proyecto docente química física ii grp clases teóricas

Datos básicos de la asignaturaTitulación: Grado en QuímicaAño plan de estudio: 2009

Curso implantación: 2018-19Centro responsable: Facultad de Química

Nombre asignatura: Química Física IICódigo asigantura: 1770012Tipología: OBLIGATORIACurso: 2Periodo impartición: Segundo cuatrimestre

Créditos ECTS: 7,5Horas totales: 187,5Área/s: Química FísicaDepartamento/s: Química Física

Coordinador de la asignatura

RODRIGUEZ PAPPALARDO RAFAEL

Profesorado

Profesorado del grupo principal:

RODRIGUEZ PAPPALARDO RAFAEL

Objetivos y competencias

Objetivos docentes específicos:

- 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.

PROYECTO DOCENTE

Química Física II

Grp Clases Teóricas Química Física II.

CURSO 2020-21

Última modificación 20/07/2020 Página 1 de 18

- 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:

a) Competencias relativas al conocimiento:

E05. Conocer las técnicas principales de investigación estructural, incluyendo espectroscopía.

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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.


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.


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.


E23. Desarrollar capacidad de aplicar dichos conocimientos a la resolución de problemas

cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados.


E24. Adquirir competencias para evaluar, interpretar y sintetizar datos e información Química.


E25. Desarrollar capacidades para reconocer y llevar a cabo buenas prácticas en el trabajo

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científico.


E26. Adquirir competencias para presentar, tanto en forma escrita como oral, material y

argumentación científica a una audiencia especializada.


E27. Adquirir destreza en el manejo y procesado informático de datos e información química.


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.


E31. Desarrollar habilidad para manejar instrumentación química estándar, como la que se utiliza

para investigaciones estructurales y separaciones.


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.


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.

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- 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.

- Postulados de la mecánica cuántica.

- Aplicación de la mecánica cuántica a sistemas sencillos.

- Conmutación de operadores.

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- 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.

- Análisis de orbitales moleculares de moléculas diatómicas.

- Cálculo de espectros de vibración de compuestos orgánicos sencillos.

- Superficies de energía potencial.

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(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.

Relación detallada y 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, dualidad

onda-partícula. Espectros atómicos y modelo de Bohr del átomo de hidrógeno. La ecuación de

Schrödinger. Operadores, observables, funciones propias y valores propios. Operadores y

mecánica cuántica.

2. (2 días) Postulados de la mecánica cuántica.

Estados y función de onda. Representación de observables por operadores. Valor esperado y

resultado de una medida individual. Significado físico de la función de onda. Evolución temporal de

un 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. Barreras

finitas 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 y

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valores 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 conjunto

canónico. Funciones de partición traslacional, rotacional y vibracional en un gas ideal. La función de

partición electrónica. Evaluación de magnitudes termodinámicas a partir de propiedades

moleculares. 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.

8. (2 días) El átomo de hidrógeno.

Ecuación de Schrödinger para átomos hidrogenoides. Orbitales hidrogenoides, Función de

distribución radial.

9. (4 días) Átomos polielectrónicos.

El átomo de helio. Spin electrónico. Principio de antisimetría. Determinantes de Slater. Método de

variaciones. El método de Hartree-Fock.

10. (3 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. Combinación

de orbitales atómicos para formar orbitales moleculares. Orbitales para moléculas diatómicas

homonucleares. Orden de enlace, energía de enlace y longitud de enlace. Moléculas diatómicas

heteronucleares.

12. (2 días) Espectroscopía electrónica molecular.

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Símbolos de los términos moleculares. Transiciones entre estados electrónicos de moléculas

diatómicas. Estructura fina vibracional. Absorción de radiación UV-visible en moléculas

poliatómicas. Transiciones entre el estado fundamental y estados excitados. Transiciones

singlete-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 en

presencia de un campo magnético. Desplazamiento químico. Desdoblamiento en mutipletes de los

picos de RMN. Resonancia paramagnética electrónica.

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:

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.

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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.

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.

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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.

Alumnos repetidores

Los alumnos repetidores tienen el derecho de volver a realizar las actividades de evaluación

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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.

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) será

de 4 para calcular la media ponderada. 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. Habrá un examen de prácticas el mismo día del examen de los contenidos teóricos para

aquellos alumnos que no hayan superado la parte práctica durante el desarrollo de la misma. La

calificación del examen de los contenidos teóricos contribuirá un 60% a la calificación final, las

clases prácticas un 15% y los seminarios un 25%.

2.- Evaluación mediante un examen final.

El alumno deberá examinarse obligatoriamente de los contenidos teóricos de la asignatura y de

todas las actividades en las que su calificación sea 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 del examen previo.

Las actividades de evaluación continua deberán realizarse en cada curso si bien los alumnos que

realizaran y aprobaran la parte práctica de la asignatura el curso 2019/20 pueden optar por no

asistir a dichas prácticas este curso. En ese caso, la calificación de dicho bloque será de 5.0. Si

optan por realizar las prácticas la calificación será la que obtengan en el examen de dichas

prácticas.

PLAN DE CONTINGENCIA

Metodología de enseñanza-aprendizaje

Teniendo en cuenta los criterios académicos para la adaptación de las titulaciones oficiales de laUS

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a las exigencias sanitarias causadas por la COVID 19 durante el curso 2020 21, se describen en

este proyecto docente tres posibles escenarios:

Escenario cero:

La totalidad de las acciones formativas (clases teóricas, seminarios y prácticas de laboratorio) se

llevan a cabo de forma presencial.

Las clases de teoría se llevarán a cabo utilizando los medios y la organización que proporcione el

Centro.

Los seminarios se desarrollarán presencialmente. Previo a la sesión presencial habrá una parte de

trabajo autónomo del alumno en la que deberá resolver y entregar los problemas que le indique el

docente para su evaluación. Esta entrega será en fechas anteriores a cada sesión presencial que

serán publicadas al comienzo del cuatrimestre si el Centro ha facilitado la información necesaria. En

las sesiones presenciales se resolverán las dudas y se hará hincapié en aquellos problemas que

hayan presentado mayores dificultades a los alumnos.

Las prácticas de laboratorio se llevarán a cabo de forma presencial utilizando los medios y la

organización que proporcione el Centro.

Escenario A.

La presencialidad en las clases teóricas se reduce para cumplir con el distanciamiento interpersonal

exigido por las medidas sanitarias de la COVID-19. El coeficiente de presencialidad dependerá del

aforo de las aulas según disponga el Centro.

Las actividades presenciales se desarrollarán de la misma forma que en el Escenario 0.

Escenario B.

En este escenario se suspenden las actividades formativas presenciales y la docencia se imparte

completamente en línea. Para ello se realizarán sesiones de video-clases usando las herramientas

disponibles en la plataforma de Enseñanza Virtual (BBCollaborate Ultra, Microsoft Teams, ?) y el

material (ordenador, cámara, micrófono, etc.) que facilite el Centro. Si la docencia se impartiera

desde el domicilio del docente este facilitará el uso de su conexión de internet para conectar el

material facilitado por el Centro.

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Para las prácticas de laboratorio, se realizará sesiones en línea explicando una serie de casos

prácticos que sustituirán las prácticas presenciales. Los alumnos deberán resolver estos casos de

forma autónoma.

?

Sistemas de evaluación

1)Evaluación por curso

Escenario A.

Será llevada a cabo de forma presencial. Los porcentajes de cada actividad serán los mismos del

Escenario 0.

La teoría se evaluará mediante un examen previo en las fechas que comunique el Centro.

Los seminarios se evaluarán a partir del trabajo autónomo del alumno y de un test que se realizará

en cada sesión presencial.

Las prácticas se evaluarán a partir de un examen que se realizará el último día.

Escenario B.

La teoría se evaluará en línea. Los estudiantes deberán permitir la difusión de imagen y sonido

durante la realización de las pruebas de evaluación. Se utilizarán las herramientas disponibles en la

plataforma de Enseñanza Virtual (BBCollaborate Ultra, Microsoft Teams, ?). Eventualmente se

pedirá al alumno una explicación de los contenidos desarrollados en las pruebas escritas de manera

oral por videoconferencia. La no asistencia a esta parte oral supondrá una calificación de ?no

presentado? en la actividad correspondiente.

Los seminarios se evaluarán a partir del trabajo autónomo del alumno y de un test que se realizará

en cada sesión en línea.

Las clases de laboratorio se evaluarán mediante los informes escritos que presentarán los alumnos.

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Los porcentajes de cada actividad serán los mismos del Escenario 0.

2)Evaluación por examen final

Escenario A.

Será llevada a cabo de forma presencial. Los porcentajes de cada actividad serán los mismos del

Escenario 0.

La teoría se evaluará mediante un examen en las fechas que comunique el Centro.

Las prácticas se evaluarán a partir de un examen que se realizará en las fechas que comuniqueel

Centro.

Escenario B.

Todas las actividades se evaluarán en línea. Los estudiantes deberán permitir la difusión de

imagen y sonido durante la realización de las pruebas de evaluación. Se utilizarán las herramientas

disponibles en la plataforma de Enseñanza Virtual (BBCollaborate Ultra, Microsoft Teams, ?).

Eventualmente se pedirá al alumno una explicación de los contenidos desarrollados en las pruebas

escritas de manera oral por videoconferencia. La no asistencia a esta parte oral supondrá una

calificación de ?no presentado? en la actividad correspondiente.

Los porcentajes de cada actividad serán los mismos del Escenario 0.

Horarios del grupo del proyecto docente

https://quimica.us.es/docencia/horarios-y-examenes/calendario-academico

Calendario de exámenes

https://quimica.us.es/docencia/horarios-y-examenes/calendario-academico

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Tribunales específicos de evaluación y apelación

Presidente: DOMINGO GONZALEZ ARJONA

Vocal: RAFAEL RODRIGUEZ PAPPALARDO

Secretario: JAIME OVIEDO LOPEZ

Suplente 1: MARIA LUISA MOYA MORAN

Suplente 2: PILAR MARIA DEL PEREZ TEJEDA

Suplente 3: JOSE JAVIER PLATA RAMOS

Bibliografía recomendada

BIBLIOGRAFÍA GENERAL:

Química Física

Autores: Thomas Engel y Philip Reid

Edición: 1ª

Publicación: Pearson, Addison Wesley, 2006

ISBN: 978-84-7829-077-2

Química Física

Autores: Peter Atkins y Julio de Paula

Edición: 8ª

Publicación: Editorial Médica Panamericana, 2006

ISBN: 978-950-06-1248-7

Fisicoquímica

Autores: Ira N. Levine

Edición: 5ª

Publicación: McGraw-Hill, 2004

ISBN: 84-481-3787-6

Physical Chemistry

Autores: Keith J. Laider, John H. Meiser, Bryan C. Sanctuary

Edición: 4ª

Publicación: Houghton Mifflin Company, 2003

ISBN: 0-618-12341-5

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BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA:

Química Cuántica

Autores: Ira N. Levine

Edición: 5ª

Publicación: Pearson Educación S.A. 2001

ISBN: 84-205-3096-4

Principles of Quantum Mechanics

Autores: Donald D. Fitts

Edición: -

Publicación: Cambridge University Press, 2002

ISBN: 0 521 65841 1

Química Física. Problemas de Espectroscopía. Fundamentos, átomos y moléculas diatómicas

Autores: Alberto Requena y José Zúñiga

Edición: -

Publicación: Pearson, Prentice Hall, 2007

ISBN: 978-84-8322-367-3

INFORMACIÓN ADICIONAL

- 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

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http://mathworld.wolfram.com/LegendrePolynomial.html

- Armónicos esféricos

http://mathworld.wolfram.com/SphericalHarmonic.html

-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

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