CINÉTICA QUÍMICA Y MECANISMOS DE REACCIÓN
PROGRAMA DE TEORÍA BIBLIOGRAFÍA SISTEMA DE EVALUACIÓN OBJETIVOS
1 . CINETICA FORMAL DE LA REACCION QUIMICA (1).
Perspectivas sobre el desarrollo histórico de la cinética química. Conceptos y definiciones: velocidad de reacción y ecuación cinética. Integración de las ecuaciones cinéticas elementales. Métodos para determinar el orden de reacción.
2. DETERMINACION DE MECANISMOS DE REACCION.
Mecanismo y estequiornetría de la reacción. Aproximaciones y reglas generales, elucidación de mecanismos de reacción. Iniciación a la cinética microscópica.Principio de reversibilidad microscópica.
3. METODOS EXPERIMENTALES EN CINETICA QUIMICA.
Clasificación. Métodos para reacciones lentas. Métodos para reacciones rápidas.
4. TEORIA DE LAS VELOCIDADES DE REACCION (I).
Influencia de la temperatura sobre la constante cinética. Concepto de energia de activación. Teoría de colisiones de las reacciones bimoleculares gaseosas.
5. TEORIA DE LAS VELOCIDADES DE REACCION (II).
Superficies de energía potencia] y coordenada de reacción. Teoría del estado de transición. Fonnulación termodinámica de la teoría del estado de transición.
6. TEORIA DE LAS VELOCIDADES DE REACCION (III).
Comparación de la teoría de colisiones y del estado de transición. Dinámica de las reacciones monomoleculares. Reacciones trimoleculares.
7. REACCIONES CON INTERVENCION DE ATOMOS Y RADICALES LIBRES.
Tipos. Reacciones en cadena estacionaría y no estacionaria. Límites de explosión,
8. HACES MOLECULARES, LASERES Y REACCIONES QUIMICAS.
Introducción a la técnica de haces moleculares. Utilización del láser en reacciones químicas. Quimiluminicencia: el láser químico.
9. REACCIONES EN DISOLUCION.
Efecto del disolvente. Cinética de reacción entre moléculas neutras: el efecto jaula.Cinética de las reacciones iónicas: efecto del disolvente y de la fuerza ióníca.Cinética de sistemas multicomponentes.
10. CATALISIS (I).
Fundamentos generales de los procesos catalíticos. Catálisis homogénea. Catálisis ácido-base y mecanismos.
11. CATALISIS (II).
Procesos catalíticos heterogéneos. Catálisis enzimática.
12. EFECTOS ESTRUCTURALES SOBRE LA REACTIVIDAD QUMCA.
Influencia de los sustituyentes sobre la energía de activación. Correlaciones lineales de base experimenta¡. Correlación estructura-actividad. Efecto de compensación.
1.- LAIDLER. "Cinética de reacciones". Vol. 1 y 2. Editorial Alhambra.
2.- LEVINE, BERNSTEIN. "Molecular reaction dynarnics and chemical reactivity", Editorial Oxford University Press.
3.- GONZALEZ UREÑA. "Cinética y dinámica molecular de las reacciones químicas elementales. Editorial Albambra.
4.- LEVINE. "Fisicoquírnica". Vol. 2, capítulos 17 y 23. Editorial McGraw Hill.
5.- AVERY. "Cinética química básica y mecanismos de reacción". Editorial Reverté.
6.- SENENT PEREZ. "Química Física H". Vol 1, 2 y 3. Editorial UNED.
7.- MOORE, PEARSON. "Kinetics and mechanism". Editorial John Wiley & Sons.
8.- STEINFELD, FRANCISCO, HASE. "Chemical kinetics and dynamics". Editorial Prentice Hall.
9.- WALLAS. "Cinética de reacciones químicas". Editorial Aguilar.
10.- WESTON, SCHWARZ. "Cinética química". Editorial Alhambra.
11.- GONZALEZ VELASCO. "Cinética química aplicada". Editorial Síntesis,
12.- LOGAN. "Fundamentos de cinética químico. Editorial Pearson Education.
13.- BOUDART. "Cinética de procesos químicos". Editorial Alhanibra.
14.- ESPENSON. "Chemical kinetics and reaction mechanisffis". Editorial McGraw Hill.
15.- MORALES. "Introducción a la experimentación en cinética química". Editorial Universidad de La Laguna.
16.- SMITH. 1ngeniería de la cinética química". Editorial Continental.
17.- DE ARRIAGA. Manual de ejercicios de cinética enzimática". Editorial Universidad de León.
La evaluación de la asignatura se realizará mediante un examen escrito de teoría y problemas al final de la docencia en el mes de Febrero. Se evaluará al alumno a cerca de la totalidad de] temario impartido. Quien no supere dicha convocatoria tendrá una nueva oportunidad en el examen final de Julio y/o en el de Septiembre.
Alternativamente, y si el número de alumnos lo permitiera, se contemplaría la posibilidad de realizar trabajos monográficos por parte de los alumnos sobre determinados aspectos de la Cinética Química, los cuales serían objeto de discusión en clase y serían parte importante de la calificación final de la asignatura. En estos trabajos se intentará fomentar, en la medida de lo posible, el uso de herramientas informáticas.
La Cinética Química estudia uno de los hechos químicos por excelencia: la transformación de una materia en otra, es decir, la creación y ruptura de los enlaces entre átomos. La finalidad de la asignatura es realizar un tratamiento avanzado de la Cinética Química, cuando ya el alumno ha realizado un estudio previo de los fundamentos de esta ciencia en el curso de Química Física 1. Estos fundamentos se repasan en el primer capítulo del programa.
Los principales objetivos que se persíguen son:
1) El estudio de la velocidad de cambio hacia el equilibrio (velocidad de reacción) en cualquier etapa del proceso químico.
2) La descripción de los factores necesarios para el control de la velocidad de la reacción.
3) Determinar la naturaleza, intensidad y extensión de los cambios energéticos que acompañan a cualquiera de las etapas por las que transcurre la reacción.
4) La interpretación del comportamiento macroscópico del sistema en función de las características microscópicas del mismo, expresadas éstas en términos atómicomoleculares.
De esta manera, en el primer capítulo se hará una recopilación de los diversos procedimientos matemáticos para el cálculo de la velocidad de la reacción a partir de medidas experimentales (objetivo l). En el siguiente capítulo plantearemos los diferentes procedimientos y reglas para formular los posibles mecanismos por los cuales transcurre la reacción química en estudio; y en el capítulo 3 se hablará sobre las metodologías experimentales más comúnmente utilizadas en los estudios cinéticos de procesos quínficos.
En los siguientes capítulos (4 al 6) nos introduciremos un poco más en la descripción del proceso cinético desde un punto de vista teórico con el fin de explicar los objetivos 3) y 4). Esto también nos permitirá abordar el terreno predictivo y entrar en la estimación de los parámetros cinéticos sin necesidad de hacer medidas experimentales.
El capítulo 7 abordará el estudio de procesos químicos en los cuales intervienen átomos y radicales Ubres y en el 8 intentaremos abordar desde un punto de vista práctico la aplicabilidad de algunas técnicas como haces moleculares, láseres o la quimiluminiscencia para el estudio de dichas reacciones, así como otras aplicaciones prácticas de las mismas.
Puesto que la mayoría de las reacciones químicas tienen lugar en disolución y no en fase gaseosa, en el capítulo 9 se hará un estudio de las reacciones en disolución y del efecto del disolvente, tanto si la reacción es entre moléculas neutras (no cargadas) como si lo es entre especies iónicas (cargadas). Estudiaremos, así mismo, algunos mecanismos bien descritos de reacciónes en disolución, fundamentalmente reacciones con moléculas orgánicas.
Los capítulos 10 y 11 se encargarán de estudiar fundamentalmente el objetivo 2) esto es, la manera de modificar la velocidad de la reacción por medio de sustancias químicas conocidas como catalizadores, Se estudiarán los diferentes tipos de procesos catalíticos así como los mecanismos por los cuales dichas sustancias modifican la cinética de la reacción.
Finalmente, es interesante incluir un último capítulo acerca de la influencia de la estructura sobre la reactividad química, es decir, cómo y por qué moléculas de composición parecida pueden dar un mismo proceso químico de una manera muy distinta desde un punto de vista cinético.