Enlace Químico y Estructura de la Materia • Profesor : Javier Ruiz

Enlace Químico y Estructura de la Materia
• Profesor : Javier Ruiz Sanz
Departamento de Química Física, Facultad de Ciencias
• Contacto:
Teléfono: 958-2440439
Correo electrónico: [email protected]
Despacho: Departamento de Química Física, Facultad de
Ciencias: Edificio III, Planta 1ª
A través del “Tablón de Docencia” de la asignatura y/o de
la Plataforma SWAD.
Edificio III, planta 1ª
Departamento de Química Física
Fotocopiadora
Secretaría
• Antes de presentar la asignatura y el funcionamiento de las clases recordar que en este
curso académico se continúa con la experiencia piloto para el proceso de integración en el
Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), iniciada el curso 2005/06. Sin entrar en
detalles, esto implica entre otros aspectos, un sistema de créditos europeos (ETCS)
(COMÚN EN TODO EL EEES), que permiten medir el trabajo que deben realizar los
estudiantes para la adquisición de los conocimientos, capacidades y destrezas para superar
las distintas asignaturas.
• Con esto se pretende un Nuevo Enfoque Metodológico: “Transformar nuestro sistema
educativo basado en la “enseñanza” a otro basado en el “aprendizaje”. 3 principios :
o Mayor implicación y autonomía del estudiante
o Utilización de metodologías más activas: casos prácticos, trabajo en equipo, tutorías,
seminarios, tecnologías multimedia, ...
o Papel del profesorado, como agente creador de entornos de aprendizaje que estimulen
a los alumnos.
• ¿En qué se plasma a la hora de esta asignatura?
Fundamentalmente: en la METODOLOGÍA y en la EVALUACIÓN.
METODOLOGÍA
• Sesiones académicas teóricas:
Sesiones para exponer los contenidos teóricos de cada tema de forma global y haciendo
incidencia en aquéllos puntos a priori más conflictivos para el alumnado. El alumnado
dispondrá con anterioridad de un resumen comentado del contenido da cada tema y se
recomienda que el alumno lo lea y anote las posibles dudas para una participación más
efectiva en clase. Para ello los ficheros correspondientes estarán accesibles en la página
web de la asignatura (http://www.ugr.es/~qmfisica/) y/o en el Tablón de Docencia a
través del acceso identificado.
• Sesiones académicas prácticas:
Sesiones para resolver diferentes problemas y cuestiones de los diversos contenidos
expuestos en las sesiones académicas teóricas. Estos problemas procederán de una
relación más amplia que el profesor proporcionará al alumnado para su resolución
personal y/o en las sesiones de discusión.
• Sesiones de discusión (de problemas y demostraciones):
Sesiones donde se discutirán y resolverán distintas demostraciones, experimentos o
problemas especiales que, debido a su complejidad u otras características, permitan una
mayor discusión y participación de los alumnos. De hecho, en la mayoría de estas sesiones
de discusión se pretende que sean los propios alumnos (en grupos de dos) los que
preparen y expongan los temas a tratar.
• Seminarios:
Estas sesiones serán ocasionales y en ellas se quiere mostrar por ordenador algunos
aspectos interesantes de la asignatura, como son los orbitales atómicos y moleculares.
• Tutorías especializadas (colectivas e individuales):
Las tutorías colectivas se realizarán cada varios temas, para poder abordar con calma las
dudas que hayan podido surgir de lo visto hasta el momento de la asignatura, tanto
conceptos académicos como forma y uso de los materiales de estudio.
Las tutorías individuales se centran en la supervisión del trabajo individual; así como en
la atención particular del alumno sobre sus posibles dificultades en el progreso de la
asignatura.
Acceso a la página web de la asignatura:
• Desde la página de la Universidad de Granada
(www.ugr.es), pinchar Departamentos.
• Buscar y escoger Química Física y seguido
pinchar en la dirección web correspondiente.
• Una vez dentro de la página del Departamento
de Química Física:
o Pinchar Facultad de Ciencias
o Luego escoger Docencia y dentro pinchar Información de Asignaturas
o Aparecen varias asignaturas, escoger Enlace Químico y Estructura de la Materia
Acceso a Tablón de Docencia:
• A través del Acceso Identificado (Alumno)
de la página principal de la Universidad de
Granada: (www.ugr.es) (DNI y Password).
• Elegir el Tablón de Docencia de la
Asignatura correspondiente.
• Para obtener más información: A través del
servicio de Informática C.S.I.R.C. (ver
página adjunta).
Acceso a Plataforma SWAD:
• A través de la página principal de la
plataforma: https://swad.ugr.es.
• Para darse de alta y conocer los primeros
pasos dentro de SWAD se puede consultar el
Apéndice II, página 19, de la Guía de
Información de la Asignatura.
Horario de clases:
• GRUPO A: Martes, Miércoles y Viernes de 10h a 11h, Jueves de 11h a 12h. Aula 105
• GRUPO B: Lunes, Martes, Miércoles y Viernes de 11h a 12h. Aula E1
Horario de tutorías:
Martes y Jueves de 12h30min a 13h30min y de 16h30min a 18h30min.
EVALUACIÓN:
Para evaluación en Febrero:
• El 80% de la calificación final se obtiene a partir de un examen final escrito de toda la
asignatura, que se realizará el 8 de Febrero de 2010 (en horario de mañana).
• El 20% de la calificación final se obtiene a partir de las calificaciones obtenidas en las
actividades desarrolladas por el alumno a lo largo del cuatrimestre. Los tipos de
actividades que se ofertan son:
• Presentación del cuaderno de problemas: Al finalizar cada tema presentación de un
cuaderno con la resolución de los problemas de la relación (o relaciones) de dicho
tema. Se hará en el despacho del profesor y en presencia del alumno, para comentar en
el momento las posibles dudas y fallos cometidos. La idea de la actividad es que el
alumno al realizar la actividad obtenga como resultado un cuaderno de problemas
donde los tenga no sólo resueltos sino comentados y explicados para poderlos entender
a la hora de repasar la materia. (6 actividades)
• Exposición oral de pequeños trabajos (demostraciones, experimentos, ...): Dentro del
contenido del tema el profesor indicará pequeñas partes del mismo (alguna
demostración o explicación de algún experimento) para que alumnos voluntarios (en
grupos de dos) lo preparen para exponerlo y explicarlo posteriormente a sus
compañeros (la exposición no superará los 20 minutos entre la pareja de alumnos). La
idea de esta actividad es que el alumno comience a aprender a trabajar en grupo y tenga
un primer contacto con la exposición en público. (8 posibles trabajos)
• Exposición oral y resolución de problemas: Dentro de la relación de problemas de
cada tema (o de una relación adicional) el profesor propondrá grupos de problemas
para ser trabajados y posteriormente explicados y resueltos en clase por grupos de dos
alumnos voluntarios. Éstos tendrán que exponer y explicar con detalle el planteamiento
y resolución de los problemas propuestos y contestar a las dudas que se planteen. La
idea de esta actividad es que el alumno comience a aprender a trabajar en grupo y tenga
un primer contacto con la exposición en público. (14 posibles grupos de problemas).
• Prueba escrita sobre algún contenido puntual: A lo largo del cuatrimestre es
probable que se realice una pequeña prueba escrita (a lo sumo dos), donde se plantee la
resolución de algún problema o cuestiones cortas sobre la materia que se esté
desarrollando. La idea fundamental de esta actividad es que el alumno obtenga
información sobre su grado de asimilación de los contenidos de la asignatura, dándose
cuenta de sus posibles dificultades.
Para la evaluación en Septiembre:
• El 100% de la calificación final se obtiene a partir de un examen extraordinario escrito
de Septiembre de toda la asignatura, que se celebrará el 10 de Septiembre de 2010 (en
horario de mañana).
TEMARIO
El contenido de la asignatura está estructurado en 7 temas, los cuales están agrupados
en dos grandes bloques:
• ESTRUCTURA ATOMICA
Tema 1: Antecedentes de la teoría atómica moderna
Tema 2: Mecánica Cuántica
Tema 3: Estructura atómica
Tema 4: Propiedades periódicas de los elementos
• ENLACE QUIMICO
Tema 5: El enlace iónico
Tema 6: El enlace covalente
Tema 7: Otros tipos de enlace
Bloque I: ESTRUCTURA ATOMICA
En este primer bloque se va a describir la estructura electrónica de los átomos,
destacando la importancia de la Mecánica Cuántica para una descripción correcta de la
estructura atómica y molecular. A partir del conocimiento de la estructura electrónica se
razonará la ordenación y disposición de los elementos químicos en la tabla periódica, así
como el comportamiento químico de dichos elementos.
Tema 1: Antecedentes de la teoría atómica moderna
1.1. Introducción. 1.2. La naturaleza eléctrica de la materia. 1.3. Primeros modelos
atómicos. 1.4. Radiación del cuerpo negro. 1.5. El efecto fotoeléctrico. 1.6. Espectros
atómicos. 1.7. El átomo de Bohr.
Tema 2: Mecánica Cuántica
2.1. Introducción. 2.2. Dualidad onda-partícula. 2.3. El principio de incertidumbre de
Heisenberg. 2.4. La onda clásica. 2.5. Ecuación de Schröedinger. 2.6. Análisis
mecanocuántico de sistemas.
Tema 3: Estructura atómica
3.1. Ecuación de Schröedinger para el átomo de hidrógeno. Números cuánticos. 3.2.
Funciones de onda del átomo de hidrógeno. Orbitales atómicos. 3.3. Función de
distribución de radial. 3.4. Átomos multielectrónicos.
Tema 4: Propiedades periódicas de los elementos
4.1. La Tabla Periódica. 4.2. Energías de ionización. 4.3. Afinidad electrónica. 4.4.
Electronegatividad. 4.5. Relaciones de tamaño. 4.6. Estados de oxidación.
Bloque II: ENLACE QUIMICO
En este segundo bloque se va a abordar el estudio del enlace químico, responsable de la
formación de entidades de rango superior por combinación de átomos (sustancias). A lo largo
de cada uno de los 3 temas de este bloque se van a describir los distintos tipos de enlace
químico. La descripción de éstos se va a realizar basándose en la Mecánica Cuántica, pero
sólo de forma cualitativa para que el alumnado entienda el proceso de razonamiento. Al final
de cada tema se efectuará una descripción de las características que presenta el estado sólido
de las sustancias formadas por el tipo de enlace químico descrito en dicho tema.
Así, se pretende que el alumnado distinga las características de los distintos tipos de
enlace y sea capaz de seguir un razonamiento superficial de la formación de dichos enlaces
según la Mecánica Cuántica. A partir del reconocimiento del enlace químico también podrá
clasificar distintas sustancias según el tipo de sólido y predecir propiedades macroscópicas.
Tema 5: El enlace iónico
5.2. Introducción del enlace químico. 5.2. Aspectos energéticos del enlace iónico. 5.3.
Momento dipolar del enlace y polarización. 5.4. Sólidos iónicos. 5.5. Características de las
sustancias que presentan enlace iónico.
Tema 6: El enlace covalente
6.1. Introducción. 6.2. La molécula de H2+. 6.3. Moléculas diatómicas. 6.4. Hibridación.
Moléculas poliatómicas. 6.5. Orbitales deslocalizados. Resonancia. 6.6. Propiedades de las
sustancias que presentan enlace covalente.
Tema 7: Otros tipos de enlace
7.1. El enlace metálico. 7.2. Enlaces intermoleculares. 7.2.A. Fuerzas de Van der Waals.
7.2.B. Enlace de hidrógeno.
BIBLIOGRAFIA
Estos libros se han agrupado según la especificidad y complejidad de sus contenidos en
libros de nivel: de Química General, de Química Física y de Química Cuántica.
* Libros de Química General:
• “Principios de Química” P. Ander y A.J. Sonnessa. Ed. Limusa (1987). Biblioteca
Ciencias (Signatura: FCI/54 AND pri)
• “Fundamentos de Química General” J.L. Lozano y J.L. Vigata. Ed. Alhambra (1994).
Bibliotecas Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/54 LOZ fun; ETSIC/54 LOZ fun)
• “Temas básicos de Química” J. Morcillo. Ed. Alhambra (1990, 1993). Bibliotecas
Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/54 MOR tem; ETSIC/54 MOR tem)
• “Química. Curso Universitario” B.M. Mahan y R.J. Myers. Ed. Addison-Wesley
(1990). Biblioteca Ciencias (Signatura: FCI/54 MAH qui)
• “Química general” R. H. Petrucci, W. S. Harwood y F. G. Herring ; con la colaboración
de S. S. Perry. Ed. Prentice Hall (2003). Bibiloteca Ciencias y Politécnico (Signaturas:
FCI/54 Pet qui1 ; IQ/54 Pet qui)
• “Química. La Ciencia básica” M.D. Reboiras. Ed. Thomson (2005). Bibilotecas
Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/54 REB qui ; IQ/54 REB qui)
• “Estructura atómica y enlace químico” J. Casabó i Gispert. Ed. Reverté (1997, 2002).
Bibliotecas Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/544 CAS est ; IQ/544 CAS est)
• “Introducción al enlace químico” S. Tolosa Arroyo. Ed. Abecedario (2004). Bibliotecas
Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/544 TOL int ; IQ/544 TOL int)
* Libros de Química Física:
• “Físico Química” G.W. Castellán. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana (1987).
Bibliotecas Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/544 CAS fis ; IQ/544 CAS fis)
• “Físico Química” I.N. Levine. Ed. McGraw-Hill (2000) y (2004). Bibliotecas Ciencias y
Politécnico (Signatura: FCI /544 LEV fis ; IQ/541 LEV fis)
• The elements of Physical Chemistry” P.W. Atkins. Ed. Oxford University Press (2001).
Bibliotecas Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/544 ATK ele ; IQ/544 ATK ele)
• “Química Física” T. Engel y P. Reid. Ed. Pearso Educación (Addison-Wesley) (2006).
Bibliotecas Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/544 ENG qui ; IQ/544 ENG qui)
* Libros de Química Cuántica:
•
•
“Química Cuántica” I.N. Levine. Ed. Prentice Hall (2001). Bibliotecas Ciencias y
Politécnico (Signatura: FCI/544 LEV qui ; IQ/544.1 LEV qui)
“Introduction to Quantum Mechanics” S.M. Blinder. Ed. Elsevier (2004). Bibliotecas
Ciencias y Politécnico (Signaturas: FCI/530 BLI int; ETSIC/530 BLI int)
* DIRECCIONES WEB DE INTERÉS:
• http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/FisicaModerna.htm: Tiene un curso de Física.
Hay temas interesantes para la asignatura, tanto de repaso como de nuevos contenidos.
• http://www.chemkeys.com/esp/md/tdqc_3/tdqc_3.htm: Dirección donde se tratan “tópicos
de la Química Cuántica”, entre ellos los postulados de la Mecánica Cuántica.
• http://www.maloka.org/f2000/science_trek.html: Página para ver el átomo cuántico y la
Tabla Periódica y sus propiedades.
• http://cwx.prenhall.com/petrucci: Página web en inglés del libro de Química General de
Petrucci; la página en español es http://www.librosite.net.
• http://www.chemdex.org: Directorio de Química (en inglés) con gran cantidad de
información y enlaces a otras direcciones de interés. Así:
• http://www.shef.ac.uk/chemistry/orbitron/: Página de descripción de orbitales
• http://www.webelements.com/: Página de la Tabla Periódica