Introduzir ao aluno a Termodinâmica nos seus conceitos e a sua formulação matemática para, a seguir, aplicá-la no estudo de sistemas químicos.
Estudos dos gases. Leis da Termodinâmica. Energia Livre. Transformações Físicas de Substâncias Puras. Misturas Simples. Diagramas de fase. Equilíbrio Químico.
1) Estudos dos gases: Equação de estado, gases ideais. Interações moleculares, gases reais. Equação virial. Equação de van der Waals. 2) 1ª Lei da Termodinâmica: Calor, trabalho e energia interna. Formulação da 1ª Lei. Funções de Estado e Variações nas Funções de Estado. Entalpia. Capacidades Caloríficas. Mudanças de Estado. Experiências de Joule e de Joule-Thomson. Termoquímica: Calor de formação, lei de Hess, variação do calor de reação com a temperatura. 3) 2ª Lei da Termodinâmica: limitações da 1ª Lei. Entropia e a 2ª Lei. Cálculos envolvendo entropia. Ciclo de Carnot e eficiência. Conceituação molecular de entropia. 3ª Lei. 4) Energia Livre: energia de Gibbs e energia de Helmholtz. Condições de espontaneidade. A equação fundamental da Termodinâmica. Relações de Maxwell. Propriedades da energia de Gibbs. 5) Transformações Físicas de Substâncias Puras: Diagramas de Fase. Estabilidade de Fases e Transições de Fase. Descrição matemática. 6) Misturas Simples: Propriedades molares parciais. Termodinâmica de mistura. Potencial Químico. Soluções: misturas e propriedades coligativas. Atividades. Soluções iônicas: teoria de Debye-Hückel. 7) Diagramas de Fase: A regra das fases. Sistemas binários: equilíbrio líquido-vapor; equilíbrio líquido-líquido; equilíbrio sólido-líquido. 8) Equilíbrio Químico: descrição do equilíbrio; efeito da pressão e da temperatura na constante de equilíbrio; equilíbrio entre fases condensadas. Eletroquímica: meia-reações e eletrodos; tipos de células; força eletromotriz e potenciais padrão. Equação de Nernst. Aplicações. OBSERVAÇÃO: Para cursar a disciplina de forma satisfatória é necessário que o aluno tenha conhecimento básico dos conteúdos abordados nas disciplinas MAT2110 - Cálculo I para Química e MAT2127 - Cálculo II para Química.
1) P. Atkins & J. de Paula, “Físico-Química”, 10ª Edição, 2 vols., Ed. LTC, RJ (2018). 2) D.W. Ball, Físico-Química, 2 vols. Cengage Learning, SP (2005). 3) R. Chang, Fisico-Química - para as ciências químicas e biológicas, 3ª Ed., 2 vols., Ed. McGrawHill, Bogotá (2009). 4) D.A. McQuarrie e J.D. Simon, Physical Chemistry - A Molecular Approach, University Science Books, Mill Valley (1999). Artigos e outros textos podem ser indicados durante o curso.
