Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2002-03

3103200087 AMPLIACIÓ DE QUÍMICA FÍSICA


Objectius  
Es complementa la formació en el temari general de química física en funció dels coneixements previs que els alumnes han adquirit la l'assignatura de Química Física de segon curs. El temari a assolir es pot englobar en les següents parts: mètodes de determinació de l'estructura molecular, termodinàmica estadística, fenòmens de transport, superfícies, catàlisi i macromolècules.
 
Prerrequisits  
 
Contingut (Programa)  
I. Mètodes de determinació de l'estructura molecular

1. Introducció a l'espectroscòpia molecular. Tipus d'espectroscòpia. Paràmetres experimentals. Transicions espontànies i induïdes. Coeficients d'Einstein. Interacció matèria-radiació. Regles de selecció. Regla de Laporte.

2. Espectres de rotació i de vibració. Espectres de rotació pura. Efecte Stark. Espectres de vibració. Anharmonicitat. Energia de dissociació. Molècules poliatòmiques. Modes normals. Espectres de rotació-vibració. Branques P, Q i R. Cap de banda. Espectres Raman. Regla d'esclusió mútua.

3. Espectres electrònics. Molècules diatòmiques. Principi de Franck-Condon. Energia de dissociació. Molècules poliatòmiques. Fluorescència. Fosforescència. Fenomens de dissociació i predissociació. El mètode de Birge-Sponer. Espectroscòpia fotoelectrònica.

4. Espectres de ressonància magnètica nuclear. Influència del camp magnètic. Espectres de RMN. Desplaçament químic. Dominis de temps i de freqüència: transformada de Fourier. Acoblament spin-spin. Equivalència química i mangètica de nuclis. Resonància d'spin electrònic.

5. Mètodes elèctrics i magnètics. Moment dipolar. Polarització. Interaccions moleculars. Comportament dels materials dielèctrics. Equacions de Clausius-Mossotti i de Debye. Propietats magnètiques de la matèria. Susceptibilitat magnètica. Diamagnetisme, paramagnetisme i ferromagnetisme. Mètodes de Gouy i Faraday.

6. Mètodes de difracció. Nocions de cristal·lografia. Índexs de Miller. Difusió Rayleigh. Difracció de raigs X. Determinació d'estructures cristal·lines: indexació. Difracció d'electrons i de neutrons.

II. Termodinàmica estadística

7. Termodinàmica estadística I: L'aproximació d'Stirling. El mètode dels multiplicadors indeterminats de Lagrange. Col·lectius. Postulats de la termodinàmica estadística. Configuració més probable d'un sistema. Funció de partició canònica. Distribució de Boltzmann. Funció de partició molecular. Sistemes de partícules distingibles i indistingibles. Funcions de partició translacional, rotacional, vibracional, electrònica i nuclear. Orto- i para-hidrogen.

8. Termodinàmica estadística II: Aplicacions de la termodinàmica estadística. Energia interna. Capacitats calorífiques. Entropia i la fórmula de Boltzmann. Altres funcions termodinàmiques: de Helmholtz, de Gibbs, entalpia. Constant d'equilibri.

III. Fenòmens de transport

9. Teoria cinètica dels gasos. Introducció. Llei de distribució de velocitats. Pressió del gas perfecte. Llei de distribució de les energies.

10. Fenòmens de transport. Col·lisions. Recorregut lliure. Transport de moment: la viscositat. Transport d'energia cinètica: la conductivitat calorífica. Transport de matèria: la difusió.

IV. Superfícies i catàlisi

11. Superfícies. Tensió superficial. Termodinàmica de superfícies. Capil·laritat. Efecte de la temperatura. Mescles i dissolucions. Transicions de fase. Nucleació. Cohesió i adhesió. Detergència.

12. Catalitzadors. L'adsorció. Concepte de catalitzador. Catàlisi homogènia. Catàlisi heterogènia. Biocatàlisi.

V. Macromolècules

13. Polimerització. Classificació dels polímers. Reaccions de polimerització. Cinètica de reaccions d'addició. Cinètica de policondensació. Copolimerització. Tècniques de polimerització.

14. Macromolècules en dissolució. Forma i mida. Viscositat. Termodinàmica de les dissolucions de polímers. Tècniques de caracterització. Propietats físiques.Regularment, segons preveu el pla d'estudis, es dedicaran uns crèdits a la resolució de problemes i exercicis i es proposaran a l'estudiant exercicis complementaris perquè els pugui resoldre com a autoavaluació. Els exercicis estaran relacionats amb el programa de teoria i tenen per objectiu relacionar els coneixements teòrics adquirits amb la seva aplicació pràctica.
 
Bibliografia  

(En negreta els recomanats)

Atkins, P.W., Physical Chemistry. 4a ed., Oxford, Oxford U.P., 1990. (Existeix trad. castellana d'una edició anterior).

Costa J.M., Lluch J.M., Pérez J.J, Química. Estructura de la matèria. Biblioteca universitària. Enciclopèdia catalana. Barcelona, 1993

Dykstra C.E., Introduction to Quantum Chemistry. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1994.

Bender, M.L., Brubacher, L.J.. 1973. Catalysis. McGraw-Hill. Londres. (Existeix trad. castellana).

Bertrán, J., Núñez, J. (coords.), Química Física, Ariel, Barcelona, 2002.

Billmeyer, F.W., Textbook of polymer science, Nova York, J. Wiley & Sons, 1971. (Existeix trad. castellana).

Brown, J.M., Molecular Spectroscopy: Oxford Chemistry Primers, 55, Oxford University Press, Oxford, 1998.

Callen, H.B., Thermodynamics and an introduction to thermostatics, Nova York, J. Wiley & Sons, 1985. (Existeix trad. castellana d'una versió anterior: Thermodynamics).

Challa, G., Polymer chemistry: an introduction, Nova York, E. Horwood, 1993.

Defay, R., Prigogine, I., Bellemans, A., Surface tension and adsorption, Londres, Longmans, 1966.

Denbigh, K., The principles of chemical equilibrium, 4a ed., Londres, Cambridge U. P., 1981. (Existeix trad. castellana d'una edició anterior).

Eyring, H., Lin, S.H., Lin, S.M., Basic chemical kinetics, Nova York, J. Wiley & Sons, 1980.

Flory, P.J., Principles of polymer chemistry, Ithaca (Nova York), Cornell U.P., 1953.

Friebolin, H.P., Basic one- and two-dimensional NMR spectroscopy, VCH, 1991.

Gardiner jr, W.C., 1972. Rates and mechanisms of chemical reactions. W.A. Benjamin. Menlo Park.

Herzberg, G., Molecular spectra and molecular structure, 3 vols., Nova York, Van Nostrand-Reinhold, 1945-66.

Hewitt, G.R., Mayinger, F., Riznic, J.R., Phase-interphase phenomena, Hemisphere P.C, 1991.

Hollas, J.M., Modern spectroscopy, Nova York, J. Wiley & Sons, 1991.

Horta, A., Macromolécules, 2 vols., Madrid, Uned, 1982.

Kurata, M., Thermodynamics of polymer solutions, Reading, Gordon & Breach, 1982.

Laidler, K.J., Chemical kinetics, 2 vols, Oxford, Pergamon P., 1970-72. (Existeix trad. castellana).

Levine, I.N., Molecular spectroscopy, Nova York, J. Wiley & Sons, 1975. (Existeix trad. castellana).

Planelles, J., Climente, I., Díaz, J.G., Espectroscòpia, Publicacions de la Universitat Jaume I, 2002. 

Rao, C.N., Ultraviolet and visible spectroscopy, Londres, Butterworths, 1967. (Existeix trad. castellana).

Reid, C.E., Chemical thermodynamics, Nova York, McGraw-Hill, 1990.

Steinfeld, J.I., Francisco, J.S., Hase, W.L., Cemical kinetics and dynamics, Englewood Cliffs, Prentice Hall, 1989.

Straughan, B., Spectroscopy, 3 vols, Londres, Chapman & Hall, 1976.

Symons, M.C.R., Electron spin resonance, Londres, Royal Society of Chemistry, 1991.

Wood, S.E. (ed.), Thermodynamics of chemical systems, Londres, Cambridge U.P., 1990.

Wilson B.E., Decius J.C., Cross P.C. Molecular Vibrations. The theory of Infrared and Raman Vibrational Spectra. Dover pub. inc. Nova York. 1955

Orchin M., Jaffé H.H. Simetría, orbitales y espectros. Barcelona, Bellaterra 1975.

McQuarrie D.A., Statistical Thermodynamics, Harper and Row, Nova York, 1973.

K.J.Laidler, J.H.Meiser, Physical Chemistry. Houghton Mifflin Company. 1995.

 
Mètodes docents  
 
Tipus d'exàmens i avaluacions  
L'avaluació es realitza mitjançant una prova escrita que consta de qüestions aplicades (problemes) i qüestions teòriques. L'objectiu principal és poder confrontar els objectius planificats en la programació de l'assignatura amb els coneixements assolits per l'estudiant. En el domini cognoscitiu i de l'aprenentatge es valoren: el coneixement de teories, aplicacions, mètodes i instruments, el grau de comprensió dels conceptes, la capacitat d'aplicació i de relació, el coneixement de tècniques experimentals i el domini de manipulació de dades empíriques, l'anàlisi de propietats i la capacitat de treballar amb problemes reals. Es posa una especial atenció en la capacitat d'assolir un cert estil de raonament i pensament creatiu i de predicció. No es descarta que, en funció del nombre i disposició dels alumnes, es puguin dur a terme altres proves d'avaluació com exàmens parcials i treballs obligatoris o voluntaris. El professor està també obert a altres suggerències que puguin provenir dels alumnes.
 
Informació addicional  

Altres enllaços: Planes WEB Prof. E. Besalú:  http://iqc.udg.edu/~emili/docent
 
Llengua de les classes