Química física

Abstract

Proporciona una explicación detallada de los temas y presenta un planteamiento docente innovador para ayudar al estudiante. Contiene un conjunto de nuevas herramientas para el aprendizaje como son: Microproyectos, listas de Ideas clave, nuevas secciones de Información adicional, problemas nuevos, etc.

Introducción: orientación y fundamentos. La estructura de la ciencia. Materia. Energía. Parte 1: Equilibrio. Las propiedades de los gases. El gas ideal. Los gases reales. El Primer Principio: los conceptos. Conceptos básicos. Trabajo y calor. Termoquímica. El Primer Principio: las herramientas. Funciones de estado y diferenciales exactas. El Segundo Principio: los conceptos. La dirección del proceso espontáneo. Un planteamiento basado en el sistema. El Segundo Principio: las herramientas. Combinación de los Principios Primero y Segundo. Gases reales: la fugacidad. Transformaciones físicas de sustancias puras. Diagramas de fases. Estabilidad de una fase y transiciones de fase. La física de la superficie líquida. Mezclas simples. Descripción termodinámica de las mezclas. Propiedades de las disoluciones. Actividades. Diagramas de fases. Fases, componentes y grados de libertad. Sistemas de dos componentes. Equilibrio químico. Reacciones químicas espontáneas. La respuesta del equilibrio a las condiciones. Aplicación a sistemas escogidos. Electroquímica de equilibrio. Magnitudes termodinámicas de iones en disolución. Celdas electroquímicas. Aplicaciones de los potenciales estándar. Microproyectos 1. Parte 2: Estructura. Teoría cuántica: introducción y principios. Los orígenes de la mecánica cuántica. La dinámica de los sistemas microscópicos. Principios de la mecánica cuántica. Teoría cuántica: técnicas y aplicaciones. Movimiento de traslación. Movimiento de vibración. Movimiento de rotación. Estructura atómica y espectros atómicos. Estructura y espectros de átomos hidrogenoides. Estructuras de átomos multielectrónicos. Espectros de átomos complejos. Estructura molecular. La aproximación de Born-Oppenheimer. Teoría del enlace-valencia.Teoría del orbital molecular. Orbitales moleculares para sistemas poliatómicos. Simetría molecular. Elementos de simetría de los objetos.Tablas de caracteres. Espectroscopia 1: espectros rotacional y vibracional. Aspectos generales de la espectroscopia. Espectros de rotación pura. Vibraciones de moléculas diatómicas. Vibraciones de moléculas poliatómicas. Espectroscopia 2: transiciones electrónicas. Características de las transiciones electrónicas. Destino de los estados electrónicamente excitados. Láseres. Espectroscopia fotoelectrónica. Espectroscopia 3: resonancia magnética. Resonancia magnética nuclear. Técnicas de pulsos en NMR. Resonancia de spin electrónico. Termodinámica estadística: los conceptos. Distribución de estados moleculares. Energía interna y entropía. Función de partición canónica. Termodinámica estadística: las herramientas. Relaciones fundamentales. Utilización de la termodinámica estadística. Técnicas de difracción. Estructura cristalina. Difracción de rayos X. Información a partir de un análisis de rayos X. Difracción de neutrones y electrones. Propiedades eléctricas y magnéticas de las moléculas. Propiedades eléctricas. Fuerzas intermoleculares. Propiedades magnéticas. Macromoléculas y coloides. Tamaño y forma. Conformación y configuración. Coloides y tensioactivos. Microproyectos 2. Parte 3: Cambio. Moléculas en movimiento. Movimiento molecular en gases. Movimiento en líquidos. Difusión. Velocidades de las reacciones químicas. Cinética química empírica. Interpretación de las ecuaciones de velocidad. Cinética de reacciones complejas. Reacciones en cadena. Estructura de las reacciones en cadena. Reacciones de polimerización. Catálisis y oscilación. Dinámica de reacciones moleculares. Encuentros reactivos.Teoría del complejo activado. Dinámica de colisiones moleculares. Procesos en superficies sólidas. Crecimiento y estructura de las superficies sólidas. Adsorción en superficies. Actividad catalítica en las superficies. Electroquímica dinámica. Procesos en electrodos. Procesos electroquímicos. Producción de energía y corrosión. Microproyectos 3. Información adicional.