Expediente Nº 6075/187 y agreg. Rosario, 03 de Julio de 2008 VISTO el presente expediente, mediante el cual la Dirección Académica del Departamento de Química-Física, eleva el programa analítico de la asignatura Fisicoquímica II correspondiente a los Planes de Estudio 2006 y 2007 según corresponda de las Carreras que se cursan en esta Facultad, y CONSIDERANDO: El análisis realizado por los Directores Académicos y los integrantes de las Escuelas Universitarias, con el apoyo del Servicio de Pedagogía de esta Casa de Estudios. fecha. Que el presente expediente es tratado en Sesión del día de la Por ello, EL CONSEJO DIRECTIVO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BIOQUIMICAS Y FARMACEUTICAS RESUELVE: ARTICULO 1º.- Aprobar el programa analítico de la asignatura "FISICOQUÍMICA II, según se detalla en el ANEXO UNICO de la presente Resolución. ARTICULO 2º.- Regístrese, comuníquese y archívese.- RESOLUCION C.D. Nº 204/2008 Fdo.: )Dra. Claudia E. Balagué - Presidente de la Sesión ES COPIA 1
RESOLUCION C.D. Nº 204/2008 ANEXO UNICO Programa de la Asignatura: FISICOQUIMICA II Plan de estudios: 2006 Carreras: Bioquímica, Farmacia y Profesorado en Química. Ubicación en la Carrera: Tercer Año- Primer Cuatrimestre Vigente a partir del año académico 2009 Aprobado por Resol. C. D. Presupuesto de tiempo: Tiempo de cursado: Cuatrimestral (15 semanas) Carga horaria semanal: 7 hs/semana Carga horaria total: 100 hs Teoría (3 hs/semana): 44 hs Tarea de aula (sesiones de 2 hs): 28 hs Laboratorio (sesiones de 2 hs): 28 hs Esta Asignatura se ocupa fundamentalmente de desarrollar principios básicos que son necesarios para explicar e interpretar observaciones hechas en otras ramas de la Química Biológica, Fisiología, Técnica Farmacéutica y Farmacología. Comprende los siguientes capítulos: el uso de la Termodinámica para discutir propiedades de macromoléculas, el análisis de las velocidades y mecanismos de los cambios químicos y ciertos fenómenos de transporte, los fenómenos de superficies y las fuerzas intermoleculares que manejan todos estos mecanismos. Objetivos generales La Asignatura se plantea los siguientes objetivos: Favorecer la comprensión de los principios fundamentales, provenientes en su mayor parte de la Física, en la aplicación al estudio de la estructura de la materia en sus diversas formas, y a la explicación de fenómenos de interés para la Química y disciplinas relacionadas. Promover en los alumnos la deducción de las Leyes fundamentales de los mencionados fenómenos. 2
Posibilitar en los alumnos la aplicación de dichas Leyes a la resolución de problemas de distinto tipo, y a la interpretación de datos experimentales obtenidos en el Laboratorio. Contribuir a desarrollar en el alumno una actitud positiva hacia la interpretación racional de los fenómenos naturales. Contribuir a desarrollar en el alumno habilidades para el planteo y la resolución de problemas de distintos tipos. Contribuir a capacitar a los alumnos para el diseño y la ejecución de experimentos de Laboratorio, y para el manejo e interpretación de los datos experimentales obtenidos. Contribuir a capacitar a los alumnos para la confección de informes científicos. Contribuir a ejercitar al alumno en el trabajo experimental en condiciones adecuadas de seguridad. En el Programa Analítico de contenidos se desarrollan Objetivos Cognoscitivos Específicos para cada Area temática del mismo. Conocimientos previos requeridos: Fisicoquímica I Metodología de trabajo La Asignatura se desarrollará empleando los siguientes recursos: Clases teóricas: Clases expositivas de los contenidos del Programa, apoyadas con material pedagógico preparado al efecto. Trabajos Prácticos: Comprenderán las siguientes actividades: Tareas de Aula: Se desarrollarán por Comisión de alumnos. Estarán destinadas a la revisión y discusión de los contenidos teóricos mediante la resolución grupal de ejercicios, cuestionarios y problemas numéricos, con posterior discusión de los resultados en el ámbito de la Comisión. Se analizarán y discutirán también los fundamentos, objetivos y protocolos de los trabajos experimentales a desarrollar en el Laboratorio, así como los resultados obtenidos en dichos trabajos. Trabajos de Laboratorio: Se desarrollarán en pequeños grupos dentro de las Comisiones, incluyendo la confección de un informe final de cada trabajo. Evaluación y acreditación Los recursos previstos para la evaluación son los siguientes: 3
Evaluación constante de la marcha del Curso mediante la observación del desarrollo de las actividades programadas. Cuestionarios individuales que los alumnos deberán satisfacer antes de los Trabajos de Laboratorio para demostrar la capacitación mínima imprescindible para la realización del trabajo. Informes escritos por grupo de alumnos de cada Trabajo de Laboratorio realizado. Dos exámenes parciales escritos sobre los tópicos desarrollados en las Tareas de Aula. Para la aprobación de la Asignatura: Examen final aprobado 4
PROGRAMA ANALÍTICO DE FISICOQUÍMICA II UNIDAD I: CINETICA DE PROCESOS ESPONTANEOS. Objetivos: Introducir la variable tiempo en el estudio de fenómenos en condiciones de irreversibilidad termodinámica, de interés para la Química. Analizar criterios de espontaneidad. Estudiar la Cinética de las reacciones químicas y de procesos de transporte de masa y de carga eléctrica Tema 1: Termodinámica de los procesos irreversibles. Sistemas abiertos y espontaneidad. Flujos y fuerzas termodinámicas. Fenómenos acoplados. Teorema de mínima producción de entropía.. Estabilidad de los estados de equilibrio y estados estacionarios. Bioenergética. LA primera y segunda ley de la termodinámica aplicadas a los seres vivos. Procesos químicos en células. Acoplamiento por desplazamiento de equilibrio y por acoplamiento molecular. Uso de G como variación de energía libre de reacciones bioquímicas. Tema 2: Propiedades de transporte. Fenómenos de transporte. Difusión. Primera y Segunda Ley de Fick. Difusión y movimiento browniano. Transporte de carga en electrolitos. Conductividad, conductividad molar y conductividad equivalente. Contribución a la corriente de iones individuales. Movilidad electroforética. Números de transporte. Conductividades iónicas molares. Ley de Kolhrausch. Influencia de la concentración en las conductividades molares. Ecuación de Onsager. Efectos electroforético y de asimetría o relajación. Tema 3: Fotoquímica Reacciones fotoquímicas y medio ambiente. Conceptos básicos y leyes. Fotoreactores. Fotocatálisis. Principales tipos de reacciones fotocatalíticas. UNIDAD II: ESTRUCTURAS MACROSCOPICAS Y MICROSCOPICAS. Objetivos: Estudiar las características estructurales de macromoléculas, interfases y superficies con miras a la comprensión de las propiedades e interacciones de las mismas. Tema 4: Fuerzas intermoleculares. Polarizabilidad. Clasificación de las interacciones intermoleculares. Interacciones ión - ión, ión - dipolo, dipolo - dipolo. Fuerzas de Van der Waals: interacciones ión - dipolo inducido o dipolo - dipolo inducido. Fuerzas de Keesom: interacción dipolo - dipolo. Fuerzas de London: interacción dipolo inducido - dipolo inducido. Fuerzas retardadas. Estructura del agua. Propiedades del agua pura. Interacciones del agua con otras sustancias. Iones y sustancias apolares en disolución. 5
Tema 5: Fenómenos de superficie. Tensión interfacial. Termodinámica de las interfases. Adsorción. Isoterma de Gibbs. Películas superficiales. Balanza de Langmuir. Micelas, lamelas y vesículas. Membranas biológicas. Adsorción física y química sobre sólidos. Isotermas de Langmuir, Freündlich y BET. Fenómenos de superficies electrizadas. Doble capa eléctrica. Efectos electrocinéticos. Potencial zeta o electrocinético. Electroforésis. Coloides. Coloides liófilos. Concentración micelar crítica. Geles. Coloides liófobos. Estabilidad de coloides. Coagulación y floculación. Emulsiones. Espumas. Tema 6: Estructuras y propiedades de polímeros en solución. A) Tipos de polímeros: polímeros de cadena flexible y polímeros estructurados. Niveles estructurales: estructura primaria, secundario, terciaria y cuaternaria. Forma de macromoléculas en solución: volumen excluido. Moléculas esféricas, prolato y oblato y tipo barra. Comportamiento en solución de los polímeros de cadena flexible. Diferentes forma de expresar los peso moleculares. Curvas de distribución. Volumen especifico parcial de una macromolécula. B) Modelo para el comportamiento de los polímeros de cadena flexible en solución. Teoría de Flory Huggins. Calculo de entropía y entalpía de interacción polímerosolvente. Interacción polímero-solvente. Medida de la presión osmótica de los polímeros. Segundo coeficiente del virial. Concepto termodinámico de buenos y malos solventes. Solubilidad de polímeros en solución. Determinación de pesos moleculares por medida de presión osmótica. C). Hidrodinámica de las soluciones de polímeros. Difusión de macromoléculas en medio acuoso. Coeficiente de difusión y de sedimentación. Viscosidad de las soluciones de macromoléculas. Viscosidad especifica e intrínseca. Coeficiente de Huggins. Determinación del peso molecular de un polímero por medida de viscosidad. Viscosímetro de Oswald. Dispersión de la luz por las soluciones de macromoléculas. Determinación del peso molecular. Migración de macromoléculas en un campo eléctrico: electroforesis. Tema 7: Equilibrio múltiples en soluciones de polímeros con carga eléctrica. Concepto de Punto isoeléctrico y punto isoiónico. Isotermas para estudiar el equilibrio ácido base en polielectrolitos. Diferentes modelos y graficaciones. Modelo con interacciones electrostáticas: Teoria de Deybe Huckel aplicada a polielectrolitos en solución. Concepto de cooperatividad. Métodos prácticos para estudiar los equilibrios múltiples: equilibrio de diálisis, métodos espectrofotométricos. Tema 8: Transporte de solutos a través de membranas biológicas. Enfoque termodinámico. Equilibrio de Gibbs - Donnan. Cinética del transporte por difusión simple y facilitada. 6
Bibliografía general UNIVERSIDAD NACIONAL DE ROSARIO Fisicoquímica: G. W. Castellan Addison - Wesley Iberoamericana Segunda edición 1998 Fisicoquímica: I. N. Levine, Editorial Mc Graw Hill. Cuarta Edición. 2000 Fisicoquímica: D. W- Ball Thomson Ed. 2005 Physical Chemistry: P.W. Atkins. Oxford University Press. 1994 Physical Chemistry: R. A. Alberty & R. J. Silbey John Wiley & Sons, Inc Principle of Colloid and Surface Chemistry P. Hiemenz and R. Rajagopalan Ed. M Deker 1997 Principles of Physical Biochemistry K. van Holde, W.C. Johson, P. Shing Ho Prentice Hall 1998. Lista de Trabajos Prácticos de Laboratorio 1.- Determinación del coeficiente de difusión. 2.- Determinación de la conductividad equivalente a dilución infinita de electrolitos fuertes y débiles. 3- Adsorción de un soluto sobre un adsorbente sólido. 4.- Determinación de la concentración micelar crítica de un tensoactivo por medidas de tensión superficial. 5.- Estimación del peso molecular de un polímero en solución por medidas de viscosidad. 6.- Empleo de programas de computación para simular el comportamiento de macromoleculas en solución 7