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Período Atual
2017/2


Disciplina - Listagem de Ementa/Programa
Disciplina: 206571 - Fundamentos de Físico-Química
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Graduação

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Órgão: IQD - Instituto de Química
Código: 206571
Denominação: Fundamentos de Físico-Química
Nível: Graduação
Vigência: 1971/2
Pré-req: IQD-114081 Fundamentos de Química E
MAT-113034 Cálculo 1 OU
IQD-114782 QUIMICA GERAL E INORGANICA E
MAT-113034 Cálculo 1 OU
IQD-114626 QUIMICA GERAL TEORICA E
MAT-113034 Cálculo 1 OU
IQD-114081 Fundamentos de Química E
MAT-113018 MATEMATICA 1 OU
IQD-114782 QUIMICA GERAL E INORGANICA E
MAT-113018 MATEMATICA 1 OU
IQD-114626 QUIMICA GERAL TEORICA E
MAT-113018 MATEMATICA 1
Ementa:

Estudo do comportamento p,V,T da matéria nos estados gás, líquido e sólido. Primeiro Princípio da Termodinâmica. Energia. Calor e trabalho. Princípio de Conservação de Energia. Entalpia e energética das reações químicas. Máquinas térmicas e o surgimento do Segundo Princípio. Entropia. Espontaneidade e energia livre.

Potencial químico de misturas. Substâncias puras e equilíbrio de fases. Diagramas de fases. Soluções ideais e propriedades coligativas. Soluções diluídas ideais. Misturas binárias. Equilíbrio em sistemas não ideais. Equação de Clapeyron. Equação de Clausius-Clapeyron. Regra das fases.

Cinética Química. Leis empíricas e mecanismos. Teoria das colisões e do complexo ativado.

Programa:

Módulo I

Variáveis de estado: Volume, temperatura, pressão. Conceitos, medidas e unidades.

Conceitos de sistemas, fronteira e vizinhança. Estado do sistema, variáveis de estado e mudanças de estado. Energia, conceitos e unidades. Calor e trabalho, conceitos e unidades. Energia interna, conceitos.

Trabalho de expansão e compressão isotérmica irreversível e reversível. Expansão e compressão adiabática do gás ideal irreversível e reversível. Comportamentos p x V nos processos adiabático x isotérmico.

Calorimetria. Capacidades caloríficas a V e p constantes, Cv e Cp. Entalpia. Diferenciais parciais : variação da energia interna com T (V constante) e variação da entalpia com T (p constante). Relação entre Cp e Cv. Diferenciais totais da energia interna e entalpia. Mudanças padrão de entalpia de fusão, vaporização, sublimação, atomização e ligação. Entalpias padrão de reação e de formação. Lei de Hess. Variação da entalpia de reação com a temperatura e a Lei de Kirchoff.

Máquinas Térmicas e o ciclo de Carnot. Rendimento termodinâmico das máquinas térmicas. Ciclos com 1 fonte térmica, enunciados de Kelvin e Clausius.

Entropia. Definição de Clausius. Desigualdade de Clausius. Enunciado atual para entropia de sistema isolado. Interpretação de S. Variações de Entropia no sistema, vizinhanças e sistema global isolado. Entropia em processos isotérmicos e adiabáticos, reversíveis e irreversíveis. Variação da entropia com a temperatura em processos a pressão constante e em processos a volume constante. Entropias padrão e entropias padrão de reação. Variação da entropia padrão de reação com temperatura.



Módulo II

Espontaneidade e Equilíbrio. Energia livre de Gibbs (G) e Helmholtz (A), a direção espontânea dos processos físico-químicos. Variações da energia livre com temperatura e pressão. Energia livre padrão e energia livre padrão de reação. Definição de potencial químico. Estudos de casos: cálculo de energia livre e constante de equilíbrio em reações e sua variação com temperatura e pressão, predição das condições que favorecem a espontaneidade da reação.

Cinética. Leis empíricas. Velocidade das reações. Ordem de reação. Reações de primeira ordem, meias-vida e reações de segunda ordem. Dependência da velocidade na temperatura. Reações com intermediário. Cinética de reações complexas. Catálise. Aspectos teóricos da cinética química. Energia de ativação. Teoria de colisões. Teoria do estado de transição. Entropia e energia livre de ativação.



Módulo III

Transformações físicas de substâncias puras. Diagramas de fases (DF) de substâncias únicas; transições de fase; dependência da estabilidade de fases com a temperatura e a pressão; efeito da pressão na pressão de vapor. Equação de Clapeyron. Equilíbrios sólido-líquido e líquido-vapor. Equação de Clausius-Clapeyron. Equilíbrios sólido-vapor.

Propriedades de misturas simples. Volume molar parcial. Equação de Gibbs-Duhem. Energia de Gibbs de uma mistura. Potencial químico de líquidos. Soluções ideais/ Lei de Raoult. Soluções ideais diluídas/ Lei de Henry. Propriedades de soluções/coligativas. Elevação do ponto de ebulição. Redução (abaixamento) do ponto de congelação. Solubilidade/ osmose. Atividade.

Diagramas de fases, componentes e graus de liberdade.

Regra de fases. Sistemas de um componente. Sistemas de dois componentes. Interpretação de diagramas. Diagramas composição-temperatura. Azeótropos. Líquidos imiscíveis. DF líquido-líquido. Temperaturas críticas. DF líquido-sólido. Diagramas de três componentes.



Bibliografia:

1. P. W. Atkins, Físico-Química, Rio de Janeiro, LTC, o Atkins de FQ já está na 9a edição (2012). Verifiquem com seus colegas os volumes convenientes.

2. Peter Atkins; Julio de Paula; Ronald Friedman - Quanta, Matéria e Mudança - Uma Abordagem Molecular para a Físico-Química - Vol. 1 - 2011. Ed. LTC (GRUPO GEN).

3. G. W. Castellan, Fundamentos de Físico-Química, Rio de Janeiro, Ed. LTC 1986. (Muito antigo, mas há exemplares na Biblioteca Central...)

4. Walter J. Moore; "Físico-Química"; Vol.1 e 2, Editora Edgard Blücher LTDA, 4a ed., 1976. (Muito antigo, mas há exemplares na Biblioteca Central...)

5. I. R. Levine, Physical Chemistry, NY, 5ªedição, McGraw Hill, 2001

6. Resumos do Prof. João Batista Lopes. http://vsites.unb.br/iq/lqc/Joao/eqcin

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