Datos básicos del Programa de la asignaturaTitulación: Grado en QuímicaAño plan de estudio: 2009
Curso implantación: 2018-19Departamento: Química FísicaCentro sede
Departamento:
Facultad de Química
Nombre asignatura: Química Física IICódigo asigantura: 1770012Tipología: OBLIGATORIACurso: 2Periodo impartición: SEGUNDO CUATRIMESTRE
Créditos ECTS: 7,5Horas totales: 187,5Área de
conocimiento:
Química Física
Otros datos básicos de la asignaturaProfesor coordinador: RAFAEL RODRIGUEZ PAPPALARDOProfesores: RAFAEL RODRIGUEZ PAPPALARDOTribunales de
evaluación y apelación
de la asignatura:
Presidente: MANUEL MARIA DOMINGUEZ PEREZ
Vocal: PILAR MARIA DEL PEREZ TEJEDA
Secretario: MARIA LUISA MOYA MORAN
Suplente 1: DOMINGO GONZALEZ ARJONA
Suplente 2: RAFAEL RODRIGUEZ PAPPALARDO
Suplente 3: JAIME OVIEDO LOPEZHorarios: https://quimica.us.es/Calendario de
exámenes:
https://quimica.us.es/docencia/horarios-y-examenes/examenes-grado-y-do
ble-grado
Objetivos y competencias
Objetivos docentes específicos:
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 1 de 14
- Conocer los principios de la Mecánica Cuántica y su aplicación a la descripción de las propiedades
de los átomos, las moléculas y los sólidos.
- Conocer el origen de los fenómenos espectroscópicos y el fundamento cuántico de las diferentes
técnicas para la determinación de los diversos parámetros estructurales moleculares.
- Tener los conocimientos teóricos necesarios para relacionar el comportamiento macroscópico de
la materia con las propiedades microscópicas a través de los principios de la Termodinámica
Estadística.
- Reconocer la importancia de la Química Física y su potencialidad generando y aplicando modelos
en otras áreas de la Química y otras Ciencias e Ingenierías.
- Adquirir conocimientos básicos en el empleo de programas de cálculo mecanocuántico, de
simulación e interpretación de espectros y de simulaciones estadísticas.
Competencias transversales genéricas:
Capacidad de análisis y síntesis
Compromiso ético
Capacidad de organizar y planificar
Conocimiento de una segunda lengua
Trabajo en equipo
Resolución de problemas
Razonamiento crítico
Competencias específicas:
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 2 de 14
a) Competencias relativas al conocimiento:
E05. Conocer las técnicas principales de investigación estructural, incluyendo espectroscopía.
Se entrena de forma intensa
E07. Conocer los principios de mecánica cuántica y su aplicación en la descripción de la estructura
y propiedades de átomos y moléculas.
Se entrena de forma intensa
E15. Conocer la relación entre propiedades macroscópicas y propiedades de átomos y moléculas
individuales: incluyendo macromoléculas (naturales y sintéticas), polímeros, coloides y otros
materiales.
Se entrena de forma moderada
E17. Conocer las técnicas instrumentales y sus aplicaciones.
Se entrena de forma intensa
b) Competencias relativas a las habilidades y destrezas
E22. Desarrollar capacidades para demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos
esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con la Química.
Se entrena de forma intensa
E23. Desarrollar capacidad de aplicar dichos conocimientos a la resolución de problemas
cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados.
Se entrena de forma intensa
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 3 de 14
E24. Adquirir competencias para evaluar, interpretar y sintetizar datos e información Química.
Se entrena de forma moderada
E25. Desarrollar capacidades para reconocer y llevar a cabo buenas prácticas en el trabajo
científico.
Se entrena de forma moderada
E26. Adquirir competencias para presentar, tanto en forma escrita como oral, material y
argumentación científica a una audiencia especializada.
Se entrena de forma moderada
E27. Adquirir destreza en el manejo y procesado informático de datos e información química.
Se entrena de forma intensa
E30. Desarrollar habilidad para la observación, seguimiento y medida de propiedades, eventos o
cambios químicos, y el registro sistemático y fiable de la documentación correspondiente.
Se entrena de forma intensa
E31. Desarrollar habilidad para manejar instrumentación química estándar, como la que se utiliza
para investigaciones estructurales y separaciones.
Se entrena de forma moderada
E32. Desarrollar capacidades para la interpretación de datos procedentes de observaciones y
medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan.
Se entrena de forma intensa
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 4 de 14
Contenidos o bloques temáticos
Contenidos generales:
- Los fundamentos de la Mecánica Cuántica y su aplicación a la descripción de la estructura
electrónica de átomos, moléculas y sólidos.
- Los principios de la Termodinámica Estadística y sus aplicaciones al estudio de sistemas de
interés químico.
- Los fundamentos de las principales técnicas espectroscópicas y su aplicación al estudio de las
estructuras de átomos, moléculas y otros sistemas de interés químico.
- La introducción en el uso de aplicaciones informáticas de interés en la modelización de sistemas
de interés químico, incluyendo métodos mecanócuánticos, estadísticos y de simulación de
espectros.
Los contenidos teóricos se dividen en trece lecciones, que pueden agruparse en cuatro grandes
bloques.
a) Fundamentos de la Química Cuántica y su aplicación a sistemas sencillos, incluyendo la
vibración y rotación en moléculas diatómicas.
b) Estructura electrónica de átomos y moléculas.
c) Espectroscopía de moléculas poliatómicas, incluyendo las espectroscopías de resonancia de
spin.
d) Fundamentos de Termodinámica Estadística y su aplicacion a sistemas de interés químico.
Programa teórico detallado de la asignatura:
- Fundamentos de la Mecánica Cuántica. Ecuación de Schrödinger.
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 5 de 14
- Postulados de la mecánica cuántica.
- Aplicación de la mecánica cuántica a sistemas sencillos.
- Conmutación de operadores.
- Vibración y rotación en mecánica cuántica.
- Introducción a la espectroscopía. Espectroscopía rotacional y vibracional.
- El átomo de hidrógeno.
- Átomos polielectrónicos.
- Estados cuánticos para átomos polielectrónicos y espectroscopía atómica.
- Estructura electrónica molecular.
- Espectroscopía electrónica molecular.
- Espectroscopías de resonancia de spin.
- Termodinámica estadística.
Para un total de 14 semanas, cada semana incluye dos clases de teoría y una de seminarios a
grupos reducidos.
El programa de clases prácticas se desarrolla a través de una serie de prácticas de laboratorio, en
las que se pretende que el alumno realice una serie de experimentos que ilustran los contenidos del
programa teórico.
- Métodos de electrones independientes. Estudio de sistemas orgánicos conjugados con el método
Hückel.
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 6 de 14
- Análisis de orbitales moleculares de moléculas diatómicas.
- Cálculo de espectros de vibración de compuestos orgánicos sencillos.
- Superficies de energía potencial.
(a) Barrera conformacional en CH3X-CH3Y (con X,Y=F,Cl,Br)
(b) Reacción SN2: X- + CH3Y -> XCH3 + Y- (donde X e Y son Cl y Br).
(c) Isomerización de HNC a HCN. Isomerización de RNC a RCN.
(d) Transferencia de H en derivados del malonnaldehído.
- Termoquímica. Cálculo teórico de calores de reacción.
Actividades formativas y horas lectivas
Actividad Créditos Horas
A Clases Teóricas 2,8 28
D Clases en Seminarios 1,4 14
G Prácticas de Informática 2 20
Metodología de enseñanza-aprendizaje
Clases teóricas:
Clases magistrales con elementos multimedia y material docente complementario (transparencias,
páginas web,...)
Clases en seminarios:
Resolución de problemas.
Prácticas de Informática:
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 7 de 14
Introducción en el uso de aplicaciones informáticas de interés en la modelización de sistemas de
interés químico, incluyendo métodos mecanócuánticos, estadísticos y de simulación de espectros.
Sistemas y criterios de evaluación y calificación
El sistema de evaluación de las competencias, conocimientos y capacidades adquiridas por los
estudiantes se basará en los siguientes elementos (Art. 6.1 de la Normativa Reguladora de la
Evaluación y Calificación de las asignaturas (NECA)).
a)Actividades de evaluación continua
b)Exámenes
Las actividades de evaluación continua consistirán en las clases prácticas y seminarios, siendo la
asistencia a ambas actividades obligatorias para poder superar la asignatura en la modalidad de
evaluación por curso. El tanto por ciento mínimo de asistencia se fija en el 80% siempre que las
faltas estén justificadas (Art. 6.2 de la NECA).
Los exámenes se realizarán en las fechas acordadas en Junta de Centro o en su defecto por
acuerdo entre los alumnos y el profesor de la asignatura.
Sistemas de evaluación:
1.- Sistema de evaluación por curso
La calificación final del alumno en esta modalidad será una media ponderada de las actividades de
evaluación continua (clases prácticas y seminarios) y del examen, exámenes u otras actividades de
evaluación realizadas, siempre que en cada uno de los tres apartados haya obtenido una
calificación mínima que se acordará en la reunión de coordinación de la asignatura y que figurará en
el proyecto docente de cada profesor.
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 8 de 14
La calificación del examen o exámenes contribuirá entre un 60% y un 80% a la calificación final, y
cada una de las calificaciones de las clases prácticas y seminarios contribuirá en, al menos, un 10%
a la calificación final. Los porcentajes exactos se acordarán en la reunión de coordinación y
figurarán en el proyecto docente de cada profesor.
En caso de que la calificación en alguno de los apartados sea inferior a la mínima requerida, se
entenderá que el alumno no ha superado la evaluación por curso.
Si un alumno no asiste o no supera las acividades de evaluación contínua se entiende que no se le
puede aprobar por curso y tendrá que concurrir a la evaluación mediante un examen final de todos
los contenidos teóricos de la asignatura.
2.- Evaluación mediante un examen final
Aquellos alumnos que no hayan superado el sistema de evaluación por curso podrán concurrir a un
examen final, quedando los contenidos de los seminarios englobados en dicho examen final.
En cualquiera de las convocatorias los alumnos se examinarán obligatoriamente de todos los
contenidos teóricos de la asignatura.
La no superación por curso de las actividades prácticas llevará consigo la realización de un examen
práctico cuya fecha será acordada por la Junta de Centro o en su defecto por el profesor y los
representantes de los alumnos.
La calificación final se obtendrá según la media ponderada en la que la calificación de las clases
prácticas (o examen práctico) supondrán entre el 10-20% de la calificación final y el examen final
escrito entre el 90-80%. Los porcentajes exactos se acordarán en la reunión de coordinación y
deberán figurar en el proyecto docente de cada profesor.
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 9 de 14
Alumnos repetidores
Los alumnos repetidores tienen el derecho de volver a realizar las actividades de evaluación
continua de la asignatura, tratándose la calificación de la misma forma que un alumno no repetidor.
En la reunión de coordinación de la asignatura se decidirá la obligatoriedad o no de repetir las
actividades de evaluación continua, lo que figurará en todos los proyectos docentes.
Ordenación temporal de los contenidos
1.- (2 días) Fundamentos de la Mecánica Cuántica. Ecuación de Schrödinger.
Colapso de las ideas clásicas: radiación del cuerpo negro, efecto fotoeléctrico, dualidadonda-partícula. Espectros atómicos y modelo de Bohr del átomo de hidrógeno. La ecuación deSchrödinger. Operadores, observables, funciones propias y valores propios. Operadores ymecánica cuántica.
2.- (2 días) Postulados de la mecánica cuántica.
Estados y función de onda. Representación de observables por operadores. Valor esperado yresultado de una medida individual. Significado físico de la función de onda. Evolución temporal deun sistema mecano-cuántico.
3.- (1 día) Aplicación de la mecánica cuántica a sistemas sencillos.
La partícula libre. La partícula en una caja mono-, bi- y tridimensional de paredes infinitas. Barrerasfinitas y efecto tunel.
4.- (1 día) Operadores y mecánica cuántica.
Relaciones de conmutación. Principio de incertidumbre de Heisenberg.
5.- (3 días) Vibración y rotación en mecánica cuántica.
Oscilador armónico monodimensional. Cuantización del momento angular. Funciones propias yvalores propios de los operadores de momento angular. Los armónicos esféricos. El rotor rígido.
6. (3 días) Termodinámica estadística.
Microestados y configuraciones. Ley de distribución de Boltzmann. Función de partición. El conjuntocanónico. Funciones de partición traslacional, rotacional y vibracional en un gas ideal. La función departición electrónica. Evaluación de magnitudes termodinámicas a partir de propiedadesmoleculares. Equilibrio químico.
7.- (3 días) Espectroscopía rotacional y vibracional.
Interacción de la radiación con la materia. Absorción, emisión espontánea y emisión estimulada.Reglas de selección. Espectroscopía vibracional. Espectroscopía rotacional. Efecto Raman.
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 10 de 14
8.- (2 días) El átomo de hidrógeno.
Ecuación de Schrödinger para átomos hidrogenoides. Orbitales hidrogenoides, Función dedistribución radial.
9. (4 días) Átomos polielectrónicos.
El átomo de helio. Spin electrónico. Principio de antisimetría. Determinantes de Slater. Método devariaciones. El método de Hartree-Fock.
10. (2 días) Estados cuánticos para átomos polielectrónicos y espectroscopía atómica.
Aproximación de electrones independientes. Números cuánticos, términos, niveles y estados.Acoplamiento spin-órbita. Efecto Zeeman. Fundamentos de espectroscopía atómica.
11. (2 días) Estructura electrónica molecular.
Aproximación de Born-Oppenheimer. La molécula H2+. Concepto de orbital molecular. Combinaciónde orbitales atómicos para formar orbitales moleculares. Orbitales para moléculas diatómicashomonucleares. Orden de enlace, energía de enlace y longitud de enlace. Moléculas diatómicasheteronucleares.
12. (3 días) Espectroscopía electrónica molecular.
Símbolos de los términos moleculares. Transiciones entre estados electrónicos de moléculasdiatómicas. Estructura fina vibracional. Absorción de radiación UV-visible en moléculaspoliatómicas. Transiciones entre el estado fundamental y estados excitados. Transicionessinglete-singlete: absorción y fluorescencia. Cruzamiento entre sistemas y fosforescencia.
13. (0 días) Espectroscopía de resonancia magnética nuclear y de resonancia de spin electrónico.
Momento angular intrínseco y momento magnético. Energía de núcleos con spin nuclear no nulo enpresencia de un campo magnético. Desplazamiento químico. Desdoblamiento en mutipletes de lospicos de RMN. Resonancia paramagnética electrónica.
Bibliografía recomendada
Bibliografía General:Química FísicaAutores: Peter Atkins y Julio de PaulaEdición: 8ªPublicación: Editorial Médica Panamericana, 2006ISBN: 978-950-06-1248-7
Physical ChemistryAutores: Keith J. Laider, John H. Meiser, Bryan C. SanctuaryEdición: 4ªPublicación: Houghton Mifflin Company, 2003ISBN: 0-618-12341-5
Fisicoquímica
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 11 de 14
Autores: Ira N. LevineEdición: 5ªPublicación: McGraw-Hill, 2004ISBN: 84-481-3787-6
Química FísicaAutores: Thomas Engel y Philip ReidEdición: 1ªPublicación: Pearson, Addison Wesley, 2006ISBN: 978-84-7829-077-2
Bibliografía Específica:Química CuánticaAutores: Ira N. LevineEdición: 5ªPublicación: Pearson Educación S.A. 2001ISBN: 84-205-3096-4
Química Física. Problemas de Espectroscopía. Fundamentos, átomos y moléculas diatómicasAutores: Alberto Requena y José ZúñigaEdición: -Publicación: Pearson, Prentice Hall, 2007ISBN: 978-84-8322-367-3
Principles of Quantum MechanicsAutores: Donald D. FittsEdición: -Publicación: Cambridge University Press, 2002ISBN: 0 521 65841 1
Información adicionalEn http://catedrax.us.es habrá información actualizada sobre la asignatura así como los contenidosde las clases teóricas y seminarios.
- Sistema SI de unidades. Definición de las unidades del Sistema Internacional.
http://physics.nist.gov/cuu/Units/index.html
- Constantes fundamentales. Valores actualizados de las constantes fundamentales
http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html
-Polinomios de Hermite
http://mathworld.wolfram.com/HermitePolynomial.html
- Polinomios de Legendre
http://mathworld.wolfram.com/LegendrePolynomial.html
- Armónicos esféricos
http://mathworld.wolfram.com/SphericalHarmonic.html
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 12 de 14
-Trigonometría. Fórmulas útiles como la expresión en términos de exponenciales complejas
http://mathworld.wolfram.com/Trigonometry.html
- Relaciones trigonométricas
http://mathworld.wolfram.com/topics/TrigonometricIdentities.html
- Operadores hermíticos
http://mathworld.wolfram.com/HermitianOperator.html
- Operadores lineales
http://mathworld.wolfram.com/LinearOperator.html
-YACAS
http://yacas.sourceforge.net/homepage.html
-MAXIMA. Sistema de álgebra Computacional
http://maxima.sourceforge.net/es
-WIRIS
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/wiris
Criterios de calificación del grupo
1.- Sistema de evaluación por curso
La calificación mínima en cada una de las actividades (clases prácticas, seminarios y examen) seráde 4 para calcular la media ponderada. En caso de que la calificación en alguno de los apartadossea inferior a la mínima requerida, se entenderá que el alumno no ha superado la evaluación porcurso.
La calificación del examen contribuirá un 65% a la calificación final, las clases prácticas un 15% ylos seminarios un 20%.
2.- Evaluación mediante un examen final.
El alumno deberá examinarse obligatoriamente de todas las actividades en las que su calificaciónsea inferior a 4. La nota final se obtendrá como media ponderada de la calificación de las prácticas(15%) y el examen final (85%). En este último se engloban los contenidos de los seminarios y delexamen previo.
Las actividades de evaluación continua deberán realizarse en cada curso.
PROYECTO DOCENTE
Química Física II
Grp Clases Teóricas Química Física II.
CURSO 2018-19
Última modificación 11/10/2018 Página 13 de 14