CIENCIA DE MATERIALES II

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Grado en Química

4º Curso

CIENCIA DE

MATERIALES II

Guía Docente

2015-2016

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1. Datos descriptivos de la materia.

Carácter: G1041424. “Ciencia de Materiales II”, Formación Obligatoria

Transversal

Convocatoria: 4º Curso, 2º cuatrimestre Créditos: 4,5 ECTS (teórico-prácticos) Profesorado:

Ana María González Noya

Profesora Titular de Universidad del Departamento de Química Inorgánica

Asignación docente: Temas 1-4 (Grupos 1 y 2)

Grupos Seminarios S1, S2 y S3; Grupos Tutorías: T1-T9

Eugenio Vázquez Sentís

Profesor Titular de Universidad del Departamento de Química Orgánica

Asignación docente: Temas 5-9 (Grupo 1)

Grupos Seminarios S1 y S2; Grupos Tutorías: T1-T5

Martín Fañanás Mastral

Investigador Ramón y Cajal del Departamento de Química Orgánica

Asignación docente: Temas 5-9 (Grupo 2)

Grupos Seminarios S2 y S3; Grupos Tutorías: T5-T9

Idioma en que es impartida: Castellano y gallego

2. Situación, significado e importancia de la materia en la titulación.

2.1. Módulo al que pertenece la materia en el Plan de Estudios. Materias con las que se relaciona. Módulo: Formación Obligatoria Transversal, junto

con “Análisis Estructural” (3er_{curso) y “Ciencia de Materiales I” (4º curso).}

2.2. Papel que juega este curso en ese bloque formativo y en el conjunto del Plan de Estudios. Se estudiará la estructura, propiedades y aplicaciones de

materiales de interés tecnológico: materiales blandos (polímeros, coloides, geles), materiales metálicos, materiales cerámicos, materiales compuestos y nanomateriales. Se trata de una materia en la que el alumno aplicará a la ciencia de materiales los conocimientos previos adquiridos en otras materias básicas.

2.3. Conocimientos previos (recomendados/obligatorios) que los

estudiantes han de poseer para cursar la asignatura. Se requiere haber

cursado los módulos de Química Física, Química Inorgánica y Química Orgánica. El alumno debería haber cursado también las otras dos asignaturas de este módulo: Análisis Estructural y Ciencia de Materiales I.

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3. Objetivos del aprendizaje y competencias a alcanzar por el estudiante 3.1. Objetivos del aprendizaje

Adquirir conocimientos básicos sobre la estructura, los métodos de preparación, las propiedades y las aplicaciones de los materiales de interés tecnológico.

3.2. Competencias básicas y generales

CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio

CG2 - Que sean capaces de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en problemas científicos, tecnológicos o de otros ámbitos que requieran el uso de conocimientos de la Química.

CG3 - Que puedan aplicar tanto los conocimientos teóricos-prácticos adquiridos como la capacidad de análisis y de abstracción en la definición y planteamiento de problemas y en la búsqueda de sus soluciones tanto en contextos académicos como profesionales.

CG4 - Que tengan capacidad de comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas en Química tanto a un público especializado como no especializado.

CG5 - Que sean capaces de estudiar y aprender de forma autónoma, con organización de tiempo y recursos nuevos conocimientos y técnicas en cualquier disciplina científica o tecnológica.

3.3. Competencias transversales. CT6 - Trabajo en equipo.

CT7 - Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinar. CT8 - Trabajo en un contexto internacional.

CT9 - Habilidades en las relaciones interpersonales. CT10 - Razonamiento crítico.

CT11 - Compromiso ético. 3.4. Competencias específicas.

CE11 - Relación entre propiedades macroscópicas y propiedades de átomos y moléculas individuales: incluyendo macromoléculas (naturales y sintéticas), polímeros, coloides y otros materiales.

CE12 - Estructura y reactividad de las principales clases de biomoléculas y la química de los principales procesos biológicos.

CE14 - Resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados.

CE15 - Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos.

CE16 - Evaluación, interpretación y síntesis y datos e información Química.

CE19 - Manejo de instrumentación química estándar como la que se utiliza para investigaciones estructurales y separaciones.

CE20 - Interpretación de datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan.

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4. Contenidos del curso. Epígrafes del curso

Tema 1. Materiales Metálicos Tema 2. Materiales Cerámicos Tema 3. Materiales Compuestos

Tema 4. Nanomateriales basados en metales

Tema 5. Estructura, nomenclatura y clasificación de polímeros. Tema 6. Química de la polimerización.

Tema 7. Modificación de polímeros. Bioconjugación. Tema 8. Química Supramolecular: geles moleculares. Tema 9. Nuevos materiales.

Bibliografía recomendada Básica

-“Introducción a la Ciencia e Ingeniería de Materiales”, W. D. Callister, Reverté, 1995.

-“Polymers”, D. Walton, P. Lorimer, Oxford Chemistry Primers nº 85, Oxford University Press, Oxford, 2000.

-“Materials Science and Engineering: An Introduction”, Wiley, 2007.

Complementaria.

-Introducción a la Química de los Polímeros”, R. B. Seymour, C. E. Carraher, Jr., Ed. Reverté, 1995.

-“Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales”, W. F. Smith, Mc Graw-Hill, 1996.

-“Semiconductor Nanocrystal Quantum Dots”, A.L. Rogach, Ed., SpringerWien, N.Y., 2008.

-“Modern Supramolecular Gold Chemistry”, A. Laguna, Ed., Wiley-VCH, Weinheim, 2008.

-“Gold Chemistry”, F. Mohr, Ed., Wiley-VCH, Weinheim, 2009.

TEMA 1. MATERIALES METÁLICOS Epígrafes del tema

Características generales. Diagramas de fases. Aleaciones. Tratamiento térmico de aleaciones. Aleaciones férreas. Aceros. Aleaciones no férreas. Propiedades y aplicaciones de los materiales metálicos. Corrosión.

Bibliografía

“Introducción a la Ciencia e Ingeniería de Materiales”, W. D. Callister, Reverté, 1995; “Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales”, W. F. Smith, Mc Graw-Hill, 1996.

Actividades a desarrollar

El tema se completará con la resolución de ejercicios propuestos en Boletines y directamente en el aula durante las Clases Interactivas de Seminario y Tutorías.

TEMA 2. MATERIALES CERÁMICOS Epígrafes del tema

Características generales. Procesamiento de cerámicas. Vidrios. Refractarios. Propiedades y aplicaciones de los materiales cerámicos. Corrosión.

Bibliografía

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TEMA 3. MATERIALES COMPUESTOS Epígrafes del tema

Características generales. Materiales compuestos reforzados con partículas: hormigón. Materiales compuestos reforzados con fibras. Propiedades y aplicaciones de los materiales compuestos. Corrosión.

Bibliografía

Actividades a desarrollar.

TEMA 4. NANOMATERIALES BASADOS EN METALES Epígrafes del tema

Puntos cuánticos. Nanopartículas de plata y oro. Nanomateriales de óxidos metálicos.

Bibliografía

“Semiconductor Nanocrystal Quantum Dots”, A.L. Rogach, Ed., SpringerWien, N.Y., 2008; “Modern Supramolecular Gold Chemistry”, A. Laguna, Ed., Wiley-VCH, Weinheim, 2008; “Gold Chemistry”, F. Mohr, Ed., Wiley-Wiley-VCH, Weinheim, 2009.

TEMA 5. ESTRUCTURA, NOMENCLATURA Y CLASIFICACIÓN DE POLIMEROS

Epígrafes del tema

Unidad constitucional repetida. Grado de polimerización. Clasificación de polímeros por origen, estructura, propiedades y usos. Nomenclatura de polímeros. Peso molecular. Estereoquímica. Estructura química y morfología. Propiedades mecánicas, eléctricas, opticas, térmicas y químicas.

Bibliografía

“Introducción a la Química de los Polímeros”, R. B. Seymour, C. E. Carraher, Jr., Ed. Reverté, 1995; “Polymers”, D. Walton, P. Lorimer, Oxford Chemistry Primers nº 85, Oxford University Press, Oxford, 2000.

Actividades a desarrollar.

TEMA 6. QUÍMICA DE LA POLIMERIZACIÓN Epígrafes del tema

Modos de polimerización: adición y condensación; linear y escalonada. Polimerización por adición: radicalaria, catiónica, aniónica, por complejos metálicos o por coordinación. Polimerizacion por condensación. Polimerización por apertura de anillos. Polimerización por sustitución nucleófila. Polimerización de compuestos de silicio.

Bibliografía

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TEMA 7. MODIFICACIÓN DE POLÍMEROS. BIOCONJUGACIÓN Epígrafes del tema

Modificación química de la estructura. Vulcanización. Modificación de grupos funcionales. Modificación de las propiedades mediante el uso de aditivos.

Polímeros: características y aplicaciones. Elastómeros, gomas o cauchos. Plásticos o termoplásticos. Resinas. Fibras. Adhesivos. Materiales compuestos

Bibliografía

TEMA 8. QUIMICA SUPRAMOLECULAR: GELES MOLECULARES Epígrafes del tema

Interacciones Supramoleculares. Compuestos supramoleculares (Anfitrión/ huesped). Cooperatividad y efecto quelato: podandos, coronas, criptandos. Calixarenos, esferandos. Autoensamblaje. Rotaxanos y Catenanos.

Geles Moleculares. Analogías y diferencias con geles poliméricos. Características y Aplicaciones

Bibliografía

“Supramolecular Chemistry”, J. W. Steed and J. L Atwood, Wiley-VCH, 2009. “ A Practical Guide to Supramolecular Chemistry” P. J. Cragg, Wiley-VCH, 2005. “Functional Molecular Gels” B. Escuder, J. F. Miravet, RSC: Soft Matter Series, 2013.

TEMA 9. NUEVOS MATERIALES Epígrafes del tema

Estructuras metalorgánicas (MOFs). Materiales derivados del Carbono: Fullerenos. Nanotubos de carbono. Grafeno.

Bibliografía

“Fullerene Polymers” N. Martín, F. Giacalone, Wiley-VCH, 2009.

“Carbon Nanotubes and related Structures” N. Martin, D. M. Guldi, Wiley-VCH, 2010.

“Nanomaterials Chemistry” C. N. R. Rao, A. Muller, A. K. Cheetham, Wiley-VCH, 2007.

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5. Indicaciones metodológicas y atribución de carga ECTS 5.1. Atribución de créditos ECTS

TRABAJO PRESENCIAL EN EL AULA HORAS TRABAJO PERSONAL DEL _ALUMNO HORAS

Clases expositivas en grupo grande 21 Estudio autónomo individual o en

grupo 45

Clases interactivas en grupo reducido

(Seminarios) 10

Resolución de ejercicios, u otros

trabajos 20

Tutorías en grupo muy reducido 2 Resolución de ejercicios de

recapitulación propuestos. 11,5

Total horas trabajo presencial en el

aula o en el laboratorio 33

Total horas trabajo personal del

alumno 76,5

HORAS TOTALES: 109,5 5.2. Actividades formativas en el aula con presencia del profesor

A) Clases expositivas en grupo grande (“L” en las tablas horarias): Lección impartida por el profesorado que puede tener formatos diferentes (teoría, ejemplos generales…). El profesor/a puede contar con el apoyo de medios audiovisuales e informáticos. La asignatura cuenta con una página en la USC virtual. Aunque la asistencia a estas clases no es obligatoria, se aconseja al alumnado que asista regularmente a ellas.

B) Clases interactivas en grupo reducido (Seminarios, “S” en las tablas

horarias): Clase teórico/práctica en la que se proponen y resuelven

aplicaciones de la teoría, problemas, ejercicios… El alumnado participa activamente en estas clases de distintas formas: entrega de ejercicios al profesorado (boletines de problemas que el profesorado entrega al alumnado con la suficiente antelación); resolución de ejercicios en el aula, exposición de trabajos monográficos de forma individual o en grupo, etc. El profesorado puede contar con el apoyo de medios audiovisuales e informáticos. La asistencia a estas clases es obligatoria para tener derecho a la evaluación continua.

C) Tutorías de pizarra en grupo muy reducido (“T” en las tablas horarias): Tutorías programadas por el profesorado y coordinadas por el Centro. Se utilizarán para la aclaración de dudas sobre teoría, resolución de problemas, supervisión de trabajos dirigidos, etc. El profesorado podrá exigir al alumnado la entrega de ejercicios específicos previa a la celebración de la tutoría. La asistencia a estas clases es obligatoria para tener derecho a la evaluación continua.

5.3. Recomendaciones para el estudio de la materia

 Es necesario poseer una buena formación básica en Química Inorgánica y Orgánica, por lo que se recomienda estar al día en los conceptos fundamentales de estas áreas.

 Se recomienda también revisar los contenidos de la asignatura “Ciencia de Materiales I”.

 Es aconsejable asistir a las clases expositivas.

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5.4. Calendario de actividades del curso 2015/16 Grupos 1 y 2

Enero-Febrero Marzo Abril L Ma Mi X Vi 25 26 27 28 29 09-10 10-11 E1 E1 11-12 12-13 13-14 E2 16-17 E2 1 2 3 4 5 09-10 S2 10-11 E1 E1 11-12 S3 12-13 S1 13-14 16-17 E2 E2 8 9 10 11 12 09-10 10-11 11-12 12-13 13-14 16-17 15 16 17 18 19 09-10 S2 10-11 E1 E1 11-12 S3 12-13 S1 13-14 16-17 E2 E2 22 23 24 25 26 09-10 S2 10-11 E1 E1 11-12 S3 12-13 S1 13-14 16-17 E2 E2 29 09-10 10-11 E1 11-12 12-13 13-14 16-17 E2 L Ma Mi X Vi 1 2 3 4 S2 E1 S3 S1 E2 7 8 9 10 11 T8 T4 T9 T5 T1 T2 T6 T3 T7 14 15 16 17 18 S2 E1 E1 S3 S1 E2 E2 21 22 23 24 25 28 29 30 31 S2 E1 E1 S3 S1 E2 E2 L Ma Mi X Vi 1 E1 E1 E2 E2 4 5 6 7 8 S2 E1 E1 S3 S1 E2 E2 11 12 13 14 15 S2 E1 E1 S3 S1 E2 E2 18 19 20 21 22 T8 T4 T9 T5 T1 T2 T6 T3 T7 25 26 27 28 29 S2 E1 S3 S1 E2

Mayo Otras actividades Notas L Ma Mi X Vi 2 3 4 5 6 09-10 10-11 11-12 12-13 13-14 16-20 9 10 11 12 13 09-10 10-11 11-12 12-13 13-14 16-20 Exámenes

(examen ordinario: mayo; examen extraordinario: junio)

25 mayo

10:00h Aula Qca. Analítica 6

julio

16:00h Aula Qca. Analítica

Horarios de tutoría y asistencia al alumnado.

Ana María González Noya Ma, J: 16-19 h

Dpto. de Q. Inorgánica Facultad de Química Eugenio Vázquez Sentís Mi: 12-13 h; J: 12-14 h;

Clases expositivas (teóricas) E: E1 (grupo 1), E2 (grupo 2) Clases interactivas seminario S1-S3

Clases interactivas tutorías T1-T9 Clases prácticas de laboratorio: no procede Días no lectivos festivos S1 Grupo 1 Seminarios T1 Grupo 1 Tutorías G1 Grupo 1 Prácticas laboratorio

Clases expositivas: Aula Q. Inorgánica Seminarios: Aula Q. Inorgánica

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6. Indicaciones sobre la evaluación

6.1. La calificación de cada alumno se realizará mediante una evaluación continua y la realización de un examen final.

 La asistencia a las clases de seminarios y tutorías es obligatoria para optar a la evaluación continua. Será necesario asistir a un mínimo de un 80% de dichas clases para que la evaluación continua sea valorada.

6.2. La evaluación consistirá en dos partes:

 Evaluación continua, tendrá un peso porcentual del 30%, y consta a su vez de dos

componentes:

i. Trabajo en seminarios (20%) ii. Trabajo en tutorías (10%)

 Examen final, con un peso porcentual del 70%.

6.3. La calificación obtenida por el/la alumno/a no será inferior a la del examen final ni a la obtenida ponderándola con la evaluación continua

En el caso de que el alumno o la alumna no tenga derecho a la evaluación continua, su nota será la del examen final (100%).

6.4. El alumnado repetidor tendrá el mismo régimen de asistencia a clases que el que cursa la asignatura por primera vez.

6.5. Recomendaciones de cara a la evaluación

El alumnado deberá repasar los conceptos teóricos introducidos en los distintos temas utilizando la bibliografía de referencia y realizar con soltura los ejercicios discutidos en clase. El grado de acierto en la resolución de los ejercicios propuestos proporciona una medida de la preparación del alumnado para afrontar el examen final de la asignatura. Aquellos alumnos o alumnas que encuentren dificultades importantes a la hora de trabajar las actividades propuestas deben de acudir a las horas de tutoría del profesorado, con el objetivo de que éste pueda analizar el problema y ayudar a resolver dichas dificultades.

6.6. Recomendaciones de cara la recuperación

El profesorado analizará con aquel alumnado que no supere con éxito el proceso de evaluación, y así lo desee, las dificultades encontradas en el aprendizaje de los contenidos de la asignatura. También le proporcionará material adicional (cuestiones, ejercicios, etc.) para reforzar el aprendizaje de la materia.