Guía docente de Química Física III (2911132)

Conocimientos básicos de Matemáticas, (especialmente cálculo diferencial e integral, así como álgebra elemental y estadística elemental) Física y Química. Muy aconsejable haber cursado y superado los créditos de las asignaturas previas Química Física I y II.

Cinética química: cinética formal y cinética molecular. Mecanismos de reacción. Catálisis. Electroquímica: equilibrios iónicos. Conductividad electrolítica. Equilibrios electroquímicos. Cinética electroquímica. Corrosión.

Adquirir los conocimientos teóricos necesarios para enjuiciar los cambios asociados a las reacciones químicas en términos de mecanismos de reacción y ecuaciones de velocidad, así como las habilidades prácticas necesarias para la cuantificación experimental de estos procesos.

Capacidad para definir el estado de un sistema químico en función de sus propiedades macroscópica, y analizar la evolución espontánea del mismo.

Poseer un conocimiento básico de los fenómenos electroquímicos y sus aplicaciones tecnológicas.

Caracterizar la importancia de la Química Física y su impacto en la sociedad industrial y tecnológica.

Tema 1. Teoría cinética de los gases

Introducción.

La interpretación molecular de la presión de un gas.

La distribución de velocidad para las componentes de la velocidad molecular.

Deducción de la ecuación de estado del gas ideal.

Ley de distribución de velocidades moleculares de Maxwell.

Colisiones en fase gaseosa. Frecuencia de colisión. Recorrido libre medio.

Efusión. Ley de Graham.

Tema 2. Cinética química formal

Introducción.

Integración de las ecuaciones cinéticas.

Principio de balance detallado.

Métodos para el estudio experimental de las cinéticas de reacción.

Métodos para el estudio de cinéticas rápidas: flujo detenido y relajación.

Influencia de la temperatura sobre la velocidad de las reacciones químicas.

Tema 3. Reacciones elementales bimoleculares

Introducción.

Modelo de colisiones para las etapas elementales bimoleculares.

Experimentos con haces moleculares. Láseres químicos.

Superficies de energía potencial para una reacción química. Coordenada de reacción.

Planteamiento mecano-estadístico de la teoría del estado de transición.

Formulación termodinámica de la teoría del estado de transición.

Femtoquímica.

Tema 4. Mecanismos de reacción.

Concepto de etapa limitante. Aproximación de equilibrio previo.

Aproximación del estado estacionario. Cambios de etapa limitante.

Reacciones unimoleculares.

Reacciones trimoleculares.

Reacciones de cadena lineal.

Reacciones de cadena ramificada. Explosiones. Límites de explosión.

Tema 5. Catálisis

Introducción

Características generales de la catálisis heterogénea.

Mecanismos tipo Langmuir-Hinshelwood y Eley-Rideal para la catálisis heterogénea.

La fijación industrial del nitrógeno como ejemplo de catálisis heterogénea.

Catálisis homogénea. Catálisis ácido-base general y específica.

Catálisis enzimática. Justificación mecanística de la ecuación de Michaelis-Menten.

Tema 6. Electroquímica

Células electroquímicas. La batería ácida de plomo como ejemplo de célula electroquímica.

Modo galvánico y modo electrolítico. Equilibrio electroquímico. Ecuación de Nernst. Potenciales de electrodo.

Potencial de unión líquida. Puentes salinos.

Aplicaciones de las medidas de fuerza electromotriz.

Células primarias. La célula Daniell y la célula Leclanché.

Células de combustible.

La corrosión acuosa de metales como fenómeno electroquímico.

La termodinámica de la corrosión. Diagramas de Pourbaix. Pasivación.

La cinética de la corrosión. Representación de Tafel.

Protección catódica. Ánodos de sacrificio. Corrosión galvánica. Protección anódica.

Seminarios/Talleres (1 crédito)

Resolución de problemas teóricos y numéricos.

Practicas de laboratorio (1 crédito)

Práctica 1. Estudio de la cinética de saponificación del acetato de etilo por medidas de conductividad electrolítica

Práctica 2: Estudio de la cinética de inversión de la sacarosa por medidas de polarimetría.

El estudiante recibirá, al inicio del curso, información sobre las Normas de Seguridad y del

correcto desarrollo de las prácticas. El documento estará disponible en la plataforma PRADO de la

asignatura. Este documento es de obligada lectura y aplicación durante el desarrollo de las

prácticas, el no cumplimiento del mismo por parte del estudiante exime de cualquier

responsabilidad al profesor que imparte las prácticas y al departamento donde se desarrollen las

mismas (es obligatoria la asistencia a todas las sesiones de prácticas).

Atkins. De Paula. Química Física. 8ª Edición. Editorial Médica Panamericana. 2008.

I.N. Levine. Química Física. 5ª Edición. Editorial McGraw Hill. 2004.

Chang. Fisicoquímica. Editorial McGraw Hill. 2008.

M. Díaz Peña y A. Roig Muntaner. Química Física. Vol II. Editorial Alhambra. 1989.

T. Engel, P. Reid y W. Hehre Química Física. Addison Wesley, 2006.

Barrow. Química Física. Ed. Reverté. 1975

McQuarrie, Simon. Physical Chemistry. A molecular approach. University Science Books. 1997.

I.N. Levine. Problemas de Fisicoquímica. 5ª Edición. Editorial McGraw Hill. 2005.

Castellán. Fisicoquímica. Fondo educativo interamericano.

M. Barnard. Química Física. Ed. Urmo.

Guerasimov & Co. Curso de Química Física. Ed. Mir.

K.J. Laider (1987). Chemical kinetics. Harper Collins Pub.

A. González Ureña. Cinética Química. Ed. Síntesis, Madrid 2001.

S.R. Logan. Fundamentos de Cinética Física. Ed. Addison Wesley, Madrid 2000.

L. Arnaut, S.J. Formosinho, H. Burrows. Chemical Kinetics. Elsevier, 2006.

Labowitz. Fisicoquímica, problemas y soluciones. Ed. AC.

Bares, Grey & Freíd. Colección de problemas de Química Física. Delta Publicaciones, Madrid 2007.

J. Bertrán y J. Nuñez. Problemas de Química Física. Delta publicaciones, Madrid 2007.

A. Requena y A. Bastida. Problemas de Termodinámica, Cinética y Electroquímica. Ibergarceta Publicaciones, Madrid 2009.

http://bcs.whfreeman.com/pchem8e/. Página web de Atkins De Paula, Química Física.

http://books.google.es/books/about/Qu%C3%ADmica_f%C3%ADsica.html?hl=es&id=pdJRHwbnndAC. Vista previa de algunos libros de Química Física.

• MD01. Lección magistral/expositiva. 
• MD02. Resolución de problemas y estudios de casos prácticos. 
• MD03. Prácticas de laboratorio. 
• MD06. Seminarios. 
• MD08. Realización de trabajos en grupo. 
• MD09. Realización de trabajos individuales. 

La evaluación ordinaria consistirá en una prueba escrita correspondiente a las prácticas de laboratorio (A) actividades individuales y en tres pruebas escritas incluyendo cada una ellas dos temas. Con respecto a las pruebas escritas, la primera incluirá los temas 1 y 2, la segunda incluirá los temas 3 y 4, y la tercera incluirá los temas 5 y 6. El alumno recibirá una nota para cada prueba en un rango de 0 a 10 que se obtendrá sumando las notas de los varios ejercicios (cuestiones y problemas) que integren la prueba.

Para aprobar la asignatura, es necesario aprobar las tres pruebas que corresponden a los temas (es decir, N1, N2 y N3, deben ser superiores o iguales a 5, donde N1, N2 y N3 son las calificaciones de las tres pruebas correspondientes a los temas). En ese caso (N1>=5, N2>=5, N3>=5), la calificación final se calculará como 0.3xA+0.25xN1+0.25xN2+0.2xN3, siendo A es la evaluación de la prueba escrita correspondiente a las prácticas de laboratorio (en una escala de 0 a 10). De acuerdo con esta ecuación, el porcentaje de las pruebas escritas correspondientes a temas en la calificación final es del 70%. Nótese que el coeficiente de la nota de las prueba primera y segunda (0.25) es algo superior al de la prueba tercera (0.2), teniendo en cuenta así la menor extensión de los 2 temas que se incluyen en la tercera prueba.

En caso de que una, dos o tres de las pruebas correspondientes a temas esté suspensa, la calificación final se obtendrá también mediante la ecuación indicada arriba (0.3xA+0.25xN1+0.25xN2+0.2xN3), excepto cuando la nota así calculada sea superior a 4, en cuyo caso la calificación final será de 4.

Las pruebas incluirán tanto cuestiones relacionadas con los aspectos teóricos de la materia, así como problemas, tanto de tipo teórico como numérico. Aun cuando todas las cuestiones tendrán una relación directa con lo explicado en clase en el curso 2024-2025, se introducirán, como norma general, modificaciones razonables. El propósito de este planteamiento es doble. En primer lugar, se pretende facilitar que el alumno aprenda a enfrentarse a situaciones razonablemente nuevas, adquiriendo así una formación de nivel universitario. En segundo lugar, se pretende desincentivar la memorización sin comprensión, un enfoque que usan algunos alumnos y que no contribuye a su formación. En cuestiones que requieran una respuesta expositiva, se valorará, además de la corrección en la respuesta, la capacidad del alumno de transmitir las ideas fundamentales de forma precisa, clara y concisa.

La evaluación extraordinaria consistirá en tres pruebas escritas incluyendo cada una ellas dos temas. Específicamente, la primera prueba corresponderá a los temas 1 y 2, la segunda a los temas 3 y 4, y la tercera a los temas 5 y 6. El alumno recibirá una nota para cada prueba en un rango de 0 a 10 que se obtendrá sumando las notas de los varios ejercicios (cuestiones y problemas) que integren la prueba.

Para aprobar la asignatura, es necesario aprobar las tres pruebas (calificación igual o superior a 5 en las tres pruebas). En ese caso (tres pruebas aprobadas), la calificación final se calculará como 0.35xN1+0.35xN2+0.3xN3, donde N1, N2 y N3 son las notas de la primera, la segunda y la tercera prueba. Nótese que el coeficiente de la nota de la tercera prueba (0.3) es algo menor que los coeficientes de las pruebas primera y segunda, las prueba primera y segunda (0.35), teniendo en cuenta así la menor extensión de los 2 temas que se incluyen en la tercera prueba.

En caso de que una, dos o tres de las pruebas escritas esté suspensa, la calificación final se obtendrá también mediante la ecuación indicada arriba (0.35xN1+0.35xN2+0.3xN3), excepto cuando la nota así calculada sea superior a 4, en cuyo caso la calificación final será de 4.

Las pruebas incluirán tanto cuestiones relacionadas con los aspectos teórico-prácticos de la materia, así como problemas, tanto de tipo teórico como numérico. Aun cuando todas las cuestiones tendrán una relación directa con lo explicado en clase en el curso 2024-2025, se introducirán, como norma general, modificaciones razonables. El propósito de este planteamiento es doble. En primer lugar, se pretende facilitar que el alumno aprenda a enfrentarse a situaciones razonablemente nuevas, adquiriendo así una formación de nivel universitario. En segundo lugar, se pretende desincentivar la memorización sin comprensión, un enfoque que usan algunos alumnos y que no contribuye a su formación. En cuestiones que requieran una respuesta expositiva, se valorará, además de la corrección en la respuesta, la capacidad del alumno de transmitir las ideas fundamentales de forma precisa, clara y concisa.

En virtud al Artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada, el alumno puede examinarse mediante la evaluación única final. Para acogerse a la opción de evaluación única final, el estudiante ha de solicitarlo al Director del Departamento en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de la asignatura, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

La evaluación única final consistirá en tres pruebas escritas incluyendo cada una ellas dos temas. Específicamente, la primera prueba corresponderá a los temas 1 y 2, la segunda corresponderá a los temas 3 y 4, y la tercera corresponderá a los temas 5 y 6. El alumno recibirá una nota para cada prueba en un rango de 0 a 10 que se obtendrá sumando las notas de los varios ejercicios (cuestiones y problemas) que integren la prueba.

Para aprobar la asignatura, es necesario aprobar las tres pruebas (calificación igual o superior a 5 en las tres pruebas). En ese caso (tres pruebas aprobadas), la calificación final se calculará como 0.35xN1+0.35xN2+0.3xN3, donde N1, N2 y N3 son las notas de la primera, la segunda y la tercera prueba. Nótese que el coeficiente de la nota de la tercera prueba (0.3) es algo menor que los coeficientes de las pruebas primera y segunda, las prueba primera y segunda (0.35), teniendo en cuenta así la menor extensión de los 2 temas que se incluyen en la tercera prueba.

En caso de que una, dos o tres de las pruebas escritas esté suspensa, la calificación final se obtendrá también mediante la ecuación indicada arriba (0.35xN1+0.35xN2+0.3xN3), excepto cuando la nota así calculada sea superior a 4, en cuyo caso la calificación final será de 4.

Las pruebas incluirán tanto cuestiones relacionadas con los aspectos teórico-prácticos de la materia, así como problemas, tanto de tipo teórico como numérico. Aun cuando todas las cuestiones tendrán una relación directa con lo explicado en clase en el curso 2024-2025, se introducirán, como norma general, modificaciones razonables. El propósito de este planteamiento es doble. En primer lugar, se pretende facilitar que el alumno aprenda a enfrentarse a situaciones razonablemente nuevas, adquiriendo así una formación de nivel universitario. En segundo lugar, se pretende desincentivar la memorización sin comprensión, un enfoque que usan algunos alumnos y que no contribuye a su formación. En cuestiones que requieran una respuesta expositiva, se valorará, además de la corrección en la respuesta, la capacidad del alumno de transmitir las ideas fundamentales de forma precisa, clara y concisa.