UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA ESCUELA DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE FISICOQUÍMICA INFORMACIÓN GENERAL PROGRAMA DE FISICOQUÍMICA No. De Código: 052211 Créditos: 4 3 períodos de 1 hora de teoría semanal 2 períodos de 1 hora de laboratorio semanal Semestre: Primer Semestre de 2011 Ciclo: Quinto Requisitos: Análisis Inorgánico II (042122) Física II (032112) Carreras: Licenciatura en Química Biológica Docente: Lic. Omar Ernesto Velásquez González Instructores de laboratorio: Br. Juan José Ixcamparic Período del Curso: 24 de enero al 6 de mayo de 2011 Horario: Miércoles y jueves de 14:45 a :45 y viernes de 13:45 a 14:45 Aulas: Salón 102 edificio T-11 Ciudad Universitaria, Guatemala, Guatemala
DESCRIPCIÓN DEL CURSO Este curso se encuentra en el principio del área profesional puesto que va dirigido a desarrollar la capacidad del Químico Biológo de reconocer y utilizar los conocimientos de la fisicoquímica en los procesos químicos que se realizan como parte de su trabajo rutinario. Por lo anterior se estudian los Gases ideales, termodinámica y leyes de la termodinámica, reacciones químicas reversibles en fase gaseosa, presión parcial y fugacidad, reacciones químicas en solución, equilibrio, potenciales de reducción y variables termodinámicas, cinética química, dependencia térmica de velocidad de reacción, bioenergética y cinética enzimática. OBJETIVOS: General Entregar la bases teóricas y conceptuales físicoquímicas necesarias para la adecuada comprensión y manejo de diversas asignaturas profesionales de la carrera de Química Biológo. Específicos Nivel Cognicitivo Que el estudiante 1. Utilice la herramienta matemática adecuada, obtenida en los cursos fundantes, en las deducciones y aplicaciones propias de la termodinámica. 2. Conozca los principios básicos que rigen la termodinámica 3. Defina y utilice correctamente las distintas funciones de estado presentadas en el curso 4. Conozca, entienda y utilice correctamente la primera ley de la termodinámica en los procesos pertinentes 5. Conozca, entienda y utilice correctamente la segunda y tercera ley de la termodinámica en los procesos pertinentes 6. Conozca, entienda y utilice correctamente la definición termodinámica de equilibrio (así como los conceptos que de este se desprenden) en los procesos pertinentes 7. Conozca, entienda y utilice correctamente la cinética química (así como los conceptos que de este se desprenden) en los procesos pertinentes dentro de la carrera. Nivel Psicomotriz Que el estudiante 1. Utilice elementos matemáticos en el estudio de la termodinámica 2. Utilice elementos matemáticos en el estudio de la cinética 3. Sea capaz de reconocer y utilizar los conceptos fisicoquímicos en los cursos superiores.
Nivel Afectivo Que el estudiante 1. Aprecie la importancia de la termodinámica en los distintos procesos que se utilizan en la profesión de Químico Biólogo. 2. Aprecie la importancia de la cinética en los distintos procesos que se utilizan en la profesión de Químico Biológo. METODOLOGÍA: Conferencias magistrales de tipo constructivista, que estarán a cargo del Profesor y serán tres veces por semana con una duración de 60 minutos c/u. Prácticas de laboratorio, que tendrán una duración de dos horas una vez por semana. Es necesario un mínimo de 80% de asistencia a las prácticas para tener derecho a nota de laboratorio. Guías de estudio, ejercicios y revisiones bibliográficas Realización de tareas para cada día de clase de teoría Actividades de investigación y aplicación práctica de la termodinámica Exámenes, que serán efectuados en las fechas programadas por la Facultad, salvo causa de fuerza mayor y que sea acordado e informado con suficiente anticipación. CONTENDIDOS PROGRAMÁTICOS POR UNIDADES 1) Gases ideales 2) Termodinámica y leyes de la termodinámica 3) Reacciones químicas reversibles 4) Presión parcial y fugacidad 5) Reacciones químicas en solución 6) Equilibrio 7) Bioenergética 8) Potenciales de oxido - reducción y variables termodinámicas 9) Cinética química 10)Cinética enzimática
TÍTULO DESCRIPCIÓN PORCENTAJE Los conceptos básicos de la fisicoquímica Definición de Fisicoquímica, Termodinámica, Temperatura y ley cero, el mol, funciones extensivas e intensivas, Definición de isotérmico, adiabático, Energía de enlace, actividad del enlace, aditividad de grupo. 2 Funciones de Estado Definición de función de estado, ejemplos de funciones de estado, utilidad de las funciones de estado 3 Primera Ley de la Termodinámica Mecánica clásica, Trabajo y energía, Trabajo P - V reversible, Trabajo P V irreversible, Calor, Energía interna y primera ley de la termodinámica, Conservación de la energía y primera ley de la termodinámica, Entalpía, Capacidades Caloríficas, Los Experimentos de Joule y Joule Thomson, Naturaleza molecular de la energía interna Segunda Ley de la Termodinámica Ciclo de Carnot, Enunciado de Kelvin Planck y enunciado de Clasius, Principio de Carnot, Entropía, Cálculo de las variaciones de Entropía, Entropía (Reversibilidad e Irreversibilidad), Entropía y equilibrio, Interpretación molecular de la entropía, Enfoque axiomático de definición de entropía Tercera Ley de la Termodinámica Funciones normales de Reacción, Estados normales de las sustancias 10
puras, entalpías normales de reacción, Entalpía normal de formación, Ley de Hess, Dependencia de los calores de reacción con las temperaturas. Tercera ley de la termodinámica, Energías de Gibbs normales de reacción, inaccesibilidad del cero absoluto. Equilibrio de las reacciones químicas Electroquímica Tipos de equilibrio, Equilibrio mecánico y equilibrio térmico sin equilibrio material, Entropía y equilibrio, Las funciones de Gibbs y Helmholtz, Relaciones termodinámicas para un sistema en equilibrio, Potenciales químicos, Abstracción del Equilibrio químico termodinámico, Potencial Químico en gases ideales, Equilibrio químico en mezcla de Gases Ideales, Dependencia del equilibrio químico con la temperatura, Cálculos de equilibrio entre mezclas de gases, equilibrios simultáneos, Desplazamiento químico entre gases ideales. Sistemas Electroquímicos, Termodinámica de los procesos electroquímicos, Celdas Electroquímicas, Potencial electroquímico, Termodinámica de las celdas electroquímicas, Ecuación de Nerst, potenciales normales de electrodo, Aplicación de medidas de FEM, equilibrio de membrana 5 Principios de Bioenergética Cinética Química Bioenergética y termodinámica, Transferencia de grupos fosforilo y ATP, Reacciones biológicas de oxido - reducción Mecanismos simples y ley de la velocidad, métodos experimentales y cálculos de velocidad de reacción, dependencia térmica de la velocidades de reacción Cinética Enzimática Microambientes y mecanismos de reacción, mecanismo Michaelis Menden, Reacciones enzimáticas y bioenergética 10 10
EVALUACIÓN 1ero. 2do. 3ero. Tres exámenes parciales 45 puntos (, y ) Trabajo de Investigación / Aplicación práctica 05 puntos Laboratorio puntos Elaboración de tareas 05 puntos ------------------ Zona 70 puntos Examen final 30 puntos Total 100 puntos NOTA 1: La evaluación parcial podría contar con una porcentaje basado en exámenes cortos realizados en clase. NOTA 2: Para promover el curso se requiere que la NOTA DE PROMOCIÓN sea de 61 puntos como mínimo, de acuerdo al Artículo No. 46 del Reglamento de Evaluación y Promoción Estudiantil de la Facultad de CC.QQ. y Farmacia. BIBLIOGRAFÍA Libros guía recomendados: Levine, I, Fisicoquímica, 4º ed. Vol 1, McGraw Hill, Madrid, 1996 Libros de consulta Atkins, PW Fisicoquímica. Fondo Educativo Interamericano, S.A. México 1985 Leiden K, et al. Fiscoquímica, CECSA, México 1999 Castellón, G. W. Fisicoquímca, Addison Esley Iberoamericana, México 1986 Adamson A. Physical Chemistry. 2ª edición. Academic Press, New York. United States of America 1979 Noggle J. Physical Chemistry. Little, Brown and Company. Boston, United States of America. 1985 Chang OEVG/oevg