PLAN GLOBALFISICOQUÍMICA

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Nombre de la materia: Fisicoquímica

Código:

Grupo:

Carga horaria: 30 Hrs Academicas por semana

Materias con las que se relaciona: Química General, Equilibrios En Disolución

Docente: Ing. Humberto Melgarejo Escalier

Teléfono: 4592025-70770549

Correo Electrónico: Betomel504@hotmail.com

I. DATOS DE IDENTIFICACIÓN

Para realizar este propósito la fisicoquímica se apoya ampliamente en la experimentación, cuyos métodos y técnicas desempeñan un papel tan importante como las leyes y métodos físicos y matemáticos. De hecho, podemos considerar a esta ciencia como un campo en donde la física y las matemáticas se aplican ampliamente al estudio y resolución de los problemas químicos de interés fundamental.

En posesión de los datos necesarios, la fisicoquímica procede a correlacionarlos con fines teóricos en virtud de los dos métodos generales de ataque, que son el termodinámico y el cinético. En el primero se usan las leyes fundamentales de la termodinámica para obtener conclusiones basadas en las relaciones de energía que ligan las etapas iniciales y finales de un proceso. Evitando las etapas intermedias de los procesos, esto es la termodinámica nos permite obtener muchas deducciones válidas sin conocer los detalles particulares de aquellas. El enfoque cinético exige para su operación una descripción muy específica y detallada de los procesos y a partir del mecanismo postulado, es factible deducir la ley del proceso total y sus diferentes etapas.

II. JUSTIFICACIÓN

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V. SELECCIÓN Y ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS

Tras cursar la asignatura, el alumno deberá:

Conocer los fundamentos de la termodinámica química y su aplicación en el estudio de los equilibrios entre fases, disoluciones y equilibrio químico,

Comprender la metodología que se emplea en el estudio de la fisicoquímica y manejar adecuadamente las herramientas matemáticas necesarias.

Comprender y manejar los datos necesarios para la definición de los gases, líquidos, sólidos, soluciones y dispersiones coloidales a fin de sistematizarlos en leyes y darles un fundamento teórico. Diferenciar el comportamiento de los gases ideales de los reales. Comprender y manejar las leyes de velocidad de reacción, los mecanismos por las que los reactivos se convierten en productos y la influencia de la temperatura en la velocidad de una reacción química.

IV. OBJETIVOS

UNIDAD 1: PROPIEDADES DE LOS GASES IDEALES Y REALES

Objetivo de la Unidad1. Comprender las diferencias entre un gas ideal y un gas real y las condiciones en las que se asemejan su

comportamiento2. Conocer las causas de la desviación del comportamiento ideal y plantear nuevas ecuaciones que

aproximen al comportamiento real3. Estudiar la continuidad de estados entre el gaseoso y el líquido, así como las condiciones críticas del

estado gaseosoContenido

1. Ecuaciones empíricas de los gases2. Ley de Distribución Barométrica3. Desviaciones del comportamiento ideal. La ecuación del Gas Real4. Implicaciones de la Ecuación de van der Waals5. Isotermas de los gases reales6. Continuidad de estados7. Estado crítico8. Ley de los Estados Correspondientes9. Otras ecuaciones de estado

El propósito es que los estudiantes y el docente estudien metodológicamente las bases termodinámicas, cinéticas, electroquímicas de los cambios de estado, las reacciones químicas y los equilibrios termodinámicos que normalmente se observan en todos los procesos industriales de producción. El propósito es también explicar molecularmente todos los cambios y las transformaciones que se observan en las reacciones biológicas. Al terminar el curso los estudiantes aprenderán destrezas para plantear soluciones y explicaciones racionalmente fundamentadas a todos los cambios físicos y químicos que se operan en los operaciones y procesos.

III. PROPÓSITOS

CACAPI

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UNIDAD 2: ESTRUCTURA DE LOS GASES

Objetivos de la Unidad Conocer el modelo teórico del Gas Ideal y a partir de ello aprender a calcular la

presión que ejerce un gas Conocer los modelos matemáticos que rigen las distribuciones de velocidad, de

energía y espacial de las partículas gaseosas Contenido

1. Teoría Cinética de los Gases2. Cálculo de la presión de un gas ideal3. Distribución de Maxwell4. Distribución de Maxwell como distribución de energía5. Ley de Distribución de Maxwell – Boltzmann

UNIDAD 3: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Objetivos de la Unidad1. Comprender una de las manifestaciones más fundamentales de la naturaleza como es la energía, que acompaña a todos los cambios y transformaciones.2. Comprender las interrelaciones de las diferentes formas de energía que se presentan en los sistemas, aplicando el Principio de Conservación de la Energía.3. Deducir y aplicar matemáticamente las ecuaciones que relaciones las transformaciones que sufren los sistemas en diferentes condiciones.

Contenido- Introducción- Calor y Trabajo- Trabajo de expansión y trabajo de compresión - Cantidades mínimas y máximas de trabajo- Transformaciones reversibles e irreversibles- Energía y Primera Ley de la Termodinámica- Cambios energéticos en relación con los cambios de las propiedades del sistema- Transformaciones a volumen constante- Transformaciones a presión constante- Relación entre Cp y Cv- Trasformaciones isotérmicas- Transformaciones adiabáticas- Experiencias de Joule y Joule – Thompson

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UNIDAD 4: TERMOQUÍMICA

Objetivo de la Unidad1. Estudiar los cambios térmicos asociados a las transformaciones químicas y físicas.2. Conocer los métodos teóricos y experimentales para la determinación de las cantidades de energía calorífica cedida o captada en los distintos procesos.Contenido

1. Entalpías de formación y reacciones de formación2. Entalpías de combustión y reacciones de combustión3. Determinación de los calores de reacción4. Secuencia de reacciones: Ley de Hess5. Calores de reacción a volumen y a presión constantes6. Dependencias de las entalpías de reacción con la temperatura7. Calores de solución y dilución

UNIDAD 5: SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Objetivo de la Unidad1. Comprender que todos los procesos de la naturaleza tienden a cambiar espontáneamente en una dirección que conduzca al equilibrio.2. Comprender y aplicar el concepto de entropía, como una nueva propiedad termodinámica.3. Introducir las características de las máquinas térmicas reversibles y las máquinas imposibles

Contenido - Ciclo de Carnót- Segunda Ley de la Termodinámica- Características de los ciclos reversibles- La eficiencia de las máquinas térmicas- Escala Termodinámica de Temperatura- Refrigerador de Carnót- Definición de entropía- Desigualdad de Clausius

UNIDAD 6: TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Objetivo de la Unidad1. Aplicar el concepto de entropía en función a las propiedades del sistema2. Comprender la Tercera Ley de la Termodinámica y aplicarla en sistemas reales3. Calcular las variaciones de entropía en sistemas reaccionantes Contenido

1. La entropía como función de temperatura y volumen2. La entropía como función de temperatura y presión3. Cambios de entropía en transformaciones isotérmicas4. Cambios de entropía en gases, líquidos y sólidos5. Cambios de entropía en una transición de fase6. Tercera ley de la termodinámica7. Las entropías según la Tercera Ley8. Cambios de entropía en sistemas reaccionantes9. Dependencia de la entropía de la temperatura

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UNIDAD 7: ESPONTANEIDAD Y EQUILIBRIO

Objetivo de la Unidad

1. Conocer las condiciones que presenta un sistema que sufre un cambio espontáneo2. Conocer las condiciones existentes en un sistema que alcanza el equilibrio3. Comprender las nuevas propiedades termodinámicas de un sistema: la función trabajo y la energía libre4. Aplicar las constantes de equilibrio químico para conocer las características de un sistema reaccionante

Contenido1. Condiciones generales para el equilibrio y la espontaneidad2. Condiciones de equilibrio y espontaneidad con restricciones3. Ecuaciones Fundamentales de la Termodinámica4. Ecuación Termodinámica de Estado5. La función trabajo o energía libre de Helmholtz6. La función Energía Libre de Gibbs 7. Dependencia de la Energía Libre con la temperatura y presión8. Potenciales Químicos en diversos sistemas9. Fugacidad y coeficiente de fugacidad10. -Entropía y energía libre de mezcla11. Equilibrio químico en una mezcla de gases12. Las constantes de equilibrio químico Kc y Kx13. -Energías libres estándar de formación14. Dependencia de la constante de equilibrio con la temperatura15. Principio de LeChatelier

UNIDAD 8: CINÉTICA QUÍMICA

Objetivo de la Unidad1. Estudiar las velocidades de las reacciones químicas y sus probables mecanismos2. Estudiar los efectos cuantitativos de la temperatura en la velocidad de una reacción3. Deducir matemáticamente las leyes de velocidad que gobiernan las reacciones

Contenido 1. Mediciones de velocidad2. Leyes de velocidad3. Reacciones de primer orden4. Reacciones de segundo orden5. Reacciones de orden superior6. Determinación del orden de una reacción7. Dependencia de la velocidad de reacción de la temperatura8. Energía de Activación9. Teoría de las colisiones en las velocidades de reacción10. Mecanismo11. Reacciones opuestas12. Reacciones consecutivas13. Descomposiciones unimoleculares: Mecanismo de Lindemann14. Reacciones complejas: reacción H2 – Br2

15. Mecanismo de Radicales Libres16. Dependencia de la constante de velocidad de una reacción compleja de la temperatura17. Catálisis.

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Metodología Descripción ActividadClase teórica (T) Consiste fundamentalmente en la

exposición, por parte del docente, del contenido teórico con énfasis en los aspectos más relevantes. El alumno atiende y hace preguntas o aportes.Toma notas en su cuaderno de apuntes. En estas clases se aprovechará todos los momentos propicios para explicar aspectos de la Historia de la biologia que puedan resultarles interesantes y motivadores a los alumnos.

Reflexión y discusión de conceptos Formulación de ejemplos Estudio de casos de Aprendizaje basado en problemasPresentación en PowerPoint.

Clase Teórico práctica(TP)

Se alcanzará un equilibrio entre contenidos teóricos y su aplicación en ejercicios, problemas o situaciones problemáticas ejemplificadas apropiadas al tema de la clase.

Discusión de conceptos aplicados directamente a problemas y/o ejercicios Explicación de tareas a desarrollar en el laboratorio con mostración para los alumnos. Construcción de esquemas integradores

Clase práctica de aula(TPA)

En esta instancia los alumnos se desempeñarán con mayor independencia aplicando los conocimientos en la resolución de ejercicios y problemas previstos en la guía de trabajo práctico. Se desarrollarán a libro abierto y el carácter será de aprendizaje. Se trabajará en pequeños grupos.

- Elaboración de Informes.- Presentación de la carpeta de Trabajos Prácticos.

- Clase deconsulta

tradicional

Destinada para todo aquel alumno que desee concurrir para aclarar algún tema. Se exhibirá en el transparente de la cátedra el día y horario fijo.

El alumno que tiene algún inconveniente con las actividades propuestas elige el horario, dentro del preestablecido, y asiste a la clase de consulta.

CLASE DE

CONSULTA

DESTINADA PARA LOS ALUMNOS QUE MUESTREN UN BAJO

EL ALUMNO MUESTRA AL PROFESOR SU TRABAJO Y

VI. METODOLOGÍAS

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Diagnóstica: A fin de examinar los conocimientos previos que poseen los estudiantes sobre la

unidad y de nivelar a todos los estudiantes.

- Formativa: Con la participación activa de los estudiantes en el Proceso Enseñanza –

Aprendizaje, durante el Desarrollo de cada Unidad.

- Sumativa: Ejercicios planteados en clase y prácticas de problemas con puntajes

establecidos y un examen por capitulo.

El docente está obligado metodológicamente a abrir una sección post-evaluación donde se discuta y resuelva participativamente el examen, tal que haya un reforzamiento cada vez que se evalúe.

VIII. CRITERIOS DE EVALUACIÓN

UNIDAD DURACIÓN

(HORAS ACADÉMICAS)

PROPIEDADES DE LOS GASES IDEALES Y REALES

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ESTRUCTURA DE LOS GASES14

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

12

TERMOQUÍMICA10

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

12

TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

10

ESPONTANEIDAD Y EQUILIBRIO10

CINÉTICA QUÍMICA16

TOTAL 100

VII. CRONOGRAMA O DURACIÓN EN PERIODOS ACADÉMICOS POR UNIDAD

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1. Castellan, G. 1987. Segunda Edición en Español. Ed. Addison Wesley Iberoamericana2. Atkins. 1985. Tercera Edición. 3. Barrow G. 1980. Fisicoquímica. Ed. Reverte4. Maron y Prutton. 1980. Fundamentos de Fisicoquímica. Limusa5. Levine I. 1982. Fisicoquímica. McGraw Hill6. Glasstone S. 1978. Fisicoquímica. Ed. Aguilar

IX. BIBLIOGRAFÍA