I. Ampliación de física (302110221) 1. Datos xeraisquimica.uvigo.es/tl_files/quimica/Informacion...

Ampliacin de fsica

17

I. Ampliacin de fsica (302110221) 1. Datos xerais Titulacin: Qumica rea de coecemento: Fsica Departamento: Fsica Aplicada Curso: 2. Cuadrimestre: 2. Carcter: obrigatorio Crditos: 4,5 tericos + 1,5 prcticos Profesorado: Coordinadores: Manuel Martnez Pieiro Outros: Vernica Salgueirio Maceira 2. Descritores do BOE

Ampliacin de electromagnetismo. Ampliacin de mecnica cuntica. Principios de mecnica relativista. 3. Contexto da materia A fsica unha ciencia fundamental que ten influenza en todo aquel que pense facer unha carreira cientfica, xa que precursora de incontables aplicacins cientficas e tecnolxicas. No primeiro curso pretenduselle dar ao estudante unha visin da fsica sen entrar en moitos detalles, a travs da analise dos principios bsicos, as sas implicacins e as sas limitacins. Neste segundo curso, a materia Ampliacin de fsica obrigatoria do segundo cuadrimestre e nesta ampliaranse os coecementos previos que adquiriu o alumno no primeiro curso na materia Fsica. Para iso estudarase mis en profundidade a interaccin electromagntica responsable de moitos fenmenos macroscpicos que observamos, desenvolveranse as bases da mecnica cuntica e formularanse as bases da mecnica relativista. Deste xeito, pretndese que a fsica de primeiro e segundo curso sexa ferramenta base para entender posteriores teoras e aplicacins doutras materias do plan de estudos da titulacin. As mesmo serviralles aos estudantes de Qumica para ter unha visin emprica da realidade.

4. Obxectivos

4.1. Obxectivos xerais

-Coecer a descricin do electromagnetismo a partir das leis experimentais para conclur coa formulacin das ecuacins de Maxwell. -Coecer as limitacins da mecnica clsica que puxeron de manifesto a necesidade do desenvolvemento da mecnica relativista e da mecnica cuntica. -Coecer os postulados da mecnica cuntica e a sa aplicacin ao estudo mecnico-cuntico de sistemas sinxelos. -Coecer as bases da relatividade especial. -Adquirir a formacin bsica necesaria para desenvolver actividades nun laboratorio de fsica, que contemplen tanto a adquisicin de datos experimentais como o tratamento e

Ampliacin de fsica

18

interpretacin destes.

4.2. Competencias e destrezas terico-prcticas Competencias tericas: -Saber calcular o campo e o potencial elctrico no baleiro a partir da lei de Coulomb, ou utilizando a lei de Gauss para distribucins de carga sinxelas (dotadas de simetra espacial). -Poder calcular as contribucins de distinta orde no desenvolvemento multipolar do potencial. -Saber calcular o comportamento elctrico macroscpico de dielctricos lineais e istropos coa xeneralizacin da lei de Gauss. -Saber obter o comportamento elctrico macroscpico de dielctricos a partir de modelos moleculares sinxelos. -Saber determinar a enerxa electrosttica de distribucins discretas e continuas de cargas. Coecer o funcionamento dos condensadores como dispositivos para almacenar enerxa. -Saber obter as ecuacins da diverxencia rotacional do campo elctrico e o seu significado fsico. -Coecer o concepto de corrente elctrica e a lei de Ohm. -Saber determinar o campo magntico no baleiro producido por correntes elctricas mediante a lei de Biot-Savart ou a lei de circutos de Ampre. -Saber obter o campo magntico dun material magnetizado lineal e istropo coa xeneralizacin da lei de Ampre. -Saber explicar o comportamento magntico macroscpico dos materiais a partir de modelos microscpicos sinxelos. -Comprender os fenmenos de inducin electromagntica e a lei de inducin de Faraday. -Saber determinar a forza electromotriz e intensidade inducida a partir do clculo da variacin do fluxo magntico e a lei de Ohm. -Saber calcular os coeficientes de autoinducin e inducin mutua dun conxunto de condutores, as como a enerxa magntica total almacenada. -Saber obter as ecuacins da diverxencia rotacional do campo magntico. -Coecer a xeneralizacin da lei de Ampre e saber formular as ecuacins de Maxwell as como entender o seu significado fsico. -Coecer os postulados da mecnica cuntica e as sas consecuencias na reformulacin da teora microscpica da fsica clsica. -Coecer os fundamentos da teora de operadores, inclundo os conceptos de funcin e valor propio, espectro, linealidade e hermiticidade, espazo de funcins etc. -Coecer os operadores fundamentais da mecnica cuntica (posicin, momento lineal e angular, hamiltoniano de sistemas sinxelos). -Saber aplicar os conceptos previos ao estudo mecnico-cuntico de sistemas sinxelos, como unha partcula sometida a un potencial de pozo cadrado infinito, ou a un potencial harmnico. -Saber calcular as funcins e valores propios do operador de momento lineal. -Resolver as funcins de onda do tomo de hidrxeno, e calcular os seus orbitais. -Coecer e entender o principio da relatividade newtoniana. -Saber os principios da relatividade de Einstein e as sas consecuencias. -Coecer as ecuacins de transformacin de Lorentz para o espazo-tempo, velocidade e enerxa.

Ampliacin de fsica

19

Competencias prcticas: -Utilizacin de instrumentos bsicos de medida de magnitudes elctricas, como polmetros e osciloscopios. -Aprender a planificar o proceso de adquisicin de datos, saber representar graficamente con rigor un conxunto de datos experimentais. -Utilizar os recursos informticos bsicos a nivel de usuario (folla de clculo, programas de representacin grfica) para o tratamento de datos e a presentacin dos resultados. -Saber interpretar adecuadamente os resultados obtidos en relacin teora de cada prctica. -Determinar experimentalmente a resistividade de fos de distintos materiais condutores. -Calcular a recta de axuste a un conxunto de valores experimentais lineais mediante regresin lineal por mnimos cadrados, as como as incertezas asociadas a cada unha das constantes. -Saber determinar experimentalmente a mxima potencia transferida nun circuto. -Determinar experimentalmente a frecuencia de resonancia dun circuto RLC en serie. -Realizar o calibrado dun termistor co fin de poder utilizalo como termmetro. -Determinar experimentalmente os fenmenos de inducin electromagntica entre dous circutos elctricos. -Determinar a carga elctrica fundamental mediante a experiencia da gota de Millikan. -Saber extraer a informacin relevante da simulacin informtica de fenmenos electromagnticos.

4.3. Obxectivos interpersoais -Ter capacidade de organizacin de traballo en grupo para a elaboracin dunha memoria das prcticas de laboratorio. -Localizar e utilizar as fontes bibliogrficas para adquirir informacin sobre os temas desenvolvidos, ampliando a informacin que se achegue nas clases tericas para completar os apuntes da materia. -Desenvolver a capacidade de anlise e sntese. 5. Prerrequisitos

5.1. Formais

5.2. Contidos e competencias mnimas

Recomndase ter superadas as materias do primeiro curso, Fsica e Matemticas, as como ter alcanzado os obxectivos da materia Ampliacin de matemticas do primeiro cuadrimestre do segundo curso.

5.3. Plan de traballo e actividades para a consecucin de prerrequisitos Se o estudante precisa completar a sa formacin relativa s materias de Fsica do primeiro curso, ou Matemticas do primeiro e segundo curso, o profesor axudar a establecer un plan de traballo baseado en referencias recomendadas de bibliografa, facendo uso das titoras individuais para resolver as dbidas conceptuais que se poida formular.

Ampliacin de fsica

20

6. Contidos UNIDADE DIDCTICA 1. AMPLIACIN DE ELECTROMAGNETISMO TEMA 1. ELECTROSTTICA: REVISIN DE CONCEPTOS PREVIOS Carga elctrica. Lei de Coulomb. O campo electrosttico. O potencial electrosttico. Condutores e illantes. Lei de Gauss: aplicacin. O dipolo elctrico. Desenvolvemento multipolar do potencial escalar. TEMA 2. O CAMPO ELECTROSTTICO EN MEDIOS DIELCTRICOS Polarizacin. Campo fra e dentro dun medio dielctrico. Lei de Gauss nun medio dielctrico: o desprazamento elctrico. Susceptibilidade elctrica e constante dielctrica. Carga puntual nun fludo dielctrico. Forza sobre unha carga puntual somerxida nun dielctrico.Teora microscpica dos dielctricos. TEMA 3. ENERXA ELECTROSTTICA Enerxa potencial dun grupo de cargas puntuais. Enerxa electrosttica dunha distribucin de cargas. Densidade de enerxa dun campo electrosttico. Enerxa dun sistema de condutores cargados. Condensadores. TEMA 4. CORRENTE ELCTRICA Natureza da corrente. Densidade de corrente: ecuacin da continuidade. Lei de Ohm: condutividade. Correntes estacionarias nos medios continuos. Aproximacin ao equilibrio electrosttico. Teora microscpica da conducin. TEMA 5. O CAMPO MAGNTICO DE CORRENTES ESTACIONARIAS Forzas sobre condutores polos que circula corrente. Lei de Biot e Savart: aplicacins. Lei de circutos de Ampre. O potencial vector magntico. O campo magntico dun circuto distante. Fluxo magntico. TEMA 6. PROPIEDADES MAGNTICAS DA MATERIA Magnetizacin. O campo magntico producido por un material magnetizado. Potencial escalar magntico e densidade de polos magnticos. Fontes do campo magntico: intensidade magntica. As ecuacins do campo. Susceptibilidade e permeabilidade magnticas e histreses. Teora microscpica do magnetismo. TEMA 7. INDUCIN ELECTROMAGNTICA E ENERXA MAGNTICA Inducin electromagntica. Autoindutancia. Indutancia mutua. Indutancias en serie e en paralelo. Enerxa magntica de circutos acoplados. Densidade de enerxa no campo magntico. Prdida por histrese. TEMA 8. ECUACINS DE MAXWELL Xeneralizacin da lei de Ampre: corrente de desprazamento. Ecuacins de Maxwell e as sas bases empricas. Enerxa electromagntica. A ecuacin da onda. UNIDADE DIDCTICA 2. AMPLIACIN DE MECNICA CUNTICA TEMA 9. FUNDAMENTOS DA MECNICA CUNTICA Introducin. Revisin de conceptos previos. Fundamentos matemticos. Postulados da mecnica cuntica. Relacin de indeterminacin de Heisenberg. TEMA 10. ESTUDO MECNICO-CUNTICO DE SISTEMAS SINXELOS Partcula nunha caixa monodimensional. Partcula nunha caixa bidimensional e tridimensional. Oscilador harmnico monodimensional. TEMA 11. MOMENTO ANGULAR O momento angular na mecnica clsica. Operadores de momento angular en mecnica cuntica. Funcins e valores propios dos operadores de momento angular. Rotor rxido.

Ampliacin de fsica

21

TEMA 12. O TOMO DE HIDRXENO Ecuacin de Schrdinger para un tomo ou in hidroxenoide. Orbitais hidroxenoides. Espn electrnico. UNIDADE DIDCTICA 3. PRINCIPIOS DE MECNICA RELATIVISTA TEMA 13. A TEORA ESPECIAL DA RELATIVIDADE A fsica antes de 1900. O experimento de Michelsen e Morley. Os postulados de Einstein da relatividade especial. Xeometra do espazo-tempo. A transformacin de Lorentz. Masa e momento relativista. Forza e enerxa relativista. PROGRAMA DE PRCTICAS DE LABORATORIO 1. Transferencia de mxima potencia. 2. Circuto RLC. 3. Determinacin da resistencia especfica. 4. Calibrado dun termistor. 5. Fenmenos de inducin electromagntica. 6. Experimento da gota de Millikan. 7. Simulacin de fenmenos electromagnticos. 7. Plan de Traballo UNIDADE 1: 8 semanas UNIDADE 2: 4 semanas UNIDADE 3: 1 semana Esta distribucin implica que a cada tema se lle dedicar unha semana de clase, cunha clase terica en que se far unha presentacin dos conceptos principais do tema e da relacin entre eles. Previamente subministrarselle ao estudante un resumo do tema para a sa lectura. O material presentado na clase terica ser a base para o desenvolvemento formal completo, que deber ser realizado como traballo persoal con axuda das referencias subministradas na bibliografa. Na clase de seminario resolveranse exemplos e exercicios co obxetivo de clarificar aqueles aspectos da teora que puidesen presentar maior dificultade. As titoras, tanto voluntarias individuais como presenciais, servirn para resolver dbidas puntuais, propoer exercicios de resolucin individual ou colectiva ou debater calquera aspecto referente ao desenvolvemento do curso. 8. Bibliografa e materiais Bibliografa bsica:

UNIDADE DIDCTICA 1 REITZ, J. R., F. J. MILFORD e R. W. CHRISTY: Fundamentos de la teora electromagntica, Wilmington: Addison-Wesley Iberoamericana, 1996.

UNIDADE DIDCTICA 2 BERTRN, J., V. BRANCHADELL, M. MORENO e M. SODUPE: Qumica cuntica, Madrid: Editorial Sntesis, 2000.

UNIDADE DIDCTICA 3 TIPLER, P. A.: Fsica moderna, Barcelona: Ed. Revert, 1994.

Ampliacin de fsica

22

Bibliografa complementaria: WANGNESS, R. K.: Campos electromagnticos, Mxico: Ed. Limusa, 1997. EDMINISTER, J. A.: Electromagnetismo, Mxico: McGraw Hill, 1995. BENITO, E.: Problemas de campos electromagnticos, Madrid: Ed. AC, 1984. FRAILE, J.: Problemas resueltos del curso de electrotecnia, Universidad Politcnica de Madrid. BLUM R. e D. E. ROLLER: Physics: Electricity, Magnetism and Light, vol. 2, San Francisco: Holden-Day, 1982. ELLIOTT, R. S.: Electromagnetics, Oxford: IEEE Press, , 1993. FEYNMANN, R., R. B LEIGHTON e M. SANDS: Fsica: electromagnetismo y materia, vol. II, Mxico: Ed. Addison Wesley Longman, 1998. GIL, S. E E. RODRGUEZ: Fsica re-creativa, Buenos Aires: Prentice Hall, , 2001. LORRAIN, P. e D. R. CORSON: Electromagnetism, Principles and Applications, San Francisco: W. H. Freeman and Co. Ed., 1979. LUMBROSO, H.: Problmes Resolus d'lectrostatique et Magntostatique, Pars: Dunod Univ., 1978. MAXWELL, A. C.: A treatise on Electricity and Magnetism, Nova York: Dover Publications, 1954. EISBERG, R. e R. RESNICK: Fsica cuntica, Mxico: Editorial Limusa, , 1989. COHEN-TANNOUDJI, C., B. DIU e F. LALOE: Quantum mechanics, Pars: Hermann and John Wiley & Sons, 1977. LEVINE, N., Qumica cuntica, Madrid: Prentice Hall, 2001. PILAR, F. L.: Elementary Quantum Chemistry, Nova York: Dover Pub., 2001 SNCHEZ DEL RO, C. et al.: Fsica cuntica, Pirmide, 1997. FRENCH, A. P.: Relatividad especial, Barcelona: Editorial Revert, 1974. MOLLER, C.: The Theory of Relativity, Londres: Oxford Univ. Press, 1972. Materiais: Programa de simulacin de fenmenos electromagnticos (Fislets). 9. Metodoloxa Plataforma Tem@: nela darase informacin sobre horarios, titoras programadas e voluntarias, anuncios, resumos dos temas de teora, boletns de exercicios, resumos das prcticas de laboratorio, diferente material terico e prctico etc.

Clases tericas. Nelas desenvolveranse os contidos tericos dos distintos temas do programa. Previamente o alumno xa tera consultado estes contidos no resumo correspondente que estar colocado na plataforma Tem@, as como na bibliografa que se lle facilita.

Clases de seminarios. Para cada bloque temtico darselles aos alumnos un boletn de problemas e actividades que debern preparar en grupos reducidos co uso das ferramentas matemticas necesarias para posteriormente seren resoltos e corrixidos. Os problemas versarn sobre casos prcticos de aplicacin da teora con datos numricos.

Tanto nas clases tericas como de seminarios utilizarase o encerado e apoiarase coa utilizacin de medios visuais como o proxector de diapositivas.

Clases prcticas de laboratorio. Realizaranse no laboratorio asignado a esa materia polo Departamento de Fsica

Ampliacin de fsica

23

Aplicada. Cada prctica ten un guin que, previamente sa realizacin, ser posto na plataforma Tem@. Considrase obrigatoria a asistencia a todas as sesins. Aceptarase unha ausencia xustificada de ata un mximo de media sesin de prcticas, o que constite aproximadamente un 12% do total da carga docente presencial. Ao finalizar as prcticas os alumnos entregarn un caderno de laboratorio en que recollern as medidas levadas a cabo, as como os resultados derivados e as sas anlises.

Titoras personalizadas. Estarn dirixidas orientacin e resolucin de dbidas e problemas de orde xeral. 10. Sistema de avaliacin a) Tres probas escritas curtas no cuadrimestre dunha hora de duracin cada unha. Estas probas non sern liberatorias da materia. b) Realizarase un exame final de tres horas. c) Prcticas de laboratorio mediante o control do estudante dos das que estea no laboratorio e a entrega dun caderno coas prcticas realizadas. d) Realizacin e presentacin de problemas.

Criterios:

i) Todas as probas escritas son obrigatorias, (apartados a) e b)), e en conxunto representarn o 60% da nota final. O 20% desta porcentaxe asignarselles s probas escritas curtas e o 40% restante ao exame final. Para superar a materia ser preciso obter unha nota mnima de 3,5 no exame final. ii) As prcticas de laboratorio representan un 25% da nota final, avalindose a asistencia, actitude e traballo no laboratorio e o caderno presentado coa memoria final. Para superar a materia os alumnos debern ter asistido s prcticas de laboratorio. Aceptarase unha ausencia xustificada de ata un mximo de media sesin de prcticas, o que constite aproximadamente un 12% do total da carga docente presencial. Nas convocatorias extraordinarias poderselle esixir ao alumno a presentacin do caderno de prcticas debidamente corrixido, no caso de que sexa pertinente, as coma realizar un exame deste. iii) O apartado d) representa un 15% da nota final.

Nas convocatorias extraordinarias o exame final contar o 40% da nota final. As cualificacins nos demais epgrafes sern as obtidas ao longo do curso.

Ampliacin de matemticas

25

II. Ampliacin de matemticas (302110222) 1. Datos Xerais Titulacin: Qumica rea de coecemento: Matemticas Departamento: Matemticas Curso: 2 Cuadrimestre: 1 Carcter: Troncal Crditos: 6 Profesorado: Coordinador/a: Manuel Besada Moris Outros: 2. Descritores do BOE

Variable complexa, ecuacins diferenciables, transformada de Laplace. 3. Contexto da materia Esta asignatura unha continuacin do captulo de integracin de funcins de unha variable integracin en das e tres variables e sobre curvas ou superficies. Pretende ser, ademais, un primeiro paso estudo de ecuacins diferenciais de xeito que complete as ferramentas matemticas bsicas que un estudante da titulacin de Qumica debe manexar.

4. Obxectivos


Pretendemos que neste curso os alumnos saiban manexar con soltura algns tipos de recintos bsicos de integracin no plano e no espazo, utilizando coordenadas cartesianas, polares, cilndricas e esfricas. A partir daqu, o alumno debe saber manexar o clculo integral de unha e varias variables, e saber aplicalas clulo de superficies, volumes, traballos realizados por un campo de forzas e fluxos de distintos campos vectoriais que atravesan distintos tipos de superficies por unidade de tempo.

Para estas aplicacins debern controlar o manexo dos distintos teoremas que simplifican os clculos finais.

Asimesmo, debern manexar o clculo de solucins de ecuacins diferenciais tanto de primeira orde como de orde superior.

Utilizacin da calculadora cientfica Matlab como ferramenta de axuda clculo.

4.2. Competencias e destrezas terico-prcticas Coecer as ecuacins de curvas e superficies mis utilizadas no plano e no espazo

(rectas, parbolas, elipse, plano, elipsoide, cono, cilindro...) Saber utilizar estas ecuacins para representar distintos tipos de recintos no plano e

no espazo e para parametrizar curvas e superficies no plano e no espazo.


26

Manexar a integracin en das e tres variables nos recintos estudiados anteriormente como ferramenta de clculo de reas e volumes.

Manexar a integracin mltiple para calcular integrais de lia e de fluxo, reas de superficies, cos correspondentes teoremas de simplificacin de clculo.

Manexar algunhas aplicacins da teora da integracin mltiple teora de campos gravitatorios, elctricos, magnticos e distintos tipos de fluxos.

Manexar a resolucin de ecuacins diferenciais de primeira e segunda orde, controlando as diferencias entre solucins particulares e solucins xerais.

Coecer algunhas aplicacins das traxectorias ortogonais a distintos tipos de curvas de nivel e outras aplicacins das ecuacins diferenciais como crecemento, desintegracin, reaccins, mixturas, teora de circuitos elctricos, etc.

4.3. Obxectivos interpersonais

Saber transmitir os contidos da materia con rigurosidade matemtica, tanto de xeito oral como escrito.

Perfeccionar a habilidade do razoamento lxico-matemtico. Traballo en grupo na resolucin dalgns exercicios propostos. 5. Prerrequisitos

5.1. Formais


Para que o seguimento da materia resulte axeitado, preciso que os alumnos manexen a integracin de funcins de unha variable e o calculo diferencial estudado no curso de primeiro.

5.3. Plan de traballo e actividades para a consecucin de prerrequisitos Asesoramento nas titoras sobre o traballo individual que ser desexable que o estudante leve a cabo para cubrir as deficiencias mis acusadas.

6. Contidos

1. INTEGRACIN MLTIPLE. Integracin en rectngulos. Integracin en recintos xerais. Teorema de Fubini. Cambio de variable. Cambio lineal. Coordenadas polares. Coordenadas esfricas. Coordenadas cilndricas. Exercicios con Matlab. 2. INTEGRAIS DE LIA. Curvas regulares. Integral longo dunha curva. Traballo realizado por un campo. Campos conservativos. Funcin potencial. Rotacional. Teorema de Green. Exercicios con Matlab. 3. INTEGRAIS DE SUPERFICIE. Superficies paramtricas e regulares. Orientacin dunha superficie. Integral de superficie. Integral de fluxo. Teoremas de Stokes e Gauss. Exercicios con Matlab. 4. ECUACINS DIFERENCIAIS DE PRIMEIRA ORDE.


27

Introducin. Solucin dunha ecuacin diferencial. Existencia e unicidade de solucin. Ecuacins en variables separadas. Ecuacins homoxneas. Ecuacins exactas. Ecuacins de Bernouilli. Ecuacins lineais. Traxectorias ortogonais. Exercicios con Matlab. 5. ECUACINS DIFERENCIAIS LINEAIS DE ORDE SUPERIOR. Ecuacins lineais de orde n. Existencia e unicidade de solucin. Ecuacin homoxnea e completa. Ecuacins lineais con coeficientes constantes. Solucin xeral da ecuacin homoxnea. Solucin particular da ecuacin completa. Mtodos dos coeficientes indeterminados e de variacin de parmetros. Solucin xeral da ecuacin completa. Exercicios con Matlab. TEMARIO DE LABORATORIO 1. Repaso das funcins bsicas de Matlab. Integracin en das e tres variables. Integracin sobre curvas e representacin destas. 2. Representacin de superficies en forma paramtrica. Integracin de integrais de fluxo. Distintas formas de obter a solucin xeral e particular dunha ecuacin diferencial. 7. Plan de Traballo Con alomenos unha semana de antelacin, os alumnos tern informacin do material que imos a utilizar en cada captulo. Adicarmoslle tres semanas a cada captulo. A primeira clase da semana ser de tipo maxistral e daremos as nocins tericas bsicas de aproximadamente un tercio de cada captulo, coa resolucin de algns exercicios tipo. Nos seminarios, os alumnos traballarn en grupo resolvendo exercicios da parte que foi explicada na sesin terica. De cada sesin semanal, os alumnos entregarn alguns exercicios resoltos que sern corrixidos e devoltos. Cada grupo ter unha sesin de tres horas de laboratorio a mediados de novembro e outra a principios de xaneiro. Ao final de cada captulo, os alumnos realizarn unha pequena proba de manexo das destrezas e habilidades acadadas nese perodo. Os alumnos tern informacin puntual das cualificacins acadadas dende o inicio do curso. 8. Bibliografa e materiais Bsica Larson, Hostetler, Edwards. 1999. Clculo. Volumen 2. McGraw-Hill. Besada M., e outros. 2008. Clculo vectorial e ecuacins diferenciais. S.P. da Uvigo. Simmons G. 1993. Ecuaciones diferenciales. Mc. Graw Hill. Complementaria Apostol T. 1998. Calculus, tomo 2. Revert. Besada M., Garca J., Mirs M., Vzquez C. 2001. Clculo de varias variables. Cuestiones y ejercicios. Prentice-Hall.


28

Bradley G., Smith K. 1998. Clculo de varias variables. (Volume 2). Prentice-Hall. Campbel-Haberman. 1997. Introducin a las ecuaciones diferenciales. McGraw-Hill. Demidovich M. 1980. 5.000 Problemas y ejercicios de anlisis matemtico. Paraninfo. Pita Ruiz C. 1995. Clculo Vectorial. PPrentice-Hall. Zill. Ecuaciones diferenciales con aplicaciones. Grupo Edit. Iberoamericana. 9. Metodoloxa PXINA WEB: Na actualidade dispomos dunha pxina web http://webs.uvigo.es/matematicas/campus_vigo/inicio.html, na que poemos disposicin do alumno toda a informacin relativa materia: boletns de exercicios, exames resoltos, horarios de exames e titoras, material terico e prctico para o seguimento da materia, ... Contamos tamn cun sistema de autoavaliacin baseado na realizacin de cuestionarios test e un sistema de publicacin de cualificacins mediante o cal cada alumno pode consultar, individual e pormenorizadamente, as sas puntuacins nos controis, tarefas de clase e exames. Naturalmente, empregaremos esta plataforma como vehculo adicional de comunicacin entre o alumno e o profesor. A maiores, tammn utillizaremos a plataforma Tem@ para as comunicacins cos alumnos. CLASES TERICAS: Con suficiente antelacin inicio de cada captulo o profesor deixar na pxina web un esquema do material necesario para o traballo que se realizar nas sesins respectivas, as como a indicacin do captulo dun libro onde se pode seguir esta materia. Na clase de teora, os alumnos entregarn un breve resumo, con algn exemplo, escrito a bolgrafo, da parte correspondente do captulo. Ademais, o profesor explicar aqueles aspectos que resulten mis dificultosos para o alumno e analizaranse os obxectivos que se persiguen e o xeito de acadalos. Propoer exercicios e exemplos, falar das posibles aplicacins e extensins ou dar outras referencias bibliogrficas ou indicacins acerca de calquera outro material necesario para ese captulo, sern tarefas a realizar tamn nas clases tericas. Deste xeito, ser obrigatorio que os alumnos estuden previamente e pola sa conta a materia de cada captulo. O profesor adicar a seguinte clase terica a aclarar dbidas e conceptos de difcil comprensin. SEMINARIOS: En grupos reducidos, adicarmoslle das horas semanais resolucin, por parte dos alumnos, dos exercicios que se propoen na clase terica. Nos boletns de exercicios incluiranse problemas bsicos e outros dunha maior dificultade. O alumno entregar unha vez semana exercicios resoltos pola sa conta e para os que poder ser requerido algn tipo de explicacin nas clases prcticas. Estes exercicios sern corrixidos e devoltos no plazo mximo de unha semana. Os problemas avanzados poden ser resoltos voluntariamente e presentados polo alumno. LABORATORIO DE MATLAB: Unha prctica de laboratorio en Matemticas consiste bsicamente no emprego de programas de clculo numrico e simblico para facilitar a comprensin de conceptos, permitindo profesor plantexar problemas sen ningunha das limitacins impostas por ter que facer as contas man. Adicaremos a esta actividade das sesins de 3 horas cada unha, nestas sesins cada alumno dispor dun ordenador. Traballaremos co programa de clculo cientfico Matlab, tanto nas aplicacins puramente numricas, como coas posibilidades simblicas e grficas. Nestes laboratorios resolveranse parte dos exercicios que foron entregados en clase, para cotexar as solucins dos mesmos, e outros de mis dificultade en canto a clculo se refire. Non se precisa ningunha formacin nen coecementos informticos previos por parte do alumno para o seguimento das sesins. Este programa est instalado


29

nalgns dos ordenadores das distintas salas de libre libre acceso da Universidade, para que os alumnos poidan utilizalo pola sa conta. TITORAS OBRIGATORIAS: Utilizaranse para resolver dbidas, exercicios complementarios traballo desenvolvido nos seminarios e calquera outra cuestin que se plantexe en relacin coa materia. A asistencia con aproveitamento a estas titoras ser utilizada polo profesor para discriminar alza as cualificacins finais. TITORAS INDIVIDUAIS: Atencin individual ou en grupo aos alumnos nos horarios previamente fixados ou mediante cita previa. 10. Sistema de Avaliacin Ao final de cada captulo realizarase, previo aviso, unha proba corta tipo test e algunhas preguntas tericas. O conxunto das probas realizadas durante todo o curso ter unha valoracin mxima de 2 puntos na nota final.

O profesor indicar durante o curso unha serie de exercicios que o alumno debe entregar resoltos. O conxunto de todos eles ter unha valoracin mxima de 2 puntos na nota final.

A asistencia as sesins de laboratorio ter unha valoracin mxima de 1 punto na nota final en funcin do aproveitamento realizado polo alumno. final de curso realizarase unha proba de media hora de duracin para comprobar o aproveitamento que o alumno sacou das sesins. Esta proba ter unha valoracin mxima de 1 punto na nota final.

Ao final de curso realizarase unha proba con preguntas test, do estilo das realizadas o longo do curso, que abarcar toda a materia e ter unha valoracin mxima de 2 puntos na nota final. Realizarase tamn outra proba, a continuacin da anterior, con exercicios do estilo dos exercicos propostos en clase, que ter unha valoracin mxima de 2 puntos na nota final.

Os alumnos que non superen a materia na convocatoria ordinaria e pretendan facelo nunha convocatoria extraordinaria, mantern as cualificacins obtidas durante o curso en cada un dos apartados anteriores, salvo as cualificacins da proba prctica de Matlab e as das probas realizadas a final de curso que sern avaliadas no exame correspondente. Asimesmo, a cualificacin dos exercicios resoltos entregados poder ser modificada a travs dun traballo supervisado polo profesor.

Cintica qumica

31

III. Cintica qumica (302110223) 1. Datos xerais Titulacin: Qumica rea de coecemento:Qumica Fsica Departamento: Qumica Fsica Curso: 2 Cuadrimestre: 2 Carcter: obrigatorio Crditos: 4,5 Profesorado: Coordinador: ALEJANDRO FERNNDEZ NVOA Outros:

2. Descritores do BOE

Cintica en disolucin. Cintica electroqumica. 3. Contexto da materia Tras o estudio dos sistemas en equilibrio en Qumica fsica I (2 curso, 1o cuadrimestre), esta materia trata de proporcionar os coecementos bsicos de Cintica qumica, dicir, da evolucin temporal dos procesos qumicos tanto desde o punto de vista macroscpico (cintica formal e mtodos experimentais) como desde o microscpico (interpretacin terica da velocidade de reaccin). A vertente experimental complemntase coa materia Tcnicas instrumentais en qumica fsica (2 curso, 2 cuadrimestre). 4. Obxectivos


Ademais de comprender a importancia do aspecto cintico das reaccins qumicas e os distintos factores que inflen na velocidade de reaccin, ao finalizar o curso o alumno deber alcanzar o dominio de: Os distintos mtodos para a anlise de datos cinticos e a obtencin de ecuacins de

velocidade. O comportamento cintico de reaccins complexas. A metodoloxa xeral para o establecemento de mecanismos de reaccin. Os fundamentos e campo de aplicacin das distintas tcnicas experimentais

dispoibles para o estudio cintico dun proceso. A importancia e mecanismo das reaccins catalizadas. Os principais mecanismos de reaccin en fase gas e disolucin. As hipteses e resultados fundamentais das distintas teoras microscpicas que

explican o cambio qumico.

Cintica qumica

32

4.2. Competencias e destrezas terico-prcticas

Ser capaz de definir con precisin todos os conceptos bsicos en Cintica Qumica, por exemplo: velocidade de reaccin, orde de reaccin, molecularidade, ecuacin de velocidade, estado estacionario, catalizador, mecanismo de reaccin etc.

Ser capaz de resolver problemas numricos nos que se aplican os distintos mtodos de anlise de datos concentracin/tempo para obter os ordes de reaccin e as constantes de velocidade.

Ser capaz de aplicar o Mtodo de Illamento para a resolucin de problemas cinticos complexos.

Coecer o comportamento cintico de reaccins complexas (reversibles, paralelas e consecutivas).

Coecer e saber aplicar as aproximacins mis habituais en cintica qumica para a obtencin de ecuacins de velocidade.

Ser capaz de obter ecuacins de velocidade de procesos complexos a partir do correspondente mecanismo.

Ser capaz de determinar as condicins nas que un determinado mecanismo compatible co comportamento experimental.

Ser capaz de expresar a ecuacin de velocidade en funcin dunha propiedade do sistema e saber resolver os correspondentes problemas numricos.

Coecer o fundamento e campo de aplicacin das distintas tcnicas convencionais para o estudio cintico dun proceso.

Coecer o fundamento e o campo de aplicacin das distintas tcnicas experimentais dispoibles para o estudio de reaccins rpidas as como saber resolver os correspondentes problemas numricos.

Ser capaz de explicar o mecanismo xeral das reaccins catalizadas e de describir os distintos tipos de catlise.

Ser capaz de resolver problemas numricos sobre catlise homoxnea. Coecer as hipteses fundamentais das distintas teoras sobre o cambio qumico

(Teora de Colisins e Teora do Estado de Transicin), as como os resultados e as limitacins de cada unha delas.

Ser capaz de calcular constantes de velocidade tericas para reaccins bimoleculares no marco das teoras anteriores.

Ser capaz de expresar as ideas bsicas e resultados da Teora de Lindemann para reaccins unimoleculares, e saber aplicalos resolucin de problemas numricos.

Coecer as caractersticas xerais das reaccins trimoleculares e en cadea, as como algns mecanismos sinxelos.

Coecer as caractersticas diferenciadoras das reacciones en disolucin e a importancia do papel do disolvente sobre a velocidade de reaccin.

Entender a importancia xeral da Cintica Qumica dentro de todos os campos da Qumica Fundamental, a Bioqumica e a Qumica Industrial.

4.3. Obxectivos interpersoais

Potenciar o traballo en equipo e as relacins cos compaeiros, a travs da realizacin de traballos en grupo.

Fomentar o traballo persoal e a utilizacin dos distintos recursos bibliogrficos ou electrnicos para ampliar a informacin sobre un tema.

Ser capaz de transmitir de forma concisa e ordenada a informacin sobre un tema.

Cintica qumica

33

5. Prerrequisitos

5.1. Formais


importante que o alumno alcanzase as competencias mnimas das materias correspondentes ao primeiro curso desta licenciatura e ao primeiro cuadrimestre deste segundo curso. En concreto fundamental o coecemento de: Clculo diferencial e integral. Resolucin de ecuacins diferenciais lineais. Representacins grficas e linealizacin de funcins. Axuste por mnimos cadrados ordinarios.

5.3. Plan de traballo e actividades para a consecucin de prerrequisitos No caso de deficiencias puntuais poderase, nas titoras individuais, asesorar sobre a maneira de alcanzar tales obxectivos e competencias e proporcionarlle ao alumno o apoio correspondente (bibliografa, recomendacin doutros profesores etc.) 6. Contidos

I Cintica formal e mtodos experimentais Cintica Formal I Importancia do aspecto cintico dos procesos qumicos. Velocidade de reaccin e ecuacins de velocidade. Mtodos para a anlise de datos cinticos. Cintica Formal II Anlise cintica de reaccins complexas. Aproximacin do estado estacionario e da etapa limitante. Influencia da temperatura na velocidade de reaccin. Mecanismos de reaccin. Tcnicas Experimentais en Cintica Qumica Transformacin das ecuacins de velocidade. Tcnicas convencionais. Tcnicas experimentais para o estudio de reaccins rpidas. II Catlise Catlise Caractersticas xerais da catlise. Tipos de catlise. Catlise homoxnea. III Interpretacin Terica do Cambio Qumico Interpretacin Terica da Velocidade de Reaccin Teora cintico-molecular dos gases. Teora de Colisins para reaccins bimoleculares. Teora do Estado de Transicin.

Cintica qumica

34

Reaccins en Fase Gas e Disolucin Reaccins unimoleculares e trimoleculares. Reaccins en cadea. Reaccins en disolucin.

7. Plan de traballo

Os alumnos disporn, con antelacin suficiente, do material que van utilizar en cada tema.

A docencia presencial distribuirase da siguiente forma: o Clases Tericas: unha hora semanal. o Clases de Seminario: unha hora semanal en grupos reducidos (dous grupos de

seminario por grupo de teora). o Titoras en Grupo: media hora semanal en grupos reducidos (dous grupos de

titora por grupo de teora). Existirn ademais 6 horas semanais de titoras individuais. A distribucin temporal dos contidos ser a seguinte:

o Bloque I: aproximadamente 8 semanas. o Bloque II: aproximadamente 2 semanas. o Bloque III: aproximadamente 5 semanas.

8. Bibliografa e materiais Bsica: LOGAN, S. R.: Fundamentos de Cintica qumica, Addison Wesley Iberoamericana, 2000. LEVINE, I. N.: Fisicoqumica, (volumen 2), Mc Graw Hill Interamericana, 2004. ATKINS, P.W.: Qumica fisica, (8. ed.), Editorial Mdica Panamericana, 2008.

Complementaria: SENENT PREZ, S.: Qumica fsica II. Cintica qumica, Cuadernos de la UNED, 1992. LAIDLER, K.J.: Chemical Kinetics, Harper & Row Publishers, 1987. MOORE, J. W e R. G. PEARSON: Kinetics and Mechanism, John Wiley & Sons, 1981. AVERY, H. E.: Cintica qumica bsica y Mecanismos de reaccin, Editorial Revert, 1977. PILLING, M. J e P. W. SEAKINS: Reaction Kinetics, Oxford University Press, 1995. ESPENSON, J. H.: Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms, McGraw-Hill, 1995. LABOWITZ, L. C e J. S. ARENTS: Fisicoqumica. Problemas y soluciones, Editorial AC, 1986. METZ, C. R.: Fisicoqumica, Mc Graw Hill Interamericana, 1991.

Outros materiais: Programa de simulacin de procesos cinticos Chemical Kinetics Simulator (software libre). 9. Metodoloxa Con antelacin suficiente, os alumnos disporn na plataforma TEM@ da

informacin correspondente aos contidos de cada un dos temas (resumos, problemas propostos, boletns, bibliografa recomendada, etc.) as como do resto da informacin relativa ao desenvolvemento do curso (datas dos controis e exames, horarios das distintas actividades, data lmite para a entrega de traballos/problemas, resultados das probas, etc.).

Cintica qumica

35

As Clases Tericas (1 hora/semana), nas que se utilizar o mtodo expositivo, empregaranse en presentar os aspectos fundamentais de cada tema.

Nas Clases de Seminario (1 hora/semana) incidirase, unha vez o alumno traballe os aspectos bsicos, sobre aqueles contidos de cada tema que poidan presentar unha maior complexidade. Tamn se dedicar parte destes seminarios resolucin dos exercicios mis representativos dos boletns de problemas. As mesmo, de cada boletn de problemas o alumno deber resolver e entregarlle ao profesor (no prazo que se fixe) unha serie de problemas resoltos, que sern devoltos unha vez corrixidos. Ademais, ao finalizar cada tema ou grupo de temas, e de selo caso, poderase realizar un breve Test de Autoavaliacin (15 minutos de duracin e que correxir o propio alumno) para que este comprobe o seu nivel de aproveitamento.

O obxectivo das Titoras en Grupo (0,5 horas/semana) , parte de resolver as dbidas que poidan xurdir durante o desenvolvemento da materia, formular problemas para a sa realizacin/discusin durante a clase e propoer problemas/traballos para a sa resolucin na casa, tanto de forma individual como en grupo.

Nas Titoras Individuais (6 horas/semana) resolveranse de forma individualizada e mis persoal aquelas dbidas dos alumnos que non foran resoltas nas clases/titoras anteriores.

10. Sistema de avaliacin A avaliacin do curso realizarase fundamentalmente de forma continuada e agrupar os seguintes aspectos: Realizacin ao longo do cuadrimestre de das probas cortas (1 hora de duracin) de

carcter non liberatorio. Cada unha destas probas supor como mximo 1 punto da cualificacin total final mxima, que ser de 10 puntos.

Realizacin dunha proba global (3 horas de duracin) ao final do cuadrimestre, que supor como mximo 5,5 puntos da cualificacin total final mxima, que ser de 10 puntos. Para superar a materia necesario superar neste exame unha cualificacin mnima de 4,0 puntos sobre 10 puntos. No caso de non superar dita puntuacin a calificacin que se reflectir na acta ser nicamente a deste exame, non contabilizndose ningn dos demais apartados.

Outras actividades: o Realizacin de Problemas/Traballos para a Casa. o Realizacin de Tests de Autoavaliacin. o Resolucin dos Problemas Seleccionados. o Participacin nas Clases de Seminario e Titoras en Grupo.

A realizacin destas actividades supor un mximo de 2,5 puntos da cualificacin total final mxima, que ser de 10 puntos. Para que as mesmas se contabilicen ser necesario realizar, como mnimo, a metade das propostas e obter, no seu conxunto, unha cualificacin mnima de 4,0 sobre 10 puntos.

Convocatoria extraordinaria: Na convocatoria extraordinaria, a realizacin da proba global da materia supor como mximo 7,5 puntos da cualificacin total final mxima, que ser de 10 puntos. Para superar a materia nesta convocatoria necesario obter neste exame unha cualificacin mnima de 5,0 puntos sobre 10 puntos. No caso de non superar dita puntuacin mnima a cualificacin que se reflectir na acta ser nicamente a deste exame, non

Cintica qumica

36

contabilizndose ningunha das demais actividades contempladas nesta convocatoria. Nesta convocatoria, empregarase a cualificacin outorgada durante o curso corrente no apartado Outras Actividades, no caso de que estas se tiveran contabilizado. Estas actividades suporn un mximo de 2,5 puntos da cualificacin total final mxima, que ser de 10 puntos.

Convocatoria extraordinaria do curso seguinte: Na primeira convocatoria extraordinaria do curso seguinte respectaranse as porcentaxes e normas da convocatoria extraordinaria do curso anterior e manterase a puntuacin das actividades voluntarias do curso corrente, ags no caso de cambio de profesor, sendo nese caso o novo profesor o que fixe as normas pertinentes.

Experimentacin en sntese inorgnica

37

IV. Experimentacin en sntese inorgnica (302110201) 1. Datos xerais Titulacin: Qumica rea de coecemento: Qumica Inorgnica Departamento: Qumica Inorgnica Curso: 2 Cuadrimestre: 1 Carcter: troncal Crditos: 7,5 Profesorado: Coordinadora: M. Carmen Rodrguez Argelles Outros: Delfina Couce Fortnez

Ana Beln Lago Blanco 2. Descritores do BOE

Laboratorio integrado de Qumica con especial nfase en sntese inorgnica. 3. Contexto da materia Esta materia experimental imprtese no primeiro cuadrimestre do 2 curso da Licenciatura de Qumica despois de que o alumno adquirira, o primeiro ano, os coecementos tericos bsicos necesarios, ao cursar as materias de Introducin Qumica Inorgnica, Enlace qumico e Estrutura da materia e os coecementos bsicos de laboratorio nas materias experimentais. Desde o punto de vista acadmico a Experimentacin en Sntese Inorgnica resulta imprescindible para unha adecuada comprensin da Qumica Inorgnica que se estuda no primeiro ciclo da Licenciatura, as como para as outras materias desta rea de coecemento que se imparten no segundo ciclo.

4. Obxectivos


Desde o punto de vista didctico pretndese que o alumno adquira a formacin experimental e a habilidade mnima para poder traballar nun laboratorio, o que lle permitir abordar as diferentes problemticas que xurdan na preparacin e estudo de reactividade e propiedades de elementos e compostos inorgnicos. Tendo en conta o anterior proponse que o alumno acade os seguintes obxectivos: 1. Aprenda a metodoloxa de traballo cientfico. 2. Coeza o material e tcnicas habituais nun laboratorio e desenvolva a destreza

adecuada para a sa utilizacin. 3. Utilice bibliografa para encontrar solucins a un problema qumico concreto en

diferentes linguas 4. Desenvolva a capacidade de observacin dos feitos experimentais. 5. Desenvolva o hbito de racionalizar os feitos experimentais a partir da sa


38

formacin terica e do adecuado uso da bibliografa. 6. Desenvolva unha expresin oral e escrita comprensible e organizada acerca dos

experimentos realizados as como as conclusins as que se chegaron 7. Sexa capaz de desear, ao finalizar o perodo de prcticas, co apoio da bibliografa,

unha metodoloxa bsica na obtencin e estudo de diversas especies inorgnicas.

4.2. Competencias e destrezas terico-prcticas

Deseo de experimentos destinados a mostrar a obtencin, propiedades e estudo da reactividade de compostos inorgnicos para o cal ser necesario: Utilizacin de bibliografa para a comprensin e realizacin dos experimentos. Planificacin do experimento que se vai realizar e indicacin do material e reactivos

necesarios. Coecemento das caractersticas dos reactivos e disolventes que se van utilizar: fichas

de seguridade. Realizacin dos experimentos en diferentes condicins de temperatura. Tratamento, manexo e purificacin dos produtos obtidos en funcin do seu estado de

agregacin. Recollida de datos, presentacin destes e anlise de resultados. Elaboracin de conclusins lxicas en base aos fundamentos tericos recompilados e

os resultados experimentais. Formulacin de alternativas de experimentacin.

4.3. Obxectivos transversais

Pretendese que se desenvolvan as capacidades seguintes:

Traballo individual e en grupo. Traballo responsable nun laboratorio qumico. Bsqueda de informacin necesaria. Empregaranse diferentes idiomas (galego,

casteln e ingls). Expresin oral e escrita comprensible e organizada acerca dos experimentos

realizados as como das conclusins alcanzadas. Racionalizacin dos feitos experimentais a partir da formacin terica do estudante e

do adecuado uso da bibliografa.

5. Prerrequisitos


Conceptos bsicos adquiridos nas materias de Enlace e Estrutura da materia e Introducin Qumica Inorgnica. Destreza experimental previa adquirida en Qumica Inorgnica Experimental Bsica. Recomndase ter cursado e superado as materias mencionadas.

Coecementos das normas de limpeza e tratamento de residuos. Coecemento das medidas de seguridade. Coecemento do material bsico de laboratorio.


39

5.2. Plan de traballo e actividades para a consecucin de prerrequisitos

Ter cursado as materias mencionadas no apartado 5.2. En casos concretos darase apoio individualizado (titoras, bibliografa etc.). 6. Contidos Reactividade e propiedades de elementos e compostos Deseo de experimentos sinxelos para determinar a reactividade de diferentes

elementos e compostos. Recoecemento dos diferentes tipos de reaccins en medio acuoso: cido-base,

precipitacin, redox.

Preparacin de elementos e compostos Sntese de compostos slidos mediante tcnicas a temperatura ambiente e a refluxo. Obtencin de compostos gasosos. Montaxe do sistema xerador adecuado. Obtencin dun xel: hidrxido de aluminio. Obtencin de elementos metlicos mediante procesos de cementacin. Illamento e purificacin dos produtos obtidos. Clculo de rendementos. 7. Plan de traballo Bloque 1: 4 sesins Seminario de laboratorio: 2 h. Estudo do comportamento en medio acuoso dos ins Fe (III), Zn (II) e Hg (II): 6 h Estudo dos halxenos. Obtencin e reactividade: 4 h. Preparacin e comportamento qumico no medio acuoso de compostos de manganeso: 4h. Bloque 2: 5 sesins Estudo das propiedades de xidos: Obtencin, reactividade e aplicacins 12 h Preparacin de sales de chumbo(II) a partir de minio. Estudo do comportamento do in

Pb(II) no medio acuoso: 8 h. Bloque 3: 5 sesins Preparacin de compostos de boro a partir de brax: 4 h. Sntese de compostos de coordinacin: 8 h. Preparacin de xel de hidrxido de aluminio: 4 h. Preparacin e reactividade do tiosulfato sdico: 4 h. Bloque 4: 4 sesins Obtencin de sales tipo XY (SO4)2.nH2O (X = M+; Y = M3+, M2+): 8 h. Obtencin e reactividade de metais: 4 h. Sntese de CuCl y/o Cr(OAc)2: 4 h.


40

8. Bibliografa e materiais

Bsica: Greenwood, N. N. e A. Earnshaw: Chemistry of the Elements, 2. ed., Oxford:

Butterworth-Heinemann, 1997. Holleman, A. F. e E. Wiberg: Inorganic Chemistry, 34 ed., Nova York: Academic

Press, 2001. Housecroft, C. E e A. G. Sharpe: Inorganic Chemistry, 2. ed., Harlow: Prentice

Hall, 2005. Complementaria:

Atkins, P, Overton, T, Rourke, J, Weller, M.; Armstrong, F. Shriver & Atkins Qumica Inorgnica, 4 ed Mexico, McGraw-Hill, 2008

Beyer, L., L. V. Fernndez Herrero: Qumica inorgnica. Barcelona: Ariel Ciencia, 2000.

Cotton, F. A. e G. Wilkinson: Qumica Inorgnica Avanzada, 4. ed., Mexico: Limusa, 1986. Advanced Inorganic Chemistry, 6. ed., Nova York: Wiley Interscience, 1999.

Lee, J. D.: Concise Inorganic Chemistry, 5. ed., Londres: Chapman & Hall, 1996. Lide, D. R.: Handbook of chemistry and physics: a ready reference book of

chemical and physical data, 89. ed., Florida: CRC Press, 2008. Rayner-Canham, G.: Qumica inorgnica descriptiva, 2.a ed., Mxico: Prentice

Hall, 2000. Sancho, J., L. F.Verdeja e A. Ballester: Metalurgia extractiva, vol I e II. Madrid:

Sntesis, 2000.

9. Metodoloxa 1) Seminario de laboratorio: neste farase unha breve introducin do contido da materia, daranse unhas normas bsicas de traballo no laboratorio, e farase fincap na seguridade, elaboracin dun caderno de laboratorio e busca da informacin. 2) Sesins propias de laboratorio. Formlanse diferentes problemas, o enunciado dos cales e a informacin complementaria atopase na plataforma Tem@. O proceso que leva consigo tanto o traballo individual como traballo en grupo pdese esquematizar nas seguintes etapas:

Busca, de forma individual, da informacin terica necesaria. Para o cal dispoen no laboratorio de bibliografa.

Comparar a informacin obtida cos compaeiros (traballo en grupo) e realizacin dunha posta en comn que supervisada polo profesor.

Establecer, de forma individual, o material e reactivos necesarios para a realizacin do experimento e deseo da montaxe que se realizar. Consulta das fichas de seguridade dos reactivos, disolventes,

Realizacin do experimento atendendo s normas de traballo nun laboratorio qumico.

Redaccin dos feitos observados, de forma ordenada e clara, realizando unha anlise dos datos obtidos, problemas xurdidos e conclusins.

Unha vez finalizado cada experimento realzase unha posta en comn na que se


41

analizan os resultados obtidos, as dificultades atopadas e o modo de solucionalas e se formulan posibles alternativas para realizar o experimento.

10. Sistema de avaliacin

Asistencia obrigatoria a todas as sesins. Aceptarase un mximo de ausencias xustificadas dun 10% (2 sesins).

70% da nota final corresponde ao traballo diario no laboratorio, de maneira que se avaliar cada unha das prcticas realizadas, tendo en conta a preparacin previa, a realizacin, os resultados obtidos e a actitude, as como o caderno de laboratorio elaborado polo alumno.

30% da nota final corresponde o exame final. Convocatorias extraordinarias: realizarase un exame que cuantificar o 30% da nota final.

Experimentacin en sntese orgnica

43

V. Experimentacin en sntese orgnica (311110202) 1. Datos xerais Titulacin: Qumica rea de coecemento: Qumica Orgnica Departamento: Qumica Orgnica Curso: 2 Cuadrimestre: 2 Carcter: troncal Crditos: 7,5 Profesorado: Coordinadora: M. Generosa Gmez Pacios Outros: Magdalena Cid Fernndez

Susana lvarez Rodrguez 2. Descritores do BOE

Laboratorio integrado de qumica con especial nfase en sntese orgnica e inorgnica. 3. Contexto da materia Esta materia experimental imprtese no 2 curso da Licenciatura de Qumica e est estreitamente relacionada coas materias Fundamentos de Qumica Orgnica e Tcnicas Bsicas no Laboratorio de Qumica Orgnica estudadas no curso anterior. As mesmo, est relacionada coa materia Qumica Orgnica materia terica anual do 2 curso.

Con esta materia pretndese que o alumno se inicie nos procesos experimentais de sntese orgnica aplicados preparacin de molculas sinxelas. As mesmo, qurese que o alumno sexa capaz de relacionar a estrutura dos compostos obtidos cos correspondentes espectros (Masas, IR, 1H-RMN e 13C-RMN), analizndoos debidamente e calculando os parmetros espectroscpicos en cada caso.

4. Obxectivos


Xerar no alumno a capacidade para desear e realizar, nas condicins adecuadas, un proceso de sntese orgnica.

Xerar no alumno a capacidade para desear a montaxe adecuada para levar a cabo un proceso de sntese orgnica.

Desenvolver a capacidade de observacin do alumno para rexistrar os feitos experimentais.

Xerar no alumno a capacidade de racionalizar os feitos experimentais apoindose nos coecementos tericos e o uso adecuado da bibliografa.

Desenvolver no alumno a capacidade para desear un proceso de illamento e purificacin dos produtos obtidos.

Xerar no alumno a capacidade para caracterizar e identificar os compostos obtidos con base nas sas constantes fsicas e os seus datos espectroscpicos.


44

4.2. Competencias e destrezas terico-prcticas Adquirir destreza no deseo e realizacin de sntese orgnica de molculas sinxelas o que pode concretarse nas seguintes competencias: Deseo do experimento mediante a bibliografa adecuada. Destreza na realizacin de clculos previos realizacin do experimento, as como

do rendemento do proceso. Destreza para realizar a montaxe e posta a punto do experimento a travs do

material e reactivos necesarios para procesos sintticos a temperatura ambiente e en condicins de refluxo.

Competencia para relacionar o deseo e condicins experimentais co correspondente mecanismo de reaccin.

Destreza para controlar o transcurso da reaccin por cromatografa de capa fina. Destreza para efectuar a elaboracin do produto da reaccin as como o seu

illamento e purificacin mediante tcnicas tales como a extraccin, destilacin, recristalizacin e cromatografa.

Competencia para caracterizar os compostos obtidos mediante as sas constantes fsicas e calculando as constantes espectroscpicas (R), m/e e A.R. (masas), e J (1H-RMN e 13C-RMN).

Destreza para redactar e describir de forma adecuada todos os procesos realizados de forma que sexan reproducibles.

4.3. Obxectivos interpersoais

Adquirir a capacidade de traballar de forma individual e en grupo. Inculcar no alumno a idea de limpeza e uso adecuado de reactivos e material de

laboratorio, no seu lugar de traballo e zonas comns. Capacitar para redactar e describir de forma adecuada os procesos realizados, de

maneira que sexan perfectamente reproducibles. Capacitar para realizar a anlise dos resultados obtidos con opinin realista e

crtica. Insistir no uso, en todo momento, das medidas de seguridade adecuadas. Insistir na destreza no tratamento e eliminacin dos residuos xerados. 5. Prerrequisitos

5.1. Formais


Conceptos bsicos adquiridos nas materias tericas Fundamentos de Qumica Orgnica e Qumica Orgnica. Coecemento do material de laboratorio de uso habitual en sntese orgnica as como destreza experimental previa adquirida na materia Tcnicas Bsicas no Laboratorio de Qumica Orgnica, polo que se aconsella ter cursado e superado as materias correspondentes ao primeiro curso.

Coecemento das normas de limpeza anteriores e posteriores realizacin dun proceso de sntese orgnica.

Coecemento e uso das medidas de seguridade. Coecemento do tratamento e eliminacin correctos dos residuos xerados.


45

5.3. Plan de traballo e actividades para a consecucin de prerrequisitos En casos concretos proporcionarase apoio individualizado, mediante titoras, bibliografa adecuada etc.

6. Contidos PARTE 1.- TCNICAS ESPECTROSCPICAS PARA A CARACTERIZACIN DE COMPOSTOS ORGNICOS

Anlise elemental e espectrometra de masas. Problemas. Espectrofotometra de infravermellos. Problemas. Espectroscopia de 1H-RMN. Problemas. Espectroscopia de 13C-RMN. Problemas. Problemas combinados 1H-RMN / 13C-RMN. Problemas combinados Masas / IR / 1H-RMN / 13C-RMN.

PARTE 2.- TRABALLO EXPERIMENTAL DE LABORATORIO: REACTIVIDADE DE GRUPOS FUNCIONAIS Nota.- En todos os experimentos realizados neste apartado efectuaranse os clculos estequiomtricos necesarios, as como os dos rendimentos das reaccins realizadas. As mesmo, confirmaranse as estructuras dos compostos sintetizados mediante o estudo dos seus espectros.

Substitucin nucleoflica unimolecular. Preparacin do cloruro de terc-butilo a partir de terc-butanol. Nesta primeira prctica lembrarase como se confecciona o caderno de laboratorio, coa estructura de cada experimento, clculos, procedemento experimental, observacins e montaxes, resultados, rendimento e caracterizacin dos compostos obtidos.

Sntese de Williamson de teres. Preparacin da fenacetina a partir de acetaminofeno. Realzase unha montaxe para unha reaccin a refluxo e sguese a evolucin da reaccin por cromatografa en capa fina.

Dienos: reaccin de Diels-Alder entre 1,3-butadieno e anhdrido maleico. O dieno, como un gas, xrase in situ a partir de sulfoleno por calefaccin a 140 C.

Substitucin electroflica aromtica. Alquilacin de Friedel-Crafts do bifenilo con cloruro de terc-butilo. Realzase unha montaxe para una reaccin a refluxo.

Reducin con dadores de hidruro. Reducin da benzofenona con NaBH4. Manxase un hidruro como axente reductor e realzase unha montaxe para unha reaccin que transcorre a temperatura ambiente.

Oxidacin con Cr(VI). Oxidacin do 2-metilciclohexanol con PCC. Manexo de PCC como axente oxidante e evolucin da reaccin por cromatografa en capa fina.

Reaccin de Wittig. Obtencin do cido cinmico a partir de benzaldehdo. Realzase unha sntese por etapas que ten lugar en tres sesins, tal como se detalla no apartado do plan de traballo.

Condensacin aldlica. Preparacin de dibenzalacetona.


46

7. Plan de Traballo A materia consta de das partes diferenciadas: TCNICAS ESPECTROSCPICAS PARA A CARACTERIZACIN DE COMPOSTOS ORGNICOS. Realizaranse 8 sesins en que se introducir alumno nas tcnicas espectroscpicas como ferramenta fundamental para a caracterizacin de compostos orgnicos. Explcase o necesario para abordar a resolucin de problemas estruturais sinxelos consistentes en asignarlles os sinais dos espectros a estruturas coecidas. TRABALLO EXPERIMENTAL NO LABORATORIO. Realzanse 10 sesins en que se preparan os compostos orgnicos indicados no apartado de contidos. En cada sesin o profesor realizar unha exposicin dos fundamentos tericos e o procedemento experimental que se vai desenvolver. A continuacin o alumno, co material do que dispn, realizar o experimento, e rexistrar todos os feitos experimentais de forma adecuada, o que lle permite a elaboracin dun caderno de laboratorio que entregar ao final das prcticas. A distribucin das prcticas nas 10 sesins a seguinte: Preparacin de cloruro de terc-butilo a partir de terc-butanol. Preparacin de fenacetina a partir de paracetamol. Reaccin de Diels-Alder. Alquilacin de Friedel-Crafts. Reducin de benzofenona. Oxidacin de 2-metilciclohexanol. Sntese por etapas: obtencin do cido cinmico (3 sesins).

o Preparacin do bromuro de (etoxicarbonilmetil)trifenilfosfonio e preparacin de (etoxicarbonilmetilen)trifenilfosforano.

o Reaccin de Wittig e hidrlise do cinamato de etilo. o Elaboracin da reaccin de hidrlise e illamento do cido cinmico. Nesta

sesin ademais preprase a dibenzalacetona. Na ltima sesin realzase o exame de prcticas, que consiste na preparacin dun

composto (non obtido nas prcticas) e a sa caracterizacin polos seus datos espectroscpicos, empregando un guin que proporciona o profesor.

8. Bibliografa e materiais Basica: -HESSE, M., H. MEIER e B.ZEEH: Mtodos espectroscpicos en Qumica Orgnica, Ed. Sntesis, 1999. -MARTINEZ, M. A e A. G. CSAKY: Tcnicas experimentales en Sntesis Orgnica, Ed. Sntesis, 1998. -PALLEROS, D. R.: Experimental Organic Chemistry, Ed. John Wiley and Sons, 2000. Complementaria: -PRETSCH, E., J SEIBL e W. SIMON: Tablas para la determinacin estructural por mtodos espectroscpicos, Ed.Springer, 1998. - HARWOOD, L. M. e T. D. W. CLARIDGE.: Introduction to Organic Spectroscopy, Ed. Oxford University Press, 1997. -PAVIA, D. L., G. M. LAMPMAN e G. S. KRIZ: Introduction to Spectroscopy, Ed. W.B. Saunders Company, 2001. -DURST, H. P. e G. W. GOKEL: Qumica Orgnica Experimental, Ed. Revert, 1985.


47

- HARDEGGER, E.: Introduccin a las Prcticas de Qumica Orgnica, Ed. Revert, 1965. -SILVERSTEIN, R. M. e F.X .WEBSTER: Spectrometric identification of Organic Compounds, Ed. John Wiley & Son, 1998. 9. Metodoloxa O alumnos debern xustificar as sas ausencias nas sesins de traballo no laboratorio. O material de apoio depositarase na plataforma Tem@. Os alumnos tern coecemento previo dos experimentos que se realizarn en cada sesin. Como xa se comentou, ao inicio de cada sesin o profesor realizar unha exposicin dos fundamentos tericos e o procedemento experimental que se vai desenvolver. A continuacin o alumno realizar o experimento, e rexistrar os feitos experimentais de forma adecuada, o que lle permitir a elaboracin do caderno de laboratorio que entregar ao finalizar as prcticas. 10. Sistema de avaliacin Considrase obrigatoria a asistencia a todas as sesins. Aceptaranse ata un mximo de das ausencias xustificadas, o que constite un 10% do total da carga docente presencial. O total da cualificacin desagregarase segundo o seguinte criterio: 40% da nota final corresponde ao traballo diario no laboratorio, de maneira que se

avaliar en cada unha das prcticas a realizacin desta, os resultados obtidos e a actitude do alumno.

Un 20% corresponde parte de espectroscopa en que se valora igualmente a actitude do alumno e a cualificacin do exame que se realiza ao final das sesins.

Un 10% asgnase ao caderno de laboratorio. Finalmente o 30% restante corresponde ao exame que se realizar ao final das

prcticas, que consistir na preparacin dun composto orgnico diferente aos preparados nas prcticas realizadas e a sa caracterizacin con base nos seus datos espectroscpicos de IR e RMN.

No caso de convocatorias extraordinarias, realizarase o exame final xa mencionado que representa o 30% da cualificacin total, completndose a cualificacin coas outras porcentaxes obtidas ao longo do curso.

Qumica fsica I

49

VI. Qumica fsica I (302110203) 1. Datos Xerais Titulacin: Qumica rea de coecemento: Qumica Fsica Departamento: Qumica Fsica Curso: 2 Cuadrimestre: 1 Carcter: Troncal Crditos: 6 Profesorado: Coordinador/a: Ignacio Prez Juste Outros: 2. Descritores do BOE

Termodinmica qumica, electroqumica do equilibrio 3. Contexto da materia A materia Qumica Fsica I o primeiro contacto que ten un estudante de Qumica coa Qumica Fsica. Esta disciplina estuda as propiedades e o comportamento dos sistemas qumicos empregando os mtodos da Fsica. Nesta materia abordaremos o tratamento macroscpico rigoroso dos sistemas qumicos en equilibrio, cos que o alumno est familiarizado posto que os tratou nas materias Qumica Analtica e Introduccin Qumica Inorgnica, e dun xeito experimental na materia Qumica Inorgnica Experimental Bsica. Aproveitando que o alumno ten un coecemento bsico dos principios da Termodinmica, os aplicaremos s sistemas de interese qumico. Deste xeito disporase dunha descricin cuantitativa dos mesmos. Para este tratamento cuantitativo fundamental que o alumno estea familiarizado co clculo diferencial de mais dunha variable e o clculo integral dunha variable, aspectos que xa se abordaron na materia Matemticas. Os coecementos sobre a descricin macroscpica dos sistemas qumicos que se acadarn nesta materia complemntanse cos que adquirir o alumno na disciplina Cintica Qumica do segundo cuadrimestre. A aplicacin experimental destes coecementos se efectuar na materia do segundo cuadrimestre Tcnicas Instrumentais en Qumica Fsica.

4. Obxectivos

a) Obxectivos xerais

O obxectivo global do curso a comprensin e anlise cuantitativa dos factores macroscpicos que determinan a posicin de equilibrio e o sentido de evolucin dos sistemas materiais (substancias puras, mesturas, disolucins, sistemas con reaccin qumica e sistemas electroqumicos). Deste xeito o alumno, ser capaz de determinar: a espontaneidade dun proceso de interese qumico, o intercambio enerxtico nese proceso, as variables que caracterizan a posicin de equilibrio e os factores que o poden modificar. Toda esta informacin poderase obter dun xeito cuantitativo, empregando sempre o modelo ou aproximacin axeitado, en funcin do grado de exactitude necesario.

Qumica fsica I

50

b) Competencias e destrezas terico-prcticas Saber empregar o concepto de funcin de estado. Calcular as variacins das distintas funcins de estado termodinmicas dunha substancia

pura (enerxa interna, entalpa, entropa, enerxa de Gibbs e de Helmholtz). Obter a entropa do terceiro principio de unha substancia a partir de medidas

calorimtricas. Establecer se un proceso que sofre unha substancia pura espontneo ou non a partir do

clculo das variacins das propiedades termodinmicas do sistema no proceso. Manexar as distintas tboas termodinmicas para obter valores das distintas funcins de

estado termodinmicas de reaccin (Entalpa, Entropa e enerxa de Gibbs de reaccin). Estimar as entalpas de reaccin basendose nas caractersticas dos enlaces dos reactivos e

productos. Calcular as distintas funcins termodinmicas de reaccin a temperaturas distintas das que

aparecen nas tboas termodinmicas. Entender o significado do potencial qumico. Calcular a variacin da entropa e enerxa de Gibbs nos procesos de mestura. Entender o significado da funcin fugacidade. Determinar o valor da constante de equilibrio termodinmica e aparente a partir das

funcins de estado termodinmicas da reaccin no caso en que reactivos e productos sexan gases.

Calcular as caractersticas termodinmicas dun cambio de fase: variables que o caracterizan, funcins de estado do proceso etc. e saber o intervalo de aplicabilidade das ecuacins empregadas.

Calcular as propiedades termodinmicas dunha disolucin ideal a partir da sa composicin (presin de vapor, temperatura de ebulicin, entalpa de mestura etc).

Calcular as propiedades coligativas (descenso da presin de vapor, aumento ebuloscpico, descenso crioscpico e presin osmtica) dunha disolucin diluda ideal a partir da concentracin do soluto e as distintas propiedades do disolvente. Establecer cando estes resultados se poden aplicar nun caso real.

Entender o concepto de actividade e coeficiente de actividade e a sa relacin co potencial qumico. Calcular as actividades e coeficientes de actividade de disolucins non electrolticas.

Empregar o modelo axeitado para o clculo do coeficiente de actividade inico medio dun electrlito nunha disolucin. Obter este coeficiente a partir de medidas experimentais.

Calcular de forma rigorosa a constante termodinmica de distintas reaccins qumicas en disolucin, ben a partir de datos das concentracins das especies ou ben a partir de funcins termodinmicas da reaccin.

Saber empregar as clulas galvnicas para determinar funcins de estado de reaccins (enerxas de Gibbs, entropas e entalpas de reaccin).

Representar graficamente datos experimentais e obter informacin das grficas xa sexa mediante integracin numrica ou axuste a unha expresin matemtica.

c) Obxectivos interpersonais

Ben sexa a travs de traballos en equipo ou individuais bscase que o alumno poda acadar os seguintes obxectivos: Ser quen de razoar rigorosamente cunha linguaxe cientfico-tcnica aspectos relacionados

coa materia. Ser quen de analizar dun xeito crtico as conclusins obtidas por el ou polos seus

compaeiros. Ser de quen de traballar en grupo, integrndose nel e distribundose e organizando as

distintas tarefas entre os membros coa fin de acadar o obxectivo final do traballo. Mellorar o seu dominio de programas informticos, e o coecemento dunha segunda lingua

estranxeira.

Qumica fsica I

51

5. Prerrequisitos

a) Formais

b) Contidos e competencias mnimas

Clculos de derivadas totais e parciais Clculo diferencial Integracin de funcins dunha variable Tratamento estatstico de datos experimentais. Representacins grficas. Mnimos

cadrados. Conceptos de calor, traballo e temperatura Primeiro e segundo principio da termodinmica Coecemento a nivel operativo da actividade, coeficientes de actividade e forza inica,

clulas galvnicas e electrodos de referencia. Estes contidos e competencias mnimas foron adquiridas polo alumno no primeiro curso da licenciatura nas materias Matemticas, Fsica, Qumica Analtica, Introduccin Qumica Inorgnica, e Qumica Inorgnica Experimental Bsica.

c) Plan de traballo e actividades para a consecucin de prerrequisitos Nos casos en que o alumno presente carencias puntuais nalgns dos prerrequisitos o profesor intentar nas titoras persoais orientar alumno acerca do mellor xeito de adquirilos. 6. Contidos

Leccin Contido

1 Primeiro principio da Termodinmica. Primeiro principio da Termodinmica. Enerxa interna. Entalpa. Capacidades calorficas. Termoqumica.

2 Segundo e terceiro principios da Termodinmica. Segundo principio da termodinmica. Entropa. Interpretacin molecular da entropa. Terceiro principio da Termodinmica. Clculo das variacins de entropa.

3 Funcins termodinmicas Funcins de Gibbs e Helmholtz. Ecuacins de Gibbs. Relacins de Maxwell. Clculo de variacins das funcins de estado. Sistemas abertos. Magnitudes molares parciais. Potencial qumico. Potencial qumico dun gas ideal. Potencial qumico nunha mestura de gases ideais. Potencial qumico dos gases reais. Fugacidade.

4 Equilibrio qumico entre gases. Condicins de equilibrio termodinmico. Grado de avance. Equilibrio en reaccins en fase gasosa. Constante de equilibrio termodinmica en reaccins en fase gasosa. Influencia da temperatura na constante de equilibrio. Factores que afectan posicin do equilibrio: principio de Le Chtelier.

5 Equilibrio de fases en sistemas de un compoente. Conceptos de compoente, fase e grado de liberdade. Condicins de equilibrio entre fases. Regra das fases. Cambios de fase de primeira orde. Ecuacins de Clapeyron e Clausius-Clapeyron. Cambios de fase de orde superior.

6 Disolucins ideais. Volmenes molares parciais. Ecuacin de Gibbs-Duhem. Disolucin ideal: Lei de Raoult. Diagramas P-x y T-x. Disolucin diluda ideal: Lei de Henry. Propiedades coligativas.

7 Disolucins no ideais.

Qumica fsica I

52

Desviacins da lei de Raoult. Actividade e coeficiente de actividade. Coeficientes de actividade nas escalas de molalidades e molaridades. Disolucins de electrolitos. Teora de Debye-Hckel.

8 Equilibrios qumicos en disolucins. Constante de equilibrio termodinmica en reaccins en disolucin. Equilibrios cido-base. Producto de solubilidade. Efectos salinos. Sistemas electroqumicos. Clulas galvnicas e electrolticas. Medida da forza electromotriz dunha clula galvnica. Ecuacin de Nernst. Potencial de electrodo.

7. Plan de Traballo

A. Clases de teora: Impartiranse a razn de das horas por semana. B. Clases de seminario: Unha hora por semana C. Titoras en grupo: Unha hora cada das semanas.

A distribucin temporal dos temas tentar axustarse seguinte esquema temporal: Tema 1 (1 semana) Tema 2 (1 semana) Tema 3 (3 semanas) Tema 4 (2 semanas) 1 proba curta Tema 5 (1 semana) Tema 6 (2 semanas) Tema 7 (2 semanas) Tema 8 (1 semana) 2 proba curta Proba final

8. Bibliografa e materiais Bsicas Levine, Fisicoqumica, McGraw-Hill. 5 Ed. (2004) Atkins. Physical Chemistry. Oxford University Press. 8 Ed. (2006) Qumica Fsica, Edicin en casteln: 6 Ed. , Ed. Omega (1999) Rodrguez Renuncio, Ruz Snchez, Urieta Navarro. Termodinmica qumica. 2 Ed., Sntesis (2000) Complementaria Laidler, Meiser, Sanctuary, Physical Chemistry, 4th Edition, Houghton Mifflin (2002) Engel, Reid, Qumica Fsica, Pearson (2006) Raff, Principles of Physical Chemistry. Prentice-Hall Inc. (2001). Castellan, Fisicoquimica, 3 Ed., Addison-Wesley Iberoamericana (2000) Klotz, Rosenberg, Chemical Thermodynamics: Basic Theory And Methods, 6th Ed., John Wiley (2000) Rock, Termodinamica Quimica, Vicens-Vives (1989) Levine. Problemas de Fisicoqumica. 5 Ed. McGraw-Hill (2005) Rodrguez Renuncio, Ruiz Snchez, Urieta Navarro. Problemas resueltos de termodinmica qumica. Sntesis. (2000). Metz, Fisicoqumica. Problemas Y Soluciones, 2 Ed., McGraw-Hill (1991).

Qumica fsica I

53

9. Metodoloxa Material en lia: Na plataforma Tem@ atopar o alumno, con antelacin suficiente, toda a informacin referente a materia. Para cada tema facilitarase un esquema detallado e un boletn de problemas como mnimo. Este material servirlle alumno para preparar os contidos que se expoern nas clases presenciais e nas clases de seminario. Tamn se proporn en Tem@ cuestionarios e problemas adicionais.

Os alumnos disporn en Tem@ da informacin relativa desenvolvemento do curso (horarios, datas limite da entrega de problemas e traballos, cualificacins, etc.). Ademais, Tem@ ser un dos medios de comunicacin mis habituais entre o alumno e o profesor.

Clases presenciais: Clases maxistrais que consistirn na exposicin dos aspectos fundamentais de cada tema por parte do profesor, tomando como base o material dispoible en lia. Aparte da exposicin de temas, tamn se plantexarn problemas numricos que axuden a comprender e asentar conceptos.

Clases de seminarios: As clases de seminario dedicaranse resolucin de problemas e se profundar sobre os aspectos que presenten maiores dificultades s alumnos. Estas clases sern principalmente labor do alumno, baixo a supervisin do profesor.

Titoras en grupo: O obxectivo destas titoras con un grupo reducido de alumnos resolver as dbidas que xurdan durante o estudio da materia e formular problemas adicionais que podan resolverse en grupo ou individualmente durante a titora ou mis tarde na casa.

Titoras individuais: No horario de titoras do profesor o alumno poder consultar as dbidas que posa e que non quedaron claras nas clases anteriores ou que precisen dunha atencin mais personalizada que nas titoras en grupo. 10. Sistema de Avaliacin Traballo voluntario continuado do alumno: neste punto inclense a resolucin de

cuestionarios e problemas de forma individual, a realizacin de traballos, etc. O traballo voluntario constituir un 15% da cualificacin final, sempre que o alumno realice a metade das actividades propostas.

Probas curtas: longo do cuadrimestre faranse das probas curtas de 1 hora de duracin sobre certas partes da materia. Estas probas curtas non eliminan materia para a proba final cuadrimestral da materia. As probas curtas suporn un 20% da cualificacin final, sempre que se obtean 5 puntos sobre 10 en cada unha das probas.

Proba global cuadrimestral: final do cuadrimestre realizarase unha proba global de 3 horas de duracin sobre a totalidade dos contidos da materia. A proba global constituir un 65% da cualificacin final. IMPORTANTE: Para superar a materia en acta requisito imprescindible acadar na proba global unha nota mnima de 4 puntos sobre 10.

Na primeira convocatoria extraordinaria respectaranse as porcentaxes anteriores e manteranse as cualificacins obtidas no traballo voluntario e nas probas curtas durante o curso. Na segunda convocatoria extraordinaria (curso seguinte) tamn se respectan as porcentaxes e cualificacins, ags no caso de cambio de profesor, quen ser o que estableza as normas.

Qumica inorgnica

55

VII. Qumica inorgnica (3021101204) 1. Datos xerais Titulacin: Qumica rea de coecemento: Qumica Inorgnica Departamento: Qumica Inorgnica Curso: 2 Cuadrimestre: anual Carcter: troncal Crditos: 9 Profesorado: Coordinadora: Soledad Garca Fontn; mailto:[email protected]

Outros: Mercedes Garca Bugarn; mailto:[email protected]

2. Descritores do BOE Estudo sistemtico dos elementos e os seus compostos. 3. Contexto da materia Esta materia estuda a qumica dos elementos e os seus compostos. Para poder desenvolver esta materia utilizarase unha ferramenta tan til para os qumicos como a tboa peridica e os modelos de reactividade e enlace. Aplicaranse constantemente os coecementos que o alumno aprendeu nas materias do primeiro curso: Enlace qumico e Estrutura da materia, Introducin qumica inorgnica e Introducin qumica analtica, polo que son un requisito imprescindible. Ademais esta materia, ao dar unha visin completa e sistemtica do comportamento qumico de elementos e compostos, fai que o seu estudo sexa necesario para a correcta comprensin da maiora das materias doutras reas de coecemento. Os coecementos que se adquiran nesta materia completaranse cos que se tratan en Ampliacin de qumica inorgnica de 3 curso, en que se analiza con maior profundidade a qumica dos metais de transicin. 4. Obxectivos

4.1 Obxectivos xerais Os obxectivos que se deben acadar nesta materia son conseguir que o alumno: 1. Saiba correlacionar a reactividade dos elementos dependendo da posicin que

ocupan na tboa peridica. 2. Saiba establecer as relacins entre as propiedades dos compostos e o tipo de enlace

que presentan. 3. Coeza os principais mtodos xerais da obtencin dos elementos qumicos a partir

das sas fontes naturais. 4. Coeza para cada grupo da tboa peridica, os compostos inorgnicos de interese

industrial e a sa sntese a grande escala, as como compostos importantes polo seu papel relevante desde o punto de vista ambiental ou biolxico.

Qumica inorgnica

56

4.2 Competencias e destrezas terico-prcticas 1. Manexar con soltura a tboa peridica e situar cada elemento na sa posicin

correcta. 2. Relacionar a posicin dun elemento na tboa peridica coas sas propiedades

atmicas e qumicas. 3. Relacionar as propiedades dun composto co tipo de enlace que une os elementos

que o forman. 4. Relacionar o tipo de enlace entre os elementos dun composto coa sa estrutura. 5. Deducir a xeometra se se trata dun composto molecular ou a estrutura mis

probable se se trata dun composto non molecular. 6. Deducir as propiedades fsicas dun composto a partir do tipo de enlace entre os

seus compoentes e a sa estrutura. 7. Aplicar os conceptos termodinmicos, cido-base, redox, adquiridos

previamente, para interpretar as reaccins qumicas. 8. Recoecer en cada grupo as principais combinacins binarias (hidruros, haluros,

xidos) e outras especies de interese (oxocidos e derivados). 9. Identificar en cada grupo de elementos da tboa peridica aqueles tipos de

compostos singulares e de especial importancia pola sa estrutura ou a sa reactividade.

10. Recoecer algns tipos de compostos inorgnicos que xogan un papel importante na aparicin de problemas ambientais ou no desenvolvemento da vida.

11. Elixir o mtodo xeral mis adecuado para a obtencin dun elemento a partir dos seus compostos presentes na natureza.

4.3 Obxectivos interpersoais 1. Saber utilizar as fontes bibliogrficas para adquirir informacin sobre un tema. 2. Ser capaz de analizar e sintetizar. 3. Saber transmitir os contidos da materia con rigurosidade tanto de forma oral

como escrita. 5. Prerrequisitos

5.1 Formais

5.2 Contidos e competencias mnimas Os coecementos mnimos para comprender a qumica inorgnica do 2curso son:

1. Coecer a formulacin e nomenclatura inorgnica. 2. Saber predicir as propiedades atmicas dos tomos segundo a sa posicin na

tboa peridica. 3. Coecer a base do enlace covalente, inico e metlico. 4. Saber predicir as propiedades fsicas dunha substancia en funcin do tipo de

enlace e tipo de forzas intermoleculares. 5. Coecer as diferentes definicins de cido e base. 6. Distinguir os distintos tipos de reaccins qumicas (cido-base, redox e

precipitacin). 7. Comprender os equilibrios qumicos. 8. Distinguir os aspectos termodinmicos dos aspectos cinticos. 9. Saber manexar os diagramas de Latimer, Frost e Pourbaix.

Qumica inorgnica

57

5.3 Plan de traballo e actividades para a consecucin de prerrequisitos Aqueles alumnos que poidan presentar de forma concreta algunha dificultade podern solicitarlle axuda ao profesor mediante as titoras voluntarias, bibliografa etc. 6. Contidos Tema 1 O hidrxeno. Caractersticas xerais. Istopos. Posibilidades de combinacin

e comportamento qumico. Hidrxeno molecular. Estado natural, obtencin e aplicacins. Clasificacin e propiedades xerais dos hidruros. A auga. O papel do hidrxeno como fonte de enerxa alternativa.

Tema 2 Grupo 18: gases nobres. Estudo descritivo dos gases nobres. Estado natural, obtencin e aplicacins. Compostos de xenn.

Tema 3 Grupo 17: os halxenos. Caractersticas xerais dos elementos do grupo. Posibilidades de combinacin e comportamento qumico dos halxenos. Estado natural, obtencin e aplicacins. Reactividade. Clasificacin e propiedades xerais dos haloxenuros. Haloxenuros de hidrxeno. xidos, oxoanins e oxocidos. Compostos interhaloxenados.

Tema 4 Grupo 16: calcxenos. Caractersticas xerais dos elementos do grupo. Estados alotrpicos. Posibilidades de combinacin e comportamento qumico dos calcxenos. Estado natural, obtencin e aplicacins. Diosxeno. Clasificacin e propiedades xerais dos xidos. Combinacins binarias co hidrxeno. Combinacins cos halxenos. Oxohaluros de xofre. Combinacins dos restantes elementos co osxeno: oxidos, oxocidos e oxosales.

Tema 5 Grupo 15: caractersticas xerais dos elementos do grupo. Posibilidades de combinacin e comportamento qumico dos elementos do grupo. Estado natural, obtencin e aplicacins. O nitrxeno: nitruros. Amonaco e sales de amonio. xidos, oxicidos, oxoanins e oxisales do nitrxeno. Importancia biolxica do nitrxeno. Combinacins binarias dos restantes elementos do grupo. Oxocidos do fsforo. Fosfatos. Oxacidos de arsnico, antimonio e bismuto. A industria de fertilizantes e deterxentes.

Tema 6 Grupo 14: caractersticas xerais dos elementos do grupo. Posibilidades de combinacin e comportamento qumico dos elementos do grupo. Carbono: estados alotrpicos do carbono. Estado natural, obtencin e aplicacins. Carburos. xidos e carbonatos. Haluros. Combinacins con nitrxeno. Silicio, xermanio, estao e chumbo. Obtencin e propiedades. Compostos de silicio: silanos, xido, silicatos, siliconas. Compostos de estao e chumbo: xidos e haluros.

Tema 7 Grupo 13: caractersticas xerais dos elementos do grupo. Posibilidades de combinacin e comportamento qumico dos elementos do grupo. Boro. Estado natural, obtencin, propiedades e aplicacins. Combinacins con hidrxeno, halxenos e nitrxeno. Combinacins do boro con osxeno: xidos, oxocidos e oxosales. Aluminio. Obtencin e propiedades. Compostos con hidrxeno, halxenos e osxeno. Alumes.

Tema 8 Metais. Xeneralidades: propiedades atmicas, enlace, propiedades fsicas e qumicas. Estado natural e distribucin dos elementos metlicos. Introducin aos mtodos metalrxicos. Tratamentos previos. Pirometalurxia (diagramas de Ellingham). Hidrometalurxia. Electrometalurxia. Mtodos de purificacin de metais. Mtodos xerais de obtencin.

Tema 9 Grupo 1: caractersticas xerais dos elementos do grupo. Posibilidades de

Qumica inorgnica

58

combinacin e comportamento qumico dos elementos do grupo. Reactividade en disolventes (auga, amonaco, alcohois). Estado natural, obtencin e aplicacins. Caractersticas dos compostos inicos. Compostos con hidrxeno e osxeno. Hidrxidos, haluros, carbonatos. Complexos con ligandos macrociclo. Importancia biolxica de litio, sodio e potasio.

Tema 10 Grupo 2: caractersticas xerais dos elementos do grupo. Posibilidades de combinacin e comportamento qumico dos elementos do grupo. Reactividade en disolventes (auga, amonaco, alcohois). Estado natural, obtencin e aplicacins. Caractersticas dos compostos. Haluros, xidos, hidrxidos, carbonatos. Complexos. Importancia biolxica do magnesio e do calcio.

Tema 12 Grupo 12: caractersticas xerais dos elementos do grupo. Posibilidades de combinacin e comportamento qumico dos elementos do grupo. Estado natural, obtencin e aplicacins. Compostos con estado de oxidacin (II). Compostos de mercurio (I). Complexos. Toxicidade do cadmio e mercurio.

Tema 13 Metais de transicin. Caractersticas xerais. Orbitais d: configuracins electrnicas. Estados de oxidacin. Comportamento cido-base e redox.

Tema 14 Estudo da primeira serie de transicin. Titanio e vanadio. Estados de oxidacin. Estado natural e obtencin. Compostos con osxeno e halxenos.

Tema 15 Estudo de cromo e manganeso. Estados de oxidacin. Estado natural e obtencin. Compostos de cromo (VI), (III) e (II). Compostos de manganeso (VII), (IV) e (II).

Tema 16 Estudo do ferro. Estados de oxidacin. Estado natural e obtencin. Compostos de ferro (VI), (III) e (II).

Tema 17 Estudo do Co, Ni, Cu, Ag e Au. Estados de oxidacin. Estado natural e obtencin. Compostos mais importantes.

7. Plan de traballo As clases de teora impartiranse a razn dunha hora por semana para o grupo completo. As clases de seminario impartiranse en dous grupos reducidos, unha hora por semana e por grupo. Tema Horas presenciais Material na

plataforma Tem@

Traballos que deben realizar os alumnos/actividades

Probas curtas /parciais/final

1. O hidrxeno

3T, 3S, 1Tu. Normas. Tema 1. S1 S3. Os

2. Grupo 18 1T, 1S. Tema 2 S1

3 Grupo 17 3T, 3S Tema 3 S1-S4

Inorg. Chem., 1986, 25, 3721. e J. Chem. Educ. 2001, 78, 116

Primeira proba curta 27/11/2009

4. Grupo 16 4T, 4S, 2Tu Tema 4 S1- S4

Science, 1999, 284, 1652

5. Grupo 15 3T, 3S, 2Tu Tema 5 S1 - S3.

J. Chem. Educ., 2003, 80, 497 e J. Chem. Educ., 2004, 81, 207.

Qumica inorgnica

59

Primeiro parcial 22 /01/ 2010

6. Grupo 14 3T, 3S, 2Tu Normas 2. parcial Tema 6 S1 S3

7. Grupo 13 2T, 2S, 1Tu Tema 7 S1- S2

Traballo do grupo 14 e 13. Prazo de entrega ata o 26/03/10

Segunda proba curta 26/03/2010

8. Metais 3T, 1S, 1Tu Tema 8 S1

9. Grupo 1 1T,1S, 0,5TU Tema 9 S1

Traballo do grupo 1. Prazo de entrega ata o 23/04/10

10. Grupo 2 1T,1S, 0,5TU Tema 10 S1

Traballo do grupo 2. Prazo de entrega ata o 7/05/10

11. Grupo 12 1T, 0,5S Tema 11 S1

12. Metais de transicin

0,5T, 0,5S, 0,5TU Tema 12 S1

13. Titanio e Vanadio

0,5T,1S Tema 13 S1

14. Cromo e Manganeso

1T, 2S, 0.5Tu Tema 14 S1- S2

15. Ferro 1T,1S, 0.5TU Tema 15 S1

16. Cobalto, niquel, cobre, prata e ouro.

1T, 2S, 0.5TU Tema 16 S1- S2

Segundo Parcial: 25/05/2010

8. Bibliografa Bibliografa bsica:

1. SHRIVER E ATKINS, Qumica Inorgnica, 4. edicin en espaol, McGraw Hill, 2008.

2. HOUSECROFT, C. E. e A. G. SHARPE.: Qumica Inorgnica, 2. edicin, Pearson- Prentice Hall, 2006.

3. RAYNER-CANHAM, G.: Qumica Inorgnica Descriptiva, 2. edicin, Mxico: Pearson Education, 2000.

4. RODGERS G. E: Qumica Inorgnica. Madrid: McGraw Hill, 1995. Bibliografa de consulta:

1. COTTON, F. A. e G. WILKINSON: Avanced Inorganic Chemsitry, 5. edicin, Nova York: Wiley, 1988. Traducida ao espaol a 4. edicin, Mxico: Limusa, 1986.

2. LEE, J. D.: Concise Inorganic Chemistry, 5. Edicin, Nova York: Chapman & Hall, 1996.

4. GREENWOOD, N. N. e A. EARNSHAW: Chemistry of the Elements, 2. ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997.

Qumica inorgnica

60

5. HOLLEMAN e WIBERGS: Inorganic Chemistry, N. Wiberg Ed. Academic Press, 2001.

Toda a bibliografa citada atpase na biblioteca de Ciencias Experimentais da Universidade de Vigo. http://www.uvigo.es/biblioteca/ Pxinas con enlaces de Qumica: http://www.chemdex.org/ http://www.chemdex.org/ http://www.chemsoc.org/ http://www.chemsoc.org/ http://www.liv.ac.uk/Chemistry/Links/links.html http://www.chemweb.com/ http://bleuet.bius.jussieu.fr/intchim.html http://www.chemsoc.org/viselements/pages/pertable_fla.htm http://www.shef.ac.uk/chemistry/web-eleme

I. Ampliación de física (302110221) 1. Datos xeraisquimica.uvigo.es/tl_files/quimica/Informacion...

Documents

Transcript of I. Ampliación de física (302110221) 1. Datos xeraisquimica.uvigo.es/tl_files/quimica/Informacion...