|
Objectius
|
|
|
|
Estudi dels fonaments químics de l'enginyeria, per a la qual cosa s'aborden temes de química general aplicada, com ara els estats d'agregació de la matèria (gasos, líquids i sòlids i els corresponents canvis d'estat), les dissolucions no electrolítiques i electrolítiques, la termoquímica, l'equilibri en fase gasosa, les principals reaccions en dissolució aquosa (àcid-base, precipitació i oxidació-reducció) i la cinètica química. Al llarg de tots els capítols, s’estudiaran diferents tècniques d’anàlisi química (gravimètrica i volumètrica) i instrumental (cromatografia, absorpció atòmica i espectrofotometria) de substàncies orgàniques i inorgàniques. També s’abordarà l’estudi d’operacions bàsiques rellevants (destil•lació, extracció, cristal•lització, electrodeposició, efusió gasosa, liquació de gasos). |
|
|
|
|
|
|
Contingut (Programa)
|
|
|
1. ESTAT GASÓS (6 h)
1.1. Introducció.
1.2. Mesures en gasos (V, n, T i P).
1.3. Llei dels gasos ideals.
1.4. Transformacions físiques de gasos ideals.
1.5. Transformacions químiques de gasos ideals. Reactiu limitant.
1.6. Determinació de la massa molar d'un gas.
1.7. Mescles de gasos. Llei de Dalton.
1.8. Difusió i efusió gasoses. Llei de Graham.
1.9. Gasos reals. Equació de van der Waals.
1.10. Liquació de gasos. Condicions crítiques.
2. ESTATS LÍQUID I SÒLID. CANVIS D'ESTAT (5 h)
2.1. Introducció.
2.2. Forces intermoleculars. Punts de fusió i d’ebullició.
2.3. Propietats físiques dels líquids.
2.4. Pressió de vapor.
2.5. Efecte de la temperatura sobre la pressió de vapor. Equació de Clausius-Clapeyron.
2.6. Canvis d'estat: fusió, vaporització i sublimació.
2.7. Diagrames de fases. Interpretació dels diagrames de l'H2O i del CO2.
2.8. Tipus de sòlids i propietats.
3. DISSOLUCIONS (7 h)
3.1. Concepte de dissolució.
3.2. Expressió de la concentració de les dissolucions.
3.3. Classificació de les dissolucions.
3.3.1. Dissolucions S-S.
3.3.2. Dissolucions G-S.
3.3.3. Dissolucions G-G.
3.3.4. Dissolucions G-L.
- Variació de la solubilitat amb la pressió i la temperatura.
- Dissolucions ideals: llei de Henry.
3.3.5. Dissolucions L-L.
- Líquids miscibles, immiscibles i parcialment miscibles.
- Llei de distribució per a líquids immiscibles.
- Dissolucions ideals: llei de Raoult.
- Desviació del comportament ideal.
3.3.6. Dissolucions S-L.
- Forces internes i externes que afecten la solubilitat.
- Variació de la solubilitat amb la temperatura.
- Entalpies molars de dissolució en aigua.
3.4. Aplicacions industrials.
3.4.1. Extracció.
3.4.2. Cristal•lització.
3.4.3. Destil•lació.
3.5. Dissolucions electrolítiques.
3.5.1. Conductància específica o conductivitat.
3.5.2. Conductància equivalent.
3.5.3. Teoria de la ionització d'Arrhenius.
3.6. Propietats col•ligatives de les dissolucions.
3.6.1. Disminució de la pressió de vapor. Deliqüescència.
3.6.2. Elevació de la temperatura d'ebullició.
3.6.3. Disminució de la temperatura de congelació.
3.6.4. Pressió osmòtica. Osmosi inversa.
4. TERMOQUÍMICA (5 h)
4.1. Introducció.
4.2. Canvis energètics en les reaccions químiques i processos físics.
- Variació d'energia interna i variació d’entalpia.
4.3. Mesura del flux de calor. Calorimetria.
4.4. Entalpia de formació. Condicions estàndard.
4.5. Lleis de la Termoquímica.
4.6. Variació d'energia lliure i espontaneïtat de les reaccions.
4.7. Equació de Gibbs-Helmholtz i variació d'entropia.
4.8. Fonts energètiques renovables i no renovables.
5. EQUILIBRI QUÍMIC EN FASE GASOSA (7 h)
5.1. Introducció. Característiques de l'equilibri químic.
5.2. Constants d'equilibri, Kc i Kp.
- Equilibris homogenis.
- Equilibris heterogenis.
5.3. Propietats de la constant d'equilibri.
5.4. Relació entre equilibri químic i cinètica química.
5.5. Aplicacions de la constant d'equilibri.
5.6. Efecte d'un canvi de condicions sobre l'equilibri.
Desplaçament de l'equilibri. Principi de Le Châtelier.
- Addició/extracció de reactius/productes.
- Canvi del volum o de la pressió.
- Variació de la temperatura.
- Addició de catalitzadors.
6. REACCIONS ÀCID-BASE (8 h)
6.1. Introducció. Propietats dels àcids i bases.
6.2. Dissociació de l'aigua. Concepte de pH.
6.3. Evolució del concepte d'àcid-base.
6.3.1. Teoria d'Arrhenius.
6.3.2. Teoria de Bronsted-Lowry.
6.3.3. Teoria de Lewis.
6.4. Força relativa d'àcids i bases.
6.4.1. Àcids forts i febles.
6.4.2. Bases fortes i febles.
6.5. Propietats àcid-base de les dissolucions de sals.
6.6. Constants d'acidesa (Ka) i basicitat ( Kb).
6.7. Càlcul del pH: àcids forts, àcids febles, bases fortes i bases febles.
6.8. Dissolucions amortidores.
6.9. Efecte de l'ió comú. Efecte salí.
6.10. Hidròlisi de sals.
6.11. Reaccions de neutralització.
6.12. Valoracions àcid-base. Indicadors.
7. REACCIONS DE PRECIPITACIÓ (7 h)
7.1. Introducció.
7.2. Solubilitat dels compostos iònics en aigua.
7.3. Reaccions de precipitació. Precipitometries.
7.4. Equilibri de solubilitat de sals poc solubles.
7.4.1. Constant del producte de solubilitat.
7.4.2. Solubilitat en aigua.
7.5. Efecte de l'ió comú. Efecte salí.
7.6. Influència del pH en la solubilitat.
7.7. Precipitació fraccionada.
7.8. Dissolució de precipitats i formació de complexes.
7.9. Estovament d'aigües.
8. REACCIONS D'OXIDACIÓ-REDUCCIÓ (8 h)
8.1. Introducció.
8.2. Ajustament de reaccions redox.
8.3. Valoracions redox.
8.4. Cel•les electroquímiques o piles galvàniques.
8.5. Potencials estàndard d'elèctrode.
8.6. Equació de Nernst: Efecte de la concentració i de la temperatura.
8.7. Aplicacions de l'equació de Nernst.
8.7.1. Mesura de la concentració d'ions.
8.7.2. Avaluació de productes de solubilitat.
8.7.3. Avaluació de constants de dissociació
8.8. Espontaneïtat de les reaccions redox.
8.8.1. Variació d'energia lliure i espontaneïtat.
8.8.2. Constant d'equilibri.
8.9. Piles de concentració.
8.10. Piles comercials: piles seques, piles alcalines i acumuladors.
8.11. Cel•les electrolítiques. Llei de Faraday.
8.12. Corrosió de metalls. Electrodeposició.
9. CINÈTICA QUÍMICA (7 h)
9.1. Concepte de velocitat de reacció.
9.2. Variació de la velocitat de reacció amb la concentració.
9.2.1. Expressió de la velocitat de reacció.
9.2.2. Constant de velocitat o constant cinètica.
9.2.3. Ordre de reacció i molecularitat.
9.2.4. Determinació de l’ordre de reacció
9.3. Variació de la concentració amb el temps.
9.3.1. Integració de l’equació diferencial de velocitat.
9.3.2. Període de semireacció.
9.4. Energia d’activació.
9.4.1. Diagrama d’energia d’activació.
9.4.2. Utilitat dels catalitzadors.
9.5. Variació de la velocitat de reacció amb la temperatura.
9.5.1. Equació d’Arrhenius.
9.5.2. Determinació del factor pre-exponencial i de l’energia d’activació.
|
|
|
|
|
Bibliografia
|
|
|
Bibliografia bàsica a utilitzar durant el curs
- "Fonaments químics de l’enginyeria". F. Carrasco. Edita Servei de publicacions de la Universitat de Girona (2002).
- "Pràctiques de Química I". Secció d'Enginyeria Química de l'Escola Politècnica Superior. Universitat de Girona (1994).
Bibliografia de consulta recomanada
- "Química General". Whitten et al. Editorial McGraw-Hill. Madrid (1998).
-"Química General Superior". Masterton et al. Editorial McGraw-Hill (1989).
- "Química". Chang. Editorial McGraw-Hill. México (1992).
- "Problemas de Química". M.J. Sienko. Editorial Reverté. Barcelona (1989).
- "Resolución de problemas de Química General". Willis. Editorial Reverté (1991).
- "Problemas de Química". Daley y O'Malley. Editorial Reverté. Barcelona (1990).
|
|
|
|
|
Mètodes docents
|
|
|
Classes de teoria i problemes
4 hores setmanals
Pràctiques
2 hores cada 2 setmanes |
|
|
|
|
|
|
Informació addicional
|
|
|
Experiment 0: Sessió introductòria a les pràctiques de laboratori.
Experiment 1: Entalpia de reacció.
Experiment 2: Estequiometria.
Experiment 3: Estudi de la reacció d'un metall amb àcid clorhídric.
Experiment 4: Conductivitat de dissolucions.
Experiment 5: Determinació de la concentració d'un àcid en dissolució.
Experiment 6: Determinació de la riquesa en ferro d'una sal de ferro (II).
Experiment 7: Electròlisi d'una dissolució aquosa d'electròlit fort.
Experiment 8: Obtenció i solubilització de precipitats.
Experiment 9: Determinació de la densitat i del grau alcohòlic de vins.
|
|
|
|
|
|
La bibliografia a la biblioteca