Universidad de Jaén

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Guía docente 2018-19 - 14412022 - Química física

TITULACIÓN: Grado en Ingeniería química industrial (14412022)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES)

TITULACIÓN: Doble Grado en Ingeniería de recursos energéticos e Ing. química industrial (15112032)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES)

TITULACIÓN: Doble Grado en Ingeniería eléctrica e Ingeniería química industrial (14912028)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES)

CURSO ACADÉMICO: 2018-19
GUÍA DOCENTE
1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA
NOMBRE: Química física
CÓDIGO: 14412022 (*) CURSO ACADÉMICO: 2018-19
TIPO: Obligatoria
Créditos ECTS: 6.0 CURSO: 3 CUATRIMESTRE: PC
WEB: https://dv.ujaen.es/goto_docencia_crs_513669.html
 
2. DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO
NOMBRE: BERMEJO ROMÁN, RUPERTO
IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable]
DEPARTAMENTO: U127 - QUIMÍCA FÍSICA Y ANALÍTICA
ÁREA: 755 - QUÍMICA FÍSICA
N. DESPACHO: D - 037 E-MAIL: rbermejo@ujaen.es TLF: 953648625
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/57901
URL WEB: http://goo.gl/NSdSB0
 
3. PRERREQUISITOS, CONTEXTO Y RECOMENDACIONES
PRERREQUISITOS:
-
CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN:

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.

RECOMENDACIONES Y ADAPTACIONES CURRICULARES:

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.
4. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
código Denominación de la competencia
CB1 Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CB2 Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3 Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB4 Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
CB5 Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
CBB2 Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
CEQ3 Capacidad para el diseño y gestión de procedimientos de experimentación aplicada, especialmente para la determinación de propiedades termodinámicas y de transporte, y modelado de fenómenos y sistemas en el ámbito de la ingeniería química, sistemas con flujo de fluidos, transmisión de calor, operaciones de transferencia de materia, cinética de las reacciones químicas y reactores.
Resultados de aprendizaje
Resultado Resul-07 Conocer y Comprender la caracterización físico-química de sistemas y compuestos
Resultado Resul-08 Dominar las técnicas de un laboratorio integrado de Química Física y Analítica
5. CONTENIDOS

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.

 

 

6. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES
ACTIVIDADES HORAS PRESEN­CIALES HORAS TRABAJO AUTÓ­NOMO TOTAL HORAS CRÉDITOS ECTS COMPETENCIAS (códigos)
A1 - Clases expositivas en gran grupo
  • M1 - Clases expositivas en gran grupo: Clases magistrales
30.0 45.0 75.0 3.0
  • CBB2
A2 - Clases en grupos de prácticas
  • M9 - Clases en grupos de prácticas: Laboratorios
28.0 42.0 70.0 2.8
  • CB1
  • CB2
  • CB3
  • CB4
  • CB5
  • CBB2
  • CEQ3
A3 - Tutorias Colectivas
  • M14 - Tutorias Colectivas/Individuales: Supervisión de trabajos dirigidos
2.0 3.0 5.0 0.2
  • CBB2
  • CEQ3
TOTALES: 60.0 90.0 150.0 6.0  
 
INFORMACIÓN DETALLADA:

Durante las horas presenciales de teoría se dará a conocer al alumno los contenidos de la asignatura. Para ello, previamente se le entregará el programa correspondiente a cada tema para que el alumno pueda seguir el desarrollo de la asignatura. Durante la exposición se hará uso de presentaciones en "power point", donde se mostrarán tablas y figuras correspondientes a los contenidos teóricos de la lección. Al final de cada tema, se hará un breve resumen de lo estudiado en el mismo, y donde sea posible, se plantearán nuevos objetivos que permitirán conectar con los contenidos anteriores ya estudiados y los siguientes, de ese modo el alumno podrá ir interrelacionando todos los contenidos de la asignatura.

Se entregará al alumno las relaciones de problemas con el objetivo de que intente su resolución antes de las horas presenciales destinadas a ello. Durante las clases de teoría y problemas, se potenciará la participación del alumno, intentando que el clima sea distendido y planteando interrogantes por parte del profesor de modo que el alumno razone la respuesta en clase o le lleve a consultar bibliografía fuera de las horas presenciales. Asimismo, propondrá que el alumno exponga en clase la resolución del algún problema, provocando el debate sobre el mecanismo empleado y el resultado obtenido al resolver el problema.

Se  propondrá la realización de trabajo por parte del alumno relacionado con los contenidos de la asignatura, como puede ser desarrollar algún apartado de los estudiados en clase, o incluso elaborar un tema de ampliación de la materia. Esto  permitirá al alumno desarrollar habilidades en la obtención de información, tanto de fuentes primarias como secundarias, incluyendo la obtención de información on-line.

Las prácticas de laboratorio de Química Física permiten un contacto con las técnicas de observación y experimentación de que se sirve esta disciplina para la obtención de información. Así pues, familiarizan al alumno con la realización de medidas, manejo de equipos (puesta a punto, calibrado, etc) y manejo y presentación de datos experimentales. Pero además, las prácticas de laboratorio son un complemento perfecto para terminar de asimilar las leyes y conceptos de la Química Física.

 Debido al carácter limitado de tiempo destinado a la realización de las prácticas y para favorecer la comprensión del material e instrumentación a utilizar, es aconsejable la elaboración de un cuaderno de prácticas que agilice el proceso de realización de las mismas. El cuaderno de prácticas tiene un guión predefinido para cada práctica, que debe constar de los siguientes puntos:

1.-Introducción. Se le plantean al alumno los antecedentes teóricos en los que se encuadra la práctica para que con su lectura quede bien claro el contexto de la misma.

2.-Objetivo. Se expresa en este apartado el fin o fines perseguido con la realización de la práctica.

3.-Material y reactivos. Se hace un desglose de la instrumentación que se va utilizar y los reactivos y disoluciones que se deben preparar para que el alumno tras su lectura pueda ya realizar los cálculos necesarios previamente a la sesión de prácticas.

4.-Método operatorio. Se explica claramente el procedimiento que hay que seguir paso a paso para la realización de la práctica y obtención de los resultados correspondientes.

5.-Expresión de resultados. En este apartado se enumeran los resultados que el alumno debe presentar para que la práctica pueda considerarse bien resuelta. Este apartado puede realizarlo en casa o en el propio laboratorio si es que sobra tiempo.

 

 

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
 
ASPECTO CRITERIOS INSTRUMENTO PESO
Conceptos teóricos de la materia Conocimiento de los contenidos teóricos de la asignatura Prueba objetiva 60.0%
Realización de trabajos, casos o ejercicios estructura, presentación y calidad de supuestos evaluación trabajo individual y en grupo 20.0%
Prácticas de laboratorio/campo/uso de herramientas TIC consecución de objetivos prácticos prueba práctica 20.0%
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en la titulaciones universitarias de carácter oficial
INFORMACIÓN DETALLADA:

Examen escrito, constituido por preguntas de teoría y problemas.

Trabajo personal desarrollado durante el curso. El profesor evaluará el trabajo realizado por el alumno resolviendo las tareas que le sean encomendadas, así como su participación en clase

Valoración del trabajo de laboratorio a través del seguimiento en la realización de las prácticas, así como en la valoración del cuaderno de prácticas que cada alumno debe presentar.

De esta forma mediante el examen escrito de teoría y problemas se comprobará el grado de adquisición de la competencia CBB2 que trata sobre la "Comprensión y dominio de los conceptos básicos de la asignatura......"

Por otro lado, mediante la valoración del trabajo personal del alumno así como del trabajo en laboratorio, se procederá a evaluar el grado de adquisición de la competencia CEQ3 que versa sobre la "Capacidad para el diseño y gestión de procedimientos de experimentación aplicada....."

8. DOCUMENTACIÓN / BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA O BÁSICA:
  • Problemas de físicoquímica. Edición: -. Autor: Levine, Ira N.. Editorial: Madrid: McGraw-Hill, 2005  (C. Biblioteca)
  • Fisicoquímica. Edición: 5ª ed. Autor: Levine, Ira N.. Editorial: Madrid [etc.]: McGraw-Hill, cop. 2003-2004  (C. Biblioteca)
  • Fisicoquímica para farmacia y biología. Edición: -. Autor: -. Editorial: Barcelona: Masson, D.L. 1996  (C. Biblioteca)
  • Studentś solutions manual for physical chemistry. Edición: 6th ed. Autor: -. Editorial: Oxford [etc.]: Oxford University Press, 1998  (C. Biblioteca)
  • Química física. Edición: -. Autor: Engel, Thomas. Editorial: San Francisco ; Madrid [etc.]: Pearson Educación, 2006  (C. Biblioteca)
  • Principios de fisicoquímica. Edición: 6ª ed.. Autor: Levine, Ira N. Editorial: México [etc.] : McGraw Hill , 2014  (C. Biblioteca)
GENERAL Y COMPLEMENTARIA:
  • The world of physical chemistry. Edición: [1rst pub., repr.]. Autor: Laidler, Keith J.. Editorial: Oxford [etc.]: Oxford University Press, 1995  (C. Biblioteca)
  • Fisicoquímica: problemas y soluciones. Edición: -. Autor: Labowitz, Leonard C. Editorial: Madrid: AC, DL. 1983  (C. Biblioteca)
  • Termodinámica química y de los procesos irreversibles. Edición: -. Autor: Criado-Sancho, Manuel. Editorial: Madrid: Addison Wesley Iberoamericana, D.L. 1997  (C. Biblioteca)
  • Atkin's physical chemistry P.W. Atkins... [et al.]. Edición: 8th ed. Autor: -. Editorial: Oxford : Oxford University Press, 2006  (C. Biblioteca)
  • Physical chemistry for the life sciences. Edición: 2nd ed. Autor: Atkins, Peter William. Editorial: Oxford : Oxford University Press, 2011  (C. Biblioteca)
9. CRONOGRAMA (primer cuatrimestre)
Semana A1 - Clases expositivas en gran grupo A2 - Clases en grupos de prácticas A3 - Tutorias Colectivas Trabajo autónomo Observaciones
Nº 1
10 - 16 sep 2018
4.00.00.0 4.0 Tema 1 
Nº 2
17 - 23 sep 2018
4.00.00.0 6.0 Tema 2 
Nº 3
24 - 30 sep 2018
3.01.00.0 6.0 Tema 2 Tema 3 
Nº 4
1 - 7 oct 2018
3.01.00.0 6.0 Tema 3 Tema 4 
Nº 5
8 - 14 oct 2018
3.01.00.0 6.0 Tema 4 Tema 5 
Nº 6
15 - 21 oct 2018
3.01.00.0 6.0 Tema 5 Tema 6 
Nº 7
22 - 28 oct 2018
1.02.01.0 6.0 Tema 6 Tema 7 
Nº 8
29 oct - 4 nov 2018
2.02.00.0 6.0 Tema 8 Tema 9  
Nº 9
5 - 11 nov 2018
2.02.00.0 6.0 Tema 10 Tema 11  
Nº 10
12 - 18 nov 2018
1.03.00.0 7.0 Tema 11 Practicas laboratorio 
Nº 11
19 - 25 nov 2018
1.04.00.0 7.0 Tema 12 Pr?cticas laboratorio 
Nº 12
26 nov - 2 dic 2018
1.03.01.0 8.0 Pr?cticas de laboratorio 
Nº 13
3 - 9 dic 2018
0.04.00.0 6.0 Pr?cticas de laboratorio 
Nº 14
10 - 16 dic 2018
1.03.00.0 6.0 Pr?cticas de laboratorio 
Nº 15
17 - 20 dic 2018
1.02.00.0 4.0 Pr?cticas de laboratorio 
Total Horas 30.0 29.0 2.0 90.0