Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2004-05

3103200123 ELECTROQUÍMICA I QUÍMICA MACROMOLECULAR


Objectius  
Exposar els conceptes, les teories, els mètodes experimentals, els equipaments i les aplicacions (analítiques, qúimicofísiques i industrials) de l'electroquímica. Introduir l'estudi químic i físic, la caracterització, la cinètica de la polimerització i les aplicacions de les macromolècules.
 
Prerrequisits  
No n'hi ha.
 
Contingut (Programa)  
I. Electroquímica

I.A. Iònica

1. Dissolucions iòniques
Dissolucions reals. Dissolucions d'electròlits. Activitats i coeficients d'activitat iònics. Determinació experimental. Força iònica. Interaccions solut-dissolvent. Teoria de Debye-Hückel. Altres teories.

2. Equilibris iònics
Dissociació electrolítica. Àcids i bases. pH. Hidròlisi. Tractament exacte dels equilibris iònics. Associació iònica. Dissolvents no aquosos.

3. Conductivitat electroquímica
Conductors electrònics i elèctrics. Unitats elèctriques. La conductivitat electroquímica. Conductivitat equivalent. Nombres de transport, mobilitats iòniques i conductivitat iònica. Difusió. Teoria d'Arrhenius. Teoria de Debye-Hückel-Onsager. Els efectes Wien i Debye-Falkenhagen. Associació iònica: teoria de Fuoss-Onsager-Hsia. Aplicacions de les mesures de conductivitat.

4. La doble capa elèctrica
Interfàcies elèctrode-dissolució. Diferència de potencial elèctrode-dissolució. Termodinàmica de la doble capa elèctrica. Electrocapil×laritat. Model de Helmholtz-Perrin. Model de Gouy-Chapman. Model d'Stern. Mètodes d'estudi de la doble capa. Fenòmens electrocinètics.

I.B. Electròdica

5. Equilibris electroquímics
Convencions de les piles. Mesura de la força electromotriu (fem) en una pila galvànica. Piles patró. Piles reversibles. Potencial normal d'elèctrode. Elèctrodes de referència secundaris. Classificació de les piles galvàniques. Potencial d'unió líquida. Piles químiques. Piles de concentració. Aplicacions de la fem.

6. Transferència de càrrega
Cinètica electroquímica. Cinètica del procés de transferència de càrrega a través de la interfàcies elèctrode-dissolució. Densitat de corrent. Sobretensió. Equació de Butler-Volmer. Influència de la doble capa. El factor de simetria.

7. Cinètica dels processos d'elèctrode de diverses etapes
Etapes de reacció en els processos d'elèctrode. La difusió. Densitat de corrent límit. Sobretensió de concentració. Sobretensió de reacció. Reaccions consecutives. Reaccions paral×leles. Reaccions de múltiples etapes. Acoblament de la reacció química i de la d'elèctrode. Adsorció. Formació de fases. Electrocatàlisi. Fotoelectròdica.

8. Mètodes experimentals
Mesures electròdiques. Mètodes estacionaris. Mètodes potenciostàtics. Mètodes galvanostàtics. Mètodes periòdics. Mètodes no electroquímics. Determinació de mecanismes.

9. Processos d'interès químic i industrial
Formació catòdica d'hidrogen. Reaccions electròdiques de l'oxigen. Comportament electròdic dels complexos metàl×lics. Processos electroorgànics. Aplicacions electroanalítiques. Electrodeposició de metalls. Oxidació anòdica de metalls. Corrosió. Processos electroquímics generadors d'energia.

II. Química macromolecular

10. Macromolècules i col×loides
Introducció. Macromolècules. Estructures de les macromolècules. Macromolècules en dissolució. Macromolècules en estat sòlid. Propietats mecàniques. Col×loides. Les interaccions moleculars en els col×loides. Preparació i purificació. Estructura, superfície i estabilitat dels col×loides. Floculació.

11. Cinètica de polimerització
Classificació de polímers segons la síntesi. Cinètica de polimerització d'addició per cadena de radicals. Iniciacions. Longitud cinètica de la cadena. Grau de polimerització. Transferència de cadena. Retardadors i inhibidors. Determinació de les constants de velocitat. Polimerització d'addició per cadena iònica. Polimerització per coordinació (Ziegler-Natta). Reaccions de policondensació.

12. Caracterització de les macromolècules
Distribucions de pesos moleculars. Promig de pesos moleculars. Mètodes experimentals de caracterització. Determinació de grups finals. Pressió osmòtica. Altres propietats col×ligatives. Difusió de la llum. Mètodes de sedimentació. Mètodes de ressonància magnètica. Viscositat. Altres propietats de caracterització.

13. Característiques químico-físiques d'alguns polímers
Tipus de polímers segons les propietats. Polímers naturals. Copolímers de blocs. Copolímers de Graft. Polímers organometàl×lics. Fibres de polímers aromàtics. Ionòmers. Miscibilitat de polímers. Estabilitat en condicions extremes. 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. L'àrea de Química física facilita una col×lecció de problemes.
 
Bibliografia  

J. Albery, Electrode kinetics, Clarendon P., Oxford, 1975.

Bagotzky, Fundamentals of electrochemistry, 1994.

A.J. Bard, L.R. Faulkner, Electrochemical methods: fundamentals and applications, J. Wiley & Sons, New York, 1980.

J. O'M. Bockris, A.K. Reddy, Modern electrochemistry, 2 vols., Macdonald & Co., Londres, 1970. Trad. castellana de J. Beltran, 2 vols., Ed. Reverté, Barcelona, 1979-80.

J.M. Costa, Fundamentos de electródica, Ed. Alhambra, Madrid, 1981.

R.M. Fuoss, P. Accascina, Electrolytic conductance, Interscience- J. Wiley & Sons, Nova York, 1959.

R.W. Gurney, Ionic processes in solution, Dover P., Nova York, 1953.

J. Koryta, J. Dvo_ak, V. Bohácková, Principles of electrochemistry, 1987.

B. Trémillon, Electrochimie analytique et réactions en solution (2 vols.), 1994.

Barrera i al., Qüestions de cinètica química, L'Avenç, Barcelona, 1984.

F.W. Billmeyer, Textbook of polymer science, 2a ed., J. Wiley & Sons-Interscience, Nova York, 1971.

P.J. Flory, Principles of polymer chemistry, Cornell U.P., Ithaca, 1953.

A. Horta, Macromolècules, 2 vols., UNED, Madrid, 1982.

Katime, Química física macromolecular, 1994.

Katime, Problemas de química física macromolecular, 1994K.

Rajeshwar, J. Ibanez, Environmental electrochemistry, Academic P., S. Diego, 1997.

 
Mètodes docents  
Classes tradicionals amb distribució de documentació. Difusió d'adreces d'interès i connexions a "webs" informatives i de dades. Discussió d'aplicacions electroquímiques d'actualitat.
 
Tipus d'exàmens i avaluacions  
L'avaluació es basa en la presentació pública d'un treball original i la discussió en el marc de la classe de l'exposició. De manera complementària, es pot realitzar 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.

Temporalització: Cada capítol correspon a 0'3 crèdits, aproximadament, llevat del tercer, cinquè i setè, que seran de 0'5 crèdits.
 
Informació addicional  
 
Llengua de les classes  
Català