Técnicas asociadas a procesos de transferencia electrónica
GUÍA DOCENTE Curso 2012-13
Titulación: | Máster universitario en Química Avanzada | 755M |
Asignatura: | Técnicas asociadas a procesos de transferencia electrónica | 755304000 |
Materia: | Técnicas asociadas a procesos de transferencia electrónica |
Módulo: | - |
Carácter: | OPTATIVA | Curso: | 0 | Semestre: | Primer Semestre |
Créditos ECTS: | 3,00 | Horas presenciales: | 43,00 | Horas estimadas de trabajo autónomo: | 32,00 |
Idiomas en que se imparte la asignatura: | Español |
Idiomas del material de lectura o audiovisual: | Inglés, Español |
Departamentos responsables de la docencia
QUÍMICA | R112 |
Dirección: | C/ Madre de Dios, 51 | Código postal: | 26004 |
Localidad: | Logroño | Provincia: | La Rioja |
Teléfono: | 941299620 | Fax: | 941299621 | Correo electrónico: | |
Profesores
Profesor responsable de la asignatura: | Moreno García, María Teresa |
Teléfono: | 941299645 | Correo electrónico: | teresa.moreno@unirioja.es |
Despacho: | 1209 | Edificio: | Edificio Científico Tecnológico |
Horario de tutorías: | No especificado |
Profesor: | Lalinde Peña, Elena |
Teléfono: | 941299643 | Correo electrónico: | elena.lalinde@unirioja.es |
Despacho: | 1207 | Edificio: | Edificio Científico Tecnológico |
Horario de tutorías: | No especificado |
Profesor: | López De Luzuriaga Fernández, José María |
Teléfono: | 941299649 | Correo electrónico: | josemaria.lopez@unirioja.es |
Despacho: | 1213 | Edificio: | Edificio Científico Tecnológico |
Horario de tutorías: | No especificado |
Descripción de los contenidos
PARTE 1: PROCESOS DE TRANSFERENCIA ELECTRÓNICA. VOLTAMETRÍA CÍCLICA. PRINCIPIOS Y APLICACIONES
1.- Introducción.- Reacciones de transferencia electrónica: Conceptos y Mecanismos.- Voltametría cíclica: Celdas, electrodos, electrolito soporte y disolventes.- La forma de la onda y convenios de representación. -Reversibilidad e irreversibilidad química y electroquímica. -Mecanismos electroquímicos y químicos.- Electrólisis a potencial controlado. Electrodo rotatorio.
Reactivos para reacciones de transferencia electrónica.- Electrólisis versus reactivos redox, ventajas e inconvenientes.- Oxidantes y reductores inocentes y no inocentes
Consecuencias y aplicaciones de las reacciones de transferencia electrónica.
2.- Modificaciones de estructura y enlace que acompañan a la transferencia electrónica: Compuestos mononucleares, binucleares y polinucleares.- Compuestos de valencia mixta.- Procesos de isomerización.- Reactividad inducida por transferencia electrónica: Sustitución simple. Sustitución catalizada. Reacciones basadas en el ligando.- Análisis y comentarios de algunos ejemplos extraídos de la bibliografía.
PARTE 2: RESONANCIA DE ESPÍN ELECTRÓNICO (RSE) Ó RESONANCIA PARAMAGNÉTICA ELECTRÓNICA (RPE)
1.- Introducción y principios de la RSE.- Comparación entre la RSE y la RMN.- Efecto Zeeman electrónico. Condiciones experimentales.- El valor de g.- Referencias: DPPH y sal de Fremy.
2.- Sistemas Isótropos y anisotrópicos.- Estructura hiperfina.- El radical H.- Valor de Ao y ao.- Acoplamientos a más de un núcleo.- Estructura superhiperfina.- Interpretación de espectros.- Radicales orgánicos y compuestos complejos.
3.- Sistemas anisotrópicos.-Ejemplos.-Sistemas con más de un electrón.- Fundamentos.- Análisis de ejemplos extraídos de la bibliografía
PARTE 3: LUMINISCENCIA MOLECULAR
1. Introducción, definición y tipos de luminiscencia.- Fotoluminiscencia.- Absorción y emisión: procesos.- Absorción: Tipos de transiciones electrónicas en moléculas poliatómicas.- Probabilidad de las transiciones.- Ley de Beer-Lambert. Fuerza del oscilador.- Reglas de Selección. Principio de Frank-Condon. -Regla de la imagen especular.- Ley de Boltzmann.- Poblaciones relativas de moléculas en los niveles vibracionales.- Luminiscencia.- Tipos de procesos: radiativos y no radiativos.- Emisión estimulada: LASER.
2. Tiempo de vida de la emisión (τ).- Rendimiento cuántico (φ).- Efecto de la temperatura en τ y en φ.- Quenching y Photobleaching: procesos.- Quenching dinámico: Cinética Stern-Volmer.- Quenching estático: mecanismo de esfera de quenching efectivo y de formación de complejos.- Quenching dinámico y estático simultáneo.- Transferencia electrónica fotoinducida.- Efecto del disolvente en la emisión fluorescente.- Anisotropía de fluorescencia. Aplicaciones.- Transferencia de energía resonante.
3. Instrumental: diseño del fluorímetro, medida de tiempos de vida de fluorescencia (método de pulso, método de conteo de fotones únicos, método de modulación de fase).
4. Quimiluminiscencia y Bioluminiscencia.
5. Resolución de casos prácticos.
Requisitos previos de conocimientos y competencias para poder cursar con éxito la asignatura
Se aconseja conocer fundamentos de Espectroscopia, teoría estructural y Química de coordinación..
Relación de asignaturas que proporcionan los conocimientos y competencias requeridos
Contexto
Formación complementaria del estudiante en técnicas relacionadas con los procesos de transferencia electrónica en diferentes tipos de compuestos químicos de alto interés en áreas de relevancia tanto a nivel fundamental como aplicado.
Competencias
Competencias generales
- Conocer los fundamentos de los procesos de transferencia electrónica y de la técnica electroquímica de voltametría cíclica.
- Conocer las modificaciones de estructura y enlace que acompañan a la transferencia electrónica.
- Conocer los fundamentos de la resonancia de espín electrónica y los aspectos relacionados con los acoplamientos.
- Conocer y distinguir los sistemas isotrópicos y anisotrópicos y la influencia del número de electrones en los espectros.
- Conocer los fundamentos de la luminiscencia molecular.
- Conocer los fundamentos y los efectos que la temperatura, la concentración, el disolvente, la presencia de impurezas... etc., tienen en la luminiscencia, el rendimiento cuántico y el tiempo de vida.
- Conocer los dispositivos instrumentales para la medida de fluorescencia, rendimientos cuánticos y tiempos de vida, así como sus fundamentos teóricos.
Competencias específicas
Resultados del aprendizaje
- El alumno conoce el fundamento teórico de los procesos de transferencia electrónica. Conoce los fundamentos y los métodos de trabajo de la voltametría cíclica. Es capaz de interpretar la forma de una onda.
- El alumno es capaz de interpretar las ondas observadas en voltametría cíclica asociadas a cambios en la estructura o enlace inducidos por transferencia electrónica en sustancias moleculares (fundamentalmente organometálicas). Es capaz de aplicarlo a casos reales.
- El alumno conoce los fundamentos teóricos de la resonancia de espín electrónica y los factores relacionados con los acoplamientos
- El alumno es capaz de distinguir e interpretar los espectros de sistemas isotrópicos y anisotrópicos, aplicándolos a casos reales de radicales orgánicos y complejos metálicos.
- El alumno conoce los fundamentos teóricos de la luminiscencia molecular
- El alumno conoce los fundamentos y los efectos que la temperatura, la concentración, el disolvente, la presencia de impurezas... etc., tienen en la luminiscencia, el rendimiento cuántico y el tiempo de vida, aplicándolo a casos prácticos.
- El alumno conoce los fundamentos teóricos de los dispositivos instrumentales para la medida de fluorescencia, rendimientos cuánticos y tiempos de vida.
Temario
La asignatura está estructurada en tres bloques
Bloque 1: Estudio de los procesos de transferencia electrónica: técnicas electroquímicas, principios, mecanismos y aplicaciones en compuestos de coordinación, orgánicos y organometálicos.
1.1.- Introducción.- Reacciones de transferencia electrónica: Conceptos y Mecanismos.- Voltametría cíclica: Celdas, electrodos, electrolito soporte y disolventes.- La forma de la onda y convenios de representación. -Reversibilidad e irreversibilidad química y electroquímica. -Mecanismos electroquímicos y químicos.- Electrólisis a potencial controlado. Electrodo rotatorio.
Reactivos para reacciones de transferencia electrónica.- Electrólisis versus reactivos redox, ventajas e inconvenientes.- Oxidantes y reductores inocentes y no inocentes
Consecuencias y aplicaciones de las reacciones de transferencia electrónica.
1.2.- Modificaciones de estructura y enlace que acompañan a la transferencia electrónica: Compuestos mononucleares, binucleares y polinucleares.- Compuestos de valencia mixta.- Procesos de isomerización.- Reactividad inducida por transferencia electrónica: Sustitución simple. Sustitución catalizada. Reacciones basadas en el ligando.- Análisis y comentarios de algunos ejemplos extraídos de la bibliografía.
Bloque 2: Estudio de la técnica de resonancia de espín electrónico: Fundamentos teóricos en sistemas isotrópicos y anisotrópicos y análisis de sistemas en radicales orgánicos e inorgánicos y complejos paramagnéticos.
2.1.- Introducción y principios de la RSE.- Comparación entre la RSE y la RMN.- Efecto Zeeman electrónico. Condiciones experimentales.- El valor de g.- Referencias: DPPH y sal de Fremy.
2.2.- Sistemas Isótropos y anisotrópicos.- Estructura hiperfina.- El radical H.- Valor de Ao y ao.- Acoplamientos a más de un núcleo.- Estructura superhiperfina.- Interpretación de espectros.- Radicales orgánicos y compuestos complejos.
2.3.- Sistemas anisotrópicos.-Ejemplos.-Sistemas con más de un electrón.- Fundamentos.- Análisis de ejemplos extraídos de la bibliografía
Bloque 3: Luminiscencia molecular: Fundamentos teóricos de las transiciones radiativas, parámetros de efectividad, influencia de factores externos y técnicas instrumentales
3.1. Introducción, definición y tipos de luminiscencia.- Fotoluminiscencia.- Absorción y emisión: procesos.- Absorción: Tipos de transiciones electrónicas en moléculas poliatómicas.- Probabilidad de las transiciones.- Ley de Beer-Lambert. Fuerza del oscilador.- Reglas de Selección. Principio de Frank-Condon. -Regla de la imagen especular.- Ley de Boltzmann.- Poblaciones relativas de moléculas en los niveles vibracionales.- Luminiscencia.- Tipos de procesos: radiativos y no radiativos.- Emisión estimulada: LASER.
3.2. Tiempo de vida de la emisión (t).- Rendimiento cuántico (f).- Efecto de la temperatura en t y en f.- Quenching y Photobleaching: procesos.- Quenching dinámico: Cinética Stern-Volmer.- Quenching estático: mecanismo de esfera de quenching efectivo y de formación de complejos.- Quenching dinámico y estático simultáneo.- Transferencia electrónica fotoinducida.- Efecto del disolvente en la emisión fluorescente.- Anisotropía de fluorescencia. Aplicaciones.- Transferencia de energía resonante.
3.3. Instrumental: diseño del fluorímetro, medida de tiempos de vida de fluorescencia (método de pulso, método de conteo de fotones únicos, método de modulación de fase).
3.4. Quimiluminiscencia y Bioluminiscencia.
3.5. Resolución de casos prácticos.
Bibliografía
Tipo: | Título |
Básica | Electron transfer reactions : inorganic, organometallic and biological applications / Stephan S. Isied, editor-- Washington : American Chemical Society, cop. 1997
Absys |
Básica | NMR, NQR, EPR, and Mössbauer spectroscopy in inorganic chemistry / R.V. Parish-- New York : Ellis Horwood, 1990
Absys |
Básica | Química de coordinación / Joan Ribas Gispert-- Barcelona : Edicions Universitat de Barcelona : Omega, [2000]
Absys |
Básica | Electron paramagnetic resonance : elementary theory and practical applications / John A. Weil, James R. Bolton-- 2nd ed-- Hoboken (New Jersey) : Wiley-Interscience, [2007]
Absys |
Básica | Electron transfer and radical processes in transition-metal chemistry / Didier Astruc-- New York [etc.] : Wiley-VCH, cop. 1995
Absys |
Básica | Inorganic electrochemistry : theory, practice and application / P. Zanello-- Cambridge, UK : Royal Society of Chemistry, [2003]
Absys |
Básica | Luminescence of solids / edited by D. R. Vij-- New York ; London : Plenum Press, cop. 1998
Absys |
Básica | Molecular Fluorescence : principles and applications / Bernard Valeur-- Weinheim [etc.] : Wiley-VCH, 2002
Absys |
Básica | Optoelectronic properties of inorganic compounds / edited by D. Max Rhoundhill and John P. Fackler, Jr-- New York ; London : Plenum, [1999]
Absys |
Básica | Photochemistry and photophysics of metal complexes / D. M. Roundhill-- New York ; London : Plenum Press, cop. 1994
Absys |
Básica | Principles of fluorescence spectroscopy / Joseph R. Lakowicz-- New York : Plenum Press, cop. 1983
Absys |
Básica | Structural methods in inorganic chemistry / E.A.V. Ebsworth, David W.H. Rankin, Stephen Cradock ; foreword by Kenneth Raymond-- 2nd ed, repr.-- Oxford [etc.] : Blackwell Scientific Publications, 1994
Absys |
Básica | Trends in molecular electrochemistry / edited by Armando J.L. Pombeiro ; co-editor, Christian Amatore-- New York : Marcel Dekker ; Laussanne : FontisMedia, [2004]
Absys |
Recursos en Internet |
Metodología
Modalidades organizativas
Clases teóricas
Seminarios y talleres
Clases prácticas
Tutorías
Estudio y trabajo en grupo
Estudio y trabajo autónomo individual
Métodos de enseñanza
Método expositivo - Lección magistral
Resolución de ejercicios y problemas
Organización
Actividades presenciales | Tamaño de grupo | Horas |
Clases prácticas de aula | Reducido | 10,00 |
Clases teóricas | Grande | 20,00 |
Pruebas presenciales de evaluación | Grande | 10,00 |
Tutorías presenciales | Reducido Especial | 3,00 |
Total de horas presenciales | 43,00 |
Trabajo autónomo del estudiante | Horas |
Estudio autónomo individual o en grupo | 10,00 |
Preparación en grupo de trabajos, presentaciones (orales, debates, ...), actividades en biblioteca o similar | 12,00 |
Resolución individual de ejercicios, cuestiones u otros trabajos, actividades en biblioteca o similar | 10,00 |
Total de horas de trabajo autónomo | 32,00 |
Evaluación
Sistemas de evaluación | % | ¿Recuperable? |
Pruebas orales | 10 | No |
Trabajos y proyectos | 25 | No |
Pruebas de ejecución de tareas reales y/o simulada | 25 | No |
Portafolio | 10 | No |
Pruebas escritas | 30 | Sí |
Total | 100% | |
Comentarios
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