Físico-Química - Universidad Católica Argentina

Pontificia Universidad Católica Argentina
“SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES”
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
PROGRAMA DE
FISICO-QUIMICA
319
INGENIERÍA AMBIENTAL
OBJETIVOS DE LA MATERIA
1) Proveer y desarrollar los conocimientos inherentes a los principios que explican e interpretan las
propiedades químicas y físicas de la materia.
2) Proveer los conocimientos esenciales en los que se fundamenta la interpretación de los
fenómenos y procesos fisicoquímicos.
BOLILLA I
Equilibrio Material
Equilibrio material. Propiedades termodinámicas de sistemas fuera del equilibrio. Entropía y
equilibrio. Las funciones de Gibbs y de Helmholtz. Relaciones termodinámicas de un sistema en
equilibrio. Cálculo de cambios en las funciones de estado. Potenciales químicos y equilibrio
material. Equilibrio de fases. Equilibrio químico. Entropía y vida.
BOLILLA II
Funciones termodinámicas normales de reacción. Equilibrio quimico en mezclas de gases
ideales
Estados normales. Entalpías normales de reacción. Entalpía normal de formación. Determinación
de las entalpías normales de formación y de reacción. Dependencia de los calores de reacción con
la temperatura. Entropías convencionales y la tercera ley. Energía de Gibbs normal de reacción.
Tablas termodinámicas. Estimación de las propiedades termodinámicas. Potenciales químicos en
una mezcla de gases ideales. Equilibrio químico entre gases ideales. Dependencia de la constante
de equilibrio con la temperatura. Cálculos de equilibrio. Desplazamiento del equilibrio
BOLILLA III
Equilibrio de fases en sistemas de un componente
La regla de las fases. Equilibrio de fases para sistemas de un componente. La ecuación de
Clapeyron. Transiciones de fase sólido-sólido. Transiciones de fase de orden superior.
Condensación. Datos críticos y ecuaciones de estado. El estado crítico. Ley de los estados
correspondientes. Diferencias entre las propiedades termodinámicas del gas real y de gas ideal
BOLILLA IV
Soluciones
Composición de la disolución. Magnitudes molares parciales. Magnitudes de mezcla.
Determinación de magnitudes molares parciales. Disoluciones ideales. Propiedades
termodinámicas de las disoluciones ideales. Disoluciones diluidas ideales. Propiedades
termodinámicas de las disoluciones diluidas ideales
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BOLILLA V
Soluciones no ideales
Actividades y coeficientes de actividad. Funciones de exceso. Determinación de actividades y
coeficientes de actividad. Coeficientes de actividad en las escalas de molaridad y concentración
molar. Disoluciones de electrólitos. Determinación de coeficientes de actividad de electrólitos.
Teoría de Debye-Hückel en disoluciones de electrólitos. Asociación iónica. Propiedades
termodinámicas del estado normal de los componentes de una disolución. Mezclas de gases no ideales.
BOLILLA VI
Equilibrio químico en sistemas no-ideales
La constante de equilibrio. Equilibrio químico en disoluciones de no electrólitos. Equilibrio
químico en disoluciones de electrólitos. Equilibrios químicos de sólidos o líquidos puros.
Equilibrio químico en mezclas de gases no ideales. Influencia de la temperatura y la presión en la
constante de .equilibrio. Reacciones acopladas. Cambio de la energía de Gibbs de una reacción
BOLILLA VII
Equilibrio de fases en sistemas multicomponentes
Propiedades coligativas. Disminución de la presión de vapor. Descenso del punto de congelación
y aumento del punto de ebullición. Presión osmótica. Diagramas de fases de sistemas de dos
componentes. Equilibrio líquido-vapor para sistema de dos componentes. Equilibrio líquidolíquido en sistemas con dos componentes. Equilibrio sólido-líquido en sistemas de dos
componentes. Estructura de los diagramas de fase. Solubilidad. Sistemas con tres componentes.
BOLILLA VIII
Química de superficies
La interfase. Interfases curvas. Termodinámica de superficies. Películas superficiales en líquidos.
Adsorción de gases sobre sólidos. Coloides
BOLILLA IX
Electroquímica
Electrostática. Sistemas electroquímicos Termodinámica de los procesos electroquímicos Pilas
galvánicas. Tipos de electrodos reversibles. Termodinámica de las pilas galvánicas. Potenciales
normales del electrodo. Clasificación de las pilas galvánicas. Potenciales de la unión líquida.
Aplicaciones de las medidas de fem. Baterías. Electrodo de .membrana selectivo de iones.
Equilibrio de membrana. La doble capa eléctrica. Momentos dipolares y polarización.
Bioelectroquímica.
BOLILLA X
Fenómenos de transporte
Conductividad térmica. Viscosidad. Difusión y sedimentación. Conductividad eléctrica.
Conductividad eléctrica de las disoluciones electrolíticas.
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BOLILLA XI
Cinética Química
Cinética de las reacciones. Medida de las velocidades de reacción. Integración de las ecuaciones
cinéticas. Determinación de las ecuaciones cinéticas. Ecuaciones cinéticas y constantes de
equilibrio de reacciones elementales. Mecanismos de reacción. Influencia de la temperatura en las
constantes cinéticas. Relación entre constantes cinéticas y de equilibrio en reacciones complejas.
Ecuaciones cinéticas en sistemas no ideales. Reacciones unimoleculares. Reacciones
trimoleculares. Reacciones en cadena y polimerizaciones de radicales libres. Reacciones rápidas.
Reacciones en disoluciones líquidas. Catálisis Catálisis enzimática. Catálisis heterogénea.
Reacciones nucleares
BOLILLA XII
Teoría de las velocidades de reacción
Teoría de colisiones de esferas rígidas para reacciones en fase gaseosa. Superficies de energía
potencial. Dinámica molecular de la reacción . Teoría del estado de transición para reacciones
entre gases ideales . Formulación termodinámica de la TET .Reacciones unimoleculares.
Reacciones trimoleculares. Reacciones en disolución.
BOLILLA XIII
Sólidos y líquidos
Polímeros. Enlace químico en los sólidos. Energía de cohesión de los sólidos. Cálculo teórico de
las energías de cohesión. Distancias interatómicas en los cristales. Estructuras de los cristales.
Ejemplos de estructuras cristalinas. Determinación de estructuras cristalinas. Determinación de
estructuras superficiales. Defectos en los sólidos. Líquidos.
METODOS DE EVALUACIÓN
Los alumnos deben
- resolver personal y en forma grupal problemas y
- responder cuestionarios personales previos o posteriores a la realización de los trabajos
prácticos.
Examen final en orden a las pautas establecidas por el Reglamento de la Facultad de
Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería – UCA
BIBLIOGRAFIA
Fisicoquímica
Ira N. Levine
4ta. edición
McGraw-Hill, 1996
Physical Chemistry
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“SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES”
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
P. W. Atkins
6ta. edition
Oxford University Press, 1998