DESARROLLO DE LA ASIGNATURA QUÍMICA INORGÁNICA II

Transcripción

1 DESARROLLO DE LA ASIGNATURA QUÍMICA INORGÁNICA II Curso 3º, Plan de Estudios de 2001 Curso Departamento de Química Inorgánica, Universidad de Sevilla

2 Programa El Programa de la asignatura que se presenta contiene en total 26 lecciones, que se desarrollarán a lo largo de las 75 horas estipuladas para esta disciplina en el nuevo Plan de Estudios, con una frecuencia de 3h/semana durante el 1 er Cuatrimestre y de 2h/semana en el segundo. La programación supone una continuidad natural de la ofrecida por el Departamento de Química Inorgánica en las dos asignaturas que imparte en el primer curso de la Licenciatura y, en consecuencia, tiene los siguientes objetivos: 1.- Consolidar los conocimientos adquiridos por los alumnos sobre los fundamentos y los principios que rigen el comportamiento químico de los elementos y sus compuestos, con excepción de la gran mayoría de los del carbono, que, como es bien conocido, se analizan en los cursos de Química Orgánica. 2.- Ampliar tales conocimientos, presentando una visión general y actual de la Química Inorgánica, que incluya los avances más relevantes acaecidos en este área de conocimiento en las últimas décadas. 3.- Mostrar con claridad que los aspectos, los problemas químicos de cuyo estudio y raciocinio se ocupa la Química Inorgánica son, de hecho, parte de la QUÍMICA, considerada como Ciencia única e indivisible, y guardan por tanto una estrechísima relación con los que se han estudiado ya, o se estudiarán en cursos próximos, en las asignaturas de las que responden los restantes Departamentos de la Facultad. En términos sencillos, se considera esencial que los alumnos sean conscientes de que la división de la Química en las diversas disciplinas que la constituyen es artificial, y de que aunque tal desdoblamiento pueda ser, de hecho es, beneficioso para su aprendizaje, el abuso en su práctica, su uso inmoderado, proporciona una visión de las Ciencias Químicas muy distinta de la real. Desarrollada la enseñanza de la Química Inorgánica II de esta manera, quedarán firmemente establecidas las bases que permitan el óptimo aprovechamiento por parte de los alumnos de las asignaturas de los cursos superiores, y muy en especial de la Química Inorgánica Avanzada, cuyo desarrollo exige de manera ineludible, un conocimiento profundo de las materias que se estudian en este curso.

3 La asignatura Química Inorgánica II tiene una parte práctica (Seminarios) programada sobre un total de 15 horas, que se dedicará al estudio de la Simetría Molecular y de sus aplicaciones en Química y a las estructuras de los sólidos iónicos. Durante estos Seminarios, los alumnos tendrán la oportunidad de actualizar sus conocimientos sobre los elementos y las operaciones de simetría, y los utilizarán, en conjunción con las Reglas del Modelo de Repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia del átomo central (VSEPR), para determinar la simetría puntual de los tipos de moléculas más comunes, y para analizar de forma relativamente simple, al tiempo que rigurosa, el enlace entre sus átomos, tanto desde la perspectiva que ofrece la Teoría del Enlace de Valencia como desde la más general que proporciona la Teoría de Orbitales Moleculares. Finalmente se realizará un recordatorio de las estructuras de los sólidos iónicos a través de la construcción de modelos de los distintos tipos de empaquetamientos y de las estructuras más representativas de los mismos. Temario desarrollado Tema 1 Simetría molecular. Elementos y operaciones de simetría. Grupos de simetría puntual. Tablas de caracteres. Representaciones de los grupos. Los operadores de proyección. Tema 2 Estructura atómica. Átomo de hidrógeno. Átomos polielectrónicos. Efectos de penetración y de apantallamiento. Parámetros atómicos. El modelo vectorial del átomo. Tema 3 Moléculas poliatómicas de tipo AB n. Deducción de su geometría mediante el modelo de repulsiones entre los pares de electrones de la capa de valencia (VSEPR). Descripción del enlace según la Teoría del Enlace de Valencia. Hibridación de orbitales. Tema 4 Estudio del enlace mediante la teoría de los orbitales moleculares (moléculas de composición A 2, AB, AB 2, AB 3 y AB 4 (Td). Tema 5 Estructura y enlace de los metales. El modelo de bandas. Conductividad eléctrica y semiconductividad. Superconductores.

4 Tema 6 Los sólidos iónicos. Estructuras compactas y no compactas. Tipos más importantes. Aspectos energéticos de los compuestos iónicos. Ciclos termodinámicos. Defectos reticulares. Tema 7 Reacciones ácido-base en disolución acuosa y en otros disolventes. Tipos de ácidos protónicos. Definición de Lewis. Concepto de Pearson de ácidos y bases duros y blandos. Tema 8 Procesos redox. Magnitudes de que dependen los potenciales normales de electrodo. Representación gráfica: diagramas de Latimer y de Frost. Tema 9 Elementos de los grupos 13 á 18 (bloque p). Estructura de los elementos. Alotropía. Preparación de algunos elementos. Tema 10 Relaciones horizontales y diagonales entre los elementos del bloque p. Variación en las propiedades atómicas, físicas y químicas. Hidruros de los elementos de los grupos14 á 17. Tema 11 Los hidruros de boro y otros compuestos similares. Preparación, propiedades químicas, estructura y enlace. Tema 12 Haluros de los elementos de los grupos 13 á 17. Compuestos interhalogenados. Otros haluros. Aplicaciones industriales. Tema 13 Compuestos oxigenados de los elementos de los grupos 13 á 17. Algunos óxidos, oxoácidos y oxosales de especial interés. Tema 14 Los gases nobles. Propiedades atómicas y físicas. Fluoruros y óxidos de xenón. Tema 15 Los metales alcalinos y alcalino-térreos. Compuestos de coordinación con ligandos éteres corona y criptando. Alcalinuros y electruros. Importancia biológica de estos elementos. Tema 16 Los elementos del grupo 12. Propiedades químicas. Compuestos más importantes.

5 Tema 17 Los metales de las series de transición d. Propiedades atómicas y físicas. Química en disolución acuosa: estados de oxidación más comunes y sus estabilidades relativas. Obtención de los metales. Diagramas de Ellingham. Tema 18 Compuestos de coordinación. Teoría de Werner. Ligandos. Clasificación. Tema 19 Estabilidad de los compuestos complejos. Efecto quelato. Reacciones de sustitución de ligandos. Efecto trans e influencia trans. Estructura e isomería de los compuestos de coordinación. Compuestos de coordinación quirales. Tema 20 La Teoría del Campo del Cristal. Energías reticulares de los óxidos (MO) y haluros (MX 2 ) de los elementos de la primera serie de transición. Estructura de las espinelas. Tema 21 Complejos de simetrías octaédrica y tetraédrica. Configuraciones de campo débil y de campo fuerte. Factores que influyen en el valor de la energía de escisión ( o o 10Dq). Compuestos con distorsión tetragonal. La geometría plana cuadrada según la TCC. Tema 22 Niveles electrónicos de los iones metálicos. Propiedades magnéticas de los iones libres. Contribuciones de espín y orbital. Tema 23 Iones metálicos en entornos de simetría O h y Td. La aproximación de campo débil. Espectros electrónicos. Propiedades magnéticas. Tema 24 El enlace en los compuestos de coordinación mediante la T.O.M.. Moléculas de composición ML 4 (Td y D 4h ) y ML 6 (O h ). Ligandos donadores π y aceptores π. Tema 25 Estudio comparativo de los elementos lantánidos y actínidos. Estados de oxidación. Compuestos más importantes. La energía de fisión nuclear. Tema 26 Estructura electrónica de los átomos de estos elementos y de sus complejos. Propiedades ópticas y magnéticas de los compuestos de coordinación y de otros compuestos de los elementos de las series f.

6 Bibliografía Existen en la actualidad numerosos libros de texto y monografías especializadas que son de gran utilidad en un curso como éste. Para facilitar la labor de los alumnos, el Profesor de esta asignatura adaptará su contenido, en la medida de lo posible, a los libros: Química Inorgánica, 2ª Ed., C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Pearson, Prentice Hall. Madrid Shriver & Atkins Inorganic Chemistry, P. W. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong, 4ª Ed. Oxford University Press, La 2ª edición (1994) está traducida al español (Editorial Reverté, S.A., 1988, Volúmenes 1 y 2). Como bibliografía complementaria, el profesor informará de manera regular a los alumnos, a lo largo del curso, de otros textos y monografías que considere relevantes para el estudio de temas o problemas específicos. Tutorías Constituyen una parte muy importante del curso, puesto que ofrecen a los alumnos la oportunidad de aclarar y resolver las numerosas dudas y los problemas que, de modo inevitable, encontrarán durante el estudio de esta disciplina. Por tanto, se recomienda a los alumnos que hagan uso de ellas de modo regular a las horas establecidas (Tablón de anuncios del Departamento): Grupo A: Martes, Miércoles y Viernes de 10'00 a 12'00 horas. Grupo B: Martes, Jueves y Viernes de 9'00 a 11'00 horas. Con independencia de este horario oficial pueden acordar con el Profesor de la asignatura la celebración de consultas en horas y días distintos de los anteriores.

7 Evaluación Se llevará a cabo mediante exámenes escritos, que se celebrarán en las siguientes fechas, fijadas por la Junta de Centro de la Facultad: Exámenes parciales: 30 de Enero de de Junio de 2008 Exámenes finales: 28 de Junio de 2008 (Convocatoria de Septiembre; día 5) Sólo se considerarán aprobados los exámenes calificados con puntuación igual o superior a 5 puntos, sobre un máximo de 10 puntos. La superación de sólo uno de los dos exámenes parciales se tendrá en cuenta únicamente en el examen final de Julio. El examen de Septiembre abarcará toda la materia explicada. Las fechas de exámenes pueden sufrir modificación por causas justificadas, previa aprobación de la Junta de Centro. Se recuerda a los alumnos su obligación de consultar las fechas fijadas en el Tablón de Anuncios del Departamento. También se les recuerda su obligación de confirmar la calificación final obtenida, mediante la consulta de la copia del Acta correspondiente que se expondrá en su momento en el Tablón de Anuncios del Departamento. Esta comprobación, que podría parecer superflua, permitiría subsanar cualquier error que pudiera producirse. Sevilla, 24 de Septiembre de Profesores Agustín Galindo (Grupo A) y Ernesto Carmona (Grupo B).