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QUIMICA FISICA II
  Datos Materia
 

Carrera: LQ - LICENCIATURA EN QUIMICA

Asignatura: PQ022 - QUIMICA FISICA II

Plan de estudios: [LQ]2005(2)

Curso: 4

Numero de Asignatura: 22

Departamento: (7)QUIMICAVer

Modo Cursado: primer cuatrimestre

Horas Semanales: 8 - [ Ver Horario ]


Correlativas

Para Aprobar
Aprobada:QUIMICA FISICA I
Para Cursar
Cursada:QUIMICA FISICA I


CUERPO DOCENTE

LOPEZ, Maria Beatriz - Cargo: 1.PROFESOR TITULAR

 

Objetivos:

-GENERALES

 

Se espera que el  alumno logre:

 

-Comprender los fundamentos de la Mecánica cuántica y  su aplicación a la estructura de la materia y espectroscopia.

 

-Relacionar los cambios asociado a las reacciones química en términos de ecuaciones de velocidad.

 

- Elaborar  informes siguiendo el protocolo propio de la metodología científica.

 

-Resolver  problemas de forma individual o como miembro de un equipo interpretando críticamente  los resultados obtenidos.

 

-Valorar el trabajo en grupo diferenciando claramente la dimensión cooperativa y colaborativa.

 

-Apreciar que el actual desarrollo de la ciencia plantea grandes desafíos, pero los prioritarios son los de orden ético y moral antes que científicos.

 

-Aceptar el compromiso que,  como químico y ciudadano,  tiene con la protección ambiental y la calidad de vida.

 

Programa Analítico:

 

(14) PROGRAMA ANALITICO:

  • Programa de Contenidos teóricos

UNIDAD 1: ORIGENES DE LA MECANICA CUANTICA.

Antecedentes históricos de la mecánica cuántica. El principio de incertidumbre. La ecuación de Schröndinger dependiente del tiempo. La ecuación de Schröndinger dependiente e independiente del tiempo. Probabilidad.

UNIDAD 2: PARTICULA EN UNA CAJA

Partícula en una caja unidimensional, bidimensional y tridimensional. Ecuaciones diferenciales. Partícula libre en una dimensión. Partícula en un pozo rectangular. Efecto túnel.

UNIDAD 3: OPERADORES Y POSTULADOS DE LA MECANICA CUANTICA

Álgebra de Operadores. Funciones propias y valores propios. Operadores y mecánica cuántica. Operadores lineales. Funciones propias y valores propios de un operador. Operadores hermíticos. Observables y Operadores en Mecánica cuántica. Valores promedios. Requerimiento para que una función de onda sea aceptable. Postulados de la Mecánica Cuántica.

UNIDAD 4: OSCILADOR ARMONICO

El oscilador armónico unidimensional. Vibración de moléculas. Resolución numérica de la ecuación de Schröndinger independiente del tiempo unidimensional.

UNIDAD 5: MOMENTO ANGULAR

Momento angular. Funciones propias y valores propios. Momento angular de un sistema de una partícula

UNIDAD 6-ATOMO DE HIDROGENO

El problema de fuerzas centrales. Reducción del problema de dos partículas a uno de una partícula. El rotor rígido de dos partículas. El átomo de hidrógeno. Funciones de onda para los estados enlazantes del átomo de hidrógeno. Orbitales hidrogenoides. Efecto Zeeman.

UNIDAD 7: EL METODO DE VARIACIONES

El principio de variaciones. Extensión del método de variaciones. Determinantes. Ecuaciones lineales simultáneas. Funciones variacionales lineales. Teoría de perturbaciones no degeneradas. Tratamiento de perturbaciones del estado fundamental del átomo de He. Tratamiento de variaciones del átomo de He.

UNIDAD 8: TEORÍA DE PERTURBACIONES

Teoría de perturbaciones no degeneradas. Tratamiento de perturbaciones del estado fundamental del átomo de He. Tratamiento de variaciones del átomo de He. Teoría de perturbaciones para niveles de energía degenerados. Simplificación de la ecuación secular. Tratamiento de perturbaciones para los primeros estados excitados del He. Comparación de métodos de variaciones y perturbaciones..

UNIDAD 9: ESPIN ELECTRÓNICO Y EL PRINCIPIO DE PAULI

Espin electrónico. Operadores de escalonamiento para el espin electrónico. El espin y el átomo de hidrógeno. El principio de Pauli. El átomo de He.

UNIDAD 10: ÁTOMOS POLIELECTRÓNICOS

El método del campo autoconsistente de Hartree-Fock. Orbitales y tabla periódica. Correlación electrónica. Adición de momentos angulares. Momento angular en átomos polielectrónicos. Interacción spin-órbita. El Hamiltoniano atómico.

UNIDAD 11: ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE MOLÉCULAS DIATÓMICAS

La aproximación Born-Oppenheimer. Unidades atómicas. El ión molécula de Hidrógeno. Tratamientos aproximados del estado electrónico fundamental de la molécula de hidrógeno. Configuraciones para las moléculas diatómicas homonucleares, según la Teoría de los Orbitales Moleculares (OM). Términos electrónicos moleculares. La molécula de Hidrógeno. El tratamiento del enlace de valencia (EV) de H2. Comparación de las teorías OM y EV. Funciones de onda OM y EV para moléculas diatómicas homonucleares. Tratamiento OM y EV para moléculas diatómicas heteronucleares.

UNIDAD 12: TEOREMA DEL VIRIAL Y TEOREMA DE HELLMANN-FEYNMAN

Teorema del virial. Teorema del virial y el enlace químico. Teorema de Hellmann-Feynman. El teorema electrostático. Clasificación de los términos electrónicos de moléculas poliatómicas. El tratamiento OM del campo autoconsistente (SCF) de moléculas poliatómicas. Agua, metano y etileno.

UNIDAD 13: ESPECTROSCOPIA ATOMICA Y MOLECULAR

Regiones espectrales. Absorción de la Luz. Ley de Beer. Teoría de los espectros atómicos. Espectroscopia atómica. Ejemplos de espectros atómicos. Espectroscopia de rayos X. Espectroscopia fotoelectrónica ultravioleta. Espectroscopia molecular. Movimientos nucleares. Espectros: rotación vibración. Efecto Raman. Espectros electrónicos

UNIDAD 14: CINÉTICA QUÍMICA

Leyes de la velocidad. Reacciones de primer orden. Reacciones de segundo orden. Reacciones de orden superior. Dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura. Mecanismos. Reacciones opuestas. Reacciones consecutivas. Descomposiciones unimoleculares. Mecanismo de Lindemann. Catálisis. Energía de activación. Teoría de las colisiones en las velocidades de reacción. Reacciones trimoleculares. Reacciones unimoleculares. Teoría de las velocidades absolutas de reacción. Reacciones heterogénea. Etapas del mecanismo de las reacciones de superficie. Descomposiciones simples en superficies. Función de la superficie en catálisis. Electrolisis y polarización. Fotoquímica.

Programa de Trabajos Prácticos

SEMINARIOS DE RESOLUCION DE PROBLEMAS (SP), PRACTICAS COMPUTACIONALES Y PRACTICAS DE LABORATORIO

TP 1: ORÍGENES DE LA MECÁNICA CUÁNTICA (SP)

TP 2: PARTÍCULA EN UNA CAJA (SP)

TP 3: OPERADORES Y POSTURADOS DE LA MECÁNICA CUÁNTICA (SP)

TP 4: OSCILADOR ARMONICO-MOMENTO ANGULAR (SP)

TP 5: ATOMO DE HIDRÓGENO (SP)

TP 6: EL METODO VARIACIONAL- TEORIA DE PERTURBACIONES (SP)

TP 7: ESPIN ELECTRONICO Y PRINCIPIO DE PAULI (SP)

TP8: MOLECULAS DIATOMICAS Y POLIATOMICAS (PC)

TP 9: SIMULACIÓN DE ESPECTROS VIBRACIONALES (PC)

TP10: ESTUDIO CINETICO DE LA DECOLORACION DE LA FENOLFTALEINA EN MEDIO BÁSICO (PL)

TP11: INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA DESCOMPOSICIÓN CATALÍTICA DEL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO (PL)

SP: Seminarios de Resolución de Problemas

PC: Práctica Computacional

PL: Práctica de Laboratorio

 

Sistema de Evaluación:

SISTEMA DE EVALUACIÓN

 

La calificación final de la asignatura se obtendrá con los siguientes sumandos:

El 70% de la calificación de la asignatura se obtiene en de la valoración de los conocimientos de cada unidad a través de  pruebas escritas (tres parciales) referida a cuestiones teórico-prácticas y problemas.

El 15% de la calificación corresponde a la realización y/o exposición de trabajos realizados individualmente o en equipo así como a otras actividades académicas dirigidas.

El 15 % valorará la asistencia y puntualidad a los trabajos prácticos y  la actitud participativa en clase de los alumnos.

 

Bibliografía:

16-a-Bibliografía Básica disponible en Biblioteca:

 

-“MOLECULAR QUANTUM MECHANICS”  P.W.Atkins, R.S.Friedman, 3ª Edición, Ed..  Oxford, 1997.

 

-“QUIMICA CUANTICA”, I.Levine, Ed. Prentice Hall, 5ta Edición, 2001.

 

-“QUANTUM CHEMISTRY”, D. McQuarry, Edi. University Science Books, 1983.

 

-QUANTUM CHEMISTRY, J.P.Lowe, K.A.Peterson, Ed. Elsevier Academic Press, 3a Ed., 2006.

 

-AB INITIO MOLECULAR ORBITAL THEORY”, W.Hehre, L.Radom, P.Schleyer, J.Pople, Ed. John Wiley and Sons, 1986.

 

-"FISICO  QUÍMICA", P. W. Atkins, Tercera edición, Ed. Addison Wesley Iberoamericana, 1991.

 

- "FISICOQUÍMICA", G. W. Castellan, Segunda edición en español, Ed. Addison Wesley Iberoamericana, 1987.

 

-"FISICOQUÍMICA", I. Levine, Ed. Mc Graw Hill Latinoamericana, 1981.

 

-QUIMICA FISICA, T. Ángel, P. Reid, Ed. Pearson Addison-Wesley, 2006.

 

-“FISICOQUIMICA”, D. W. Ball, ED. Thomson, 2004

 

16-b-- Bibliografía de la cátedra disponible para los estudiantes

 

-“QUIMICA CUANTICA”, J. Bertran Rusca, V. Branchadell Gallo, M.Moreno Ferrer, M. Sodupe Roure, Ed. Síntesis, 2000.

 

-"MODERN QUANTUM CHEMISTRY", A. Szabo y Neil Ostlund, Ed. Mc Graw Hill, New York, 1989.

 

-“FUNDAMENTALS OF QUANTUM CHEMISTRY”, M. Mueller, Ed. Kluwer Academic Publisher, 2002.

 

- FUNDAMENTALS OF QUANTUM CHEMISTRY, J.E.House,  Elsevier Academic Press, 2004.

 

-PHYSICAL CHEMISTRY, Robert Mortimer,  Ed. Academia Press, 2000.

 

-“QUIMICA FISICA”, M. Díaz Peña, A. Roig Muntaner, Ed. Alhambra, 1982.

 

- PHYSICAL CHEMISTRY  P. W. Atkins y J. De Paula.,  7ª ed. Ed. W. H. Freeman. New York, 2002.

 

-“FRONTIERS OF MOLECULAR SPECTROSCOPY”, J. Laane (Editor), Elsevier, 2009.

 

-“FUNDAMENTALS OF QUANTUM CHEMISTRY: MOLECULAR  SPECTROSCOPY AND MODERN ELECTRONIC STRUCTURE COMPUTATIONS”, M. Mueller, Ed. Kluwer Academic Publishers, 2002.

 

-"INTRODUCTION TO THE PRINCIPLES OF HETEROGENEOUS CATALYSIS",  J. M. Thomas , Ed. Academic Press, Londres, 1999.

 

-"THE THEORY OF RATE PROCESSES", S. Glasstone, K. J. Laidler, H. Eyring, Ed. Mc Graw Hill, New York,1991.

 

- “CATALYTIC KINETICS”,Dmitry Murzin,  Tapio Salmi, Ed. Elsevier, 2005.

 

-AN INTRODUCTION TO CHEMICAL KINETICS, M.R.Wright, John Wiley & Sons, Ltd, 2004.

 

16-c-Bibliografía utilizada en los Seminarios de resolución de problemas

 

-“PROBLEMAS DE FISICOQUIMICA”, Ira Levine, Ed. Mc Graw Hill, 2005

 

-"PROBLEMS AND SOLUTIONS IN QUANTUM  CHEMISTRY AND PHYSICS", C. S. Johnson, L. G. Pedersen, Ed. Dover, 1986.

 

-"FÍSICOQUÍMICA PROBLEMAS  Y SOLUCIONES", L. Labowitz, J. S. Arents, Ed. AC. Madrid, 1974.

 

-"PROBLEMAS DE TERMODINÁMICA Y CINÉTICA", G. S. Upadhyaya, R. K. Duke,  Ed. Geminis SRL, Bs. As. , 1979.

 

-"PROBLEMAS RESUELTOS DE FISICO QUIMICA", Ira Levine , Ed. Mc Graw Hill, 1982.

 

-"CALCULOS SUPERIORES EN QUIMICA FISICA",  H. E. Avery, D. J. Shaw, Ed. Reverté. 1974.

 

-"PHYSICAL CHEMISTRY, SOLUTIONS MANUAL", R. A. Alberty, Ed. John Wiley and Sons, New York, 1978.

 

-"PROBLEMAS DE QUIMICA FISICA", A. Adamson, Ed. Reverte, 1979.

 

16-d-Bibliografía utilizada en las Prácticas computacionales

 

-“THE BASICS OF THEORETICAL AND COMPUTATIONAL CHEMISTRY, B. Rode, T.S. Hofer, M.Kugler, Ed. John Wiley, 2007.

 

-“EXPLORING  CHEMISTRY WITH ELECTRONIC STRUCTURE METHODS”, j.b.Foresman, E. Frisch, Ed. Gaussian Inc., 1996.

 

 

16-f-Bibliografía utilizada en los Prácticos de Laboratorio

 

-“EXPERIMENTS IN PHYSICAL CHEMISTRY”  D.P. Shoemaker, C.W. Garland y J. W. Nibler, 6ªed., McGraw-Hill. New York, 1996.

 

- “CURSO DE FISICOQUÍMICA EXPERIMENTAL·, F.Daniels, R.A. Alberty, J.W. Williams, C.D. Cornwell, P. Bender y J.E. Arriman,  McGraw-Hill de México, 1972.

 

 

-“CURSO EXPERIMENTAL EN QUÍMICA FÍSICA”, J.J. Ruiz, J.M. Rodríguez, E. Muñoz, J.M. Sevilla,  Ed. Síntesis S.A., 2003.

 

-“QUÍMICA FÍSICA PRÁCTICA DE FINDLAY”, B. P. Levitt. , Ed. Reverté, Barcelona, 1979.

 

-"EXPERIMENTOS DE QUIMICA", Parte 3: Fisicoquímica y Análisis Químico, J. Rivas Ramos, Fidel Villareal Gonzales, D. Butruille, Ed. Trillas (Mexico), 1985.

 

-"TECNICAS DE LABORATORIO", V. López Solana, Ed. Edunsa, 1994.

 

-“MANUAL DEL IMGENIERO QUIMICO”, R. H. Perry, Ed. Mc Graw-Hill. México, 1992.

 

-"MANUAL DE LABORATORIO PARA PRACTICOS DE FISICO QUIMICA", D. Brennan, C. F. Tipper, Ed. URMO , 1970.

 

-"PRACTICAS DE QUIMICA FISICA", O. A. Burmistrova y colaboradores, Ed. Mir, Moscú, 1977.

 

-"QUIMICA FISICA EXPERIMENTAL", A. Palmer, Ed. Eudeba, Bs. As. , 1966.

 

-"HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHIYSICS", David Lide, Editor in Chief, 72 nd Edition, 1991-1992, CRC Press

 

16-g-Páginas de Internet con interés a la asignatura

 

-Factores de conversión entre unidades de energía:

http://physics.nist.gov/cuu/Constants/energy.html

-Constantes físicas fundamentales: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/

-Biblioteca electrónica de Ciencia y Tecnología: http://www.biblioteca.mincyt.gov.ar/

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