El objetivo principal de la asignatura es estudiar los sistemas químicofísicos desde un punto de vista microscópico, de tal forma que se pueda relacionar las propiedades macroscópicas de los sistemas desarrollados en la asignatura Química Física I con las propiedades individuales de los sistemas atómico-moleculares que constituyen la Materia. Para ello, se presenta y aplica la Química Cuántica en el estudio de átomos y moléculas, cuyas propiedades obtenidas por cálculos teóricos se confrontan con datos experimentales obtenidos a partir de las distintas técnicas espectroscópicas. Además, se profundiza en el estudio de la espectroscopia atómica y molecular, donde se analizan los fundamentos físicos de los distintos tipos de espectroscopia. Mediante la Termodinámica Estadística se determinan magnitudes fisicoquímicas de sistemas macroscópicos a partir de propiedades microscópicas. La posibilidad de realizar cálculos mecanocuánticos mediante programas informáticos y la necesidad de disponer de datos experimentales que confirmen los cálculos teóricos, aconsejan que la asignatura incluya una serie de Prácticas de Ordenador y de Prácticas de Laboratorio.

La asignatura se enmarca dentro de la Materia Química Física, situada en el Módulo Fundamental del Grado y, como tal, comparte las competencias transversales asignadas a dicho módulo. Más específicamente, esta asignatura desarrolla las competencias M02CM01 (Comprensión y manejo de los principios de la Química Física y su influencia en los procesos químicos), M02CM08 (Capacidad de seleccionar diferentes técnicas instrumentales, simples o combinadas, para la caracterización de sustancias químicas), M02CM09 (Poder presentar de forma oral y escrita, de manera comprensible, fenómenos y procesos relacionados con la Química y materias afines), M02CM10 (Habilidad de búsqueda y selección de información en el ámbito de la Química y otros campos científicos, haciendo uso de la bibliografía y las tecnologías de información y comunicación) y M02CM11 (Ser capaz de relacionar la Química con otras disciplinas, así como comprender su impacto en la sociedad actual y la importancia del sector químico industrial).



La coordinación de esta asignatura con las restantes del Módulo corresponde a la Comisión de Coordinación del Grado en Química.

La asignatura está dividida en contenido teórico y prácticas.



a) Contenido Teórico: este contenido está dividido en dos bloques diferenciados



Bloque 1: Introducción a la Química Cuántica



B1.1. Principios de la Química Cuántica: aplicación a sistemas sencillos. Función de onda y ecuación de Schrödinger. Dualidad onda-corpúsculo. Funciones propias y valores propios. Valores medios. Principio de incertidumbre. Movimiento translacional: modelo de una caja de potencial y el efecto túnel. Movimiento vibracional: oscilador armónico. Momento angular y movimiento rotacional. Solución exacta átomos hidrogenoides.

B1.2. Estructura atómica y molecular. Métodos aproximados. Átomos polielectrónicos. Principio de exclusión de Pauli. Antisimetría de la función de onda. Términos espectrales. Método de orbitales moleculares. Configuraciones electrónicas. Términos moleculares. Química Cuántica Computacional.



Bloque 2: Espectroscopía molecular



B2.1. Interacción radiación-materia Fenómenos de absorción, emisión y dispersión de luz. Momentos de transición y reglas de selección. Intensidad de las señales espectrales.

B2.2. Espectroscopias de rotación y vibración: IR y Raman Espectros de rotación pura en moléculas lineales: microondas y Raman de rotación. Espectros de vibración en moléculas diatómicas: estructura rotacional. Modos normales de vibración en moléculas poliatómicas. Espectros IR y Raman. Vibraciones de Grupo.

B2.3. Espectroscopías electrónicas. Espectros de absorción en moléculas diatómicas: estructura vibracional. Cromóforos. Complejos de transferencia de carga. Fluorescencia y fosforescencia. Rendimiento cuántico y tiempo de vida. Láseres. Espectros fotoelectrónicos UV y de rayos X.

B2.4. Espectroscopías de resonancia: RMN y RSE. Interacción de un campo magnético con la materia. RMN: fundamentos. Desplazamientos químicos y acoplamiento spin-spin. Resonancia de spin electrónico.

B2.5. Termodinámica Estadística Fundamentos. Estadística de Maxwell-Boltzmann. Funciones de partición molecular. Cálculo de magnitudes termodinámicas. Constante de equilibrio. Superficies de energía potencial. Teoría del estado de transición.



b) Prácticas: las prácticas están divididas entre prácticas de ordenador y prácticas de laboratorio.



P1. Prácticas de Ordenador (Química Computacional). Aplicación del métodos computacionales en cálculos mecanocuánticos ligados a la optimización de geometrías moleculares, determinación de parámetros moleculares, funciones termodinámicas y magnitudes espectroscópicas.

P2. Prácticas de Laboratorio (Prácticas de Espectroscopia): Prácticas mediante técnicas espectroscópicas: Espectroscopia IR, Espectroscopia de absorción UV/VIS, Espectroscopía de fluorescencia, etc.

El temario de esta asignatura de carácter teórico-experimental se ha dividido en dos bloques de carácter eminentemente teórico, cada uno dividido a su vez en dos módulos, y dos módulos prácticos.

Cada bloque teórico comprenderá un cuatrimestre cada uno, y se evaluarán en los siguientes controles:



Controles Bloque 1:



M1.1. Química Cuántica: aplicación a sistemas sencillos

M1.2. Estructura atómica y molecular



Controles Bloque 2:



M2.1. Interacción radiación-materia, Espectroscopias de rotación y vibración: IR y Raman,

M2.2. Espectroscopias electrónicas, Espectroscopías de resonancia: RMN y RSE, y Termodinámica Estadística.



Los Módulos Prácticos se dividirán en Prácticas de Ordenador y Laboratorio, siendo actividades obligatorias. Ambas se evaluarán por medio de la entrega de Informes de Prácticas.

Las prácticas de ordenador relacionadas con el bloque 1 (M1.1 y M1.2) tendrán lugar en el primer cuatrimestre.

Las prácticas de laboratorio y ordenador relacionadas con el bloque 2 (M2.1. y M2.2) tendrán lugar en el segundo cuatrimestre.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Se define en los siguientes apartados (%): 100

Para poder aprobar la asignatura mediante la evaluación continua hay que participar en todas y cada una de las siguientes actividades evaluables: exámenes control, prácticas de laboratorio, prácticas de ordenador, entrega de trabajos individuales y exposición de trabajos en equipo.



Ponderación de la Nota



Exámenes Control (50% de la nota final): Para aprobar la asignatura es necesario superar los exámenes correspondientes a los dos bloques, B1 y B2, de la asignatura, que se evaluarán de manera independiente, valiendo cada uno un 25% de la nota final. Cada uno de estos bloques podrá aprobarse mediante dos exámenes parciales o bien mediante un examen para todo el temario del bloque.



Así, el primer control del bloque B1, correspondiente al módulo M1.1. descrito en la Metodología, se realizará aproximadamente en el mes de noviembre. En caso de obtener una nota igual o superior a 5, en examen ordinario de Enero se realizará solamente el control del segundo módulo (M1.2) del bloque B1, siendo necesario obtener una nota igual o superior a 5 para aprobar este examen y así aprobar el bloque completo. En caso no haber obtenido un 5 en el examen control correspondiente al módulo M1.1, en el examen ordinario de Enero se realizará un único control de todo el bloque englobando ámbos módulos (M1.1. y M1.2.), siendo necesario obtener una nota mínima de 5 para poder aprobar todo el bloque. En caso de no obtener un 5 en este examen, se realizará un control de todo el bloque B1 nuevamente en la convocatoria ordinaria de Mayo-Junio.



El primer control del bloque B2 (correspondiente al módulo M2.1. descrito en la Metodología), se realizará aproximadamente entre los meses de marzo-abril, y se procederá de manera análoga al bloque B1. En caso de obtener una nota igual o superior a 5, en la convocatoria ordinaria se realizará solamente el control del segundo módulo del bloque (M2.2), siendo necesario obtener una nota mínima de 5 para aprobar dicho control. En caso de haber obtenido una nota inferior a 5 en el control relativo al módulo M2.1., en la convocatoria ordinaria se realizará un único examen de todo el bloque B2, englobando los módulos M2.1 y M2.2, siendo necesario nuevamente una nota mínima de 5 para aprobar el bloque.



El 50% restante de la nota se reparte del modo siguiente:



- Prácticas de laboratorio: 20%. Incluye la evaluación de las actividades relacionadas con las prácticas (trabajo realizado, calidad de los resultados, informes). La asistencia a las prácticas de laboratorio será condición indispensable para aprobar la asignatura y, por otra parte, implicará la obligada evaluación de la asignatura en la convocatoria ordinaria. Las competencias asociadas a esta evaluación son: M02CM01, M02CM08, M02CM09 y M02CM10.



- Prácticas de aula: 10%. Incluye la evaluación de cuestiones y problemas planteados en clase y que deberán ser entregados resueltos individualmente por los cauces y en los plazos establecidos para su evaluación. También se valorará la participación en el aula. Las competencias asociadas a esta evaluación son: M02CM01, M02CM09 y M02CM10.



- Seminarios: 10%. Incluye la presentación de trabajos en grupo y las correspondientes exposiciones en el aula. Las competencias asociadas a esta evaluación son: M02CM01, M02CM09 y M02CM10.



- Prácticas de ordenador: 10%. Incluye la evaluación de informes. La asistencia a las prácticas de laboratorio será condición indispensable para aprobar la asignatura y, por otra parte, implicará la obligada evaluación de la asignatura en la convocatoria ordinaria. Las competencias asociadas a esta evaluación son: M02CM01, M02CM09 y M02CM10.



De entre estas actividades, se consideran obligatorias las prácticas de ordenador y de laboratorio. Dado el carácter de evaluación continua, el alumno que deje de realizar alguna de las actividades obligatorias durante el curso aparecerá como suspenso en la convocatoria ordinaria, independientemente de la nota que haya obtenido en el resto de actividades. La calificación de NO PRESENTADO sólo se obtendrá en los siguientes supuestos:



a) En caso de no realizar ninguna actividad obligatoria (controles, ejercicios, exposiciones, prácticas)

b) En caso de haber solicitado en plazo la evaluación mediante prueba única (dentro de las primeras 18 semanas lectivas mediante escrito firmado entregado al profesor), y no presentarse a la misma. Este criterio se aplicará tanto en la convocatoria ordinaria (Mayo-Junio) como en la extraordinaria (Junio-Julio).



PRUEBA UNICA



En ambas convocatorias, tanto en la ordinaria como en la extraordinaria, la prueba única consistirá en lo siguiente: un examen del contenido teórico y ejercicios correspondiente a todo el curso, un exámen práctico correspondiente a las prácticas de laboratorio y ordenador, y la presentación de un tema desarrollado en los seminarios, utilizando para ello los recursos multimedia. Estas tres pruebas diferentes se realizarán en tres días consecutivos. Esta prueba única evaluará las competencias M02CM01, M02CM08, M02CM09 y M02CM10.

En el caso de los alumnos que realicen evaluación continua, la convocatoria extraordinaria constará dos exámenes escritos, uno para cada bloque B1 y B2. Se podrán mantener resultados parciales positivos obtenidos en la convocatoria ordinaria, de manera que cada alumno/alumna deberá recuperar los bloques suspendidos en la convocatoria ordinaria. En caso de aprobar dichos exámenes, la ponderación de la nota será igual a la de la Convocatoria Ordinaria. En caso de no realizar el examen, el examen se calificará como NO PRESENTADO.



En la convocatoria extraordinaria (Junio-Julio) la prueba única se define igual que en la Convocatoria Ordinaria.

Se indicará cada curso en la Guía Docente.

Bibliografía básica

R. J. Silbey, R. A. Alberty. Kimika Fisikoa. Euskal Herriko Unibertsitatea, 2006.

I. R. Levine. Fisicoquímica, vols. 1 y 2. 5º ed. Ed. McGraw-Hill, 2004.

P. Atkins, J. de Paula. Química Física. Ed. Panamericana, 2008.

J. M. Elorza. Kimika Fisikoa. Elhuyar, 2000.

J. Casabo i Gispert, Egitura atomikoa eta lotura kimikoa. Euskal Herriko Unibertsitatea, 2009.

Bibliografía de profundización

A. Requena y J. Zúñiga. Espectroscopia. Pearson Prentice-Hall, 2004.
J. M. Hollas. Modern Spectroscopy, 4th ed. Wiley, 2003.
J. Bertran, V. Branchadell, M. Moreno y M. Sodupe. Química Cuántica. Ed. Síntesis, 2002.
E. H. Brittain, W. O. George y C. H. Well. Introduction to Molecular Spectroscopy: Theory and Experiment. Academic Press, 1970.
A. M. Halpern, G. C. McBane. Experimental Physical Chemistry. A laboratory textbook, 3rd edition. W.H. Freeman, 2006.
O. Mo, M. Yañez. Enlace Químico y Estructura Molecular. J. M. Bosch, 2000.

Revistas

Journal of Physical Chemistry
Journal of Chemical Physics
Journal of Chemical Education
European Journal of Physics

Direcciones web

http://www.kimikakuantikoa.blogspot.com
http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi
http://webbook.nist.gov/chemistry
http://bcs.whfreeman.com/pchem8e
http://www.shu.ac.uk/schools/sci/chem/tutorials/
http://scidiv.bcc.ctc.edu/s/s.html
http://www.ch.ic.ac.uk/vchemlib/course/mo_theory/main.html#triple
http://cccbdb.nist.gov/