101113 - QUÍMICA I

Andreu Comajuncosas Fortuño

1. Introducció

Descripció

Ciència i Enginyeria. Química i Enginyeria Química.

El mètode científic.

Classes de matèria. Substància pura, barreja homogènia i heterogènia.

Sistemes dispersos. Aliatge, emulsió, suspensió, aerosol, fang, fum i escuma.

Separació de barreges. Filtració, destil·lació i cromatografia.

Models atòmics. Raigs catòdics. Partícules subatòmiques. Antimatèria. Isòtops. Espectròmetre de masses.

Taula periòdica. Fórmula molecular. Conservació de la massa.

Igualació de reaccions químiques. Reaccions de combinació, descomposició i combustió.

Mol i massa molar.

Reactiu limitant i reactiu en excés.

Dissolució de compostos iònics i moleculars. Electròlit fort i feble. Equació iònica neta.

Introducció a les reaccions àcid-base i redox. Estat d’oxidació.

Concentració de dissolucions. Molaritat. Valoració.

Energia interna, calor i treball. Procés exotèrmic i endotèrmic. Funcions d’estat. Entalpia de reacció. Calor específica. Llei de Hess. Entalpia de formació estàndard. Valor energètic dels aliments i dels combustibles.

Activitats vinculades

Qüestionari sobre el mètode científic.

Enquesta sobre contaminació.

Exercicis.

Primera prova parcial.

2. Química microscòpica

Descripció

Models de la llum. Espectre electromagnètic. Efecte fotoelèctric. Espectre de línies.

Quantització de l’energia. Dualitat ona-partícula. Equació de De Broglie. Principi d’incertesa de Heisenberg. Funció d’ona. Representació dels orbitals. Nombres quàntics. Spin. Principi d’exclusió de Pauli. Ressonància magnètica.

Configuració electrònica. Regla de Hund.

Propietats periòdiques. Càrrega nuclear efectiva. Radi atòmic. Energia d’ionització. Afinitat electrònica. Propietats dels metalls alcalins, metalls alcalinoterris, calcògens, halògens, i gasos nobles.

Enllaç químic. Enllaç metàl·lic, iònic i covalent. Estructures de Lewis. Electronegativitat. Moment dipolar. Estructures de ressonància.

Entalpia d’enllaç. Explosius.

Activitats vinculades

Qüestionari sobre radioactivitat.

Exercicis.

Primera prova parcial.

3. Gasos i líquids

Descripció

Pressió. Pressió atmosfèrica estàndard.

Baròmetre i manòmetre.

Lleis de Boyle, Charles i Avogadro. Llei del gas ideal. Volum molar d’un gas ideal.

Densitat, pressió parcial i fracció molar.

Explicació microscòpica de la pressió. Distribució de les velocitats de les molècules. Efusió. Difusió.

Gasos reals. Dependència amb la pressió i amb la temperatura. Equació de Van Der Waals.

Forces intramoleculars i intermoleculars. Força de dispersió de London. Força dipol-dipol. Enllaç de pont d’hidrogen. Força ió-dipol. Viscositat. Tensió superficial.

Canvis de fase. Calor de fusió, de vaporització i de sublimació. Temperatura i pressió crítiques. Pressió de vapor. Volatilitat. Equació de Clausius-Clapeyron. Diagrama de fases.

Dissolucions en aigua. Dissolució saturada i sobresaturada. Solubilitat de sòlids, líquids i gasos. Llei de Henry. Dependència amb la temperatura.

Concentració de dissolucions. Propietats col·ligatives. Osmosi.

Activitats vinculades

Exercicis.

Segona prova parcial.

4. Reaccions químiques

Descripció

Velocitat de reacció. Reaccions de primer i de segon ordre. Vida mitjana. Energia d’activació. Equació d’Arrhenius. Mecanismes de reacció. Catalitzador homogeni i heterogeni. Enzim.

Equilibri químic. Constant d’equilibri. Equilibris amb sòlids o líquids. Càlcul de concentracions. Principi de Le Chatelier.

Àcids i bases. Parells conjugats. Constant d’autoionització de l’aigua. Escala de pH. Àcids i bases forts i febles. Constants de dissociació. Percentatge d’ionització. Àcids polipròtics. Sals àcides. Hidròlisi per dissolució de sals.

Procés espontani, reversible i irreversible. Entropia. Segona llei de la termodinàmica. Entropia molar estàndard. Entropia de reacció. Energia lliure de Gibbs.

Reaccions redox. Igualació. Cel·la galvànica. Semireaccions. Elèctrodes. Força electromotriu. Potencial de cel·la estàndard. Potencial de reducció estàndard. Equació de Nernst. Cel·la de concentració. Bateries. Cel·la de combustible. Corrosió. Protecció catòdica. Ferro galvanitzat. Electròlisi.

Activitats vinculades

Exercicis.

Segona prova parcial.

5. Química orgànica

Descripció

Hidrocarburs simples, cíclics i aromàtics. Isòmers. Propietats i reaccions.

Grups funcionals. Alcohols, èters, aldehids, cetones, àcids carboxílics, èsters, amines i amides. Quiralitat.  

Molècules biològiques. Proteïnes, hidrats de carboni, lípids, àcids nucleics.

Activitats vinculades

Segona prova parcial.