Química de l'Estat Sòlid
Codi: 102507 Crèdits: 6| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| 2502444 Química | OT | 4 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Luis Escriche Martinez
- Correu electrònic:
- lluis.escriche@uab.cat
Equip docent
- Ramón Yáñez López
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Prerequisits
Haver cursat i superat l’assignatura Ciència dels Materials de 3er curs.
Objectius
La assignatura "Química del Estat Sòlid" té com a objectiu ampliar els coneixements assolits amb l’assignatura obligatòria de tercer curs Ciència de Materials introduint conceptes molt significatius com són els mètodes de preparació de materials i les propietats físiques dels materials. Així, a l’inici es descriuran els aspectes bàsics de l'enllaç en els sòlids (teoria de bandes), es continuarà amb l’estudi de les propietats elèctriques, magnètiques i òptiques dels materials tot relacionant aquestes propietats amb les seves característiques estructurals i finalment es descriuran els aspectes bàsics dels mètodes de síntesi de sòlids.
Competències
- Adaptar-se a noves situacions.
- Aprendre de manera autònoma.
- Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
- Demostrar iniciativa i esperit emprenedor.
- Demostrar motivació per la qualitat.
- Demostrar que es comprenen els conceptes, els principis, les teories i els fets fonamentals de les diferents àrees de la química.
- Emprar correctament la llengua anglesa en l'àmbit de la química.
- Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
- Gestionar, analitzar i sintetitzar informació.
- Mantenir un compromís ètic.
- Mostrar sensibilitat en qüestions mediambientals.
- Obtenir informació, incloent-hi la utilització de mitjans telemàtics.
- Proposar idees i solucions creatives.
- Raonar de forma crítica.
- Resoldre problemes i prendre decisions.
- Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.
- Utilitzar la informàtica per al tractament i presentació d'informació.
Resultats d'aprenentatge
- Adaptar-se a noves situacions.
- Aprendre de manera autònoma.
- Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
- Demostrar iniciativa i esperit emprenedor.
- Demostrar motivació per la qualitat.
- Descriure les propietats òptiques dels materials i les aplicacions més importants.
- Diferenciar entre els diversos tipus de conductors elèctrics sòlids i relacionar-los amb la seva estructura, enllaç i aplicacions més importants.
- Distingir els models d'enllaç químic en els sòlids i relacionar-los amb les propietats fisicoquímiques d'aquests.
- Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
- Gestionar, analitzar i sintetitzar informació.
- Interpretar el comportament magnètic dels materials en funció de la seva estructura i enllaç, i relacionar-lo amb les seves aplicacions més importants.
- Llegir, analitzar i extreure informació de textos en llengua anglesa sobre els diversos àmbits del camp de la química de materials.
- Mantenir un compromís ètic.
- Mostrar sensibilitat en qüestions mediambientals.
- Obtenir informació, incloent-hi la utilització de mitjans telemàtics.
- Proposar idees i solucions creatives.
- Raonar de forma crítica.
- Resoldre problemes i prendre decisions.
- Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.
- Utilitzar la informàtica per al tractament i presentació d'informació.
Continguts
Química de l’Estat Sòlid
6 ECTS: 31 horas de teoria + 10 hores d'exercicis
- L’ enllaç en els sòlid i les propietats electròniques: Model de bandes en sòlids. Energia de Fermi, densitat d’estats . Conductors, semiconductors i aïllants.
- Materials amb propietats elèctriques I: Conductivitat metàl·lica. Metalls i aliatges. Semiconductors. Tipus de semiconductors. Sistema de bandes. Silici i germani. Dispositius. Aplicacions. Sistemes conjugats: poliacetilens i altres polímers. Dopatge. Propietats elèctriques. Superconductors. Resistència zero. Diamagnetisme perfecte: Efecte Meissner. Temperatura crítica. Tipus de superconductors. Superconductors ceràmics. Aplicacions dels superconductors.
- Materials amb propietats elèctriques II: Conductivitat iònica. Conductivitat per vacants. Conductivitat intersticial. Fluorurs dels alcalinoterris. Característiques dels electròlits sòlids. β-Alúmina. Sals de plata. Conductors aniònics. Conductors de Li+ i de H+. Aplicacions: Bateries, cel·les de combustible, cel·les solars i sensors de gasos. Materials dielèctrics. Polarització. Polaritzacióde les perovskites. Ferroelectricitat. Piroelectricitat. Piezoelectricitat. Aplicacions i dispositius basat en dielèctrics.
- Materials amb propietats magnètiques: Conceptes bàsics. Moment magnètic. Efecte de la T. Tipus de comportament magnètic. Ferromagnetisme, ferrimagnetisme i antiferromagnetisme. Exemples de materials magnètics: metalls i aliatges, lantànids i òxids. Relació estructura-propietats. Aplicacions. Emmagatzematge d’informació.
- Materials amb propietats òptiques: Interacció de la radiació amb els àtoms. Fosforescència i fluorescència. Absorció i emissió de radiació en els semiconductors. Làsers. Fibres òptiques.
- Síntesi de sòlids: Mètodes de preparació de sòlids. Nucleació i creixement cristal·lí. Mètodes ceràmics a altes T: Mètodes de combustió, Mètodes carbotèrmics, Microones i mètodes ceràmics. Mètodes d’altes P: Procesos solvotèrmics, Síntesi per pressió directe. Mètodes Sol-Gel. Mètodes de intercalació i desintercalació. Mètodes de transport de vapor químic (CVT). Preparació de monocristalls: Mètodes "Float-Zone", Mètodes Bridgman i Stockbarger, Mètode Czochralski. Mètodes CVD i PVD.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes teòriques | 40 | 1,6 | 1, 2, 6, 7, 8, 11 |
| Tipus: Supervisades | |||
| Tutoria | 6 | 0,24 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Elaboració d'un treball | 30 | 1,2 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
| Estudi | 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 |
| Preparació i exposició de treballs sobre la matèria | 19 | 0,76 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
L'assignatura s'imparteix en forma de classes de teoría i de pràctiques d'aula. A més, els estudiants hauran de realitzar un treball bibliogràfic i resoldre les qüestions plantejades pel professor.
1) Classes teòriques.
Mitjançant les exposicions del professor/a l'alumne ha d'adquirir els coneixements propis d'aquesta assignatura i complementar-los amb l'estudi de cada tema tractat amb l'ajut del material que el professor proporcioni a través del Campus Virtual i la bibliografia recomanada. Les classes teòriques seran obertes a la participació dels alumnes, que podran plantejar al professor les qüestions i aclariments que considerin necessaris.El professor pot assignar exercicis o qüestions específiques als alumnes per a que els resolguin (a casa o a l'aula) i es discuteixin a l'aula. També en aquestes classes es faran les presentacions dels treballs bibliogràfics dels alumnes on s'incentivarà la participació de tots els alumnes en les preguntes i discussions relatives als treballs.
2) Treball bibliogràfic.
Els alumnes hauran de preparar obligatòriament algun treball bibliogràfic sobre un tema proposat pel professor i l'hauran de defensar en públic. També hauran de resoldre els exercicis o qüestions plantejades pel professor a casa o a l'aula.
L'objectiu de les activitat 2) és treballar l'assignatura de manera autònoma i/o en grup, profunditzant en temes específics i resolent qüestions plantejades pel professor. Es pretén estimular la participació dels alumnes en la discussió dels temes i en el plantejament d'alternatives per a resoldre determinats problemes.
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Exàmens escrits | 70% | 4 | 0,16 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 11, 13, 14, 16, 17 |
| Treball bibliogràfic i exercicis | 30% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |
Avaluació de l’assignatura:
L'assistència a classe és obligatòria. S’admetran absències no justificades d’un màxim del 15% de les activitats dirigides i l’assistència a les sessions de presentació dels treballs és obligatòria per a tots els alumnes. El no compliment d’aquesta norma d’assistència farà que l’alumne sigui no avaluable.
Exàmens
A efectes d’avaluació, l’assignatura pot considerar-se dividida en dues parts. Al llarg del semestre es realitzaran dos exàmens parcials, un de cada part (ExP1 i ExP2), i un examen final de recuperació (ExF), tots ells amb una nota entre 0 i 10.
Treball bibliogràfic i treballs de seguiment
A principis del curs a cada alumne se li assignarà la realització d’un treball bibliogràfic que es realitzarà al llarg del semestre. Les característiques i la presentació del treball seran concretades pel professor en el moment de l’assignació. A més, els professor pot assignar altres treballs de seguiment (exercicis individuals o en grup) durant el curs.
La valoració del treball bibliogràfic i dels treballs de seguiment donaran lloc a una nota entre 0 i 10 per a cada alumne (Treb)
Qualificacions:
Es realitzaran dos exàmens parcials les notes dels quals seran ExP1 i ExP2.
Per a superar l'assignatura per curs (per parcials) s'han de complir les condicions següents:
1) L’assistència als ExP1 i ExP2 així com la realització del treball bibliogràfic és obligatòria; en cas contrari es considerarà l’alumne no avaluable.
2) La nota de ExP1 i laExP2 han de ser ≥ 4
3) La nota de Treb ha de ser ≥ 4
4) La nota final de l'assignatura NF = [0,70 x (ExP1 + ExP2)/2] + (0,30 x Treb) ha de ser ≥ 5
En cas de que no es compleixi el requisit anterior, el o l'alumne s'haurà de presentar a l'examen de recuperació (ExRx), on podrà recuperar un o els dos parcials (ExR1 i ExR2).
La NF es calcularà de la forma explicada anteriorment, però reemplaçant els valors de ExP1 i ExP2 pels obtinguts a l’ExR1 i/o ExR2, que també hauran de ser iguals o superios a 4. En qualsevol cas, NF haurà de ser superior o igual a 5 per a superar l'assignatura.
L'alumnat que superi el curs per parcials però vulgui millorar la seva qualificació, podra presentar-se a l'examen global però haura de fer-lo complert; es a dir, (ExR1 + ExR2) i la seva qualificació final serà exclusivament la suma obtinguda a aquests exàmens.
Avaluació Única
L’alumnat que s’hagi acollit a la modalitat d’avaluació única haurà de realitzar una prova final que consistirà en un examen de tot el temari de l’assignatura a realitzar el dia en què els estudiants de l’avaluació continua fan l’examen del segon parcial. L'exàmen constarà de dues parts Exp1 i ExP2 i la nota de ExP1 i ExP2 han de ser ≥ 4 per a poder aprovar l'assignatura. El mateix dia hauran d'entregar al Campus Virtual, a la tasca habilitada al efecte, la presentació en PowerPoint del tema assignat a començament de curs. La presentació haurà de contenir el texte de l'exposició associat a les imatges. Per a poder superar l'assignatura, la nota del treball haurà de ser igual o superior a 4. En cas de caldre recuperació, es farà a la mateixa data i en les mateixes condicions que l'alumnat avaluat de forma continuada.
Bibliografia
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
Programari
Cap
Llista d'idiomes
| Nom | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoria | 1 | Català/Espanyol | segon quadrimestre | matí-mixt |