Química del Estado Sólido
Código: 102507 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2502444 Química | OT | 4 | 0 |
Contacto
- Nombre:
- Luis Escriche Martínez
- Correo electrónico:
- Lluis.Escriche@uab.cat
Uso de idiomas
- Lengua vehicular mayoritaria:
- catalán (cat)
- Algún grupo íntegramente en inglés:
- No
- Algún grupo íntegramente en catalán:
- Sí
- Algún grupo íntegramente en español:
- No
Prerequisitos
Haber cursado y superado la asignatura Ciencia de los Materiales de 3er curso.
Objetivos y contextualización
La asignatura "Química del Estado Sólido" tiene como objetivo ampliar los conocimientos adquiridos con la asignatura obligatoria de tercer curso Ciencia de Materiales introduciendo conceptos muy significativos como son los métodos de preparación de materiales y las propiedades físicas de los materiales. Así, al inicio se describirán los aspectos básicos de la síntesis de materiales sólidos, y se continuará con el estudio de las propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas de los materiales relacionando estas propiedades con sus características estructurales.
Competencias
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Aprender de forma autónoma.
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Demostrar motivación por la calidad.
- Demostrar que comprende los conceptos, principios, teorías y hechos fundamentales de las diferentes áreas de la Química.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Mantener un compromiso ético.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Razonar de forma crítica.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Utilizar correctamente la lengua inglesa en el ámbito de la Química.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
Resultados de aprendizaje
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Aprender de forma autónoma.
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Demostrar motivación por la calidad.
- Describir las propiedades ópticas de los materiales y las aplicaciones más importantes.
- Diferenciar entre los diferentes tipos de conductores eléctricos sólidos y relacionarlos con su estructura, enlace y aplicaciones más importantes.
- Distinguir los modelos de enlace químico en los sólidos y relacionarlos con sus propiedades fisicoquímicas.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Interpretar el comportamiento magnético de los materiales en función de su estructura y enlace, y relacionarlo con sus aplicaciones más importantes.
- Leer, analizar y extraer información de textos en lengua inglesa sobre los diversos ámbitos del campo de la química de materiales.
- Mantener un compromiso ético.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Razonar de forma crítica.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
Contenido
Química del Estado Sólido
6 ECTS: 31 horas de teoría + 10 horas de ejercicios
Síntesis de sólidos: Métodos de preparación de sólidos. Nucleación y crecimiento cristalino. Métodos cerámicos a altas T: Métodos de combustión, Métodos carbotèrmics, Microondas y métodos cerámicos. Métodos de altas P: Procesos solvotèrmics, Síntesis por presión directa. Métodos Sol-Gel. Métodos de intercalación y desintercalació. Métodos de transporte de vapor químico (CVT). Preparación de monocristales: Métodos "Float-Zone", Métodos Bridgman y Stockbarger, Método Czochralski. Métodos CVD y PVD.
El enlace en los sólido y propiedades electrónicas: Modelo de bandas en sólidos. Energía de Fermi, densidad de estados. Conductores, semiconductores y aislantes.
Materiales con propiedades eléctricas I: Conductividad metálica. Metales y aleaciones. Semiconductores. Tipo de semiconductores. Sistema de bandas. Silicio y germanio. Dispositivos. Aplicaciones. Sistemas conjugados: poliacetileno y otros polímeros. Dopaje.Propiedades eléctricas. Superconductores. Resistencia cero. Diamagnetismo perfecto: Efecto Meissner. Temperatura crítica. Tipo de superconductores. Superconductores cerámicos. Aplicaciones de los superconductores.
Materiales con propiedades eléctricas II: Conductividad iónica. Conductividad por vacantes. Conductividad intersticial. Fluoruros de alcalinotérreos. Características de los electrolitos sólidos. β-Alúmina. Sales de plata. Conductores aniónicos. Conductores de Li + y de H +. Aplicaciones: Baterías, celdas de combustible, celdassolares y sensores de gases. Materiales dieléctricos. Polarización. Polaritzacióde las perovsquitas. Ferroelectricidad. Piroelectricidad. Piezoelectricidad. Aplicaciones y dispositivos basado en dieléctricos.
Materiales con propiedades magnéticas: Conceptos básicos. Momento magnético. Efecto de la T. Tipo de comportamiento magnético. Ferromagnetismo, ferrimagnetismo y antiferromagnetismo. Ejemplos de materiales magnéticos: metales y aleaciones, lantánidos y óxidos. Relación estructura-propiedades. Aplicaciones. Almacenamiento de información.
Materiales con propiedades ópticas: Interacción de la radiación con los átomos. Fosforescencia y fluorescencia. Absorción y emisión de radiación en los semiconductores. Láseres. Fibras ópticas.
Metodología
La asignatura se imparte en forma de clases de teoría y de prácticas de aula. Además los estudiantes deberán realizar un trabajo bibliográfico y resolver las cuestiones planteadas por el profesor.
1) Clases teóricas.
Mediante las exposiciones del profesor/a el alumno debe adquirir los conocimientos propios de esta asignatura y complementarlos con el estudio de cada tema tratado con la ayuda del material que el profesor proporcione a través del Campus Virtual y la bibliografía recomendada. Las clases teóricas serán abiertas a la participación de los alumnos, que podrán plantear al profesor las cuestiones y aclaraciones que consideren necesárias. El profesor puede asignar ejercicios o cuestiones específicas a los alumnos para que los resuelvan (en casa o en el aula) y se discutan en el aula. También en estas clases se harán las presentaciones de los trabajos bibliográficos de los alumnos donde se incentivará la participación de todos los alumnos en las preguntas y discusiones relativas a los trabajos.
2) Trabajo bibliográfico.
Los alumnos deberán preparar obligatoriamente algún trabajo bibliográfico sobre un tema propuesto por el profesor y deberán defenderlo en público. También deberán resolver los ejercicios o cuestiones planteadas por el profesor en casa o en el aula.
El objetivo de las actividad 2) es trabajar la asignatura de manera autónoma y/o en grupo, profundizando en temas específicos y resolviendo cuestiones planteadas por el profesor. Se pretende estimular la participación de los alumnos en la discusión de los temas y en el planteamiento de alternativas para resolver determinados problemas.
Actividades
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases teóricas | 40 | 1,6 | 1, 2, 6, 7, 8, 11 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Tutoría | 6 | 0,24 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Elaboración de un trabajo | 30 | 1,2 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
| Estudio | 35 | 1,4 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
| Lectura de textos | 13 | 0,52 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
| Preparación y exposición de trabajos sobre la materia | 19 | 0,76 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
Evaluación
Evaluación de la asignatura:
La asistencia a clase es obligatoria. Se admitirán ausencias no justificadas de un máximo del 15% de las actividades dirigidas y la asistencia a las sesiones de presentación de los trabajos es obligatoria para todos los alumnos. El no cumplimiento de esta norma de asistencia hará que el alumno sea no evaluable.
Exámenes
A efectos de evaluación, la asignatura puede considerarse dividida en dos partes. A lo largo del semestre se realizarán dos exámenes parciales, uno de cada parte (ExP1 y ExP2), y un examen final de recuperación (ExG), todos ellos con una nota entre 0 y 10.
Trabajo bibliográfico y trabajos de seguimiento
A principios del curso cada alumno se le asignará la realización de un trabajo bibliográfico que se realizará a lo largo del semestre. Las características y la presentación del trabajo serán concretadas por el profesor en el momento de la asignación. Además, el profesor puede asignar otros trabajos de seguimiento (ejercicios individuales o en grupo) durante el curso. La valoración del trabajo bibliográfico y de los trabajos de seguimiento darán lugar a una nota entre 0 y 10 para cada alumno (Trab)
Calificaciones:
Se realizarán dos exámenes parciales cuyas notas serán ExP1 y ExP2.
Para superar la asignatura por curso deben cumplirse las tres condiciones siguientes:
1) La nota final de la asignatura NF = [0,70 x (ExP1 + ExP2) / 2] + (0,30 x Trab) debe ser ≥ 5
2) ExP1 y laExP2 deben ser ≥ 4
3) La nota de Trab debe ser ≥ 4
Para superar la asignatura por parciales deben cumplirse las dos condiciones siguientes:
1) La nota final de la asignatura (NF) debe ser 5
2) Para poder hacer media, ExP1, ExP2 y Trab deben ser superiores o igual a 4
En caso de que nose cumpla el requisito anterior, el alumno deberá presentar al examen global de recuperación, donde podrá recuperar uno o los dos parciales en el examen de recuperación (ExG).
La asistencia a los ExP1 y ExP2 así como la realización del trabajo bibliográfico es obligatoria; de lo contrario se considerará el alumno no evaluable.
La NF se calculará de la forma explicada anteriormente, pero reemplazando los valores de ExP1 y ExP2 los obtenidos al ExG y deberá ser superior o igual a 5 para superar la asignatura.
Los alumnos que superen el curso por parciales, pero quieran mejorar su calificación, podrán presentarse al examen global pero deberán hacerlo cumplido; es decir, las dos subpruebas correspondientes a cada parcial, y su calificación final será la obtenida en el examen global (ExG).
Actividades de evaluación
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Exámenes escritos | 70 | 4 | 0,16 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 11, 13, 14, 16, 17 |
| Trabajo bibliográfico y ejercicios | 30 | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
Bibliografía
W.D. Callister "Introducción a la Ciencia e Ingenieria de Materiales" Reverté
D. R. Askeland "Ciencia e Ingeniería de Materiales" Paraninfo
A. R. West; Basic Solid State Chemistry; "Solid State Chemistry and its Applications" (Second edition) Wiley&Sons ISBN: 978-1-119-94294-8
L. E. Smart, E. A. Moore; "Solid State Chemistry: An Introduction" (Fourth Edition); CRC Press; ISBN-10: 1439847908