Logo UAB

Ciència de Materials

Codi: 102511 Crèdits: 6
2024/2025
Titulació Tipus Curs
2502444 Química OB 3

Professor/a de contacte

Nom:
Laia Francas Forcada
Correu electrònic:
laia.francas@uab.cat

Equip docent

Laia Francas Forcada

Idiomes dels grups

Podeu consultar aquesta informació al final del document.


Prerequisits

Es recomana que per a cursar Ciència de Materials s’hagin superat les assignatures de primer curs i la "Química dels Elements" i la "Estructura i reactivitat de compostos Orgànics" de segon curs del grau de Química.


Objectius

La Ciència de Materials és una assignatura obligatòria de tercer curs, de caire generalista i transversal en coneixements, donat que combina àrees científiques com la  Física aplicada, la Química i la Geologia juntament amb àrees pròpies de l’enginyeria, com la selecció, assaig i comportament de materials.

El seu contingut es fonamenta parcial o totalment en les competències assolides a les assignatures de primer curs i a “Química dels Elements”, “Estructura i Reactivitat dels Compostos Orgànics” i “Química de Coordinació i Organometàl·lica”. Amb la seva superació l’estudiant completarà un cicle de formació bàsica en l’àmbit de l’estructura, propietats i aplicacions dels diferents sòlids, classificats en funció de la seva estructura atòmica i enllaç.

Té com a objectiu establir la relació que existeix entre l’estructura de la matèria a nivell atòmic o molecular i les seves propietats macroscòpiques. Això permet explicar i preveure les característiques i comportaments dels materials de dimensions macroscòpiques i dels nanomaterials. Dins d’aquest context es destaquen les propietats mecàniques, que un cop vinculades a les estructures de defectes i al caràcter multifàsic dels sòlids, permeten la comprensió del comportament mecànic de materials tan importants com els metalls i aliatges, les ceràmiques i els polímers. Aquest coneixements son bàsics per a establir metodologies adients per a la selecció del material adequat per a cada aplicació en funció dels requisits específics exigits. En el cas de les classes pràctiques l'objectiu és iniciar a l'alumne en les tècniques de preparació i caracterització de sòlids, que presenten trets característics diferents dels utilizats en la química molecular.


Competències

  • Adaptar-se a noves situacions.
  • Aplicar els coneixements químics a la resolució de problemes de naturalesa quantitativa o qualitativa en àmbits familiars i professionals.
  • Aprendre de manera autònoma.
  • Comunicar-se amb claredat en anglès.
  • 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.
  • Reconèixer i analitzar problemes químics i plantejar respostes o treballs adequats per a resoldre'ls.
  • Resoldre problemes i prendre decisions.
  • Tenir destresa per al càlcul numèric.
  • Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.
  • Utilitzar la informàtica per al tractament i presentació d'informació.

Resultats d'aprenentatge

  1. Adaptar-se a noves situacions.
  2. Aprendre de manera autònoma.
  3. Avaluar els resultats dels càlculs sobre propietats dels materials.
  4. Comunicar-se amb claredat en anglès.
  5. Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
  6. Demostrar iniciativa i esperit emprenedor.
  7. Demostrar motivació per la qualitat.
  8. Descriure els aspectes bàsics de la síntesi i les propietats de materials sòlids, dels polímers i dels materials compostos.
  9. Descriure les estructures dels materials cristal·lins a través dels paràmetres de cel·la.
  10. Determinar les transformacions de fase en sistemes de dos components i la seva relació amb els tractaments tèrmics d'aliatges metàl·lics.
  11. Dibuixar les estructures dels metalls i dels compostos iònics.
  12. Fer correctament càlculs relatius a les propietats tèrmiques, mecàniques, elèctriques, magnètiques i òptiques dels materials sòlids, tous i nanomaterials.
  13. Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
  14. Gestionar, analitzar i sintetitzar informació.
  15. Llegir, analitzar i extreure informació de textos en llengua anglesa sobre els diversos àmbits del camp de la química de materials.
  16. Mantenir un compromís ètic.
  17. Mostrar sensibilitat en qüestions mediambientals.
  18. Obtenir informació, incloent-hi la utilització de mitjans telemàtics.
  19. Predir les propietats més rellevants associades a un material determinat.
  20. Predir les propietats tèrmiques, mecàniques, elèctriques, magnètiques i òptiques de materials sòlids, tous i nanomaterials a partir de la seva composició i estructura.
  21. Proposar el mètode de preparació més idoni per a l'obtenció d'un material determinat.
  22. Proposar els mètodes més adequats per abordar la caracterització d'un material determinat, tant en el nivell macromètric com nanomètric.
  23. Proposar idees i solucions creatives.
  24. Raonar de forma crítica.
  25. Realitzar càlculs amb els paràmetres estructurals de les cel·les de metalls i els sòlids iònics.
  26. Realitzar recerques bibliogràfiques de documentació sobre les propietats dels materials.
  27. Reconèixer els noms en llengua anglesa dels termes propis del camp de la ciència de materials.
  28. Relacionar les propietats elèctriques, magnètiques i òptiques dels materials amb les seves característiques estructurals.
  29. Relacionar les propietats mecàniques dels sòlids amb les imperfeccions estructurals.
  30. Resoldre problemes i prendre decisions.
  31. Tenir destresa per al càlcul numèric.
  32. Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.
  33. Utilitzar la informàtica per al tractament i presentació d'informació.

Continguts

1.- Estudi del cristall perfecte. Materials cristal·lins i no cristal·lins Estructura dels sòlids cristal·lins.

2.- El cristall real. Imperfeccions en els sòlids i observació microscòpica. Defectes uni, bi i tridimensionals. Difusió en los sòlids.

3.- Propietats mecàniques de los sòlids. Deformació i duresa. Mecanismes d’enduriment. Recuperació, recristal·lització i creixement de gra.

4.- Materials metàl·lics. Diagrames d’equilibri de fases i transformacions de fases. Tractaments tèrmics de metalls i aliatges.

5.- Materials ceràmics. Estructura i propietats mecàniques de les ceràmiques. Aplicacions, conformat i processat de les ceràmiques.

6.- Materials polimèrics. Compostos polimèrics; síntesis, estructura i característiques mecàniques i termomecàniques. Aplicacions i conformat dels polímers.

 

 


Activitats formatives i Metodologia

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes Teòriques 47 1,88 1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 27, 28, 29, 32
Seminaris 2 0,08 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33
Tipus: Supervisades      
Tutories 5 0,2 4, 5, 6, 7, 13, 14, 18, 23, 24, 27
Tipus: Autònomes      
Estudi 46 1,84 1, 2, 3, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 30, 33
Lectura de textos i readacció de treballs 23 0,92 2, 4, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 18, 24, 26, 33
Resolucio de problemes 19 0,76 3, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 20, 22, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 33

L'assignatura consta de dostipus d'activitats supervisades; les classes teòriques i les classes de problemes, que s’imparteixen  de forma concertada i es distribueixen al llarg del curs en una relació aproximada de 3 a 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.

 Classes de problemes.

L'objectiu d'aquesta activitat supervisada és resoldre problemes i qüestions que han estat prèviament plantejades als alumnes a través del Campus Virtual i que han hagut de resoldre prèviament, en grup o personalment. A causa del menor nombre d'alumnes en aquest tipus de classes, es pretén estimular la seva participació en la discussió de les alternatives per resoldre els problemes, aprofitant-ho per a consolidar els coneixements adquirits a les classes de teoria i mitjançant l'estudi personal.

 

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
Examens parcials o Examen global de recuperació 85 6 0,24 1, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31
Treball de seguiment 15 2 0,08 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33

 

Exàmens

A efectes d'avaluació, l'asssignatura 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 global de recuperació (ExG), tots ells amb una nota entre 0 i 10.

 

Treball de seguiment

Al llarg del semestre es recolliran un cert nombre de proves del seguiment de l’alumne (per exemple, problemes resolts individualment o en grup, proves curtes d’aula, lectura de textos científics, activitats online, etc). Per cada part de l’assignatura, cada alumne tindrà un mínim de dues qualificacions d’aquestes proves de seguiment. Cada alumne obtindrà, per tant, dues notes de seguiment (S1 i S2), que seran les mitjanes de les qualificacions obtingudes en les proves de seguiment de cada part de l’assignatura.

 

Qualificacions:

Cada part de l’assignatura tindrà una qualificació (Not1 i Not2) que serà:

          Not1 = 0,85 x ExP1 + 0,15 x S1

          Not2 = 0,85 x ExP2 + 0,15 x S2

La nota final (NF) s'obtindrá de la manera següent:

          NF=(Not1 + Not2)/2

En cas que la distribució d'hores lectives destinades a cada parcial fos molt desequilibrada, s'utilitzaría una ponderació diferent a la del 50 % per a Not1 i Not2 en el càlcul de NF

Per superar l'assignatura per parcials s'han de complir les dues condicions següents:

1) La nota final de l'assignatura (NF) ha de ser ≥ 5,0

2) Per a poder fer mitjana, Not1 i Not2 han de ser ≥ 4,0

  En cas de que no es compleixi el requisit anterior, l’alumne s’haurà de presentar a l’examen global de recuperació, on podrá recuperar un o els dos parcials, donat que les materies de cada parcial estaran separades i identificades com tals (NR1 i NR2). La NF es calculará remplaçant els valors de EXP1 i/o EXP2 pels obtinguts al exàmen de recuperació NR1 i/o NR2. En cas que un cop feta la recuperació alguna de les notes NRx (x=1, 2) fos inferior a 4, la nota final (NF) s'obtindrà fent el promitg de NRx, però mai superarà el 4.

Per a superar l'assignatura a l'examen global s'han de complir les dues condicions següents:

1) La nota final de l'assignatura ha de ser ≥ 5,0

2) Per a poder fer mitja, Not1 i Not2 (NR1 i NR2 en cas de recuperació) han de ser ≥ 4,0

   Els alumnes que superin el curs perparcials però vulguin millorar la seva qualificació,podran presentar-se a l’examen global però haurán de fer-lo complert; es a dir, les dues subproves corresponents a cada parcial i la nota final (NF) serà la mitjana de les notes obtingudes a les esmentades subproves.

Per a poder ser considerat alumne evaluable cal:

- Entregar complertes, amb tots els exercicis resolts, com a minim el 66% de les activitats avaluables (parcials + evidències)

Si no es compleix aquest requisit, l'alumne serà considerat No Avaluable

 

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 més l'entrega de dos problemes (que s'assignaran al inici del curs) a realitzar el dia en què els estudiants de l'avaluació continua fan l'examen del segon parcial. La qualificació de l'estudiant serà el 15% de la nota mitjana dels problemes entregats (ExP) + un 85% de la nota de l'examen realitzat. 

 Si la nota final no arriba al 5, l'estudiant té una altra oportunitat de superar l'assignatura mitjançant l'examen de recuperació que se celebrarà en la data que fixi la coordinació de la titulació. La qualificació de l'estudiant serà un 15% ExP + 85% la nota d'aquesta prova. 

 


Bibliografia

W.D. Callister “Introducción a la Ciencia e Ingenieria de Materiales” (2 Vol) Reverté, 1995.

D. R. Askeland “Ciencia e Ingeniería de Materiales” Paraninfo, 2001.

R. Tilley “Understanding Solids: The Science of Matherials” J. Wiley & Sons, 2004.

A.R. West “Basic Solid State Chemistry” J. Wiley & Sons, 1988.

W.F. Smith “Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales”. Mc Graw-Hill/Interamericana de España.

L. Smart, E.Moore “Solid State Chemistry. An Introduction. 2nd Ed.” Chapman & Hall 1995.

Chapman & Hall “Materials Science” en CD ROM.

 


Programari

Per alguna evidència serà recomenable l'ús d'excel o un programa similar. 


Llista d'idiomes

Nom Grup Idioma Semestre Torn
(SEM) Seminaris 1 Català segon quadrimestre matí-mixt
(SEM) Seminaris 2 No definit segon quadrimestre matí-mixt
(TE) Teoria 1 Català segon quadrimestre matí-mixt
(TE) Teoria 2 No definit segon quadrimestre matí-mixt