Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2004-05

3103100074 ENLLAÇ QUÍMIC I ESTRUCTURA DE LA MATÈRIA I


Objectius  

Introduir a l'estudiant les particularitats del món microscòpic estudiant l'estructura electrònica i les propietats atòmiques a partir de l'ús de la mecànica quàntica.

Mostrar com la mecànica quàntica ens permet explicar la formació de l'enllaç químic, probablement un dels conceptes més fonamentals de la Llicenciatura. Analitzar els diferents tipus d'enllaç i aprendre a distingir-los.

Aprendre a relacionar les observacions fetes del món microscòpic a partir dels coneixements que tenim del comportament de la matèria a nivell microscòpic.

 
Prerrequisits  

 
Contingut (Programa)  

I Estructura electrònica i propietats atòmiques

1. Bases experimentals de la teoria quàntica. Quantització de l'energia: hipòtesi de Planck. Efecte fotoelèctric. Espectres. Espectre de l'àtom d'hidrogen. Àtom de Bohr. Principi de correspondència.

2. Hipòtesi de Louis de Broglie. Efecte Compton. Principi d'incertesa de Heisenberg. Postulats de la Mecànica Quàntica. Equació de Schrödinger. Partícula en una caixa. Àtom d'hidrogen. Funció d'ona radial i angular. Nombres quàntics. Orbitals atòmics. Spin electrònic.

3. Àtoms polielectrònics. Àtom d'heli. Aproximació orbital. Principi d'exclusió de Pauli. Influència de l'apantallament dels electrons interns: orbitals de Slater.

4. Principi de construcció (Aufbau): configuració electrònica. Regles de Hund. Taula Periòdica. Propietats periòdiques. Variació de les propietats periòdiques dintre de la Taula Periòdica. Dimensions atòmiques i iòniques. Energia d'ionització. Afinitat electrònica. Electronegativitat: escales. Estats d'oxidació i valències.

II Enllaç Químic

5. Enllaç iònic: característiques. Estructures cristal·lines. Difracció de raigs X: equació de Bragg. Consideracions termodinàmiques. Cicle de Born-Haber. Estabilitat de compostos. Radis iònics: relació amb el tipus d'estructura. Propietats dels compostos iònics. Modificacions de les característiques de l'enllaç iònic per participació de l'enllaç covalent.

6. Generalitats de l'enllaç químic: definició i tipus. Energia, angle i longitud d'enllaç. Regla de l'octet. Fórmules de Lewis. Ressonància entre formes canòniques. Octets incomplets i expandits. Mancances del mètode de Lewis. Geometria de les molècules. Mètode VSEPR. Limitacions del mètode VSEPR.

7. Enllaç covalent. Teoria dels orbitals moleculars. Teoria de l'enllaç de valència. Ressonància. Molècula-ió d'hidrogen. Molècula d'hidrogen. Característiques generals dels orbitals moleculars. Molècules diatòmiques homonuclears. Molècules diatòmiques heteronuclears. Polaritat de l'enllaç.

8. Molècules poliatòmiques. Teoria d'enllaç valència. Hibridació. Teoria dels orbitals moleculars. Orbitals moleculars localitzats i deslocalitzats. Moment dipolar en molècules poliatòmiques. Propietats dels compostos covalents. Cristalls covalents.

9. Característiques dels metalls i de l'enllaç metàl·lic. Teories sobre l'enllaç metàl·lic. Conductivitat. Semiconductors.

10. Enllaços intermoleculars. Forces de van der Waals. Enllaç per pont d'hidrogen. Sòlids moleculars.

III Estats d'agregació

11. Estats d'agregació de la matèria. Canvis d'estat. Gasos. Líquids. Sòlids. Altres estats. Plasma. Vidres. Cristalls líquids.

12. Propietats dels gasos. Lleis dels gasos ideals. Teoria cinètica dels gasos. Desviacions del comportament ideal. Equacions d'estat dels gasos reals. Factor de compressibilitat.

13. Propietats dels líquids. Teoria cinètica pels líquids. Viscositat i Tensió superficial. Propietats de les dissolucions. Col.loids. Electroforesi.

14. Propietats dels sòlids. Estructura cristal·lina. Defectes en les estructures sòlides. Dissolucions sòlides.

 
Bibliografia  


Llibres de Teoria (en negreta els recomanats)

Alcock, N.W., 1990, Bonding and structure. Structural principles in inorganic and organic chemistry, Ellis Horwood, Nova York.

Ander, P.; Sonesa, A. J., 1975, Principios de Química, Ed. Limusa, Mèxic.

Atkins, P.W., 1989, General Chemistry, Scientific American Books.

Bailar, J.C.; Moeller, T.; Guss, C.O.; Castellion, M.E.; Metz, C., 1983, Química, Ed. Vicens Vives, Barcelona.

Castells, J, 1981, Química General, Ed. Alhambra, Madrid.

Centellas, F; Brillas, E.; Domènech, X.; Bastida, R.M., 1992, Fonaments d'Estructura i Atòmica i de l'Enllaç Químic, Publicacions de la Universitat de Barcelona (Barcanova), Barcelona.

Costa, J.M.; Lluch, J.M.; Pérez, J.J., 1993, Química. Estructura de la matèria. Biblioteca Universitària. Enciclopedia catalana, Barcelona.

Gillespie, Humphrys, Baird, Robinson, 1990, Química, 2 toms, Ed. Reverté, Barcelona.

Gillespie, R.J.; Havgihan, I., 1991, The VSEPR model of molecular geometry. Ellis Horwood, Nova York.

Huheey, J.E., Inorganic Chemistry. Principles of Structure and Reactivity. 3ª Ed. Harper International SI Edition. Nova York.

Lozano, J.J.; Vigata, J.L., 1983, Fundamentos de Química General, Ed. Alhambra, Madrid.

Mahan, B.H., 1977, Química, Ed. Fondo Educativo Interamericano, Bogotà.

Moore, J.W.; Davies, W.G.; Collins, R.W., 1982, Química, Ed. McGraw Hill, Nova York.

Pimentel, G.C.; Spratley, R.D., 1978, Química Razonada, 2 toms. Ed. Reverté, Barcelona.

Webster, B., 1990, Chemical Bonding Theory, Blackwell Sci. Publ., Oxford.

Whitten, K.W.; Gailey, K.D.; Davis, R.E., 1991, Química General, McGraw Hill, Madrid.

Llibres de Problemes

Gibson, G.W., 1975, Mastering Chemistry, W.B Saunders Company, Philadelphia.

Lleonart, M.; Miró, J., 1979, Problemas de Química General, Edicions Bellaterra, Bellaterra.

Morcillo, J.; Navarro, R., 1974, Química General, Universidad a distancia, Volums 1 i 2, Madrid.

 
Mètodes docents  

Es combina la classe magistral i la resolució de problemes a classe amb el treball personal de l'alumne.

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. Es facilita un quadern amb la col.lecció de problemes que es considera més adequada.

Es proposen treballs de consulta, qüestions i problemes per resoldre individualment o en grup. D'aquesta manera l'alumnat podrà optar per rebre un seguiment tutoritzat.

L'avaluació del temari és contínua i l'alumne podrà realitzar proves parcials. L'examen final és obligatori.

L'alumnat també disposarà d'accés a apunts i material del mateix professor i a altres informacions via internet.

 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

L'avaluació del temari és contínua i l'alumne podrà realitzar proves parcials. L'avaluació final és obligaròria i 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 justificada pels objectius concrets del programa, el fet d'assolir un cert estil de raonament i pensament creatiu i de predicció, el domini de tècniques experimentals i de manipulació de dades empíriques, l'anàlisi de propietats i la capacitat de treballar amb problemes reals.

 
Informació addicional  

Planes docents del Prof. E. Besalú: stark.udg.edu/~emili/docent
 
Llengua de les classes  

Català