Química física I
GUÍA DOCENTE    Curso 2022-23

- Conceptos fundamentales en Termodinámica Química.
- Equilibrios heterogéneos en sistemas de un componente.
- Disoluciones binarias no electrolíticas.
- Estudio termodinámico del equilibrio químico.
- Formalismo de la Mecánica Cuántica.
- Aplicación de la Mecánica Cuántica a sistemas sencillos de interés químico.
- Átomo de hidrógeno y átomos hidrogenoides.
- Métodos aproximados en Mecánica Cuántica.
- Átomos polielectrónicos.
- El enlace químico y la estructura molecular
- Conceptos fundamentales en Termodinámica Estadística.
- Aplicaciones de la Termodinámica Estadística a la determinación de magnitudes termodinámicas de sistemas químicos sencillos.

Se realizarán prácticas de laboratorio y aula informática que incluyen:
- Experimentación en Termodinámica Química.
- Utilización de la Química Computacional para el estudio de sistemas moleculares y biomoleculares simples.

Se aconseja conocer Química, Complementos de Química y Matemáticas, que se cursan en 1º curso del grado en Química.

- CGIT01: Ser capaz de analizar y sintetizar información.

- CGIT02: Mostrar capacidad de organización y planificación.

- CGIT03: Comunicar información de manera oral y escrita.

- CGIT04: Comprender textos escritos en una segunda lengua relacionados con la propia especialidad.

- CGIT05: Usar las tecnologías de información y comunicación.

- CGIT06: Resolver problemas.

- CGIP01: Trabajar en equipo.

- CGIP03: Adquirir y aplicar el compromiso ético.

- CGIP04: Razonar de manera crítica.

- CGS02: Realizar un aprendizaje autónomo.

- CE01: Conocer la terminología química, nomenclatura, convenios y unidades.

- CE03: Enumerar las características de los diferentes estados de la materia y conocer los modelos teóricos empleados para describirlos.

- CE06: Enunciar los principios de la química cuántica y aplicarlos a la descripción de la estructura atómica y molecular.

- CE12: Relacionar las propiedades macroscópicas y propiedades de átomos y moléculas individuales, incluyendo macromoléculas (naturales y sintéticas), polímeros, coloides y otros materiales.

- CE16: Demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con las áreas de la Química.

- CE17: Resolver problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados.

- CE18: Reconocer y analizar nuevos problemas y plantear estrategias para solucionarlos.

- CE19: Evaluar, interpretar y sintetizar datos e información química.

- CE20: Valorar los riesgos en el uso de sustancias químicas y procedimientos de laboratorio.

- CE21: Manipular con seguridad las sustancias químicas y los procedimientos correctos de gestión de residuos.

- CE23: Manejar la instrumentación química estándar utilizada para investigaciones estructurales y separaciones.

- CE24: Interpretar los datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan.

- CE25: Procesar e informatizar datos químicos.

- CE26: Reconocer e implementar buenas prácticas científicas de medida y experimentación.

- CE27: Reconocer y valorar los procesos químicos en la vida diaria.

- CE28: Relacionar la Química con otras disciplinas.

- Conocer el formalismo y los métodos de la Termodinámica del Equilibrio.
- Aplicar la Termodinámica al estudio de problemas de interés químico.
- Abordar y resolver problemas numéricos relacionados con la Termodinámica Química.
- Realizar experiencias en el laboratorio aplicando los fundamentos de la Termodinámica Química a sistemas de interés para el químico.
- Conocer los postulados de la Mecánica Cuántica y sus consecuencias.
- Conocer y manejar los operadores necesarios para la aplicación de la Mecánica Cuántica.
- Aplicar la Mecánica Cuántica en la resolución de sistemas de interés para el químico desde los sistemas más elementales a sistemas más complejos.
- Utilizar herramientas informáticas para la resolución de sistemas moleculares y biomoleculares simples mediante la aplicación de la Mecánica Cuántica.
- Conocer los fundamentos de la Termodinámica Estadística.
- Aplicar la Termodinámica Estadística a sistemas de interés para el químico.
- Utilizar herramientas informáticas para la aplicación de la Termodinámica Estadística en sistemas de tamaño reducido así como para simular sistemas moleculares de dimensiones representativas de la realidad.

• Conceptos fundamentales en Termodinámica
• Primer y Segundo Principio de Termodinámica
• Funciones de Gibbs y Helmhotz: Predicción del estado de equilibrio o evolución espontánea de un sistema termodinámico
• Relaciones termodinámicas para un sistema en equilibrio
• Potencial químico

• Conceptos fundamentales: Fases. Componentes. Grados de libertad o varianza
• Regla de las fases
• Transiciones de primer orden: Ecuación de Clapeyron. Vaporización, fusión, sublimación y transiciones sólido-sólido
• Diagrama de fases. Estudio de varios sistemas representativos
• Equilibrio líquido - vapor en sustancias puras: Presión de vapor y temperatura. Ecuación de Clapeyron-Clausius y aplicaciones de la misma

• Mezclas binarias líquidas ideales. Definición y características. Estudio de la solubilidad de gases y sólidos en líquidos
• Soluciones diluidas ideales no electrolíticas. Distribución de un soluto entre dos disolventes inmiscibles. Propiedades coligativas de las disoluciones
• Soluciones reales no electrolíticas. Definición de actividad y diversas clases de coeficientes de actividad
• Equilibrio líquido-vapor en sistemas binarios. Destilación

• Constante de equilibrio y distintas formas de expresarla
• Efecto de las variables externas sobre la posición de equilibrio de un sistema reaccionante
• Variación de la constante de equilibrio con la temperatura

• Introducción histórica
• Fundamentos matemáticos
• Postulados de la Mecánica Cuántica
• Principio de indeterminación de Heisenberg

• La partícula en una caja monodimensional
• La partícula en una caja bidimensional y tridimensional
• Oscilador armónico monodimensional

• El momento angular en Mecánica Clásica
• Operadores de momento angular en Mecánica Cuántica
• El rotor rígido de dos partículas
• Armónicos esféricos
• Operadores ascendente y descendente del momento angular

• Ecuación de Schrödinger para un átomo o ion hidrogenoide
• Orbitales hidrogenoides
• Unidades atómicas
• Espín electrónico
• Interacción espín-órbita

• Método variacional
• Método de perturbaciones

• Método del campo autoconsistente de Hartree
• Principio de exclusión de Pauli
• Determinantes de Slater
• Operadores de momento angular en átomos polielectrónicos
• Adición de momentos angulares. Términos espectrales
• Efecto Zeeman

• Aproximación de Born-Oppenheimer
• La molécula-ion H₂⁺
• La molécula de H₂
• Método de orbitales moleculares
• Metodo de enlaces de valencia
• Moléculas diatómicas homo y heteronucleares
• Moléculas poliatómicas

• Necesidad de la Termodinámica Estadística
• Conceptos fundamentales en Termodinámica Estadística
• Ley de distribución de Boltzmann

• La función de partición
• Formulación estadística de las propiedades termodinámicas
• Factorización de la función de partición
• Cálculo de la función de partición traslacional
• Cálculo de la función de partición nuclear
• Cálculo de la función de partición electrónica
• Cálculo de la función de partición vibracional
• Cálculo de la función de partición rotacional

• Experimentación en Termodinámica Química
• Utilización de la Química Computacional para el estudio de sistemas moleculares y biomoleculares simples

Parciales y Final.

Para superar la asignatura será necesario: