QUÍMICA FÍSICA [PDF]
Autor: Thomas Engel - Philip Reid
Pearson Education
PRESENTACIÓN
Este libro se ha ido elaborando a lo largo de muchos años de enseñanza e investigación en Química Física para conseguir un libro de texto que fuera accesible a los estudiantes y demostrara que la Química Física es un campo moderno, vital y en evolución. La audiencia objetivo es la de estudiantes de Licenciatura, fundamentalmente de Química, Bioquímica e Ingeniería Química, así como los estudiantes de Ciencias Ambientales y Ciencias Biológicas. Los siguientes objetivos, ilustrados con breves ejemplos, subrayan los rasgos distintivos de este libro.
Centra la atención en la enseñanza de los conceptos fundamentales. Se exploran los principios centrales de la Química Física centrando la atención en las ideas fundamentales y entonces se extiende esas ideas a una variedad de problemas. Por ejemplo, se puede conseguir una buena comprensión de la Mecánica Cuántica a partir de cuatro sistemas básicos: la partícula en la caja, el oscilador armónico, el rotor rígido y el átomo de hidrógeno. Por tanto, hay que tener cuidado en explicar y desarrollar estos sistemas totalmente para proporcionar una base sólida al estudiante. Se han formulado aproximaciones similares para otras áreas de la Químcia Física. El objetivo es construir una base sólida para la comprensión de los estudiantes, más que cubrir una amplia variedad de temas con un grado de detalle modesto.
Ilustra la relevancia de la Química Física en el mundo que nos rodea. Muchos estudiantes se esfuerzan para conectar los conceptos de la Química Física con el mundo que los rodea. Para conseguir este objetivo se incluyen Problemas Ejemplo y temas específicos para ayudar a los estudiantes a establecer esta conexión. Se discuten las células de combustible, refrigeradores, máquinas térmicas y máquinas reales en conexión con la segunda ley de la Termodinámica. Muchos fenómenos cotidianos no se pueden comprender sin la Mecánica Cuántica. El modelo de la partícula en una caja se usa para explicar por qué los metales conducen la electricidad y por qué los electrones de valencia son importantes, en lugar de los internos, para la formación del enlace químico. Se usan ejemplos para mostrar que la espectroscopía como la conocemos, los láseres que se usan para leer los códigos de barras y los CD, son inimaginables sin los niveles de energía discretos. Se hace todo los posible para conectar las ideas fundamentales con aplicaciones que son familiares a los estudiantes.
Presenta la excitante nueva ciencia del campo de la Química Física. La Química Física se sitúa al frente de muchas áreas emergentes de la investigación química moderna. Recientes aplicaciones del comportamiento cuántico incluyen la ingeniería de los huecos de bandas, puntos cuánticos, pozos cuánticos, teletransporte y computación cuántica. La espectroscopía de moléculas únicas ha proporcionado una comprensión profunda de la cinética química y la catálisis heterogénea se ha beneficiado enormemente de los estudios mecanísticos que se han llevado a cabo usando las técnicas de la moderna ciencia de superficies. La electroquímica a escala atómica ha sido posible gracias a la microscopía túnel de barrido. Se resalta en el texto el papel de la Química Física en estas y otras áreas emergentes.
CONTENIDO
1 Conceptos fundamentales de Termodinámica
2 Calor, trabajo, energía interna, Entalpía y la primera ley de la Termodinámica
3 La importancia de las funciones de estado: energía interna y entalpía
4 Termoquímica
5 Entropía y la segunda y tercera leyes de la Termodinámica
6 Equilibrio químico
7 Las propiedades de los gases reales
8 Diagramas de fases y estabilidad relativa de sólidos, líquidos y gases
9 Disoluciones ideales y reales
10 Disoluciones de electrolitos
11 Células electroquímicas, de combustible y baterías
12 De la Mecánica Clásica a la Mecánica Cuántica
13 La ecuación de Schrödinger
14 Los postulados de la Mecánica Cuántica
15 El uso de la Mecánica cuántica en sistemas simples
16 La partícula en la caja y el mundo real
17 Operadores que conmutan y que no conmutan y las sorprendentes consecuencias del entrelazamiento
18 Un modelo mecanocuántico para la vibración y rotación de las moléculas
19 Espectroscopía vibracional y rotacional de moléculas diatómicas
20 El átomo de hidrógeno
21 Átomos polielectrónicos
22 Ejemplos de espectroscopía que implica a los átomos
23 El enlace químico en H12 y H2
24 Enlace químico en moléculas diatómicas
25 Estructura molecular y niveles de energía de moléculas poliatómicas
26 Espectroscopía electrónica
27 Química computacional
28 Simetría molecular
29 Espectroscopía de resonancia magnética nuclear
30 Probabilidad
31 La distribución de Boltzmann
32 Conjuntos y funciones de partición molecular
33 Termodinámica estadística
34 Teoría cinética de gases
35 Fenómenos de transporte
36 Cinética química elemental
37 Mecanismos de reacciones complejas
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