FISICOQUÍMICA II

Carácter:

Curso de grado general-básico de carácter semestral dirigido a la Licenciatura en Bioquímica.

El curso de Fisicoquímica II consta de dos módulos correspondientes al estudio detallado de la estructura y propiedades moleculares (EPM) y al estudio de los fenómenos de superficie y la Electroquímica (EQ).

A continuación se brinda información resumida de los dos módulos. Para obtener la información detallada de cada módulo haz click en la flechas correspondientes:
- Módulo de estructura y propiedades moleculares (EPM)
- Electroquímica, superficies y coloides (EQ)

Objetivos:

1) Comprender los principios fundamentales, la fenomenología fisicoquímica y las reacciones químicas desde un punto de vista microscópico. Aplicación a casos de interés en Bioquímica.

2) Descripción molecular-estadística de los procesos físicos y las reacciones químicas. Estudio de los efectos y consecuencias de la aplicación de perturbaciones térmicas y eléctricas.

3) Familiarización con los procesos químicos y fisicoquímicos bidimensionales (superficies, interfases, electrodos). Introducción a los conceptos de la Electroquímica del equilibrio y Electródica.

4) Introducción a los conceptos de la mecánica y química cuántica y su consecuencia en la Espectroscopía Molecular. Ejemplos de aplicación.

Programa teórico:

Bolilla 1.- La estructura atómica y molecular: Introducción y Principios.

La ecuación de Schrödinger. La interpretación de la función de onda y la cuantización.
Los postulados de la Mecánica Cuántica. Cuantización del movimiento en sistemas simples (partícula en un caja, oscilador armónico y rotor rígido, cuantización del momento angular). La Ecuación de Schrödinger para átomos hidrogenoides. Concepto de orbital, números cuánticos y principios de construcción. El concepto de spin.
(2 clases)

Bolilla 2.- La estructura de átomos polielectrónicos, moléculas poliatómicas.

El método del campo autoconsistente (Hartree-Fock). Acoplamiento spin-órbita. La aproximación de Born-Oppenheimer y el concepto de superficie de energía potencial. Localización de puntos estacionarios sobre una superficie de energía potencial. Métodos cuánticos para el estudio de la estructura molecular: teoría de orbitales moleculares y el método LCAO. El enlace químico, enlaces s y p. Sistemas p conjugados. Distintos tipos de métodos cuánticos basados en la aproximación de Hartree-Fock. Métodos clásicos para la determinación de la estructura molecular: Mecánica Molecular. Propiedades moleculares. Modelado computacional de macromoléculas.
(4 clases)

Bolilla 3.- Espectroscopía Molecular.

Teoría cuántica de los espectros moleculares. Transiciones entre niveles de energía y tipos de procesos posibles. Intensidad de las señales y reglas de seleccción. Transiciones entre niveles rotacionales: Espectroscopía de microondas. Transiciones entre niveles vibracionales: espectroscopía infrarroja. Transiciones entre niveles electrónicos: Espectroscopía UV-Visible. Métodos cuánticos que incluyen la correlación electrónica. Fundamentos de espectroscopía de resonancia magnética (NMR y EPR).
(4 clases)

Bolilla 4. - Termodinámica Estadística.

Nociones fundamentales. Interpretación estadística de las propiedades termodinámicas. Concepto de configuración y peso estadístico. Sistemas de partículas independientes: Distribución de Maxwell-Boltzmann. Funciones de partición. Cálculo de propiedades termodinámicas a partir de la función de partición molecular. Concepto de Ensemble y función de partición canónica. Relación entre la funciones de partición canónica y molecular. Distribución de Bose-Einstein y Fermi-Dirac. Equilibrio químico. Formulación termodinámica de la Teoría del Estado de Transición.
(4 clases)

Bolilla 5. - Iónica.

La solución electrolítica. Las soluciones coloidales. Esferas de solvatación. La teoría de Debye-Huckel. Fuerza iónica. Ley límite para soluciones diluídas.
(2 clases)

Bolilla 6. - Fenómenos de transferencia de materia.

Difusión. Ley de Fick. Coeficientes de Difusión. Convección natural y forzada. Cambios de densidad. Migración. Ley de Ohm microscópica. Conductancia. Conductividad. Movilidad eléctrica. Conductancia equivalente. Ley de Kohlrausch. Electrolitos verdaderos y potenciales. La dilución infinita. Carga eléctrica en el pasaje de iones. Ley de Faraday. Número de transporte. Métodos de Hittorff y límite móvil para la medida del número de transporte.
(3 clases)

Bolilla 7. - Electroquímica de Equilibrio.

Pares galvánicos en circuito abierto y en corto circuito. Equilibrio químico y electroquímico. Ecuación de Nernst. Escala relativa de potenciales. Potenciales Standard. Potenciometría directa. Clasificación de electrodos. Variación del potencial de electrodo con la temperatura y la presión. Ecuación de Gibbs-Helmholz.
(2 clases)

Bolilla 8. - Química bidimensional.

Fases, interfases y superficies. Concentración y exceso superficial. Adsorción. Termodinámica de la adsorción. Recubrimiento superficial. Isotermas de adsorción.
(3 clases)

Bolilla 9. - Cinética Electroquímica.

Electrólisis. Fuentes de poder. Anodos, cátodos y electrodos de referencia. Relación entre el potencial aplicado, el potencial de electrodo y la corriente eléctrica. Curvas de corriente/potencial. Definición de sobrepotencial. Ley de Tafel.
(2 clases)

Carga Horaria:
4 horas semanales de teórico, 2 horas semanales de problemas y 3 horas semanales de laboratorio práctico (7 semanas de prácticas computacionales y 6 de Electroquímica).

Evaluación:
2 controles escritos (exonerables en base al resultados de las evaluaciones orales semanales realizadas en el Laboratorio Práctico) sobre prácticas de Laboratorio y/o problemas relacionados con el curso práctico. Examen final escrito con preguntas teóricas.