Esta asignatura se imparte en el segundo curso de los Grados de Biología, Bioquímica y Biología Molecular y Biotecnología. En ella se aborda el estudio de los fundamentos de la termodinámica química, de la cinética química y de los equilibrios iónicos en disolución. Su adecuado desarrollo requiere el conocimiento previo de conceptos de Química General. Sus contenidos aportan conceptos básicos para el estudio de las propiedades del equilibrio y evolución de sistemas bioquímicos más complejos. Es de aplicación en diversas asignaturas de los grados mencionados en las que, en alguna medida, se tratan cambios en la naturaleza de la materia.

En esta asignatura se introduce a los alumnos en los conceptos básicos de Cinética y Termodinámica. Asimismo se incluyen los fundamentos del equilibrio químico y se abordan los equilibrios iónicos y sus aplicaciones.

Cinética Química Velocidad de reacción. Ecuaciones de velocidad y orden de reacción. Cambio de las concentraciones con el tiempo. Teoría de las colisiones y del complejo activado. Dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura. Mecanismos de reacción y catálisis

Entropía y energía libre de Gibbs . Concepto de entropía. Entropía a nivel molecular Segundo Principio de la Termodinámica. Energía libre de Gibbs. Variación de energía libre de Gibbs y espontaneidad de las reacciones. Tercer Principio

Disoluciones y propiedades de disoluciones. Tipos de disoluciones. Propiedades molares parciales. Los sistemas multicomponentes y el potencial químico

Disoluciones no ideales Actividad y coeficiente de actividad. Disoluciones de electrolitos. Teoría Debye-Hückel .Propiedades coligativas. Presión osmótica

Equilibrios de fase en sistemas multicomponente Clases de diagramas. Aplicaciones a sistemas biológicos.

Equilibrio químico La constante de equilibrio. Influencia de la temperatura en la constante de equilibrio . Principio de Le Chatelier. Equilibrio químico en disoluciones no electrolíticas. Equilibrio químico en disoluciones de electrolitos. Potencial electroquímico Reacciones acopladas

Equilibrios ácido-base Equilibrios en disolución. Producto iónico del agua. Disoluciones neutras, ácida y básicas. Concepto de pH. Modelos ácido-base. Ácidos y bases fuertes y débiles: Ka y Kb. Grado de ionización. Ácidos polipróticos. Indicadores. Propiedades ácido-base de las sales: hidrólisis. Reacciones ácido- Base. Valoraciones. Disoluciones amortiguadoras. Capacidad amortiguadora. Aplicaciones de interés biológico.

Equilibrios de formación de complejos Iones complejos y compuestos de .coordinación. Estabilidad de los complejos y constantes de equilibrio.

Equilibrios de solubilidad Reacciones de precipitación. Solubilidad y producto de

Equilibrios redox Conceptos básicos. Electroquímica. Serie electromotriz: semirreacciones y potenciales de electrodo. Aplicaciones. Reacciones espontáneas: pilas. Fuerza electromotriz y energía libre. Efecto de la concentración sobre el voltaje: Ecuación de Nernst.

Termodinámica y termoquímica Primera ley de la termodinámica. Energía interna y entalpia.

Equilibrios de fases de sustancias puras Equilibrio líquido-vapor. Presión de vapor. Equilbrios sólido-líquido. Equilibrio sólido-vapor. Diagrama de fases.



Contenidos Programa:



1.- Termoquímica.

Primera ley de la termodinámica. Energía interna y entalpia. Entalpias de reacción y de formación . Ley de Hess. Entalpia formación estandar. Calores disolución y dilución. Entalpias y energías de enlace.



2.- Entropía y energía libre de Gibbs .

Concepto de entropía. Entropía a nivel molecular Segundo Principio de la Termodinámica. Energía libre de Gibbs.Variación de energía libre de Gibbs y espontaneidad de las reacciones. Tercer Principio.



3 .- Equilibrio químico.

Energía libre y constante de equilibrio. Equilibrios en disolución. Factores que afectan al equilibrio.



4..- Equilibrio de fases en sistemas de un componente

Equilibrio líquido-vapor. Equilibrio sólido-líquido. Equilíbrio sólido-vapor. Diagramas de fases.



5. Equilibrio electroquímico.

Serie electromotriz: semirreacciones y potenciales de electrodo. Células galvánicas. Ecuación de Nernst.

. Fuerza electromotriz y energía libre



6. Disoluciones y propiedades de disoluciones.

Tipos de disoluciones. Propiedades molares parciales. Los sistemas multicomponentes y el potencial químico. Propiedades termodinámicas de las disoluciones ideales. Disoluciones no ideales. Actividad y coeficiente de actividad. Disoluciones de electrolitos..Propiedades coligativas. Presión osmótica



7. Equilibrios de fase en sistemas multicomponente.

Clases de diagramas. Aplicaciones a sistemas biológicos.



8. Cinética química .

Velocidad de reacción. Ecuaciones de velocidad y orden de reacción. Cambio de las concentraciones con el tiempo. Influencia de la temperatura.. Mecanismos de reacción. Catálisis. Catálisis enzimática.



9.- Equilibrios ácido-base.

Equilibrios en disolución. Producto iónico del agua. Disoluciones neutras, ácida y básicas. Concepto de pH. Modelos ácido-base. Ácidos y bases fuertes y débiles: Ka y Kb. Grado de ionización. Ácidos polipróticos. Indicadores. Propiedades ácido-base de las sales: hidrólisis. Reacciones ácido- Base. Valoraciones. Disoluciones amortiguadoras. Capacidad amortiguadora. Aplicaciones de interés biológico.



10.- Equilibrios de formación de complejos.

Iones complejos y compuestos de .coordinación. Estabilidad de los complejos y constantes de equilibrio.



11.- Equilibrios de solubilidad.

Reacciones de precipitación. Solubilidad y producto de Solubilidad. Factores que afectan la solubilidad.



12.- Equilibrios de oxidación-reducción.

Sistemas redox biológicos. Cálculo de las constantes de equilibrio redox. Potencial de equilibrio. Potencial condicional. Aplicaciones del equilibrio de oxidación-reducción.





Distribución de créditos:

Temas 1-8 (4 ECTS) Temas 9-12 (2 ECTS)

Las prácticas de aula consisten en la resolución de cuestiones teóricas y problemas.



La realización de las prácticas de laboratorio es obligatoria.

• Final Assessment System
• Tools and qualification percentages:
  • Written test to be taken (%): 80
  • Realization of Practical Work (exercises, cases or problems) (%): 10
  • Prácticas de laboratorio (%): 10

EVALUACION



Se valorarán fundamentalmente los siguientes aspectos:

-grado de conocimiento de los contenidos

-capacidad de análisis y crítica de los resultados obtenidos en ejercicios y problemas

-claridad en los razonamientos



Para ello, se considerarán como actividades evaluables las siguientes:



- la asistencia activa en las tareas presenciales

- el seguimiento de las tareas no presenciales

- la resolución de los problemas planteados

- la presentación de los trabajos requeridos

- la realización de los exámenes teóricos



En la nota final, el resultado de la prueba teórica-práctica escrita supondrá un máximo del 80%. El resto de actividades evaluables supondrá un mínimo del 20% de la nota final.

Los criterios de evaluación en la convocatoria extraordinaria serán los mismos que en la ordinaria. Se guardarán las calificaciones de las prácticas de laboratorio y de los trabajos requeridos, obtenidas en el año académico en curso.

- El material básico para seguir las clases magistrales se encuentra en la plataforma Moodle.
- Se entregará una colección de problemas para realizar las prácticas de aula y los trabajos evaluables.
- Se facilitará el protocolo de las prácticas con antelación a su realización en el que se incluyen, entre otros apartados, las preguntas que el alumno debe de responder.
- La bata y las gafas de laboratorio son obligatorias para la realización de las prácticas.

Basic bibliography

- R.H. Petrucci, W.S. Harwood y F.G. Herring, Química General, (8ª Ed.), Prentice Hall, Madrid, 2003

- UEUko Kimika Saila "Kimika Orokorra". Udako Euskal Unibertsitatea, 1996.

- P. Atkins, J. de Paula: Physical Chemistry for the Life Sciences, Ed. Oxford Univ. Press, 3ª ed., 2006.

In-depth bibliography

- D.W. Oxtoby, N.H. Nachtrieb, Principles of Modern Chemistry, (5th ed.), 2002
- I. R. Levine, Fisicoquímica, vols. 1 y 2. 5º ed. Ed. Mac Graw Hill (2004).
- M. Silva, J. Barbosa, Equilibrios Iônicos y sus Aplicaciones Analíticas, Síntesis, 2002.
- R.J.Silbey, R.A.Alberty, Kimika fisikoa, Servicio editorial UPV/EHU, 2006.
- Daniel C. Harris, Análisis Químico Cuantitativa, ed. Reverté, 3ª ed,
- I.Urretxa y J.Iturbe, Kimikako Problemak¿ Udako Euskal Unibertsitatea, 1999.
- N. C. Price, et al.: Priciples and Problems in Physical Chemistry for Biochemists, Ed. Oxford Univ. Press, 3ª ed.

Journals

Journal of Chemical Education

Web addresses

http://webbook.nist.gov/chemistry/
http://www.chem1.com/acad/webtext/virtualtextbook.html