BI2214 - Termodinàmica i Cinètica

Curs 2 - Semestre 1

Temari

Temari

A continuació es relacionen els temes que componen el conjunt de lliçons teòriques proposades. El programa està agrupat en dos blocs temàtics: Termodinàmica, i Cinètica química, fenòmens de superfície i catàlisi. A més, hi ha un tercer bloc dedicat a pràctiques de laboratori.


Bloc I: Termodinàmica

Tema 1: Principis de termodinàmica I

- Introducció. Conceptes bàsics: energia interna, calor i treball

- Primer principi de la termodinàmica. Entalpia i capacitat calorífica

- Termoquímica: entalpies de reacció, de combustió i de formació. Calorimetria


Tema 2: Principis de termodinàmica II

- Segon principi de la termodinàmica: entropia

- Tercer principi de la termodinàmica

- Condicions d'equilibri i d'espontaneïtat. L'energia de Gibbs


Tema 3: Equilibri químic

- Sistemes de composició variable

- Espotaneïtat de les reaccions i equilibri químic. 

- Energies de Gibbs de reacció. La constant d'equilibri

- Resposta de l'equilibri químic als canvis de condicions. El principi de Le Chatelier


Bloc II: Cinètica química, fenòmens de superfície i catàlisi


Tema 4: Cinètica química I

- Velocitat d'una reacció química. Equacions cinètiques i ordres de reacció.

- Equacions integrades de velocitat per a reaccions irreversibles.

- Variació de la velocitat de reacció amb la temperatura. Equació d'Arrhenius.


Tema 5: Cinètica química II

- Mecanismes de reacció i reaccions elementals. Molecularitat.

- Reaccions complexes: Reversibles, Consecutives i Paral · leles.

- Mètodes aproximats: Aproximació de l'etapa limitant i aproximació de l'estat estacionari.


Tema 6: Introducció als fenòmens de transport i superfície

- La interfase. Tensió superficial i energia lliure.

- Interfases corbes: Equació de Young-Laplace. Pressió de vapor i equació de Kelvin. Capil·laritat i líquids que mullen.

- Termodinàmica de superfícies. Superfície divisòria de Gibbs. Isoterma d'adsorció de Gibbs. Detergència. 

Estructura de les superfícies sòlides. Fisisorció i quimisorció.

- Adsorció en monocapes: isoterma de Langmuir. Adsorció en multicapes: isoterma BET. Altres isotermes.


Tema 7: Catálisi homogènia, heterogènia i enzimàtica

- Mecanisme general de la catàlisi. Tipus de catàlisi.

- Catàlisi homogènia en fase gasosa. Catàlisi àcid-base específica i general.

- Etapes de la catàlisi heterogènia.

- Mecanismes cinètics de la catàlisi heterogènia: Mecanisme general unimolecular. Mecanisme de Langmuir-Hinshelwood. Mecanisme d'Eley-Rideal.

- Introducció a la catàlisi enzimàtica


Bloc III. Pràctiques de laboratori

Hi ha 1,2 crèdits de laboratori, que consistiran en la realització de quatre pràctiques de tres hores de duració cadascuna:

1. Calor de neutralització

2. Calor latent i calor de formació.

3. Cinètica de la reacció de l'acetona amb el iode en medi àcid. 

4. Isoterma de Freundlich.