Química Física II

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.

Estructura de la materia

  • Fundamentos de la Mecánica Cuántica: Operadores. Autovalores y autofunciones. Ecuación de autovalores. Ecuación de Schrodinger. Estados estacionarios. Probabilidad. Valores medios. Principios de incertidumbre. Principio de correspondencia. Ecuación de Schrodinger dependiente del tiempo. Oscilador armónico. Rotor rígido.
  • Estructura Electrónica de los átomos: El átomo de hidrógeno. Autofunciones y antovalores. Momento angular. Representación de las funciones de onda. Orbitales. Espectro del átomo de hidrógeno. Spin del electrón. Principio de exclusión de Pauli. Tabla periódica. Átomos multielectrónicos.
  • Moléculas y Unión Química: Funciones de onda aproximadas. Método variacional. Molécula ión H2. Métodos de orbitales moleculares y enlace de valencia. Molécula de hidrógeno. Orbitales moleculares. Diagramas de correlación simples. Hibridización y valencia dirigida. Método de Huclrel. Simetría puntual. Elementos de computación.

Espectrometría

  • Interacción de la Radiación Electromagnética con la Materia: Fenómenos resonantes y no resonantes. Difusión Rayleigh y Raman. Absorción y emisión de la radiación. Espectros. Reglas de selección y probabilidades de transición. Difracción de Rayos X. Método de Debye-Schrerren. Determinación de la estructura de sólidos cristalinos. Simetría: Grupos espaciales y puntuales.
  • Espectroscopía de moléculas atómicas. Espectros electrónicos. Espectros vibracionales de moléculas poliatómicas simples. Espectroscopías Infrarroja y Ramen.

Procesos de transporte

  • Leyes fundamentales. Viscosidad y Difusión. Procesos estacionarios. Conductividad eléctrica y térmica, viscosidad y difusión. Leyes fundamentales: Chm, Fourier, Newton y Fick. Viscosidad y difusión de gases líquidos. Teoría cinética de los gases. Procesos de transporte. Flujos y campos potenciales. Predicción de las propiedades de transportes en gases. Procesos no estacionarios. Segunda ley de Fick. Solución de un caso simple. Difusión convectiva. Aplicaciones de las mediciones de viscosidad y difusión.
  • Conductividad Eléctrica: Conducción eléctrica en metales y electrolitos. Conductancia equivalente. Conductancia iónica. Números de transporte y movilidades iónicas. Teoría de Debye-Rickel-Onsager. Relación de la conductancia con la difusión. Aplicaciones de conductancia a la determinación de constantes de equilibrio entre iones y titulaciones ácido-base.

Cinética de las reacciones químicas

  • Leyes fundamentales de la cinética: Medición de las velocidades de reacción. Análisis de los parámetros cinéticos. Orden y molecularidad. Reacciones uni, bi y trimoleculares. Reacciones reversibles. Consecutivas y paralelas. Hipótesis del estado estacionario. Energía de activación: Ley de Arrhenius.
  • Teoría de las reacciones químicas: Teoría de las colisiones. Reacciones urimoleculares. Teorías de Lindemann y Hinshelwood. Superficies de energía potencial. Teoría de las velocidades absolutas. Aspectos termodinámicos de las velocidades de reacción. Aplicaciones de la Teoría de velocidades absolutas.
  • Reacciones complejas en fase gaseosa y fotoquímica: Reacciones complejas. Radicales y reacciones en cadena. Ejemplos. Explosiones. Reacciones fotoquímicas. Procesos primarios y secundarios. Excitación de moléculas. Fluorescencia y fosforescencia. Tiempo de vida del estado excitado. Rendimiento cuántico. Iniciación fotoquímica de reacciones en cadena.
  • Reacciones en solución: Diferencias con reacciones en fase gaseosa. Control difusional. Efectos del solvente, fuerza iónica y constante dieléctrica. Teoría de las colisiones. Reacciones de transferencia electrónica. Elementos de la Teoría de Marcus-Hush. Catálisis homogénea. Catálisis ácido-base. Relación de energía libre de Broasted. Catálisis enzimática.
  • Reacciones heterogéneas y cinética de electrodos: Isotermas de absorción. Reacciones y catálisis heterogéneas. Teoría de Languir-Hinshelwood. Estructura de la interfaz metal-electrolito. Reacciones químicas en electrodos. Descendencia de la velocidad con el potencial. Ecuación de Butler-Volmer. Parámetros electrocinéticos. Relación de energía libre de Tafel. Efectos difusionales.

 BIBLIOGRAFÍA

  • Hanna, Quantum Mechanics in Chemistry, W.A. Benjamin, (1969)
  • Levine, Química Cuántica, Ed. AC (1977)
  • Barrow, Introduction to Molecular Spectroscopy, Mc. Graw Hill 2da. Ed (1962)
  • W Asamson, A Textbook of Physical Chemistry, Academic Press (1973)
  • W. Atkins, Fisicoquímica, Fondo Educativo Interamericano, (1985)
  • Barrow, Physical Chemistry, Mc. Graw Hill, 2da. Ed. (1966)
  • F. Eggers, N.W. Gregory, C.D. Halsley, B.S. Ravinovitch, Fisicoquímica, ed. Limusa-Wiley (1967)
  • F. Castellan, Fisicoquímica, ed. Fondo Educativo Interamericano, (1974)
  • J. Moore, Fisicoquímica Básica, Prentice Hall Hispanoamericana.
  • A Batana
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