Dades generals

Curs acadèmic:
2009
Descripció:
Química quàntica i la seva aplicació a l'espectroscòpia. Termodinàmica estadística. Fenòmens de transport i de superfície. Catàlisi. Macromolècules de dissolució.
Crèdits:
7,5
Idioma principal de les classes:
Català
S’utilitza oralment la llengua anglesa en l'assignatura:
Gens (0%)
S’utilitzen documents en llengua anglesa:
Indistintament (50%)

Grups

Grup A

Durada:
Semestral, 1r semestre
Professorat:
LUIS BLANCAFORT SAN JOSE  / JOAN MIRO AMETLLER  / SILVIA SIMON RABASEDA

Competències

  • Conèixer les característiques dels diferents estats de la matèria i els models teòrics que els descriuen
  • Conèixer els principis de la mecànica quàntica i les seves aplicacions a la descripció de l’estructura i les propietats dels àtoms i les molècules
  • Conèixer els principis de la termodinàmica i les seves aplicacions a la química
  • Conèixer les principals tècniques de determinació estructural, incloent l’espectroscòpia
  • Conèixer la relació entre les propietats macroscòpiques de les substàncies i les propietats individuals del àtoms i molècules que les formen, incloent macromolècules tant naturals com sintètiques
  • Capacitat de demostrar els coneixements adquirits i la comprensió dels seus fets essencials: conceptes, principis i teories
  • Capacitat d’aplicar els coneixements adquirits a la resolució de problemes comuns tant de naturalesa qualitativa com quantitativa
  • Capacitat d’avaluar, interpretar i sintetitzar dades i informació química
  • Capacitat de presentar, davant una audiència entesa, diferents tipus de material i d’arguments científics, tant per escrit com oralment
  • Capacitat d’anàlisi i resolució de problemes, tant de naturalesa qualitativa com quantitativa
  • Capacitat per al càlcul numèric, incloent aspectes com l’anàlisi d’errors, estimació d’ordres de magnitud , i la correcta utilització de les unitats
  • Capacitat per obtenir informació utilitzant fonts d’informació primàries i secundaries, incloent la cerca “on-line” amb medis informàtics
  • Capacitat per interaccionar amb altres persones i per formar equips de treball
  • Capacitat per aprendre, necessària per continuar el propi desenvolupament professional
  • Capacitat d’organització i planificació

Altres Competències

  • Es complementa la formació en el temari general de química física en funció dels coneixements previs que els alumnes han adquirit la l'assignatura de Química Física de segon curs. El temari a assolir es pot englobar en les següents parts: mètodes de determinació de l'estructura molecular, termodinàmica estadística, i nocions d'estat sòlid

Continguts

1. Models quàntics senzills: Caixa quàntica tridimensional, oscil·lador armònic, rotor rígid

2. Termodinàmica estadística I: L'aproximació d'Stirling. El mètode dels multiplicadors indeterminats de Lagrange. Combinatòria. Configuració més probable d'un sistema. Estadística de Maxwell-Boltzmann. Funció de partició molecular. Distribució de Boltzmann. Principi de Boltzmann. Sistemes de partícules distingibles i indistingibles. Altres estadístiques. Funcions de partició translacional, rotacional, vibracional, electrònica i nuclear. Orto- i para-hidrogen.

3. Termodinàmica estadística II: Càlcul estadístic de funcions termodinàmiques. Energia interna. Capacitats calorífiques. Entropia. Altres funcions termodinàmiques: energies de Helmholtz i de Gibbs, entalpia. Constant d'equilibri.

4. Introducció a l'espectroscòpia molecular. Tipus d'espectroscòpia. Interacció matèria-radiació. Regles de selecció. Regla de Laporte. Paràmetres experimentals. Transicions espontànies i induïdes. Coeficients d'Einstein.

5. Espectres de rotació i de vibració. Espectres de rotació pura. Efecte Stark. Espectres de vibració. Anharmonicitat. Energia de dissociació. Molècules poliatòmiques. Modes normals. Espectres de rotació-vibració. Branques P, Q i R. Cap de banda. El mètode de Birge-Sponer. Espectres Raman. Regla d'exclusió mútua.

6. Espectres electrònics. Molècules diatòmiques. Principi de Franck-Condon. Energia de dissociació. Molècules poliatòmiques. Fluorescència. Fosforescència. Fenomens de dissociació i predissociació. Espectroscòpia fotoelectrònica.

7. Espectres de ressonància magnètica nuclear. Influència del camp magnètic. Espectres de RMN. Desplaçament químic. Dominis de temps i de freqüència: transformada de Fourier. Acoblament spin-spin. Equivalència química i mangètica de nuclis. Resonància d'spin electrònic.

8. Estat sòlid: determinació estructural. Mètodes de difracció. Nocions de cristal·lografia. Índexs de Miller. Difusió Rayleigh. Difracció de raigs X. Determinació d'estructures cristal·lines: indexació. Difracció d'electrons i de neutrons.

9. Estat sòlid: estructura electrònica i propietats Estructura de bandes, Nivell de Fermi. Conductivitat, propietats òptiques i magnètiques.

10. Mètodes elèctrics i magnètics. Moment dipolar. Polarització. Interaccions moleculars. Comportament dels materials dielèctrics. Equacions de Clausius-Mossotti i de Debye. Propietats magnètiques de la matèria. Susceptibilitat magnètica. Diamagnetisme, paramagnetisme i ferromagnetisme. Mètodes de Gouy i Faraday.

Activitats

Tipus d’activitat Hores amb professor Hores sense professor Total
Classes expositives 50 50 100
Classes pràctiques 12 12 24
Exposició dels estudiants 0,5 10 10,5
Prova d'avaluació 4 10 14
Total 66,5 82 148,5

Bibliografia

  • Besalú i Llorà, Emili (2004). Termodinámica estadística. Barcelona: Edicions UPC. Catàleg
  • Maczek, Andrew (1998). Statistical thermodynamics. Oxford [etc.]: Oxford University Press. Catàleg
  • Díaz Peña, Mateo (1979). Termodinámica estadística. Madrid: Alhambra. Catàleg
  • Hill, Terrell L (1970). Introduccion a la termodinamica estadistica. Madrid: Paraninfo. Catàleg
  • Gasser, Robert Paul Holland, Richards, W. G (cop. 1995). An Introduction to statistical thermodynamics. Singapore [etc.]: World Scientific. Catàleg
  • McQuarrie, Donald Allan (cop. 1973). Statistical thermodynamics. Mill Valley, Ca: University Science Books. Catàleg
  • Brown, John M (1998). Molecular spectroscopy. New York: Oxford University Press. Catàleg
  • Dykstra, Clifford E (1992). Quantum chemistry and molecular spectroscopy. Englewood Cliffs: Prentice Hall. Catàleg
  • Planelles Fuster, Josep, Climente, Ignacio, Díaz, José Gabriel (cop. 2002). Espectroscòpia. Castelló: Publicacions de la Universitat Jaume I. Catàleg
  • Hollas, J. Michael (cop. 1996). Modern spectroscopy (3th ed). Chichester [etc.]: Wiley. Catàleg
  • Levine, Ira N (1979). Espectroscopía molecular. Madrid: AC. Catàleg
  • Atkins, P. W (cop. 1999). Química física (6a ed). Barcelona: Omega. Catàleg
  • Laidler, Keith James, Meiser, John H (1995). Physical chemistry (2nd ed). Geneva [etc.]: Houghton Mifflin Co. Catàleg
  • Levine, Ira N (2004). Físicoquímica (5ª ed). Madrid: McGraw-Hill. Catàleg

Avaluació i qualificació

Activitats d'avaluació:

Descripció de l'activitat Avaluació de l'activitat %
Exàmen obligatori de primera o segona convocatòria (si escau). La nota final estarà ponderada amb la nota del treball en grup, on l'examen final comptarà un 90% de la nota i el treball en grup un 10%.


Només en segona convocatoria i si ho desitja l'aumne, l'examen tindria un pes del 100% de la nota final de l'assignatura.
90
Exposició oral en grup d'un treball o projecte plantejat en format WebQuest, relacionat amb els continguts de l'assignatura. Es valorarà la qualitat de l'informe, presentació del treball i qüestions que puguin sorgir en la presentació. Aquest treball en grup és obligatori i comptarà un 10% de la nota final. 10

Qualificació

Mètodes docents:
Es combina la classe magistral i la no presencial amb la resolució d'exercicis. Els professors aportaran material addicional per escrit o per via electrònica.


Tipus d'exàmens:
L'avaluació final es realitza mitjançant una prova escrita que consta de qüestions aplicades (problemes) i qüestions teòriques.


Exposicions orals:
Es valorarà la claredat en la presentació i la comprensió del tema assignat, mitjançant preguntes per part del professor.


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, el coneixement de tècniques experimentals i el domini de manipulació de dades empíriques, l'anàlisi de propietats i la capacitat de treballar amb problemes reals.


Es posa una especial atenció en la capacitat d'assolir un cert estil de raonament i pensament creatiu i de predicció.

Observacions

Calen coneixements de termodinàmica clàssica (assignatura "Termodinàmica" de primer) i de química quàntica (assignatura "Química Física" de segon)

Assignatures recomanades

  • Química física
  • Termodinàmica química