FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES Y CINÉTICA QUÍMICA (1487)

FACULTAD DE QUÍMICA.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.

DEPARTAMENTO DE FISICOQUÍMICA.

FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES Y CINÉTICA QUÍMICA (1487)

CARRERA: QUÍMICA DE ALIMENTOS.

OBJETIVOS GENERALES DE APRENDIZAJE.

Al finalizar el curso los alumnos serán capaces de:

 Definir los conceptos fundamentales de la cinética química, para el estudio de la influencia de las variables que afectan al comportamiento de un sistema reactivo, y su aplicación en el estudio de la estabilidad de un producto alimenticio.

 Explicar los principios fisicoquímicos que se aplican en el estudio de la naturaleza, comportamiento y estabilidad de sistemas coloidales (emulsiones y dispersiones alimenticias)

CONTENIDO DEL CURSO TEÓRICO.

UNIDAD 1. CINÉTICA QUÍMICA.

OBJETIVOS:

Al finalizar la unidad los alumnos serán capaces de:

 Definir y explicar con sus palabras los conceptos fundamentales de la cinética química.

 Obtener experimentalmente e interpretar datos cinéticos, para el estudio de la influencia de las variables que afectan al comportamiento de un sistema reactivo.

 Citar algunos ejemplos de la aplicación de la cinética química en el campo de la ciencia de alimentos.

TEMA 1. CONCEPTOS BÁSICOS Y LEYES EMPÍRICAS DE LA CINÉTICA QUÍMICA.

1.1 Interpretación y definición de los términos: rapidez de reacción, constante de rapidez, orden de reacción, molecularidad, reacción elemental, mecanismo de reacción, etapa determinante de rapidez, tiempo de vida media y ley experimental de rapidez.

1.2 Determinación de la ley experimental de rapidez. Determinación del orden de reacción: efecto de la concentración de los reactivos sobre la rapidez de reacción:

a) Ecuaciones integradas de orden cero, primero, segundo y “n” orden. Manejo del método integral para obtener el orden respecto al tiempo (nt)

b) Método diferencial: obtención de los órdenes respecto al tiempo (nt) y a la concentración (nc)

c) Determinación del orden por el método de la vida media.

d) Comparación de métodos. Ventajas y desventajas de cada uno.

e) Ejemplos de reacciones de importancia en el campo de los alimentos.

Bibliografía *: 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 12 (vol 1) al 16 (vol 2), 17 al 21 y 25.

TEMA 2. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO TEÓRICO O MOLECULAR DE LA CINÉTICA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS.

2.1 Efecto de la temperatura sobre la rapidez de reacción:

a) Teoría de Arrhenius. Determinación de la energía de activación y el factor de frecuencia. Su aplicación en el estudio de la estabilidad de productos alimenticios y en la determinación de la fecha de caducidad de alimentos.

b) Teoría de las colisiones. Número de colisiones y factor de probabilidad.

c) Teoría de la rapidez absoluta. Factor universal de frecuencia, entalpía, entropía y energía libre en el estado de transición.

d) Comparación de las tres teorías.

2.2 Reacciones en solución. Efecto cinético salino primario.

Bibliografía: 2, 3, 4 al 8, 10, 11, 12 (vol 1 y 2) al 16 (vol 2), 17 al 21 y 25.

TEMA 3. REACCIONES CATALÍTICAS.

3.1 Reacciones catalíticas.

a) Interpretación de los términos: catálisis, catalizador, inhibición, inhibidor, catálisis homogénea, heterogénea y enzimática.

b) Comparación de reacciones catalíticas con reacciones en ausencia del catalizador.

c) Determinación del orden respecto al catalizador.

3.2 Catálisis homogénea. Efecto de pH.

3.3 Catálisis heterogénea.

3.4 Catálisis enzimática.

a) Ecuación de Michaelis-Menten y corrección de Briggs y Haldane.

b) Enzimas alostéricas y modelos de Monod-Wyman y Changeux (MWC) y de Koshland-Nemethy y Filmer (KNF)

Bibliografía: 2, 3, 4 al 8, 10, 11, 12 (vol 1 y 2) al 16 (vol 2), 17 al 21 y 25.

UNIDAD 2. QUÍMICA DE SUPERFICIES.

OBJETIVOS:

Al finalizar la unidad los alumnos serán capaces de:

 Enlistar y definir los fenómenos superficiales. Ejemplos de aplicaciones al campo de los alimentos.

 Explicar con sus palabras en qué consisten los fenómenos superficiales y qué factores los afectan.

TEMA 1. TERMODINÁMICA DE SISTEMAS CON INTERFASE.

1.1 Fenómenos de intercara. Definición, tipos de superficies e importancia.

1.2 Tensión superficial. Definición. Energía libre de superficie y trabajo superficial. Ecuaciones de estado en superficies. Variables que la afectan. Medición de la tensión superficial. Ecuación de Young-Laplace. Ángulos de contacto. Ecuación de Gibbs-Duhem.

1 3 Trabajos de adhesión, y de cohesión. Coeficiente de extensión (esparcimiento)

1.3 Adsorción. Definición. Factores que afectan a la cantidad adsorbida. Tipos de adsorción

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