Universidad de Jaén

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La Química Física genéricamente, es la disciplina científica que estudia los principios que gobiernan las propiedades y el comportamiento de los sistemas químicos. La Titulación en que se imparte requiere la obtención de conocimientos Químico Físicos fundamentalmente aplicados y desde el punto de vista técnico-industrial. Sin embargo esta asignatura por su ubicación en el tercer curso tiene por objetivo fundamental, el aprendizaje de las bases y fundamentos de la Química-Física, siempre que sea posible, desarrollados desde el punto de vista industrial. El abordar el estudio de los fundamentos y potenciales aplicaciones industriales de esta disciplina, es un cometido imposible en una asignatura de carácter troncal y con la duración señalada, por lo que la ampliación de conocimientos queda sujeta a la elección particular del alumno de otra asignatura (optativa) que amplia y profundiza en las aplicaciones técnico-industriales como es Fisicoquímica de los Alimentos. Por tanto, en Química Física se proponen las bases teóricas de la disciplina, así como el estudio en profundidad de algunos procesos químicos de interés industrial. Además se estudian aplicaciones reales de los contenidos desarrollados mediante la resolución de una gran variedad de problemas numéricos y se realizan un números suficiente de prácticas de laboratorio que tienen por objetivo que los alumnos se familiaricen con experimentos básicos de Química Física en donde se demuestra el potencial práctico de los contenidos teóricos desarrollados en la asignatura.

Se recomienda que los alumnos dominen ciertos conocimientos mínimos, tanto de química como de matemáticas, tales como:

Químicos:

-Ideas básicas sobre estructura atómica y enlace químico.

-Conocimiento de la Tabla periódica de los elementos y  de formulación química.

Matemáticos:

-Saber resolver derivadas totales y parciales.

-Saber resolver integrales inmediatas.

Además, es recomendable que el alumno, trate de subsanar sus carencias, en el caso de tenerlas, antes de que de comienzo el curso académico, para de esta forma estar en condiciones de hacer un seguimiento adecuado de la asignatura.

Asimismo, es recomendable que en la Biblioteca exista una oferta adecuada de textos de apoyo, es decir, al menos un ejemplar por cada cinco alumnos matriculados en relación con la bibliografía básica recomendada.

     

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.

BLOQUE TEORÍA:
Termodinámica
Equilibrios físicos y químicos.
Cinética Química.
Macromoléculas.
Química Física de Superficies
Fenómenos de transporte.

BLOQUE PRÁCTICO:
Técnicas de laboratorio integrado de Química Física.
Caracterización físico-química de sistemas y compuestos.

Tema 1: Introducción a la Química Física. Fundamentos de Termodinámica.

Química Física: concepto, objeto y finalidad. Enfoque macroscópico y microscópico. Clasificación de la Química Física. Conceptos de sistema, estado y variables termodinámicas. Magnitudes intensivas y extensivas. Primer y Segundo Principio de la Termodinámica. Funciones Termodinámicas. Relaciones de Maxwell. Potencial químico. Condiciones de equilibrio en sistemas termodinámicos Sistemas con intercambio de masa.

Tema 2.-Termodinámica de gases reales y Magnitudes molares parciales.

Concepto de gas real. Factor de compresibilidad y diagramas de compresibilidad. Ecuaciones de estado para gases reales. Variables reducidas y ley de los estados correspondientes. Experimento de Joule-Thomson. Potencial químico de un gas. Fugacidad de un gas real. Concepto de magnitud molar parcial. Relaciones entre magnitudes molares. Ecuación de Gibbs-Duhem. Cálculo de magnitudes molares parciales. Métodos matemático y gráfico.

Tema 3.-Termoquímica.

Calores en las reacciones químicas. Relación entre Qp y Qv. Ecuaciones y leyes termoquímicas. Estados de referencia. Calores de formación y combustión. Entalpías y energías de enlace en el cálculo de calores de reacción. Dependencia de los calores de reacción con la temperatura: Ecuación de Kirchhoff.

Tema 4.-Cambios de fase.

Conceptos básicos para el estudio de los equilibrios de fase. Ley de las fases de Gibbs. Cambio de fase de primer orden en sistemas de un solo componente. Ecuaciones de Clapeyron para los equilibrios sólido-líquido, líquido-vapor y sólido-vapor. Ecuación de Clausius-Clapeyron.

Tema 5-Termodinámica de mezclas.

Concepto de disolución. Formas de expresar la concentración. Potenciales químicos de mezclas de gases ideales. Ley de Dalton. Mezcla de gases reales. Disoluciones ideales. Leyes de Raoult y Henry. Disoluciones diluidas ideales. Desviaciones de la idealidad (disoluciones reales). Propiedades coligativas de las disoluciones. Descenso crioscópico. Ascenso ebulloscópico. Presión osmótica. Disoluciones reales. Potenciales químicos para los componentes de las disoluciones reales de no electrolitos.

Tema 6.-Equilibrio en sistemas heterogéneos.

Tipos de equilibrios heterogéneos en sistemas bicomponentes. Equilibrios líquido-vapor en sistemas ideales. Principios de la destilación fraccionada. Equilibrios líquido-vapor en sistemas no ideales. Mezclas azeotrópicas. Equilibrio líquido-líquido. Equilibrio sólido-líquido. Eutécticos simples. Curvas de enfriamiento.

Tema 7.-Equilibrio químico.

Equilibrio material. Condición general de equilibrio químico. Equilibrio y constantes de equilibrio en sistemas de gases ideales y reales. Influencia de la presión y la temperatura en la constante de equilibrio químico. Equilibrio químico en disoluciones líquidas ideales. Equilibrio químico en disoluciones reales.

Tema 8.-Cinética formal y molecular. Catálisis química.

Objeto y partes de la Cinética Química. Concepto de velocidad de reacción. Ecuación de velocidad, orden y molecularidad. Ecuaciones cinéticas de reacciones simples. Determinación de órdenes de reacción. Modelo cinético de Arrhenius. Teoría de colisiones simples. Teoría del estado de transición. Conceptos en catálisis química y tipos. Catálisis homogénea. Catálisis ácido-base. Catálisis heterogénea y etapas que la conforman. Catálisis enzimática. Cinética enzimática simple y homogénea. Ecuación de Michaelis-Menten.

Tema 9.-Química Física de superficies.

Definición y clasificación de interfases. Tensión superficial. Influencia de la temperatura sobre la tensión superficial. Procesos de adsorción en interfases líquidas. Isoterma de Gibbs. Concentración superficial de exceso. Sustancias activas e inactivas superficialmente. Concentración micelar crítica. Procesos de adsorción en interfases sólidas. Isotermas de Freundlich y Langmuir.

Tema 10: Estructura atómica y molecular: espectroscopía.

La radiación electromagnética y su interacción con la materia. Espectroscopía. Espectros de rotación, vibración y electrónicos.Grupos cromóforos y auxócromos. Fotoquímica. Secuencia fotoquímica. Proceso de absorción. Luminiscencia. Diagrama de Jablonski.Características de la emisión fluorescente.

Tema 11.-Fenómenos de transporte.

Tipos de fenómenos de transporte. Transporte de materia. Concepto de difusión. Leyes de Fick. Diálisis y ultrafiltración. Transporte de masas bajo fuerzas centrífugas.

Tema 12.-Macromoléculas.

Clasificación de las macromoléculas. Macromoléculas sintéticas de adición y condensación. Cinética y mecanismo de polimerización. Macromoléculas de adición. Macromoléculas de condensación. Caracterización de macromoléculas. Distribución de pesos moleculares.Tacticidad y Cristalinidad.Punto isoeléctrico y Presión osmótica.

BLOQUE PRÁCTICO (LABORATORIO)

Práctica nº1: Magnitudes molares parciales. Determinación de los volúmenes molares parciales en mezclas de agua-etanol.

Práctica nº2: Obtención de curvas de enfriamiento. Estudio de la formación de un eutéctico simple en un sistema binario.

P Práctica nº3: Cinética de hidrólisis del acetato de metilo. Determinación de la constante de velocidad, de la energía de activación y del factor de frecuencia.

Práctica nº4: Medidas de tensión superficial. Tensión superficial en sistemas binarios.

Práctica nº5: Adsorción de líquidos en sólidos. Determinación de la isoterma de adsorción del ácido oxálico sobre carbón activo.

Práctica nº6: Determinación de la concentración micelar crítica (CMC) de tensioactivos por medidas de conductividad.

Práctica nº7: Obtención de parámetros fisico-químicos y comprobación de la ley de Kavanagh mediante aplicación de la Espectroscopía de Fluorescencia.