Cronograma de Actividades de Electroquímica Sem. 2015-1

Semana Mes Fecha Horas Actividad

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5 3 Inicio del Curso: Presentación general

1. INTRODUCCIÓN: Panorama de la Electroquímica actual 7

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2. PROPIEDADES DE CONDUCTIVIDAD DE ELECTRODOS Y DE ELECTROLITOS (TRANSPORTE DE IONES EN DISOLUCIONES) 2.1 Revisión de conceptos de electricidad básica (unidades; ley de Ohm; resistencia y resistividad; conductores, semiconductores, aislantes, la resistencia en los aparatos de medición; resistencia, intensidad de corriente y diferencia de potencial en serie y en paralelo; amplificadores operacionales)

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3 2.2. Migración, difusión y convección. La corriente iónica; conceptos y determinación experimental de conductividad en electrolitos. Ley de Kolhlraush, electrolito soporte. 2.3 Leyes de Faraday 21

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3. TERMODINÁMICA ELECTROQUÍMICA 3.1. Celdas espontáneas y no espontáneas. (Galvánicas y electrolíticas). Producción de energía eléctrica y producción de energía química. 28

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3.2. Potencial electroquímico. Potencial químico y potencial eléctrico en las funciones U y G. Definición de potencial electroquímico para la reacción de transferencia de carga. Concepto de actividad iónica y su relación con la concentración. Ley límite de Debye-Hückel.

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9 1.5 PRIMER EXAMEN PARCIAL (Temas 1 y 2) Terminar 1ª Serie de Problemas hasta 8 de septiembre a las 22 horas

11 1.5 3.3. Potencial estándar de reducción. Electrodo normal de hidrógeno, Potencial de celda. Diagramas y convenciones.

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3.4. Equilibrio electroquímico. Ecuación de Nernst. (funciones termodinámicas y el potencial, relación con la temperatura; constante de equilibrio; coeficiente de actividad; celdas de concentración, etc.). Mediciones electroquímicas para la confirmación experimental de la 3ª ley de la termodinámica. 18

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3 3.5. Electrodos. Clasificación y descripción. 3.6. Predominio de especies en relación con el potencial (p. ej.: pH vs E)

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4. DOBLE CAPA ELECTROQUÍMICA. Modelos de doble capa (Helmholtz, Stern, Gouy-Chapman, Bockris-Davanathan-Muller). La interfase electrificada (corriente no faradaica o capacitiva). 2

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3 5. CINÉTICA ELECTROQUÍMICA 5.1. Curvas de polarización. Descripción, convenciones y ejemplos experimentales. Equipo experimental y celda de tres electrodos. 9

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14 1.5 SEGUNDO EXAMEN PARCIAL (Temas 3 y 4) Terminar 2ª Serie de Problemas hasta 13 de octubre a las 22 horas

16 1.5 5.2. Sobrepotencial. Definición de polarización y sobrepotencial. Definición y ejemplos de electrodos polarizables, semipolarizables y no polarizables.

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5.3. Rapidez de reacción. (corriente faradaica y su relación con la rapidez de reacción;

el electrón como reactivo; procesos de electrodo y etapa determinante de la reacción:

adsorción, transferencia de carga, desorción y/o formación de nuevas fases, etc.)

5.4. Densidad de corriente de intercambio al equilibrio. Definiciones. 5.5. Ecuación de

Butler-Volmer. Introducción al modelo de complejo activado aplicado a la reacción de

transferencia de carga. La constante de rapidez de reacción electroquímica. Energía de

activación electroquímica. Factor de simetría.

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5.6. Ecuación de Tafel. Aproximación de alto campo de la ecuación de Butler-Volmer.

Determinación de densidad de corriente de intercambio al equilibrio.

5.7. Relación entre los materiales de electrodo y la cinética de reacción. Se propone tomar como ejemplo la reacción de desprendimiento de hidrógeno sobre diferentes materiales de electrodo.

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6. TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS. INTRODUCCIÓN A LA VOLTAMPEROMETRÍA CÍCLICA 6.1. Mecanismos de reacción (reversible e irreversible). Las técnicas electroquímicas de laboratorio en la investigación de propiedades fisicoquímicas (termodinámica y cinética) de las reacciones de electrodo. Mecanismos de reacción (reversible e irreversible). Descripción de la Voltamperometría cíclica y su potencialidad en la investigación de mecanismos de reacción, reversibilidad o irreversibilidad de la reacción redox.

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7. APLICACIONES (SEMINARIOS O PRESENTACIONES DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DESARROLLADOS POR LOS ALUMNOS) 7.1. Temas de exposición: corrosión, electroanalítica, síntesis electroquímica, electrodepósitos metálicos, síntesis inorgánica, síntesis orgánica, electrocatálisis, ingeniería electroquímica, electroquímica industrial, bioelectroquímica, pilas y celdas de combustible, control y remediación ambiental, fotoelectroquímica, etc.

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18 1.5 TERCER EXAMEN PARCIAL (Temas 5, 6 y 7)

Terminar 3ª Serie de Problemas hasta el 17 de noviembre a las 22 horas

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7.1. Temas de exposición: corrosión, electroanalítica, síntesis electroquímica, electrodepósitos metálicos, síntesis inorgánica, síntesis orgánica, electrocatálisis, ingeniería electroquímica, electroquímica industrial, bioelectroquímica, pilas y celdas de combustible, control y remediación ambiental, fotoelectroquímica, etc.

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EVALUACIÓN:

La calificación final será el promedio de las calificaciones que obtenga el estudiante en los siguientes aspectos:

Participación en clase (hasta 10 décimas extra en el promedio final) Proyecto final de investigación Tres Parciales a libro cerrado Departamental

10% 20% 60% 20%

Para exentar el examen Ordinario A y Ordinario B el alumno deberá obtener una calificación de 8.0. IMPORTANTE: Los exámenes parciales serán en el SICA 3. Por falta de cupo en los SICA´s, no hay cambio de fecha de exámenes parciales. La fecha del Examen Departamental de Electroquímica será el viernes 31 de octubre de 14 a 16 horas en el SICA 1, 2, 3 y en el Salón Inteligente.

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: 1. Atkins, Fisico Química, 3ª. Ed. USA, Addison Wesley, 1991. 2. Levine, Ira N., Fisicoquímica, 4ª. Edición, México, D. F., McGraw Hill, 1998. 3. Castellan, G.W., Fisicoquímica, 2ª Edición, México, D.F., Pearson, 1998. 4. Chang, R., Fisicoquímica, 3ª Edición, México, D.F., 2008. 5. Laidler, K.J. y J.H. Meiser, Fisicoquímica, México, D.F., CECSA, McGraw Hill, 2005. 6. Paunovic, M. y M. Schlesinger, Fundamentals of Electrochemical Deposition, 2nd Edition, Wiley Interscience, USA, 2006. LIBROS DE CONSULTA: 1. Bockris, John O' M., Modern Electrochemistry, 2nd Ed. NY, Plenum, 1997. 2. Coeuret, Introducción a la Ingeniería Electroquímica, Edit. Reverté, 1992. 3. Pletcher, D., First course in Electrode Processes, The Electrosynthesis Company, 1991. 4. Pletcher, Dereck, Industrial Electrochemistry, London, Chapman & Hall, 1990.