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Curso académico 2019-2020

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CIENCIAS DE LOS MATERIALES

GRADO EN QUÍMICA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 15-05-19 10:26)

Código: 104029
Plan: UXXI
ECTS: 6.00

Carácter: OBLIGATORIA
Curso: 4
Periodicidad: Primer Semestre

Idioma: ESPAÑOL

Área

Departamento: Química Inorgánica

Plataforma Virtual: Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor/Profesora: Vicente Rafael Rives Arnau
Grupo/s: 1

Centro: Fac. Ciencias Químicas

Departamento: Química Inorgánica

Área: Química Inorgánica

Despacho: B1510

Horario de tutorías: Bajo demanda del alumno por correo electrónico

URL Web: https://diarium.usal.es/vrives/

E-mail: vrives@usal.es
Teléfono: 1587

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

GENERALIDADES

1.-INTRODUCCIÓN. Tipos y clasificación de materiales.

2.-PREPARACIÓN DE MATERIALES. Métodos cerámicos. Métodos suaves. Métodos de alta presión. Crecimiento de cristales. Sólidos amorfos. Películas delgadas. Dopado. Películas orgánicas.

3.-CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES: DIFRACCIÓN, MICROSCOPÍA Y MÉTODOS TÉRMICOS. Difracción de rayos X. Microscopía, Métodos térmicos.

4.-IMPERFECCIONES Y DIFUSIÓN EN SÓLIDOS. Defectos puntuales, lineales y planares. Difusión en sólidos.

5.-DIAGRAMAS DE FASES. Regla de las fases. Diagramas de fases binarios. Solubilidad en el estado sólido. Diagramas eutécticos y peritécticos. Regla de la palanca.

MATERIALES ESTRUCTURALES

6.-MATERIALES METÁLICOS. Metalurgia: etapas. Metalurgias específicas. Aleaciones. Procesado de metales y aleaciones.

7.-MATERIALES CERÁMICOS. Silicatos y materiales relacionados. Procesado de cerámicas. Materiales cerámicos tradicionales y avanzados. Propiedades eléctricas de los cerámicos. Materiales refractarios. Vidrios.

8.-MATERIALES POLIMÉRICOS. Homo- y co-polímeros. Clasificación de polímeros. Polimerización en cadena, por etapas, reticular. Termoplásticos. Plásticos termoestables. Elastómeros.

9.-MATERIALES COMPUESTOS. Concepto. Clasificación. Materiales compuestos de matriz polimérica, metálica y cerámica. Métodos de preparación. Hormigón.

MATERIALES ESPECÍFICOS

10.-MATERIALES CATALÍTICOS. Catalizadores másicos y catalizadores soportados. Preparación. Catalizadores metálicos. Preformado, calcinación, reducción. Soportes. Promotores.

11.-MATERIALES ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS. Conducción eléctrica e iónica. Dispositivos semiconductores. Conducción eléctrica en cerámicas iónicas. Polarización. Ferroelectricidad y piezoelectricidad.

12.-MATERIALES ÓPTICOS. Propiedades ópticas de los materiales metálicos. Propiedades ópticas de los materiales no metálicos. Color. El láser. Diodos emisores de luz. Fibra óptica. Luminiscencia: tipos y características.

13.-MATERIALES MAGNÉTICOS. Origen del magnetismo. Magnetismo no cooperativo y magnetismo cooperativo. Imanes. Curvas de histéresis. Superconductividad.

14.-PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES. Capacidad calorífica. Dilatación térmica de materiales metálicos, cerámicos y poliméricos. Conductividad térmica de materiales metálicos, cerámicos y poliméricos.

TEMAS COMPLEMENTARIOS

15.-DEGRADACIÓN DE MATERIALES. Degradación mecánica. Módulo de Young. Deformación plástica y elástica. Prevención. Fractura. Tenacidad. Fatiga. Termofluencia.

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

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.

10. Evaluación

Consideraciones generales.

La asistencia y participación en todas las actividades es muy recomendable para superar la asignatura.

Criterios de evaluación.

Se realizará un examen, cuya calificación supondrá hasta el 80 % de la calificación final.

La calificación de las actividades realizadas a lo largo del curso (“controles de seguimiento” y resolución de ejercicios numéricos) supondrá hasta el 20 % de la calificación final.

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.