CIENCIAS DE LOS MATERIALES
GRADO EN QUÍMICA
Curso 2021/2022
1. Datos de la asignatura
(Fecha última modificación: 21-10-21 13:23)- Código
- 104029
- Plan
- UXXI
- ECTS
- 6.00
- Carácter
- OBLIGATORIA
- Curso
- 4
- Periodicidad
- Primer Semestre
- Área
- QUÍMICA INORGÁNICA
- Departamento
- Química Inorgánica
- Plataforma Virtual
Datos del profesorado
- Coordinador/Coordinadora
- Carmen María del Hoyo Martínez
- Grupo/s
- 1
- Centro
- Fac. Ciencias Químicas
- Departamento
- Química Inorgánica
- Área
- Química Inorgánica
- Despacho
- B2501
- Horario de tutorías
- Bajo demanda del alumno por correo electrónico
- URL Web
- http://studium.usal.es
- hoyo@usal.es
- Teléfono
- 923 294489 Ext. 1591
2. Sentido de la materia en el plan de estudios
Bloque formativo al que pertenece la materia.
Aplicado, de carácter obligatorio
Papel de la asignatura.
La asignatura pretende mostrar las aplicaciones de diversas familias de sólidos, así como su valor añadido en diversas aplicaciones, resaltando la relación propiedad-estructura, con un enfoque muy dirigido hacia el conocimiento del mundo real, de ahí su carácter obligatorio
Perfil profesional.
La asignatura profundiza en el estudio de los sólidos y en sus aplicaciones como materiales estructurales y específicos. Proporciona formación sobre la relación entre la estructura a todos los niveles de los sólidos y su aplicación posterior en diversos campos industriales y aplicados.
3. Recomendaciones previas
Haber cursado Química Inorgánica I, Química Inorgánica II y Química Inorgánica III, así como Química Física I, Química Física II, Química Orgánica I y Química Orgánica II
4. Objetivo de la asignatura
Corresponde a una asignatura de carácter obligatorio ubicada en el primer cuatrimestre del último curso de los estudios de Grado en Química. Se entiende por tanto que debe ser una asignatura que debe recoger y basarse en conocimientos adquiridos en asignaturas previas y no constituye el paso a ninguna otra asignatura obligatoria de la titulación, salvo asignaturas de carácter optativo y el Proyecto Fin de Grado. Con estas premisas y fines, se ha elaborado el Programa, intentando complementar los conocimientos ya adquiridos en asignaturas que, en buena lógica, deben haber sido cursadas con anterioridad y tratando de evitar, en la medida de lo posible, repeticiones de hechos y conocimientos ya explicados anteriormente. En concreto, tras unos temas de introducción y conceptos de tipo general, se pasa a estudiar los materiales estructurales y específicos, exponiendo y analizando la relación entre sus estructuras y sus propiedades.
Con todo ello se pretende que el alumno pueda adquirir unos conocimientos complementarios e imprescindibles a su preparación previa, muy próximos al mundo real y sepa, en todo momento y ante un amplio abanico de escenarios, el tipo de material a utilizar, su preparación y adecuación en función de los fines y aplicaciones perseguidos.
5. Contenidos
Teoría.
PROGRAMA
TEMA 0: INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS
MATERIALES Y SÓLIDOS CRISTALINOS
1.1 Ciencia e Ingeniería de los Materiales
1.2 Estructura cristalina
1.3 Direcciones y planos cristalográficos
BLOQUE I CONCEPTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS
TEMA 1 Sólidos no cristalinos
1.1 Concepto de sólido no cristalino
1.2 Vidrios inorgánicos
1.3 Polímeros
TEMA 2 Imperfecciones Y DIFUSIÓN EN SÓLIDOS
2.1 Defectos de punto
2.2 Imperfecciones
Dislocaciones. Defectos lineales
Defectos interfaciales
Superficies externas
Límites de grano
Límites de macla
Otros defectos interfaciales
Defectos de volumen
Vibraciones interatómicas
2.3 Difusión
Mecanismos de difusión
Difusión en estado estacionario
Difusión en estado no estacionario
TEMA 3 Diagramas de fase
3.1 Definiciones y conceptos fundamentales
3.2 Diagramas de equilibrio de fases
TEMA 4 MICROSCOPÍA Y MÉTODOS TÉRMICOS
Microscopía óptica
Microscopía electrónica de barrido
Microscopía electrónica de transmisión
Métodos térmicos: Termogravimetría
Análisis Térmico Diferencial
Reducción a Temperatura Programada
BLOQUE II: MATERIALES ESTRUCTURALES
TEMA 5 MATERIALES METÁLICOS
5.1 Conformación metálica
5.2 Aleaciones férreaS
5.3 Aleaciones no férreas
5.4 Propiedades mecánicas
Deformación elástica y plástica
Dureza
Deformación plástica en monocristales y en metales
policristalinos
Endurecimiento por formación de disoluciones sólidas
Recuperación y recristalización de metales deformados
TEMA 6 MATERIALES CERÁMICOS
6.1 ESTRUCTURA CERÁMICA
6.1.1 Estructuras cristalinas
6.1.2 Cerámicas formadas por silicatos
6.1.3 Carbono
6.2 Clasificación de los materiales cerámicos en base a su aplicación
6.3 Técnicas de fabricación de materiales cerámicos
6.4 Productos de la arcilla
6.5 Abrasivos
6.6 Cementos inorgánicos
6.7 Propiedades térmicas
TEMA 7 MATERIALES POLIMÉRICOS
7.1 ESTRUCTURA POLIMÉRICA
7.1.1 Moléculas poliméricas
7.1.2 Peso molecular
7.1.3 Forma molecular
7.1.4 Estructura molecular
7.1.5 Configuraciones moleculares
7.1.5.1 Estereoisomería
7.1.5.2 Isomería geométrica
7.1.6 Copolímeros
7.1.7 Cristalinidad de los polímeros
7.2 Clasificación general
7.3 Técnicas de conformación de polímeros
7.4 Aditivos de los polímeros
7.5 Polimerización por condensación, adición y apertura de ciclo. Grado de polimerización
7.6 Termoplásticos. Uso general e industrial
7.7 Plásticos termoestables
7.8 Elastómeros
7.9 Otras aplicaciones de los polímeros
TEMA 8 MATERIALES COMPUESTOS
8.1 Estructuras tipo de materiales compuestos
8.2 Clasificación de los materiales compuestos
8.3 Ejemplos de técnicas de conformación de materiales compuestos
8.4 Materiales compuestos reforzados con partículas
8.4.1 Reforzados con partículas grandes
8.4.2 Consolidados por dispersión
8.5 Materiales compuestos reforzados con fibras
8.5.1 Materiales compuestos con fibras continuas y alineadas
8.5.2. Materiales compuestos con fibras discontinuas yalineadas
8.5.3 Materiales compuestos con fibras discontinuas y orientadas al azar
8.5.4 Materiales compuestos matriz metálica-fibra
8.5.5 Materiales compuestos matriz plástica-fibra
8.6 Materiales compuestos híbridos
8.7 Materiales compuestos estructurales
8.7.1 Materiales compuestos laminares
8.7.2 Paneles sándwich
TEMA 9 NANOMATERIALES
9.1 El tamaño nanométrico
9.2 Nanomateriales inorgánicos
9.3 Nanomateriales híbridos
9.4 Funcionalización y aplicación de los nanomateriales
9.5 Métodos de obtención de nanomateriales
BLOQUE III MATERIALES FUNCIONALES
TEMA 10 MATERIALES CATALÍTICOS
Catalizadores másicos y catalizadores soportados
Preparación: Coprecipitación, precipitación e impregnación
Catalizadores metálicos másicos
Preformado, calcinación, reducción
Soportes
Promotores
Propiedades químicas
Zeolitas
Hidróxidos Dobles Laminares
TEMA 11 BIOMATERIALES
Biominerales: Tipos y funciones
Biominerales de calcio
Óxidos y sulfuros de hierro
Sílice
Biocompatibilidad
Ingeniería cristalina
TEMA 12 MATERIALES ELÉCTRICOS
12.1 Semiconductores
12.1.1 Semiconductores intrínsecos
12.1.2 Semiconductores extrínsecos
12.1.3 Dispositivos semiconductores
12.2 Conducción eléctrica en cerámicas
11.3 Conducción eléctrica en polímeros
12.4 Materiales dieléctricos, ferroeléctricos y piezoeléctricos
12.4.1 Dieléctricos: Titania y cerámicas basadas en el titanato. Aplicaciones
12.4.2 Ferroeléctricos: Sal de Rochelle, fostato monopotásico, niobato de potasio y titanato- circonato de plomo. Aplicaciones
12.4.3 Piezoeléctricos: Titanatos de bario y plomo, circonato de plomo, fosfato monoamónico y el cuarzo. Aplicaciones
TEMA 13 MATERIALES MAGNÉTICOS
13.1 Mecanismos de interacciones magnéticas en estado sólido
13.2 Materiales magnéticos blandos
13.3 Materiales magnéticos duros
12.4 Superconductividad
TEMA 14 MATERIALES ÓPTICOS
14.1 Materiales ópticos
14.1 Fósforos en lámparas fluorescentes
14.2 Diodos emisores de luz
14.3 Láseres
6. Competencias a adquirir
Básicas / Generales.
-Poseer conocimientos fundamentales en todas las ramas de la química
-Poseer capacidad para desarrollar métodos de trabajo, de organización y de dirección y de ejecución de las tareas.
-Poseer capacidad para generar y transmitir conocimiento.
Específicas.
Conocimientos
Conocer los materiales en el mundo de hoy en día y su clasificación.
Conocer los principales procedimientos de preparación de materiales, en función de su naturaleza y aplicación que se desea de los mismos.
Conocer nuevos métodos de caracterización de materiales, no estudiados en asignaturas previamente cursadas.
Conocer la relación estructura con defectos-propiedades de los materiales.
Conocer los diagramas de fases y sus aplicaciones.
Conocer los procedimientos de obtención de metales, su procesado y propiedades mecánicas.
Conocer las principales cerámicas, convencionales y avanzadas, su procesado, propiedades y aplicaciones.
Conocer la naturaleza de los vidrios y los materiales vitrocerámicos.
Conocer los materiales poliméricos y sus propiedades.
Conocer los distintos tipos de materiales compuestos, sus propiedades y aplicaciones.
Conocer los materiales catalíticos, los métodos de preparación de los mismos sus características fundamentales.
Conocer los materiales eléctricos y electrónicos y sus propiedades y aplicaciones.
Conocer diversos materiales ópticos, sus propiedades y aplicaciones.
Conocer los materiales magnéticos, sus tipos y aplicaciones, así como el origen de sus propiedades.
Conocer los principales mecanismos de degradación mecánica de materiales.
Habilidades
Capacidad de sintetizar conocimientos.
Relacionar propiedades y estructuras de compuestos inorgánicos.
Habilidad para organizarse por sí mismo el tiempo de dedicación al estudio.
Capacidad de relacionar conocimientos adquiridos en diversas asignaturas para entender los hechos aquí explicados.
Capacidad para identificar la razón última de la aplicabilidad de los materiales.
Actitudes
Respeto al trabajo de los compañeros y del profesor.
Desarrollo de un razonamiento crítico y saber comunicarlo de manera efectiva.
Transversales.
Capacidad de análisis y síntesis.
Capacidad de organización y planificación.
Capacidad para la lectura y comprensión de textos científicos en inglés.
Resolución de problemas numéricos.
Toma de decisiones
Habilidades en las relaciones interpersonales
Razonamiento crítico
Compromiso ético
Aprendizaje autónomo
Adaptación a nuevas situaciones
Creatividad
Conocimiento de las fuentes de información bibliográfica o multimedia.
7. Metodologías
1.-Clases magistrales en grupos grandes, en las que se mostrarán los conocimientos a adquirir.
2.-Seminarios en grupos reducidos en los que se plantearán temas de discusión y se resolverán ejercicios numéricos y se analizará la relación entre las propiedades de los materiales con su estructura y composición.
3.-Realización de “controles de seguimiento” sin aviso previo, con objeto de incentivar a los alumnos a un estudio constante y continuado a lo largo del cuatrimestre. Los resultados de dichos controles se suministrarán a través de la plataforma virtual. La superación de estos controles no supone la eliminación de la materia correspondiente para el examen final de la asignatura.
4.-Establecimiento de un foro de discusión de dudas en la plataforma virtual.
5.-Suministro a los alumnos, a través de la plataforma virtual, de todo tipo de información que se va a comentar, explicar y ampliar en el aula (salvo aquélla de tipo sobrevenido), para que dispongan de ella antes del comienzo de las clases.
6.-Suministro al alumno a través de la plataforma virtual de los enunciados de problemas y ejercicios numéricos, para que intenten resolverlos antes de su revisión en la clase.
7.-En su caso, suministro a los alumnos a través de la plataforma virtual de artículos científicos y noticias de prensa relacionadas con el contenido de la asignatura.
8.-Tutorías y revisiones.
9.-Evaluación.
8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes
Previsión de distribución de las metodologías docentes (Fecha: 14-07-20)9. Recursos
Libros de consulta para el alumno.
- M. A. White. Properties of Materials, OUP, Oxford, 1999.
- A. R. West. Basic Solid State Chemistry, Wiley, 1988. Hay una segunda edición (1999) en inglés.
- C. N. R. Rao, J. Gopalakrishnan. New directions in Solid State Chemistry, Cambridge University Press, 1989. Hay una segunda edición (1997), también en inglés.
- W. F. Smith, J. Hashemi. Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, 5ª ed., McGraw Hill, 2014.
- W. F. Smith. Ciencia e Ingeniería de Materiales, 3ª ed., McGraw Hill, 2004.
- W. D. Callister, D.G. Rethwisch, Ciencia e Ingeniería de los Materiales, 2ª ed, (corresponde a la 9ª ed. en inglés), Reverté, 2016.
- L. Smart, E. Moore, Solid State Chemistry: An Introduction, Chapman and Hall, London, 4ª edición. 2012.
- J.F. Shackelford, A Güemes. Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, 4ª ed., Prentice Hall, 1998.
- S. M. Allen y E. L. Thomas, The Structure of Materials, Wiley, New York, 1998.
- D.R. Askeland. Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Paraninfo. Madrid. 2001.
- J.A. De Saja. Introducción a la Física de los Materiales. Edic. Universidad de Valladolid. Valladolid. 2001.
- J. A. De Saja, M. A. Rodríguez y M. L Rodríguez, Materiales: Estructura, propiedades y aplicaciones, Thomson Paraninfo, Madrid, 2005.
Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.
Recursos on-line de páginas web sobre procesos que impliquen a los materiales, a través de la plataforma virtual.
Bases de datos suscritas por la Universidad de Salamanca y acceso, a través de la misma, a revistas científicas relacionadas con los materiales (Chemistry of Materials, Journal of Materials Chemistry, Journal of Materials Science, Materials Letters, etc.)
Presentaciones en Power Point, disponibles a través de la plataforma virtual.
Presentaciones en Power Point, disponibles a través de la plataforma virtual.
10. Evaluación
Consideraciones generales.
La asistencia y participación en todas las actividades es muy recomendable para superar la asignatura.
Criterios de evaluación.
Evaluación sobre la exposición oral y debate de los trabajos realizados.
Evaluación continua voluntaria de pruebas escritas.
Evaluación del examen final.
Criterios generales del Grado en Química:
Evaluación continua (40 %)
Examen de la asignatura (60 %)
Instrumentos de evaluación.
- El examen final en la fecha que determine la Junta de la Facultad.
- Controles de seguimiento y otras actividades evaluables de forma continuada.
Recomendaciones para la evaluación.
-Estudiar
-Asistencia a clase para una mejor comprensión de las explicaciones.
-Consulta de los libros recomendados para comprobar y ampliar los conocimientos adquiridos durante la clase.
-Realización de los ejercicios y controles de avance planteados.
-Consulta de dudas en el foro o directamente al profesor.
-Consulta de exámenes de anteriores convocatorias, disponibles (en su caso) en la plataforma virtual.
Recomendaciones para la recuperación.
-Estudiar
-Consulta de dudas en el foro o directamente al profesor.