la naturaleza puede ser indicada de otra manera: la química puede decirse que trata de la materia y sus transformaciones, mientras que la física concierne a la energía y sus transformaciones. Claramente, no es posible pensar en una distinción precisa entre ambos puntos de vista, dado que en muchos problemas tanto la física como la química tienen que ver con interacciones entre la materia y la energía, son estos problemas los que constituyen la base fundamental de estudio de la Fisicoquímica.

5 Textbook of physical chemistry Samuel Glasstone Se ha dicho que la química trata de la combinación de los átomos y la física de las fuerzas existentes entre los átomos; obviamente, la combinación de átomos involucra también a las fuerzas atómicas y es uno de los objetivos de la Fisicoquímica ver qué tanto las interacciones químicas observadas entre los átomos y las moléculas puede interpretarse en términos de las fuerzas existentes dentro y entre los átomos.

6 Textbook of physical chemistry Samuel Glasstone Uno de los objetivos de la Fisicoquímica es ser capaz de aplicar mediciones de propiedades físicas, tales como densidad, tensión superficial, índice de refracción, constante dieléctrica, magnetismo, actividad óptica, etc., a la elucidación de la estructura química

7 Textbook of physical chemistry Samuel Glasstone La Fisicoquímica también involucra el uso de la termodinámica, que trata de los cambios energéticos en las reacciones químicas y no le concierne el comportamiento detallado de átomos y moléculas. La termodinámica provee una base adecuada para la consideración de las propiedades físicas, estructura e interconversión de los estados gaseoso, líquido y sólido de la materia.

8 Textbook of physical chemistry Samuel Glasstone La Fisicoquímica también se involucra con el estudio de la reacción química, para el estudio de su velocidad, sus mecanismos y la influencia sobre ellos del ambiente físico, es decir, la temperatura, la radiación o la presencia de catalizadores.

9 Principles of physical chemistry Samuel H. Maron and Carl F. Prutton (1967) El área de la química que se involucra en el estudio de las propiedades físicas y la estructura de la materia, con las leyes de la interacción química y con las teorías que la gobiernan, se llama Fisicoquímica.

10 Principles of physical chemistry Samuel H. Maron and Carl F. Prutton El propósito de la Fisicoquímica es, primero, coleccionar los datos apropiados requeridos para definir las propiedades de los gases, líquidos, sólidos, disoluciones y dispersiones coloidales, para sistematizarlos en leyes y darles un fundamento teórico.

11 Principles of physical chemistry Samuel H. Maron and Carl F. Prutton Además, la Fisicoquímica está interesada en establecer las relaciones energéticas existentes en transformaciones físicas y químicas y en preguntarse la extensión y la velocidad con las cuales ocurren y en definir cuantitativamente los factores que las controlan.

12 Principles of physical chemistry Samuel H. Maron and Carl F. Prutton En esta conexión no sólo deben considerarse las variables comunes como la temperatura, la presión y la concentración, sino también los efectos de la interacción de la materia con la electricidad y la luz.

13 Principles of physical chemistry Samuel H. Maron and Carl F. Prutton Finalmente, la materia debe ser examinada para determinar su naturaleza y estructura. Esto es necesario para que seamos capaces de arribar a la comprensión básica del comportamiento físico y químico en términos de las propiedades de los constituyentes fundamentales de la materia.

14 Physical Chemistry Ira N. Levine (1978) La Fisicoquímica aplica los métodos de la física al estudio de los sistemas químicos. Un sistema químico puede estudiarse ya sea desde un punto de vista microscópico o macroscópico. El punto de vista microscópico hace uso explícito del concepto de molécula, mientras que el macroscópico estudia las propiedades de gran escala de la materia (volumen, presión, composición) sin considerar el uso explícito del concepto de molécula.

15 Physical Chemistry Ira N. Levine Podemos dividir a la Fisicoquímica en cuatro áreas principales: Termodinámica Química cuántica Mecánica estadística Cinética

16 Physical Chemistry Ira N. Levine La termodinámica es una ciencia macroscópica que estudia las interrelaciones entre las variadas propiedades de equilibrio de un sistema. La aplicación de la mecánica cuántica al estudio de la estructura atómica, el enlace químico y la espectroscopía nos da la química cuántica.

17 Physical Chemistry Ira N. Levine Los niveles molecular y macroscópico están relacionados uno con otro por la rama de la ciencia llamada mecánica estadística. Ésta nos permite calcular las propiedades termodinámicas a partir de las propiedades moleculares. La cinética es el estudio de la velocidad a la que ocurren las reacciones químicas, la difusión y el flujo de carga en una celda electroquímica.

18 Physical chemistry Robert G. Mortimer (1993) Los tópicos de un curso de Fisico-química se agrupan en cuatro áreas: Las propiedades macroscópicas de sistemas con muchos átomos o moléculas Los procesos que pueden sufrir los sistemas con muchos átomos o moléculas. Las propiedades de los átomos y las moléculas individuales. La relación entre las propiedades moleculares y las macroscópicas.

19 Principles of Physical Chemistry Understanding Molecules, Molecular Assemblies, Supramolecular Machines Hans Kuhn & Horst-Dieter Försterling (2000) Physical Chemistry is first introduced by the treatment of atoms and chemical bonds, how this lead to molecules and, subsequently, to more and more complex representations of matter. Inventing idealized theoretical descriptions of real situations is crucial in understanding increasingly complex organized systems.

20 Principles of Physical Chemistry Hans Kuhn & Horst-Dieter Försterling (2000) Historically, the macroscopic properties of matter were investigated without taking the atomic structure into account. This step is avoided in our approach by first viewing the quantum mechanical nature of matter and then deducing the macroscopic or thermodynamic properties as a consequence, by means of classical and then to quantum statistical thermodynamics.

21 Principles of Physical Chemistry Hans Kuhn & Horst-Dieter Försterling (2000) We finally arrive to the applications of the basic concepts of thermodynamics to chemical equilibrium, bioenergetics and electrochemistry. Then we enter to chemical kinetics and to consider increasingly complex systems, as interfaces, membranes, polymers, supramolecular machines and the mechanism involved in the origin of life.