Química Física I

Fundamentos

  • Partículas y ondas. La relación de De Broglie. Energía transnacional. Energía rotacional y vibracional. Evidencia espectroscópica. Energía electrónica. Interacciones intermoleculares de largo y corto alcance. Gases ideales. Energía, presión y temperatura. Rol de las interacciones en gases reales, líquidos y sólidos.
  • Equilibrio termodinámico y funciones de estado. Principios de termodinámica: introducción axiomática. Sistemas de varios componentes. Potencial químico. Propiedades molares parciales. Ecuación de Gibbs-Duhom. Tipos de equilibrio. Regla de la faces. Espontaneidad. Estabilidad. Potenciales termodinámicos. Relaciones termodinámicas.
  • Distribución de Boltzman y temperatura. Derivación. Población relativa de niveles energéticos. El concepto estadístico de entropía. Entropía y desorden. Calor y trabajo: interpretación molecular. Conjuntos y reservorios. Función de partición molecular y del sistema. Relación con funciones termodinámicas. Integral configuracional.

Parte B: Aplicaciones

  • Los estados de la materia. Gases ideales. Cálculo estadístico de funciones termodinámicas.  Gases reales. Ecuaciones de estado. Fuerzas intermoleculares y ley de estados correspondientes. Potencial químico y fugacidad. Líquidos. Descripción macro y microscópica. Funciones de distribución. Sólidos. Modelo de Einstein. Introducción al modelo de Debye. Tercer principio de la termodinámica.
  • Equilibrio de fases en sistemas de un componente. Diagramas funciones termodinámicas de cambio de estado. Ecuaciones de Clapeyton y Clapeyton-Clausius. Determinación de entropías absolutas.
  • Mezclas ideales y reales. Mezclas de gases. Regla de Lewis y Randall. Coeficientes de virial de mezclas. Mezclas líquidas. Leyes de Raoult y Henry. Potencial químico y actividad. Estado tipo. Coeficientes de actividad. Funciones de estado de mezcla y exceso. Determinación de actividades. Ecuación de Duhem-Margules.
  • Azeótropos. Miscibilidad parcial. Diagramas de fases. Aspectos generales y diagramas de fases de equilibrio gas-líquido, líquido-sólido y sólido-sólido. Propiedades coligativas de soluciones. Sistema de varios componentes. Modelos de soluciones binarias líquidas. Soluciones regulares. Aspectos estadísticos. Volúmenes moleculares y fuerzas intermoleculares.
  • Equilibrio químico. Estequiometria y grado de avance. Afinidad química. Constantes de equilibrio. Dependencia con la temperatura y la presión. Cálculo de entalpías, entropías y entalpías libres. Uso de tablas. Variación con la temperatura. Efecto de cambio de fases. Aspectos estadísticos de reacciones químicas en fase gaseosa.
  • Predicción de constantes de equilibrio. Factores energéticos y entrópicos y su relación con la estructura molecular.
  • Soluciones de electrolitos. Termodinámica de iones. Actividad y coeficientes de actividad. Efecto de la fuerza iónica. Teoría de Debye-Huckel. Extensiones empíricas. Potencial electroquímico. Celdas galvánicas. Equilibrio electroquímico y ecuación de Nernst. Determinación de actividades y constantes de equilibrio por vía electroquímica.

BIBLIOGRAFÍA

Textos recomendados:

  • J. Moore, Fisicoquímica Básica , Prentice-Hall, Hispanoamericana, 1986
  • W. Atkins, Fisicoquímica , Fondo Educativo Interamericano, 1985
  • E. Dickerson, Molecular Thermodynamics , Benjamin, 1969
  • S. Berry, S.A. Rice, J. Ross, Physical Chemistry , Wiley, 1980
  • A. Guggenheim, Termodinámica , Technes, 1970

Textos adicionales:

  • W. Castellan, Physical Chemistry , Addison-Wesley, 1964
  • F.Eggers, N.W. Gregory, G.D. Halsey, B.S. Rabinovitch, Fisicoquímica , Wiley, 1967
  • Glasstone, Termodinámica para Químicos , Aguilar, 1966
  • W. Sears, Termodinámica, Teoría Cinética de los Gases y Mecánica Estadística , Reverté, 1959
  • A. Moelwyn-Hughes, Physical Chemistry , Pergamon, 1961
  • A. Guggenheim, Ley de distribución de Boltzman , Eudeba, 1965
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