Química Física Complementar

Código:

Q3010

Sigla:

Q3010

Nível:

300

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2022/2023 - 1S

Ativa?	Não
Unidade Responsável:	Departamento de Química e Bioquímica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:Q	0	Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

O programa curricular da Licenciatura em Química compreende um único semestre obrigatório de Química Física. Assim, na presente unidade curricular, pretende-se contribuir para uma abrangência mais completa e aprofundada de temas fundamentais desta área da Química, de importância sobejamente reconhecida na compreensão dos princípios físicos subjacentes às propriedades e comportamento de sistemas químicos.

Resultados de aprendizagem e competências

Os princípios da Química Física são estruturantes para todas as outras áreas da Química.
 
A Engenharia Química utiliza a termodinâmica na previsão da composição de equilíbrio de misturas reacionais, no dimensionamento de reatores e eventuais sistemas de controle de temperatura. A Cinética Química é um tópico importante porque, embora a termodinâmica nos diga qual o sentido da mudança espontânea, ela nada nos diz da rapidez com que os processos ocorrerão; a cinética química é essencial na previsão da velocidade de obtenção de produtos e no desenho de novos processos, utilizando catalisadores, onde também a química física da interface tem um papel importante. Assim, a Química Física de sistemas heterogéneos em equilíbrio ou em transformação bem como a Química Física na inteface é do maior interesse na obtenção de novos materiais nas indústrias metalúrgica, cerâmica, polímeros, farmacêutica, cosmética ou alimentar.


Pretende-se, pois, que os estudantes adquiram e consolidem conhecimentos que lhes permitam uma melhor integração das matérias de Química lecionadas noutras unidades curriculares, com vista a melhor enfrentar os desafios que irão encontrar na sua atividade profissional ou em futuros percursos académicos.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1 Equilíbrio heterogéneo em sistemas com vários componentes

Diagramas de fase temperatura composição para misturas ideais de dois líquidos voláteis: regra das Fases de Gibbs e Regra da Alavanca; separação por destilação.

Desvios à idealidade em sistemas binários: funções de excesso, soluções regulares, lacunas de miscibilidade Diagramas de fase líquido-líquido e separação de fases líquidas

Soluções sólidas de dois componentes e lacunas de miscibilidade.
Diagramas de fase sólido-líquido de sistemas binários isomorfos (solubilidade completa na fase sólida) com eutético (imiscibilidade dos sólidos) e com compostos ou fases intermédios

Sistemas ternários e diagramas de fase triangulares (ou diagramas de composição, a T e P constantes): regra das fases de Gibbs e regra de alavanca Exemplos de diagramas de fase triangulares

2. Termodinâmica da interface em sistemas heterogéneos

Superfícies e interfaces em sistemas polifásicos. 
Tensão superficial ou interfacial e função de Gibbs de excesso.

Encurvamento de superfícies de líquidos-equações de Laplace e de Kelvin: suas consequências 
Adsorção em superficies de líquidos e interfaces líquido-líquido: a isotermica de adsorção de Gibbs.
Moléculas anfifílicas e interfaces: seu efeito na tensão superficial de líquidos, formação de filmes insolúveis em superfícies de líquidos e estabilização de dispersões coloidais polifásicas.

Superficies sólidas; tensão superficial e adsorção de gases ou solutos de uma solução líquida: isotérmicas de adsorção de Langmuir, de Freundlich e de Bet; modificação das propriedades de superfícies sólidas

3. Cinética Química

Mecanismos e leis de velocidades de reações complexas: reações reversíveis-aproximação do equilíbrio; reações paralelas de primeira ordem (controlos de velocidade cinético e termodinâmico);reações em cadeia (passos de iniciação, propagação e fecho) e derivação das leis cinéticas, usando a aproximação do estado estacionário a espécies intermediárias;
reações unimoleculares e o mecanismo de Lindemann-Hinshelwood; reações explosivas; reações fotoquímicas e rendimento quântico; mecanismos de catálise homogénea e heterogénea.

A teoria cinética das colisões e a velocidade específica das reações bimoleculares no estado gasoso.
Teoria do estado de transição ou do complexo ativado;  a equação de Eyring, para o cálculo da velocidade específica de um processo bimolecular no estado gasoso, usando resultados de termodinâmica estatística; parâmetros termodinâmicos de ativação. 

A teoria das colisões, a teoria  do complexo ativado e a lei experimental de Arrhenius; modelos teóricos de previsão versus uma relação obtida experimentalmente entre velocidade específica e temperatura.

Efeitos do solvente nas velocidades de reação em solução: reações controladas por difusão ou pela formação do complexo ativado.Efeito da força iónica na velocidade específica de reações entre iões

Bibliografia Obrigatória

Atkins P. W.; Physical chemistry. ISBN: 0-19-855284-X
Shaw Duncan J.; Introduction to colloid and surface chemistry. ISBN: 0-408-71049-7
Levine Ira N.; Physical chemistry. ISBN: 0-07-113472-7

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas e aulas teorico praticas de discussão e resolução de problemas.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	50,00
Exame	50,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Os estudantes devem assistir a  3/4 das aulas teóricas e teórico-práticas

Fórmula de cálculo da classificação final

Realização de 2 testes, um no meio do semestre, no horário das aulas teóricas, e o outro no dia de exame da época  normal. 

Fórmula de avaliação: Os estudantes obtêm aprovação, se realizarem as duas provas  (T1 e T2 ) e a média das classificações obtidas for positiva >10.

 
Na época de recurso o exame é uma prova global

Avaliação especial (TE, DA, ...)

O estudante trabalhador pode optar por exame final global como forma de avaliação

Melhoria de classificação

Exame

Observações