
Termodinàmica i Cinètica
Codi: 100888Crèdits: 6
| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Bioquímica | FB | 1 |
Professor/a de contacte
- Nom :
- Vicenç Branchadell Gallo
- Correu electrònic :
- vicenc.branchadell@uab.cat
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Tot i que no hi ha pre-requisits oficials, és convenient que l'alumne repassi el càlcul de derivades i integrals i els conceptes inclosos en la Química de Batxillerat.
Objectius
L'objectiu general de l'assignatura és posar en contacte l'estudiant, per primera vegada, amb l'estudi teòric dels fenòmens químics i bioquímics, és a dir, amb les aportacions de la Química Física a una ciència de la vida com la Bioquímica. A la llarga, es vol que l'estudiant prengui consciència de la importància de la Química Física com a base teòrica de la Bioquímica, i es familiaritzi amb la seva metodologia teòrica i experimental. L'objectiu més general del programa teòric és ajudar a l'estudiant a comprendre els fenòmens químics i bioquímics del món macroscòpic. S'estudiaran doncs, els conceptes bàsics de Termodinàmica i Cinètica Química. Alhora, també es vol que l'estudiant sigui conscient del doble caràcter, teòric-experimental, de la Química Física. Un altre objectiu general és donar a l'estudiant una visió interdisciplinària de la Bioquímica, en concret, la seva estreta relació amb la Química, la Física, i les Matemàtiques.
Objectius específics:
1) Conèixer les lleis de la Termodinàmica Clàssica i ser capaç d'aplicar-les a l'estudi de sistemes químics i biològics.
2) Conèixer els fonaments de la Cinètica Química i ser capaç d'aplicar-los en l'estudi de reaccions químiques i bioquímiques.
3) Distingir entre fenòmens governats per la Termodinàmica i fenòmens governats per la Cinètica.
Resultats d'aprenentatge
- KM02 (Identificar els principis de la termodinàmica, l’estereoquímica i l’equilibri químic, així com els grups funcionals i la reactivitat dels grups orgànics presents en les biomolècules i els metabòlits.) Identificar els principis de la termodinàmica, l’estereoquímica i l’equilibri químic, així com els grups funcionals i la reactivitat dels grups orgànics presents en les biomolècules i els metabòlits.
- SM01 (Aplicar les lleis que regeixen l’equilibri químic, així com els principis de la termodinàmica i la cinètica als processos bioquímics.) Aplicar les lleis que regeixen l’equilibri químic, així com els principis de la termodinàmica i la cinètica als processos bioquímics.
Continguts
BLOC 1. FONAMENTS DE TERMODINÀMICA
1. Introducció a la termodinàmica.
Introducció a la termodinàmica. El gas ideal. Energia, calor i treball. Tipus de sistemes. Treball d'expansió. Processos reversibles. Transferència d'energia en forma de calor. Principis de la Termodinàmica.
2. Termoquímica.
Entalpia. Entalpies de canvi de fase. Entalpies de reacció. Calorimetria. Entalpies de formació estàndard. Entalpia d'enllaç. Entalpia de solució. Entalpia de reacció i energia interna. Variació de l'entalpia de reacció amb la temperatura. Propietats termodinàmiques dels combustibles.
3. Espontaneïtat i equilibri.
Segon principi. Variació d'entropia en alguns processos. Expansió adiabàtica reversible d'un gas ideal.
Interpretació molecular de l'entropia. Tercer principi. Entropies absolutes i entropia de reacció. Energia de Gibbs. Equacions fonamentals d'un sistema tancat. Energia de Gibbs i treball màxim. La composició com a variable. Equilibri material
BLOC 2. EQUILIBRI MATERIAL
4. Equilibri de fases.
Equilibri de fases en sistemes d'un component. Diagrama de fases P-T. Corbes d'escalfament i refredament. Punt triple i punt crític. Equació de Clapeyron. Equació de Clausius-Claperyron. Equilibri de fases sòlid-sòlid. La regla de les fases.
5. Dissolucions.
Propietats molars parcials. Potencial químic. Llei de Raoult. Termodinàmica de mescles. Dissolució ideal. Desviacions del comportament ideal. Dissolució diluïda ideal. Llei de Henry. Propietats col·ligatives. Energia de Gibbs de mescla en una solució real.
6. Equilibriquímic.
Introducció. Energia de Gibbs de reacció. Grau d'avenç de reacció i energia de Gibbs de reacció. Quocient de reacció i constant d'equilibri. Energia de Gibbs de reacció estàndard. Reaccions en solució. Equilibris heterogenis. Variació de la constant d'equilibri amb la temperatura. Desplaçament de l'equilibri. Reaccions àcid-base.
BLOC 3. CINÈTICA
7. Fonaments de cinètica química.
Velocitat de reacció. Equació de velocitat. Ordres de reacció: mètode diferencial. Integració d'equacions de velocitat. Temps de semireacció. Mètode d'aïllament. Tècniques experimentals. Velocitat de reacció i temperatura. Interpretació microscòpica de la velocitat d'una reacció.
8. Mecanismes de reacció.
Mecanisme de reacció. Reaccions reversibles. Reaccions paral·leles. Reaccions consecutives. Aproximació de l'estat estacionari. Aproximació de l'equilibri previ. Etapa determinant de la velocitat. Reaccions en dissolució. Catàlisi. Catàlisi àcid-base. Catàlisi enzimàtica. Mecanisme de Michaelis-Menten.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Classes de teoria | 30 | 1,2 | KM02, SM01 |
| Estudi i resolució de problemes | 87 | 3,48 | SM01 |
| Treball en grup | 10 | 0,4 | SM01 |
| Classes de problemes | 15 | 0,6 | SM01 |
L'assignatura constarà de dos tipus d'activitats docents:
1. Classes teòriques
El professor desenvoluparà els continguts de l'assignatura de manera presencial o virtual, d'acord amb el que en tot moment determinin les autoritats acadèmiques. Tot el contingut de les classes teòriques estarà disponible prèviament al campus virtual.
2. Classes de Problemes
Per a cada tema es proposaran diversos problemes que s'hauran de resoldre per part dels alumnes, amb la supervisió del professor. En les classes de problemes es resoldran els dubtes que hagi pogut generar la resolució dels problemes.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Prova parcial 1 | 30% | 2 | 0,08 | SM01 |
| Avaluació en grup | 20% | 3 | 0,12 | KM02, SM01 |
| Prova parcial 2 | 50% | 3 | 0,12 | SM01 |
Exàmens
Al llarg del curs es realitzaran dos exàmens parcials. Els pesos d'aquests exàmens en la nota final seran del 30% i del 50%, respectivament, de manera que el conjunt dels dos exàmens parcials representarà el 80% de la nota final.
La nota mínima d’un examen parcial que permet calcular la mitjana del curs és de 4. Si no s’arriba a aquests mínims, al final del curs es poden recuperar un o els dos exàmens parcials. La nota obtinguda en la recuperació reemplaçarà la nota obtinguda en el primer intent. També és possible presentar-se a les recuperacions per millorar nota. En aquest cas l’última nota obtinguda en cada parcial és la que preval. Per tenir dret a presentar-se a una recuperació és obligatori haver-se presentat als dos exàmens parcials.
Treball de seguiment
Al llarg del curs es recolliran un cert nombre de proves del seguiment de l'alumne (problemes resolts individualment o en grup, proves curtes d'aula, etc). La nota mitjana d’aquests proves representarà el 20% de la nota final
En cada element d’avaluació no presencial, la nota obtinguda serà contrastada amb una entrevista amb el professor. Això afectarà entre el 10 i el 20 % de l’alumnat en cada element d’avaluació. El resultat d’aquesta entrevista prevaldrà sobre la nota obtinguda inicialment.
La realització de qualsevol irregularitat en un acte d’avaluació (frau acadèmic, plagi o ús indegut de la IA, tret que aquest ús estigui autoritzat expressament a la guia docent), que pugui conduir a una variació significativa de la qualificació, suposa que aquest acte es qualificarà amb un 0. En cas que la guia docent prevegi que per superar l’assignatura sigui requisit imprescindible haver obtingut una nota mínima en aquest acte d’avaluació o que es produeixin diverses irregularitats en els actes d’avaluació d’una mateixa assignatura, la qualificació final d’aquesta assignatura és 0. Al marge d’això, es podrà instruir un procés disciplinari a l’estudiant que incorri en alguna d’aquestes irregularitats.
Els requisits per superar l’assignatura són:
- La nota de cada examen parcial ha de ser igual o superior a 4
- La nota mitjana de l’assignatura ha de ser igual o superiora 5
L’assignatura es considerarà no avaluable quan les activitats d'avaluació realitzades tinguin una ponderació inferior al 50% en la qualificació final. Per optar a la qualificació “Matrícula d’honor” es tindran en compte de manera preferent les notes obtingudes en els exàmens parcials.
Si en algun dels exàmens parcials no s’arriba a la nota mínima exigida però la nota global calculada segons els pesos de cada element d’avaluació és igual o superior a 5, la nota final de l’assignatura serà 4,5.
L’alumnat que s’hagi acollit a la modalitat d’avaluació única haurà de realitzar una prova final que consistirà en un examen de tot el temari de l’assignatura a realitzar el dia en què els estudiants de l’avaluació contínua fan l’examen del segon parcial. La qualificació de l’estudiant serà la nota d’aquesta prova.
Si la nota final no arriba a 5, l’estudiant té una altra oportunitat de superar l’assignatura mitjançant l’examen de recuperació que se celebrarà en la data que fixi la coordinació de la titulació
Bibliografia
1) P. W. Atkins, J. de Paula Atkins. Química Física, 8ª edició, Editorial Panamericana, 2008. Disponible electrònicament.
2) P.W. Atkins, J. de Paula, Physical Chemistry for the Life Sciences, Oxford University Press, 2006.
3) R. Chang, J. W..Thoman, John W. Jr.. Physical Chemistry for the Chemical Sciences. University Science Books, 2014. Disponible electrònicament,
4) R. Chang, Fisicoquímica para las ciencias químicas y biológicas, McGraw-Hill, 2008, 3a ed.
5) I. N. Levine, Principios de fisicoquímica, 6ª edició, McGraw Hill, 2014. Disponible electrònicament.
Programari
No n'hi ha
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura
| Tipus de docència | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoria | 31 | Català | segon quadrimestre | tarda |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 311 | Català | segon quadrimestre | tarda |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 312 | Català | segon quadrimestre | tarda |