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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.
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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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Última modificación 20/07/2020 Página 2 de 18
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
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
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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
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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