Fisicoquímica – David W. Ball – 1ra Edición

L o que a esta pregunta le faltó en extensión, lo tuvo en generar un sentimiento de angustia. Me llevó casi una hora formular una respuesta, que después envié. Mi respuesta generó, a su vez, una docena de respuestas directas, las cuales apoyaban mis afirmaciones. Curiosamente, media docena de las respuestas provenían de estudiantes; la otra mitad, de profesores. Por lo general, decía que la fisicoquímica no era inherentemente más difícil que cualquier otro tema técnico. Es una materia muy matemática, y los estudiantes que hayan aprobado satisfactoriamente los requisitos de matemáticas (normalmente cálculo) todavía pueden encontrar un desafío en la fisicoquímica, ya que ésta requiere la aplicación del cálculo. Los profesores y libros de texto pueden insistir demasiado en las habilidades en matemáticas de los estudiantes y, en consecuencia, muchos estudiantes titubean, no porque no puedan realizar los cálculos químicos, sino porque no entienden las matemáticas.

Asimismo, en algunos casos los mismos libros de texto resultan inadecuados para el nivel de un curso de un año para tercer grado —en mi opinión—. Varios libros de texto contienen tanta información que ahuyentan a los alumnos; muchos de ellos son grandes obras —como obras de consulta—, en el librero de un profesor, o para un estudiante graduado que se prepara para exámenes acumulativos. Pero, ¿qué pasa en el caso de los estudiantes de química no graduados e ingeniería química que cursan fisicoquímica como asignatura principal por primera vez? ¡Es demasiado! Es como emplear la Encyclopaedia Britannica como texto para Historia general. Muy probablemente la EB contiene mucha información que jamás se necesitará, está excedida. Muchos textos de fisicoquímica son buenas obras para quienes ya conocen la fisicoquímica, pero no para quienes intentan aprenderla. Lo que se requiere es un libro que sirva de texto, no como una enciclopedia de fisicoquímica.

Este proyecto constituye un intento de concretar estas ideas. Fisicoquímica pretende ser un libro de texto para el curso de fisicoquímica basado en el cálculo, y de un año de duración, para estudiantes de ciencia e ingeniería que toman la materia como asignatura principal. Ya que se tiene la intención de que se le utilice plenamente, no contiene mucha información (que se puede encontrar en otros libros de fisicoquímiça) que los cursos para estudiantes no graduados no abarcan. Se hace hincapié en los cálculos matemáticos en virtud de que muchos estudiantes han olvidado cómo aplicar el cálculo o podrían consultar el repaso. Sin embargo, no me he olvidado que este libro es un texto de fisicoquímica, no de matemáticas. Muchos libros de fisicoquímica siguen una fórmula para cubrir los temas principales: 1/3 de termodinámica; 1/3 de mecánica cuántica y 1/3 de termodinámica estadística, cinética y otros temas. Este libro se rige por la fórmula general. La sección sobre termodinámica comienza con los gases y culmina con la electroquímica, que abarca una amplia gama convencional de temas.

La sección del capítulo 8 relativa a la mecánica cuántica y sus aplicaciones a átomos y moléculas inicia con una nota de naturaleza más histórica. Por experiencia, los estudiantes tienen poca o ninguna idea de la forma en que surgió la mecánica cuántica y, por consiguiente, no reconocen la importancia de ésta, las conclusiones que se obtienen de ella o, incluso, la necesidad de ella. Por tanto, el capítulo 9 se concentra en la mecánica precuántica, con el fin de que los estudiantes comprendan la ciencia clásica y el hecho de que ésta no puede explicar el universo. Esto conduce a una introducción a la mecánica cuántica y la forma en que proporciona un modelo útil. Siguen varios capítulos de simetría y espectroscopia. En los últimos seis capítulos, la obra abarca la termodinámica estadística (no integrada intencionalmente con la termodinámica fenomenológica), la teoría cinética, la cinética, los cristales y las superficies.

El texto no destina capítulos separadas a la fotoquímica, los líquidos, rayos moleculares, física térmica, polímeros, etc., aunque estos temas pueden mencionarse a lo largo del texto. Esto no se debe a que he considerado estos temas de poca importancia; sencillamente no creo que deban incluirse en un libro de texto de fisicoquímica para estudiantes no graduados. Cada capítulo inicia con una sinopsis del contenido del capítulo. En otros libros de texto el estudiante lee a ciegas, sin saber a dónde lo conducen las deducciones y ecuaciones. De hecho, otros textos incluyen un resumen al final de los capítulos. En éste, se coloca el resumen al principio del capítulo con el fin de que los estudiantes se den cuenta de la dirección hacia donde se dirigen y por qué. Se incluyen numerosos ejemplos a través de los capítulos y se hace hincapié en las unidades en un problema, que tienen la misma importancia que los números. Los ejercicios al final de cada capítulo se separan por sección, de tal manera que al estudiante le sea posible coordinar mejor el material del capítulo con el problema.

Hay alrededor de 1000 ejercicios de final de capítulo para brindar a los estudiantes la oportunidad de practicar los conceptos aprendidos, Aunque algunas deducciones matemáticas se incluyen en los ejercicios, el énfasis se concentra en los ejercicios que obligan a los estudiantes a hacer uso de los conceptos en lugar de deducirlos sencillamente. Esto también ha sido intencional de mi parte. Varias respuestas a los ejercicios se incluyen en una sección de respuestas en la parte posterior del libro. También se incluyen ejercicios de final de capítulo, los cuales requieren programas de matemáticas simbólicas, como MathCad o Maple (o inclusive una calculadora avanzada) con el fin de practicar el manejo de algunos conceptos. Sólo unos cuantos ejercicios por capítulo requieren habilidades más desarrolladas, las cuales pueden aplicarse como tareas de grupo. En el caso de un sistema escolar por cuatrimestres, el material de fisicoquímica casi se divide de forma natural en tres secciones: termodinámica (capítulos 1-8), mecánica cuántica (capítulos 9-16) y otros temas (capítulos 17-22).

En un sistema semestral, los profesores quizás contemplen combinar los capítulos de termodinámica con los últimos capítulos de teoría cinética (capítulo 19) y cinética (capítulo 20) en el primer periodo e incluir los capítulos 17 y 18 (termodinámica estadística) y los capítulos 21 y 22 (sólidos cristalinos y superficies) con los capítulos de mecánica cuántica en el segundo periodo. Advertimos al profesor que, en un periodo de un año, debe ser capaz de abarcar todo el libro —y sentirse libre de complementarlo con temas especiales según crea conveniente. A los estudiantes les decimos que, en un periodo de un año deben poder leer la totalidad del libro, lo cual también pueden lograr. Si se desea una enciclopedia de fisicoquímica, éste no es un libro conveniente. Existen otras obras conocidas que satisfacen dicha necesidad. Espero que estudiantes y maestros aprecien por igual esta obra como libro de texto de fisicoquímica.