Fisicoquímica de materiales

-Comprender la relación entre propiedades macroscópicas de los materiales y los átomos/moléculas individuales.


-Conocer e interpretar desde un punto de vista químico-físico las propiedades mecánicas, eléctricas, térmicas, magnéticas y ópticas de los materiales.

Tema 1. Propiedades mecánicas de los metales.
Introducción. Conceptos de esfuerzo y deformación. Comportamiento bajo cargas uniaxiales. Anelasticidad. Propiedades elásticas de los materiales. Propiedades de tracción. Deformación por compresión, por cizalladura y torsional. Dureza. Variabilidad de las propiedades de los materiales.

Tema 2. Propiedades químicas.
Introducción.Corrosión de metales: consideraciones electroquímicas, velocidad de corrosión, pasividad, formas de corrosión, prevención contra la corrosión. Corrosión de cerámicas. Degradación de polímeros.

Tema 3. Propiedades eléctricas.
Introducción. Conducción electrónica e iónica. Estructura de bandas de energía de los sólidos y conducción. Movilidad de los electrones. Resistividad eléctrica de los metales. Características eléctricas de las aleaciones comerciales. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos. Influencia de la temperatura. Efecto Hall. Conducción eléctrica en cerámicas iónicas y en polímeros. Comportamiento dieléctrico. Ferroelectricidad. Piezoelectricidad.

Tema 4. Propiedades térmicas.
Introducción. Capacidad calorífica. Dilatación térmica. Conductividad térmica. Tensiones térmicas.

Tema 5. Propiedades magnéticas.
Introducción. Diamagnetismo y paramagnetismo. Ferromagnetismo. Antiferromagnetismo y ferrimagnetismo. Influencia de la temperatura. Dominios e histéresis. Materiales magnéticos blandos y duros. Almacenamiento magnético. Superconductividad.

Tema 6. Propiedades ópticas.
Introducción. Propiedades ópticas de los metales. Propiedades ópticas de materiales no metálicos. Refracción y reflexión. Absorción y transmisión. Opacidad y translucidez. Aplicaciones de fenómenos ópticos: luminiscencia, fotoconductividad, láseres, etc.

Práctica: Síntesis y fotooxidación de nanopartículas de Au mediante clústeres de Ag.

Bibliografía básica:

P.M. Woodward, P. Karen, J.S.O. Evans y T. Vogt, Solid State Materials Chemistry, 2021, Cambridge University Press.

B. D. Fahlman, Materials Chemistry, 2 ed., 2010, Springer.

W. D. Callister, Materials Science and Engineering, 8 ed., 2010 Wiley.

J. F. Shackelford, Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros, 7ª Edición, 2010 Pearson

Poole, Charles P. y Owens, Frank J. Introducción a la nanotecnología. Reverté , Barcelona 2007.

Nanomaterials chemistry: recent developments and new directions / edited by C. N. R. Rao, A. Müller, and A. K. Cheetham. Weinheim: Wiley-VCH, cop. 2007

Nanoparticles: building blocks for nanotechnology / edited by Vincent Rotello. New York: Springer, 2004


Bibliografía complementaria (prácticas):

A.M. Pérez-Mariño et al. "Using silver nanoclusters as a new tool in nanotechnology: synthesis and photocorrosion of different shapes of gold nanoparticles". J. Chem. Educ. 2019, 96, 558-564.

Competencias básicas y generales.

CG2: Que sean capaces de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en problemas científicos, tecnológicos o de otros ámbitos que requieran el uso de conocimientos de la Química
CG3: Que puedan aplicar tanto los conocimientos teóricos-prácticos adquiridos como la capacidad de análisis y de abstracción en la definición y planteamiento de problemas y en la búsqueda de sus soluciones tanto en contextos académicos como profesionales
CG4: Que tengan capacidad de comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas en Química tanto a un público especializado como no especializado
CG5: Que sean capaces de estudiar y aprender de forma autónoma, con organización de tiempo y recursos nuevos conocimientos y técnicas en cualquier disciplina científica o tecnológica
CB1: Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio


Competencias específicas.

CE11: Comprender la relación entre propiedades macroscópicas y propiedades de átomos y moléculas individuales
CE12: Comprender e interpretar las propiedades de los materiales mediante conceptos químico-físicos.
CE15: Ser capaz de reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos.
CE16: Ser capaz de evaluar e interpretar datos.
CE19: Adquirir destreza en el manejo de instrumentación química estándar como la que se utiliza para investigaciones estructurales y separaciones.
CE20: Ser capaz de interpretar datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan.

Competencias transversales.

CT10: Adquirir razonamiento crítico.
CT11: Lograr compromiso ético.
CT8: Ser capaz de trabajar en un contexto internacional.
CT7: Realizar trabajo en equipo de carácter interdisciplinar

La asignatura se implementará de manera totalmente presencial, tanto la docencia expositiva como la interactiva (seminarios, tutorías).
Las clases de seminarios complementarán a las clases expositivas, pudiéndose introducir conceptos básicos de la asignatura incluidos en el programa.
*Las pruebas finales se realizarán de forma presencial.

* Consideraciones generales

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones.

* Criterios de evaluación

La evaluación consistirá en dos partes:
1. Evaluación continua, que consta a su vez de:
Ejercicios realizados en los seminarios (Ej_sem)
Trabajo en las tutorías (Tut): exposición de las prácticas de laboratorio y/o de los trabajos encargados.
Prácticas laboratorio (Pract): apto en prácticas implica la asistencia, una actitud y trabajo correcto en el laboratorio y la presentación en la tutoría de los resultados.
2. Examen final (EF): El alumno deberá responder a cuestiones teóricas y resolver ejercicios teórico/prácticos.

Los aspectos a evaluar mencionados con anterioridad contabilizarán para la nota final del alumno de la siguiente manera:
Evaluación continua 25%
Examen final 75%

Se establece una puntuación mínima en este examen de 4,2 sobre 10 para poder realizar la media con la nota de la evaluación continua

De acuerdo con el criterio general de evaluación que figura en la Memoria de Grado, la calificación del alumno no será inferior a la del examen final ni a la obtenida ponderándola con la de evaluación continua.


EVALUACIÓN DE COMPETENCIAS:
Clases de seminario: CG2, CG3, CG4, CB1, CT10, CE11, CE12, CE15, CE16
Clases de prácticas de laboratorio: CG2, CG3, CG5, CT10, CT7, CE15, CE16, CE19, CE20
Clases de tutorías: CG3, CG4, CG5, CB1, CT8, CE15, CE16
Examen: CG2, CG3, CG4, CG5, CB1, CT10, CT11, CE11, CE12, CE15, CE16, CE20

Tiempo de estudio y trabajo personal
Trabajo presencial en el aula
Clases expositivas en grupo grande (22 horas)
Clases interactivas en grupo reducido (Seminarios) (10 horas)
Prácticas de laboratorio (8 horas)
Tutorías en grupo muy reducido (2 horas)
Total horas trabajo presencial en el aula o en el laboratorio (42 horas)

Trabajo personal del alumno
Estudio autónomo, individual o en grupo (40 horas)
Resolución de ejercicios, u otros trabajos (20 horas)
Preparación de presentaciones orales, escritas, elaboración de ejercicios propuestos. Actividades en biblioteca o similar (6 horas)
Preparación del trabajo de laboratorio (4.5 horas)
Total horas trabajo personal del alumno (70.5 horas)

Recomendaciones para el estudio de la asignatura
• Es aconsejable asistir a las clases expositivas.
• Es importante mantener el estudio de la materia “al día”.
• La resolución de problemas es fundamental para el aprendizaje de esta materia.

Requisitos previos
Haber cursado asignaturas de los módulos de Química Física, Química Inorgánica y Química Orgánica.

Es recomendable tener superadas las materias del módulo de Química Física y de Química Inorgánica. Es importante la asistencia activa a clase y el estudio de la materia al dia. Se recomienda visitar la materia en el campus virtual de la USC donde se recogen los materiales, información y actividades sugeridas. En las clases de seminario el alumno debe tener resueltos, con antelación, los problemas y participar activamente en la discusión de los resultados.
Se recomienda el uso de las tutorias para resolver las dudas y dificultades que aparezcan en el trabajo personal.

La materia se impartirá indistintamente en Castellano y Gallego.