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Academic Year/course: 2023/24

452 - Degree in Chemistry

27213 - Physical Chemistry II


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
27213 - Physical Chemistry II
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
452 - Degree in Chemistry
ECTS:
11.0
Year:
3
Semester:
Annual
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

The subject deals with basic contents of Quantum Chemistry and Surface Phenomena, Heterogeneous Catalysis and Electron Kinetics

The objectives of the subject are:

  1. To know the fundamentals of quantum mechanics and their application in systems of interest in chemistry, among others, molecular orbital theory
  2. To know the fundamental concepts of the physical chemistry of surfaces and to apply them to the study of systems of interest and to the resolution of questions and problems.
  3. Introduction to the use of computer programs for the study of the electronic structure of atoms and molecules
  4. To apply different experimental techniques for the study of chemical-physical phenomena that take place at interfaces

These approaches are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs):

  • Goal 4: Quality education
  • Goal 7: Affordable and non-polluting energy
  • Goal 9: Industry, Innovation and Infrastructure
  • Goal 12: Responsible Production and Consumption

In order to enrol in this subject, it is necessary to have taken Physical Chemistry I.

2. Learning results

The competencies and learning outcomes are described in the verification report ( https://academico.unizar.es/sites/academico.unizar.es/files/archivos/ofiplan/memorias/grado/ciencias/mv_127.pdf), Once the student has passed the subject, they is expected to:

  1. Understand and handle the basic terminology of Quantum Chemistry and Physical Chemistry of Surfaces.
  2. Is able to solve simple problems using the quantum-mechanical method with application in Spectroscopy.
  3. Explains the structure of matter at the atomic level and learns the quantum interpretation of chemical bonding using molecular orbital theory.
  4. Manages computer calculation programs for the quantum chemical study of molecules.
  5. Explains the thermodynamic and kinetic aspects of processes and reactions taking place at interfaces.
  6. Is able to use chemical-physical techniques in studies related to the theoretical contents of Physical Chemistry of Surfaces.

3. Syllabus

The program of the subject is divided into four blocks:

QC1. Quantum Chemistry: Fundamentals and atoms

  • Introduction to Quantum Mechanics
  • Mathematical Foundations and Postulates
  • Quantum-mechanical study of simple systems
  • The hydrogen atom.
  • Approximate methods. Polyelectrolyte atoms. Atomic Spectroscopy

QC2. Quantum Chemistry: Chemical Bonding

  • Introduction to molecular structure through the theory of molecular orbitals: chemical bonding

QS1. Physical Chemistry of Surfaces: Theory and problems

  • Physical Chemistry of Surfaces
  • Surface phenomena
  • Gas-solid adsorption and heterogeneous catalysis
  • The electrified interface

QS2. Physical Chemistry of Surfaces Practices

4. Academic activities

The learning process will consist of the following training activities:

1. Acquisition of theoretical knowledge (6 ECTS) in large group participative lectures.

2. Problem solving classes and seminars (2 ECTS) in small groups.

3. Practical computer classes (2 ECTS), where students will work individually.

4. Practical laboratory classes (1 ECTS). The work will be organized, as a general rule, in groups of two students.

For each thematic block, the activities are:

  • QC1: 35 hours of theoretical class, 14 hours of problems and 4 hours of computer practice.
  • QC2: 8 hours of theoretical class and 16 hours of computer practice.
  • QS1: 17 hours of lectures and 6 hours of problems.
  • QS2: 10 hours of chemical laboratory practice.

5. Assessment system

Requirements to pass the subject

To pass the subject it is necessary to pass independently, with a minimum grade of 5 points (out of 10), each of the four blocks described above: QC1, QC2, QS1 and QS2. The compensation of a single block will be admitted, if it has a minimum grade of 4 points, provided that the final grade [equation (1)] is at least 5 points. The grades of the past or compensable blocks are saved until the Second call

Completion of the computer practices is required to pass or compensate QC1 and QC2. Otherwise, a practical computer test may be taken in the first and second calls.

Evaluation activities

  1. QC1 block exam. It will be held during the examination period at the end of the first semester.
  2. QC2 block exam. It will take place at the end of the computer practices and will consist of two parts: theory and practice. In order to pass or compensate this block it is necessary to obtain a minimum grade of 3.5 out of 10 in the theory questions.
  3. Evaluation of the laboratory practices of the QS2 block by means of reports/questionnaires. It is necessary to have completed the lab practices and submitted all required reports/questionnaires.
  4. On the official date of the first call, the QS1 block exam will be held, as well as the rest of the blocks of the subject(QC1, QC2 and QS2) that have not been passed previously. The QS2 block exam will consist of a practical test in the laboratory and processing of the results obtained. Students may sit for the exam of any of the blocks to improve their grade.
  5. On the official date of the second call, the written exam of blocks QC1, QC2 and QS1 will be held, together with a practical exam of QS2 block.

Final grade of the subject

The final grade for the subject will be calculated with the following formula:

Final grade = QC1*0.52 + QC2*0.18 + QS1*0.21 + QS2*0.09 (equation 1)

Students who did not take any of the blocks in the first or second call will be listed in the minutes as  "No Shown”

When, having taken the 1st or 2nd call, the requirements to pass the subject are not met, because any of the block has not been passed or compensated, the grade will be Failed, even if the weighted average  when applying equation 1 is equal to or higher than 5 points. In this case, a numerical grade of 4.5 points will appear in the records.


Curso Académico: 2023/24

452 - Graduado en Química

27213 - Química física II


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
27213 - Química física II
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
452 - Graduado en Química
Créditos:
11.0
Curso:
3
Periodo de impartición:
Anual
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

La asignatura aborda contenidos básicos de Química Cuántica y de Fenómenos Superficiales, Catálisis Heterogénea y Cinética Electródica.

Los objetivos de la asignatura son:

  1. Conocer los fundamentos de la mecánica cuántica y su aplicación en sistemas de interés en Química, entre otros la teoría de orbitales moleculares
  2. Conocer los conceptos fundamentales de la química física de superficies y aplicarlos al estudio de sistemas de interés y a la resolución de cuestiones y problemas
  3. Introducirse en el manejo de programas informáticos para el estudio de la estructura electrónica de átomos y moléculas
  4. Aplicar diferentes técnicas experimentales para el estudio de fenómenos químico-físicos que tienen lugar en las interfases

Estos planteamientos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS):

  • Objetivo 4: Educación de calidad
  • Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante
  • Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructuras
  • Objetivo 12: Producción y consumo responsables

Para matricularse en esta asignatura es necesario haber cursado la asignatura Química Física I.

2. Resultados de aprendizaje

Las competencias y resultados de aprendizaje aparecen descritos en la memoria de verificación (https://academico.unizar.es/sites/academico.unizar.es/files/archivos/ofiplan/memorias/grado/ciencias/mv_127.pdf),

Una vez superada la asignatura se espera que el estudiante:

  1. Comprenda y maneje la terminología básica propia de la Química Cuántica y de la Química Física de Superficies.
  2. Sea capaz de resolver problemas sencillos utilizando el método mecano-cuántico con aplicación en Espectroscopía.
  3. Explique la estructura de la materia a nivel atómico y conocerá la interpretación cuántica del enlace químico utilizando la teoría de orbitales moleculares.
  4. Maneje programas de cálculo con ordenador para el estudio químico cuántico de moléculas.
  5. Explique los aspectos termodinámicos y cinéticos de procesos y reacciones que tienen lugar en las interfases.
  6. Sea capaz de utilizar técnicas quimico-físicas en estudios relacionados con los contenidos teóricos de Química Física de Superficies.

3. Programa de la asignatura

El programa de la asignatura se divide en cuatro bloques:

QC1. Química Cuántica: Fundamentos y átomos

  • Introducción a la Mecánica Cuántica
  • Fundamentos matemáticos y Postulados
  • Estudio mecánico-cuántico de sistemas sencillos
  • El átomo de hidrógeno. 
  • Métodos aproximados. Átomos polielectrónicos. Espectroscopía atómica

QC2. Química Cuántica: Enlace Químico

  • Introducción a la estructura molecular mediante la teoría de orbitales moleculares: el enlace químico

QS1. Química Física de Superficies: Teoría y problemas

  • Química Física de Superficies
  • Fenómenos superficiales
  • Adsorción gas-sólido y catálisis heterogénea
  • La interfase electrizada

QS2. Prácticas de Química Física de Superficies

4. Actividades académicas

El proceso de aprendizaje constará de las siguientes actividades formativas:

  1. Adquisición de conocimientos teóricos (6 ECTS) en clases magistrales participativas en grupo grande.
  2. Clases de resolución de problemas y seminarios (2 ECTS) en grupos pequeños.
  3. Clases prácticas de ordenador (2 ECTS), donde los alumnos trabajarán individualmente.
  4. Clases prácticas de laboratorio (1 ECTS). El trabajo se organizará, como norma general, por grupos de dos alumnos.

Para cada bloque temático, las actividades son:

  • QC1: 35 h de clase teórica, 14 h de problemas y 4 h de práctica informática.
  • QC2: 8 h de clase teórica y 16 h de práctica informática.
  • QS1: 17 h de clase teórica y 6 h de problemas.
  • QS2: 10 h de prácticas de laboratorio químico.

5. Sistema de evaluación

Requisitos para aprobar la asignatura

Para superar la asignatura es necesario aprobar independientemente, con una calificación mínima de 5 puntos (sobre 10), cada uno de los cuatro bloques descritos anteriormente: QC1, QC2, QS1 y QS2. Se admitirá la compensación de un único bloque, si tiene una calificación mínima de 4 puntos, siempre que la nota final [ecuación (1)] sea como mínimo de 5 puntos. Las calificaciones de los bloques aprobados o compensables se guardan hasta la 2ª convocatoria.

Es necesario haber completado las prácticas de ordenador para aprobar o compensar los bloques QC1 y QC2. En caso contrario, en los exámenes de 1ª y 2ª convocatoria se podrá hacer una prueba práctica de ordenador.

Actividades de evaluación

  1. Examen del bloque QC1. Se realizará en el periodo de exámenes al finalizar el primer semestre.
  2. Examen del bloque QC2. Se realizará al terminar las prácticas de ordenador y constará de dos partes: teoría y práctica. Para aprobar o compensar este bloque es necesario obtener una calificación mínima de 3,5 sobre 10 en las preguntas de teoría.
  3. Evaluación de las prácticas de laboratorio del bloque QS2 mediante informes /cuestionarios. Es necesario haber completado las prácticas de laboratorio y entregar todos los informes/cuestionarios requeridos.
  4. En la fecha oficial de la 1ª convocatoria se realizará el examen del bloque QS1, así como del resto de bloques de la asignatura (QC1, QC2 y QS2) que no hayan sido superados previamente. El examen del bloque QS2 constará de una prueba práctica en el laboratorio y tratamiento de resultados obtenidos. Los estudiantes podrán presentarse a cualquiera de los bloques para subir nota.
  5. En la fecha oficial de la 2ª convocatoria se realizará el examen escrito de los bloques QC1, QC2 y QS1, junto con un examen de prácticas del bloque QS2.

Calificación final de la asignatura

La nota final de la asignatura se calculará con la siguiente fórmula:

Nota final = QC1*0,52 + QC2*0,18 + QS1*0,21 + QS2*0,09 (ecuación 1)

Los estudiantes que no se hayan presentado a ningún bloque en la 1ª o 2ª convocatoria figurarán en el acta como No Presentado.

Cuando, habiéndose presentado a la 1º o 2ª convocatoria, no se cumplan los requisitos para aprobar la asignatura, por no haber superado (o compensado) alguno de los bloques, la calificación será Suspenso, aun cuando la media ponderada aplicando la ecuación 1 sea igual o superior a 5 puntos. En ese caso, en el acta figurará una calificación numérica de 4,5 puntos.