CONSIDERANDO: Lo aconsejado por el Director Académica de la Escuela de Química, Prof.Dr. Edmundo A. Rúveda.

Transcripción

1 Expediente Nº 6075/286 Rosario, 16 de junio de 2011 VISTO el presente expediente, mediante el cual el Sr. Director Académica del Departamento de Química-Física, Prof.Dr. Luis F. Sala, eleva el programa de la asignatura Química Inorgánica Estructural, correspondiente a la Carrera de Licenciatura en Química, Plan 2007, y CONSIDERANDO: Lo aconsejado por el Director Académica de la Escuela de Química, Prof.Dr. Edmundo A. Rúveda. Que el presente expediente es tratado en Sesión del día de la fecha. Por ello, EL CONSEJO DIRECTIVO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BIOQUIMICAS Y FARMACEUTICAS RESUELVE: ARTICULO 1º.- Aprobar el programa analítico de la Asignatura "QUÍMICA INORGÁNICA ESTRUCTURAL correspondiente a la Carrera de Licenciatura en Química, Plan 2007, según se detalla en el ANEXO UNICO de la presente Resolución. ARTICULO 2º.- Regístrese, comuníquese y archívese.- RESOLUCION C.D. Nº 186/2011 Fdo.:) Dr. Esteban C. Serra -Presidente de la Sesión ES COPIA

2 RESOLUCION C.D. Nº 186/2011 ANEXO UNICO QUÍMICA INORGÁNICA ESTRUCTURAL 4º AÑO, LICENCIATURA EN QUÍMICA Presupuesto horario Tiempo de cursado: Cuatrimestral (15 semanas) Carga horaria semanal: 8 h/semana Carga horaria total: 120 h Teoría (2 h/semana): 30 h Tarea de aula (2 h/semana): 30 h Trabajos prácticos en Laboratorio (4 h/semana): 60 h Objetivos Química Inorgánica Estructural tiene por finalidad aportar al futuro Licenciado en Química los conocimientos necesarios para caracterizar estructuralmente compuestos inorgánicos, aportando las herramientas para la interpretación de su topología, reactividad y estructura electrónica molecular. Propuesta de trabajo En esta propuesta se familiariza al estudiante con conceptos básicos de simetría y teoría de grupos y se lo capacita para comprender distintos modelos utilizados para describir la estructura electrónica molecular y propiedades químico-físicas como reactividad y espectroscopia molecular de compuestos inorgánicos. En particular se desarrolla con detalle el modelo de combinación lineal de orbitales atómicos para obtener OM deslocalizados. En este modelo, la simetría de los orbitales moleculares, los conceptos de interferencias de ondas materiales y estructura nodal de orbitales juegan un papel fundamental. Los OM obtenidos para un conjunto de topologías inorgánicas típicas se utilizan luego en la interpretación de la química de los compuestos inorgánicos desde un punto de vista estructural/termodinámico. Básicamente, el estudiante estará capacitado para explicar estabilidad y reactividad relativa, reconocer interacciones intermoleculares permitidas por simetría y sitios de reacción. Finalmente, en las unidades 4-10 se desarrollan las técnicas espectroscópicas y magnéticas más empleadas en Química Inorgánica y su aplicación en la caracterización estructural de compuestos inorgánicos, poniendo énfasis en compuestos de coordinación. Metodología de trabajo La asignatura se desarrollará empleando los siguientes recursos:

3 Clases teóricas. Clases expositivas de los contenidos del programa apoyadas con material pedagógico preparado al efecto. Tareas de aula destinadas a la resolución de problemas y ejercicios, y discusión de temas específicos. Trabajos prácticos de laboratorio destinados a la obtención y caracterización estructural y espectroscópica de compuestos de metales de transición. Esta actividad incluye un seminario final donde se exponen, interpretan y discuten los resultados experimentales obtenidos. Los trabajos prácticos de laboratorio y el seminario final son de carácter obligatorio. Evaluación y acreditación Los recursos previstos para la evaluación consisten en la realización de un examen parcial escrito, con opción a un recuperatorio. El alumno que apruebe este examen, haya asistido y aprobado el 80% de los prácticos de laboratorio con sus informes y el seminario será considerado en condición de regular. Programa Analítico Unidad 1. Simetría molecular Elementos y operaciones de simetría. Grupos puntuales y simetría molecular. Representaciones irreducibles y tablas de caracteres. Símbolos de Mülliken. Representaciones reducibles. Unidad 2. Estructura orbital y electrónica de moléculas covalentes Teoría de Orbitales Moleculares (TOM). Método de combinación lineal de orbitales atómicos. Diagramas de energía. Representación gráfica de orbitales moleculares. Orbitales moleculares y estructura molecular. Simetría de orbitales moleculares. Configuración electrónica molecular. OM y diagramas de energía de moléculas A n B n con distintas geometrías. HOMO, LUMO, SOMO y TASO. Relaciones entre simetría, estructura electrónica y propiedades moleculares químicas y físicas. Teoría del campo del ligando. OM, diagramas de energía y configuración electrónica de compuestos de coordinación con distintas geometrías. Fuerza del ligando: la serie espectroquímica. Interacciones sigma, pi y retrodonación metal-ligando y ligando-metal. Análisis comparativo de complejos de la serie de Irving-Williams. Complejos de spin alto y bajo. y estabilidad relativa complejos. Unidad 3. Caminos de reacción y seguimiento orbital Estructura y reactividad. Reacciones simples entre moléculas covalentes. Interacciones entre OM permitidas por simetría. Flujo de electrones, debilitamiento y formación de enlace. Reacciones dadoraceptor. Formación de aductos. Puente hidrógeno. Solvatación. Reacciones de ruptura y formación de enlaces. Reacciones de adición. Mecanismos concertados. Reacciones de sustitución en complejos con distinta simetría. Reactividad redox de compuestos de metales de transición. Unidad 4. Espectroscopia electrónica Estados electrónicos fundamental y excitados. Términos espectroscópicos. Diagramas de Orgel y Tanabe-Sugano. Transiciones electrónicas d-d. Reglas de selección. Análisis espectral de compuestos de metales de transición y asignación de bandas. Distorsiones de Jahn-Teller. Espectros electrónicos de complejos octaédricos, plano cuadrados, tetragonales y tetraédricos. Bandas de transferencia de

4 carga. Cálculo de los parámetros de campo de ligando y δ y del parámetro de Racah B a partir del espectro. Bandas de intervalencia en clusters metálicos. Unidad 5. Isomería y actividad óptica Isomería de constitución, de ionización, de coordinación, de enlace, geométrica. Estereoisomería. Aplicaciones a complejos tetra y hexacoordinados. Quiralidad y nomenclatura. Actividad óptica. Dicroismo circular. Reglas de selección. Configuración absoluta de compuestos de coordinación quirales. Unidad 6. Espectroscopia vibracional Modos normales de vibración. Asignación de simetría. Espectros IR y Raman. Reglas de selección. Análisis de espectros IR y Raman de compuestos de coordinación. Caracterización estructural. Espectroscopía de resonancia Raman. Unidad 7. Magnetismo Paramagnetismo, ferromagnetismo, antiferromagnetismo y diamagnetismo. Susceptibilidad magnética y momento magnético. Efecto de la temperatura. Interacciones de Zeeman. Susceptibilidad magnética debida sólo a spin. Ley de curie y de Curie-Weiss. Desdoblamiento de estados electrónicos a campo nulo (zfs). Regla de Kramer. Acoplamiento spin-órbita. Ecuación de Van Vleck. Aplicaciones a compuestos de coordinación. Estructura y propiedades magnéticas. Unidad 8. Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE) Conceptos generales. Parámetros espectrales: factor de Landé, acoplamientos hiperfinos y superhiperfinos. Interpretación de los valores de g. Anisotropìa. Estados electrónicos y tiempos de relajación. Transiciones de spin y estructura fina de espectros de RPE. Reglas de selección. Espectros de RPE de complejos de metales de la primera serie de transición. Unidad 9. Absorción y difracción de rayos X Espectroscopia de absorción de rayos X (XAS): EXAFS y XANES. Caracterización de esfera de coordinación, distancias metal-ligando y estado de oxidación del metal en compuestos sólidos amorfos. Difracción de rayos X de monocristales. Caracterización de estructuras cristalinas. Unidad asimétrica y celda unidad. Clases cristalinas y grupos espaciales. Métodos de refinamiento y ajuste de datos. Unidad 10. Espectrometría de masa Espectrometría de masa con ionización química (CI-MS) y por electrospray (ESI-MS). Analizadores de masa con simple y múltiple cuadrupolo (MS/MS/MS) y cuadrupolo + reflectrómetro con tiempo de vuelo (Q-tof). Aplicaciones en la caracterización de compuestos de coordinación.

5 Bibliografía Química Inorgánica, K. Purcell, J. Kotz, Editorial Reverté Electrones y Enlaces Químicos, H. Gray, Editorial Reverté Inorganic Chemistry. Principles of Structure and Reactivity, J. E.Huheey, E. A. Keiter, R. L. Keiter, Harper College Publishers. Chemical Structure and Bonding, R. L. DeKock, H. B. Gray, University Science Books Molecular Symmetry and Group Theory; R. L. Carter, J. Wiley & Sons, Inc. Chemical Applications of Group Theory; F. A. Cotton, Wiley-Interscience. Espectros Electrónicos de Complejos de Metales de Transición, D. Sutton, Editorial Reverté Symmetry and Spectroscopy, D. Harris, M. Bertolucci, Oxford Univerity Press Physical Methods for Chemists, R. S. Drago, Saunders College Publishers Physical Inorganic Chemistry. A Coordination Chemistry Approach, S. F. A. Kettle, Oxford University Press. Inorganic Electronic Structure and Spectroscopy, E. I. Solomon, A. B. Lever, John Wiley & Sons, Inc. Infrared and Raman Spectra of Inorganic Coordination Compounds, K. Nakamoto, Wiley Interscience Inorganic Spectroscopy, A. Lever, Elsevier Concepts and Models of Inorganic Chemistry, Douglas B., McDaniel D., Alexander J., John Wiley Sons, Inc. Stereochemistry of Coordination Compounds, A. von Zelewsky, John Wiley & Sons, Inc. Inorganic Chemistry, G. L. Miessler, D. A. Tarr, Prentice Hall