Física i Química de Superfícies
Codi: 106818 Crèdits: 6| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Nanociència i Nanotecnologia | OB | 3 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Gemma Garcia Alonso
- Correu electrònic:
- gemma.garcia@uab.cat
Equip docent
- Xavier Solans Monfort
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Cap.
Objectius
L’objectiu d’aquesta assignatura és donar a conèixer una disciplina tan rellevant i interdisciplinària com és la ciència de superfícies, situada a la frontera entre la física, la química i l’enginyeria.
S’hi descriurà detalladament l’estructura superficial dels sòlids i la seva modificació, així com les principals tècniques de caracterització superficial des dels punts de vista estructural, morfològic, microestructural i composicional.
Es tractaran els aspectes més bàsics dels fenòmens fisicoquímics que tenen lloc a les interfases líquid-gas, sòlid-líquid, sòlid-gas i sòlid-sòlid. Per abordar-los, s’aplicaran coneixements previs de química i termodinàmica, especialment en relació amb els fenòmens de superfície, interfície i catàlisi heterogènia.
Resultats d'aprenentatge
- CM18 (Competència) Resoldre problemes derivats de la nanoescala mitjançant l'ús d'eines de càlcul i de simulació.
- CM20 (Competència) Avaluar l'impacte social, econòmic i mediambiental de l'ús de nanomaterials i dispositius derivats.
- CM21 (Competència) Reconèixer l'aportació de les dones a l'estudi dels fenòmens a la nanoescala.
- KM30 (Coneixement) Descriure els fenòmens quimicofísics fonamentals per a la creació, la modificació, la interacció i la caracterització de superfícies i interfícies.
- SM29 (Habilitat) Proposar tècniques adequades per a la caracterització estructural, microestructural i composicional de nanomaterials i nanosistemes.
- SM31 (Habilitat) Dissenyar nanomaterials i nanosistemes en funció d'especificacions i usos tecnològics.
Continguts
Continguts
Tema 1. Introducció a les superfícies
1.1. Concepte i característiques de les superfícies
1.2. Importància i aplicacions
1.3. Evolució històrica
Tema 2. Estructura de les superfícies sòlides ideals
2.1. Estructura, Energia i Estabilitat de les superfícies
2.2. Relaxació i Reconstrucció
2.3. Notació superficial
2.4. Estructura de superfícies amb adsorbats
Tema 3. Tècniques d’anàlisi i caracterització de superfícies
3.1. Fonaments físics de la interacció radiació-materia
3.2. Tècniques de difracció i ordenació superficial
3.3. Tècniques de caracterització química superficial
3.4. Tècniques de caracterització microestructural
3.5. Aplicacions i exemples pràctics
Tema 4. Fenòmens de superfície
4.1. Tensió superficial i energia lliure superficial
4.2. Superfícies corbes (equacions de Laplace i de Kelvin)
4.3. Mètodes de mesura de la tensió superficial
Tema 5. Tensió superficial i tensió interfacial
5.1. Tensió superficial en solucions aquoses
5.2. Isoterma de Gibbs
5.3. Treball d’adhesió i de cohesió
5.4. Angle de contacte i equació de Young
5.5. Mullabilitat
5.6. Detersió per agents tensioactius
Tema 6. Fenòmens d’adsorció
6.1. Definicions i interacció gas/sòlid
6.2. Isotermes d’adsorció (Langmuir, Temkin, Freundlich, BET)
6.3. Avaluació de la superfície específica i mida de porus
Tema 7. Interacció de líquids amb sòlids
7.1. Interfases carregades
7.2. Models electrostàtics: Helmholtz-Perrin, Gouy-Chapman, Stern
7.3. Fenòmens electrocinètics: electroquímica i corrosió
Tema 8. Catàlisi heterogènia
8.1. Introducció a la catàlisi i tipus de catalitzadors
8.2. Cinètica de la catàlisi heterogènia (efecte de la temperatura, models de Langmuir-Hinshelwood i Eley-Rideal)
8.3. Exemples industrials: cracking, reformat, oxidació catalítica
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| practiques labororatori | 10 | 0,4 | |
| teoria | 28 | 1,12 | |
| treballs dirigits i problemes | 14 | 0,56 | |
| tutories | 12 | 0,48 | |
| Tipus: Autònomes | |||
| estudi individual | 36 | 1,44 | |
| informe de pràctiques | 12 | 0,48 | |
| lectura de guions | 6 | 0,24 | |
| resolucio de problemes | 26 | 1,04 |
L’assignatura consta de 28 hores de classes teòriques, 14 hores de problemes i tres sessions de pràctiques de laboratori.
Les metodologies d’ensenyament-aprenentatge inclouen classes teòriques, resolució de problemes, pràctiques de laboratori en binomis, redacció de treballs de recerca, activitats autònomes i d’autoavaluació, així com tutories personalitzades sota demanda - recurs didàctic del qual es recomana fer ús -, i es complementen amb bibliografia específica relacionada amb el temari de l’assignatura.
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, perquè els alumnes completin les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Entrega d' Informes de Pràctiques | 10 | 0 | 0 | CM18, KM30, SM29 |
| Entrega Treball en grup | 10 | 0 | 0 | CM18, CM20, CM21, KM30, SM29, SM31 |
| Primer Parcial | 40 | 3 | 0,12 | CM18, KM30, SM29 |
| Segon Parcial | 40 | 3 | 0,12 | CM18, KM30, SM29 |
AVALUACIÓ CONTINUADA
Per optar a l’avaluació continuada, serà obligatori:
- Realitzar els dos parcials obligatoris, amb un pes del 40% de la nota final, cadascun.
- Entregar l’Informe de pràctiques - al laboratori de Química, la nota del qual serà del 10% de la nota final.
- Entregar un informe sobre un treball de recerca en ciència de superfícies. Aquesta activitat representa el 10% de la nota final de l’assignatura.
AVALUACIÓ ÚNICA
l’alumnat que s’hagi acollit a la modalitat d’avaluació única haurà de:
- Realitzar obligatòriament les pràctiques en laboratori de química, i entregar el corresponent informe, fins a 48 h abans del dia programat pel segon parcial de l’avaluació continuada. Aquest informe tindrà un pes del 10% de la nota final.
- Realitzar un treball pràctic individual sobre XPS. El corresponen informe tindrà un pes del 10% de la nota final.
- Entregar un informe sobre un treball de recerca en ciència de superfícies. Aquesta activitat representa el 10% de la nota final de l’assignatura.
- Realitzar una prova final de tot el temari teòric i de problemes de l’assignatura. Aquesta prova es realitzarà el dia en què l’alumnat de l’avaluació contínua fan el segon parcial i tindrà un pes del 70% de la nota final.
REQUISITS PER APROVAR
Per aprovar l’assignatura, tant en l’avaluació continuada com en l’avaluació única, cal:
- Obtenir una nota mínima de 5 a la mitjana dels dos parcials o a la prova de síntesi.
- Aconseguir una nota global igual o superior a 5.0 sobre 10.
Si no s’assoleixen aquests requisits però s’obté una nota igual o superior a 3.5, es tindrà dret a una prova de recuperació, consistent en un examen final. Aquest examen permetrà aprovar l’assignatura amb una nota de 5.0 sobre 10.En el cas, de l’alumnat que hagi realitat l’avaluació continuada, podrà conservar la nota d’algun dels parcials, sempre que aquestes siguin iguals o superiors a 5.0 sobre 10.
PLAGI o conducta fraudulenta
En cas que l’estudiant cometi alguna irregularitat que pugui alterar significativament la qualificació d’un acte d’avaluació, aquest serà qualificat amb 0, independentment del procés disciplinari que es pugui obrir. Si es detecten diverses irregularitats dins una mateixa assignatura, la qualificació final d’aquesta serà 0.
Intel.ligència Artificial (IA)
En aquesta assignatura es permet l'ús de tecnologies d'Intel·ligència Artificial (IA) com a part integrant del desenvolupament del treball, sempre que el resultat final reflecteixi una contribució significativa de l'estudiant en l'anàlisi i la reflexió personal. L’estudiant haurà de: (i) identificar quines parts han estat generades amb IA; (ii) especificar les eines utilitzades; i (iii) incloure una reflexió crítica sobre com aquestes han influït el procés i el resultat final de l’activitat. La no transparència de l’ús de la IA en aquesta activitat avaluable es considerarà falta d'honestedat acadèmica i comporta que l’activitat s’avaluï amb un 0 i no es pugui recuperar, o sancions majors en casos de gravetat.
Bibliografia
- Surface Analysis –The Principal Techniques 2nd Edition Editors JOHN C. VICKERMAN Manchester Interdisciplinary Biocentre,University of Manchester, U. S. GILMORE National Physical Laboratory, Teddington, UK: https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/avjcib/alma991010344842806709
- K. Hermann. Crystallography and Surface Structure - 2e An Introduction for Surface Scientists and Nanoscientists; Wiley-VCH Verlag GmBH. ISBN: 978-3-527-33970-9, 978-3-527-69712-0, 978-3-527-69713-7, 978-3-527-69714-4.
- G.T. Barnes, I.R. Gentle, Interfacial Science: an introduction (2on ed.), 2010 Oxford University Press, ISBN 978-0-19-657118-5
- H.-J. Butt, K. Graf, M.Kappl, Physics and Chemistry of Interfaces, 2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. ISBN 3-527-40413-9. https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/1pvhgf7/alma991010342940306709
- G. A. Somorjai, Fundamentos de química de superficies, versión española de J.A. Rodríguez Renuncio, 1975 Ed. Alhambra
- J. Bard, L. R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2on ed.) 2001 John Wiley and Sons, ISBN: 978-0471043720
- P. Atkins, J. De Paula, Química Física. 8ª ed. 2008. Ed. Médica Panamericana. https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/avjcib/alma991009090709706709
- M.E. Davis, R.J. Davis, Fundamentals of chemical reaction engineering. Chapter 5 - Heterogeneous Catalysis-.McGraw-Hill Higher Education , NewYork. (2003). https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/avjcib/alma991010342206306709
- E. Otero, Corrosión y degradación de materiales. Editorial Síntesis
- E. Otero, Corrosión y degradación de materiales. Editorial Síntesis
Programari
CAP
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre de 2025. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d’aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura
| Nom | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 1 | Català | primer quadrimestre | tarda |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 1 | Català | primer quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 2 | Català | primer quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 3 | Català | primer quadrimestre | matí-mixt |
| (TE) Teoria | 1 | Català | primer quadrimestre | tarda |