Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2005-06

3103100277 CANVI I EQUILIBRI QUÍMICS


Objectius Programa provisional  

L’objectiu principal de l’assignatura de Canvi i equilibri químic per a la Titulació de Ciències Ambientals és proporcionar a l’alumne la base necessària per comprendre les diferents matèries relacionades amb l’equilibri i cinètica química que es cursen a la Llicenciatura. L’alumne ha d’adquirir la capacitat d’avaluar, interpretar i sintetitzar la informació i les dades químiques amb especial referència al coneixement dels sistemes i equilibris en el medi aquós. Ha de reconèixer i utilitzar correctament el material habitual en un laboratori químic i utilitzar de forma segura els materials químics, tenint en compte les seves propietats físiques i químiques i els riscos associats.

 
 
Prerrequisits  

cap
 
Contingut (Programa)  

El programa es pot subdividir en quatre grans blocs:

I - Termodinàmica Química i Equilibri.

II- Cinètica de les reaccions químiques
III- Equilibris en medi aquós 
IV-Fotoquímica.

En el primer bloc, s'estudiaran els canvis d'energia associats a les reaccions químiques (Termoquímica) i la noció d'energia lliure de Gibbs com a criteri d'evolució i equilibri. El concepte de velocitat amb què s'arriba a l'equilibri, velocitat de reacció, s'introdueix en els temes corresponents a la Cinètica Química (Bloc II). Al Bloc III s’estudiarà l’equilibri de les dissolucions iòniques en medi aquós. S'iniciarà amb un tema d'introducció i continuarà amb una sèrie de temes referents als diferents tipus d'equilibris en solució. Finalment es farà una introducció a la Fotoquímica (Bloc IV). En el conjunt de temes, els exemples que s’explicaran per facilitar la comprensió dels conceptes estudiats seran relatius al medi ambient.

Bloc I.- Termodinàmica química i Equilibri

1.- Nocions preliminars de Termodinàmica. Principis de la Termodinàmica. Termoquímica. Llei de Hess. Energia lliure de Gibbs. Relació de l'energia lliure de Gibbs i l'estat d'equilibri.

2.- Equilibri Químic. Constant d'equilibri. Concepte d'activitat. Relació entre Kp, Kc i Kx. Factors que afecten l'equilibri: Principi de Le Chatelier. Variació de la constant d'equilibri amb la temperatura: Equació de Vant'Hoff.

Bloc II.- Cinètica de les reaccions químiques

3.- Introducció a la cinètica de les reaccions químiques. Velocitat de reacció. Llei de velocitat. L'equació de velocitat. Ordre de reacció i llei de velocitat. Temps de semireacció. Reaccions de primer ordre. Reaccions de segon ordre. Tècniques per a determinar l'ordre de reacció.

4.- Mecanismes de reacció. Processos unimoleculars, bimoleculars i trimoleculars. Els processos per etapes. Modificació de la velocitat de les reaccions. Els catalitzadors.

Bloc III.- Equilibris Iònics en dissolució 

5.- Introducció a la química de les dissolucions aquoses. Equilibris iònics en dissolucions aquoses: Reaccions àcid-base, reaccions de precipitació i reaccions d'oxidació-reducció.

6.- Equilibris de transferència de protons. Concepte d'àcid i de base: teoria d'Arrhenius i teoria de Brönsted-Lowry. Força d'àcids i de bases. Escala de pKa. Autoionització de l'aigua. Definició i mesura del pH.

7.-Càlcul del pH. Càlcul del pH de dissolucions d'àcids i bases forts. Càlcul del pH de dissolucions d'àcids i bases febles. Dissociació de les sals. Càlcul del pH de dissolucions de sals. Dissolucions reguladores del pH. Valoracions àcid-base.

8.- Solubilitat i complexació. Solubilitat i producte de solubilitat. Factors que afecten la solubilitat: efecte de l'ió comú, pH, complexació , temperatura i força iònica. Aplicacions i càlculs. Equilibris de complexació. Definicions. Nomenclatura dels complexos. Estructura i estabilitat. Influència del pH. Aplicacions.

9.- Reaccions de transferència d'electrons. Grau d'oxidació. Igualació de reaccions redox.

10.- Piles electroquímiques. Elements que formen la pila. Notació i convenis de signes. Potencials normals de reducció. Tipus de piles. Mesura de la f.e.m. d'una pila. Equació de Nernst. Relació amb la constant d'equilibri de la reacció.

11.- Electròlisi. Lleis de Faraday. Corrosió. Problemes ambientals associats als processos electrolítics.

Bloc IV.- Fotoquímica.

12.- Introducció a la Fotoquímica. Propietats de la radiació electromagnètica. Reaccions catalitzades per la llum: formació de radicals. Reaccions en cadena. Fotosíntesis en les plantes.

 

PROGRAMA DE PRÀCTIQUES

Les pràctiques estan encaminades a familiaritzar l'alumne amb el laboratori químic. Estan distribuïdes en quatre sessions de 4 hores orientades a aprofundir en els següents temes:

1.- Seguretat i residus. Material químic. Pesada. Preparació de dissolucions. Càlculs de concentracions.

2.- Equilibris àcid-base. Valoracions àcid-base. Indicadors: extracció d'un indicador natural. Determinació del pH del punt d'equivalència. Elecció de l'indicador. Anàlisi Quantitativa: Determinació del contingut en àcid acètic d'un vinagre comercial.

3.- Observació i descripció de les Reaccions Químiques. Reaccions de precipitació. Formació de complexos. Reaccions d'oxidació-reducció.

4.- Filtració de precipitats i anàlisi gravimètrica. 

 
Bibliografia  


1.- Masterton W.L., Hurley C.N. (2003). “Química. Principios y reacciones”. 4ª ed. Ed. Thomson.

 

2.- Petrucci R.H., Harwood W.S., Herring F.G. (2002). “Química General”. 8 ed. Ed. Prentice Hall.

 

3.- Saña Vilaseca, Josep (1993). "Química per a ciències de la naturalesa i de l'alimentació". Ed. Vicens Vives.

4.- Lozano, J.J. i Vigatà, J.L. (1983). "Fundamentos de Química General". Ed. Alhambra.

5.- Gillespie, R.J.; Humphreys, D.A.; Baird, N.C.; Robinson, E.A. (1990). "Química" 2 volums. Ed. Reverté, S.A.

6.- Whitten i altres (1991). "Química General", 3ª ed. Ed. McGraw-Hill.

7.- Mahan, B.H. (1977) "Química. Curso Universitario". Ed. Fondo Educativo Interamericano.

8.- Burriel, F., Lucena, F., Arribas, S., Hernández. (1989) "Química Analítica Cualitativa". Ed. Paraninfo.

9.- Skoog, D.A., West D.N., Holler F.J. (1997) "Fundamentos de Química Analítica" 2 volumns. 4a edició. Ed. Reverté.

Llibres de problemes.

10.- Lleonart, M. i Miró, J. (1979) "Problemas de Química General". Ed. Bellaterra.

11.- Sorum, C.H. (1987). "Como resolver problemas de Química General". Ed. Paraninfo.

12.- Sienko, M.J. (1989). "Problemas de Química". Ed. Reverté.

13.- Bermejo, F., Paz M., Bermejo A. i Paz I. (1995). "1000 problemas resueltos de Química General y sus fundamentos teóricos". Ed. Paraninfo.

14.- López Cancio J.A. (2000) "Problemas de Química. Cuestiones y ejercicios". Ed. Prentice Hall.

15.- Douglas B., McDaniel D.H., Alexander J.J. (1991) “Problemas de Química Inorgánica”.  Ed. Paraninfo S.A.

Nomenclatura Química.

16.- Sola, I.; Terradellas, M. i Torre, I. (1986). "El llenguatge Químic". Ed. Jonc.

17.- Sales, J.; Vilarrasa, J. (1994). "Introducció a la nomenclatura química" Ed. Edunsa.

 

 
Mètodes docents  

La metodologia que s’aplicarà serà:

2 hores setmanes de classes teòriques presencials; durant aquestes hores s’explicaran els fonaments teòrics i es resoldran alguns problemes com a exemple. Es proposaran d’altres exemples similars que hauran de resoldre els alumnes en les hores dedicades a tutories-seminaris. Aquestes sessions es faran en grups reduïts. Finalment, aproximadament 1 vegada al mes es farà una avaluació seguint diferents models: resolució de problemes, qüestions,...
 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

Els alumnes podran optar entre dues modalitats:

1) Avaluació contínua

           Es valorarà:

                    proves realitzades en hores dedicades a tutories en grups reduïts (50 % de la nota)

                    examen final (40 % de la nota). La nota d'aquest examen haurà de ser der superior a 3.5/10

                    pràctiques (10 % de la nota). La nota de pràctiques haurà de ser superior a 5/10

2) Avaluació no contínua

          Es valorarà mitjançant un examen final el qual s'haurà de superar amb un nota superior a 5/10.

 
Informació addicional  

 
Llengua de les classes