Datos básicos de la asignatura
Titulación: Grado en Ingeniería Civil Año plan de estudio: 2011
Curso implantación: 2020-21
Centro responsable: E.T.S. de Ingeniería
Nombre asignatura: Química de los Materiales Código asigantura: 2250010
Tipología: OBLIGATORIA
Curso: 1
Periodo impartición: Anual
Créditos ECTS: 6 Horas totales: 150
Área/s: Ciencias de Materiales e Ingeniería Metalúrgica Ingeniería Química
Departamento/s: Ingeniería Química y Ambiental
Ingeniería y C. Materiales y Transporte
Coordinador de la asignatura NILSSON SUSANNA LOUISE
Profesorado
Profesorado del grupo principal:
NILSSON SUSANNA LOUISE URBAN PETR
Objetivos y competencias OBJETIVOS:
El objetivo de la asignatura es que el alumno adquiera conocimientos y capacidad para aplicarlos sobre:
- Bases de la estequiometría química y de los cálculos con reacciones químicas.
- Teorías sobre la estructura atómica, ordenamiento periódico y propiedades de los elementos.
- Reacciones en equilibrio en disolución acuosa: ácido base y oxidación reducción.
- Estructura de los materiales sólidos, características y defectos. Transformaciones de fases.
- Propiedades de los materiales: mecánicas y térmicas.
- Corrosión y protección.
COMPETENCIAS:
Competencias específicas:
- Conocimiento teórico y práctico de las propiedades químicas, físicas, mecánicas y tecnológicas de los materiales más utilizados en construcción.
- Conocimiento básico de las principales reacciones que se producen en disolución acuosa, para su aplicación en procesos de tratamiento de agua.
- Capacidad para aplicar los conocimientos de materiales de construcción en sistemas estructurales. Conocimiento de la relación entre la estructura de los materiales y las propiedades mecánicas que de ella se derivan.
Competencias genéricas:
Demostrar poseer y comprender conocimientos en Química.
Polivalencia y capacidad de aprendizaje autónomo.
Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios
Capacidad para reconocer cuándo se necesita información, dónde localizarla, cómo evaluar su idoneidad y darle el uso adecuado de acuerdo con el problema.
Contenidos o bloques temáticos CAPITULO I. INTRODUCCIÓN
TEMA 1. INTRODUCCIÓN. ESTEQUIOMETRÍA
Planteamiento de la Química General. Orígenes de la teoría atómica. El átomo de Dalton. El sistema periódico. Configuraciones electrónicas. Propiedades periódicas. Concepto de mol. La ecuación química. Reactivo limitante y rendimiento. Estequiometría en la industria. Balances de materia
CAPITULO II. EQUILIBRIOS EN SOLUCIÓN ACUOSA
TEMA 2. EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE
Conceptos de ácido y base. Carácter ácido. Actuación del agua. pH. Fuerza del par: intervalos de predominio y pH. Cálculo de concentraciones. Volumetrías de neutralización.
TEMA 3. EQUILIBRIOS REDOX
Potencial normal de reducción. Serie electroquímica. Ecuación de Nernst. Potencial normal y constante de equilibrio. Cálculo de concentraciones en equilibrios redox.
TEMA 4. SOLUBILIDAD Y PRECIPITACIÓN
Solubilidad y producto de solubilidad. Factores que afectan a la solubilidad. Cálculo de concentraciones. Precipitación fraccionada.
CAPÍTULO III. ORDENAMIENTO ATÓMICO DE LOS MATERIALES
TEMA 5. ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES
Introducción: relación entre estructura interna y propiedades. Clasificación de los materiales.
Orden-desorden. Estructura cristalina. Notación cristalográfica: Índices de Miller. Características de una estructura cristalina.
TEMA 6. MATERIALES METÁLICOS
Estructuras BCC, FCC y HC. Sistemas de deslizamiento. Aleaciones metálicas: Reglas de Hume-Rothery
TEMA 7. MATERIALES CERAMICOS
Compuestos iónicos. Silicatos. Vidrios cerámicos.
TEMA 8. MATERIALES POLIMÉRICOS
Definición de polímero. Grado de polimerización. Peso molecular medio. Tipos de polímeros Termoplásticos. Termoendurecibles. Elastómeros.
TEMA 9. DEFECTOS CRISTALINOS
Defectos puntuales y lineales. Difusión. Deformación de metales.
CAPÍTULO IV. TRANSFORMACIONES DE FASES Y MICROESTRUCTURA.
TEMA 10. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
Introducción. Concepto de sistema, componentes, fases y constituyentes. Regla de las fases.
Diagramas binarios. Regla de la palanca. Diagramas con solubilidad total en estado líquido y sólido.
Concepto de transformación invariante. Diagramas con solubilidad en estado líquido e insolubilidad total en estado sólido. Transformación eutéctica. Diagramas con solubilidad total en estado líquido y parcial en estado sólido. Transformación eutectoide. Transformación peritéctica.
TEMA 11. ACEROS
Introducción. Diagrama de fases de la aleación Fe-C: aceros y fundiciones. Fases y microconstituyentes de los aceros, propiedades. Algunos tratamientos térmicos de los aceros:
recocido, normalizado y temple.
CAPÍTULO V. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.
TEMA 12. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES
Introducción. Deformación elástica: Elasticidad, límite elástico. Deformación plástica: resistencia, ductilidad. Tenacidad. Resistencia al impacto. Dureza.
TEMA 13. CORROSIÓN
Consideraciones electroquímicas. Cinética de la corrosión. Formas de corrosión. Prevención de la corrosión.
TEMA 14. PROPIEDADES TERMICAS DE LOS MATERIALES
Conductividad calorífica. Dilatación. Mecanismos de conducción del calor. Tensiones mecánicas inducidas por el calor.
Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos TEMA 1. INTRODUCCIÓN. ESTEQUIOMETRÍA
Planteamiento de la Química General. Orígenes de la teoría atómica. El átomo de Dalton. El sistema periódico.
Configuraciones electrónicas. Propiedades periódicas. Concepto de mol. La ecuación química.
Reactivo limitante y
rendimiento.
TEMA 2. EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE
Conceptos de ácido y base. Carácter ácido. Actuación del agua. pH. Fuerza del par: intervalos de predominio y
pH. Cálculo de concentraciones. Volumetrías de neutralización.
TEMA 3. EQUILIBRIOS REDOX
Potencial normal de reducción. Serie electroquímica. Ecuación de Nernst. Potencial normal y constante de
equilibrio. Cálculo de concentraciones en equilibrios redox.
TEMA 4. SOLUBILIDAD Y PRECIPITACIÓN
Solubilidad y producto de solubilidad. Factores que afectan a la solubilidad. Cálculo de concentraciones.
Precipitación fraccionada.
TEMA 5. ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES
Introducción: relación entre estructura interna y propiedades. Clasificación de los materiales.
Orden-desorden.
Estructura cristalina. Notación cristalográfica: Índices de Miller. Características de una estructura cristalina.
TEMA 6. MATERIALES METÁLICOS
Estructuras BCC, FCC y HC. Sistemas de deslizamiento. Aleaciones metálicas: Reglas de Hume-Rothery
TEMA 7. MATERIALES CERAMICOS
Compuestos iónicos. Silicatos. Vidrios cerámicos.
TEMA 8. MATERIALES POLIMÉRICOS
Definición de polímero. Grado de polimerización. Peso molecular medio. Tipos de polímeros Termoplásticos.
Termoestables. Elastómeros.
TEMA 9. DEFECTOS CRISTALINOS
Defectos puntuales y lineales. Difusión. Deformación de metales.
TEMA 10. DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO
Introducción. Concepto de sistema, componentes, fases y constituyentes. Regla de las fases.
Diagramas binarios.
Regla de la palanca. Diagramas con solubilidad total en estado líquido y sólido. Concepto de transformación
invariante. Diagramas con solubilidad en estado líquido e insolubilidad total en estado sólido.
Transformación
eutéctica. Diagramas con solubilidad total en estado líquido y parcial en estado sólido.
Transformación eutectoide.
Transformación peritéctica.
TEMA 11. ACEROS
Introducción. Diagrama de fases de la aleación Fe-C: aceros y fundiciones. Fases y microconstituyentes de los
aceros, propiedades. Algunos tratamientos térmicos de los aceros: recocido, normalizado y temple.
TEMA 12. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES
Introducción. Deformación elástica: Elasticidad, límite elástico. Deformación plástica: resistencia, ductilidad.
Tenacidad. Resistencia al impacto. Dureza.
TEMA 13. CORROSIÓN
Consideraciones electroquímicas. Cinética de la corrosión. Formas de corrosión. Prevención de la corrosión.
TEMA 14. PROPIEDADES TERMICAS DE LOS MATERIALES
Conductividad calorífica. Dilatación. Mecanismos de conducción del calor. Tensiones mecánicas inducidas por el
calor.
Actividades formativas y horas lectivas
Actividad Créditos Horas
B Clases Teórico/ Prácticas 4 40
C Clases Prácticas en aula 0,5 5
D Clases en Seminarios 0,5 5
E Prácticas de Laboratorio 0,5 5
F Prácticas de Taller/Deportivas 0,5 5
Metodología de enseñanza-aprendizaje Clases teórico-prácticas
Las clases teórico-prácticas constituyen el núcleo de la asignatura y en ellas se realiza la exposición de los distintos temas con un acentuado carácter de aplicación de los conocimientos impartidos; el objetivo es que el alumno sea capaz de razonar y utilizar la información recibida para extraer resultados de la misma. Se ponen a disposición de los alumnos unos guiones con esquemas, gráficos, figuras, etc. que pretenden facilitar al alumno el seguimiento de las clases. El alumno puede utilizar alguno de los libros de texto recomendados para complementar la formación.
Prácticas de Laboratorio
Las clases prácticas de laboratorio pretenden que los alumnos tengan la oportunidad realizar experiencias que, en su conjunto, sean representativas de los conocimientos expresados en las clases teóricas.
Las prácticas de laboratorio se llevan a cabo de forma personal, es decir, cada alumno realiza todas las actividades incluidas en la práctica y obtiene sus propios resultados; con todo ello debe cumplimentar una memoria individual.
Seminarios
En las clases de seminarios se proponen a los alumnos problemas para que ellos los desarrollen en clase, con objeto de aplicar los conocimientos explicados en las de teoría, haciendo hincapié en los aspectos más prácticos. También se facilita una colección de problemas resueltos o con resultados que ayude al alumno en la adquisición de la destreza necesaria en la resolución de los mismos.
También se proponen otros problemas para que los alumnos los resuelvan y entreguen semanalmente, actividad que se valora para la calificación final.
Seminario
En las clases de Seminario se aplican los conocimientos explicados en las de teoría, haciendo hincapié en los aspectos más prácticos y se resuelven algunos problemas tipo. También se facilita una colección de problemas resueltos o con resultados que ayude al alumno en la adquisición de la destreza necesaria en la resolución de los mismos.
Sistemas y criterios de evaluación y calificación - El primer parcial comprenderá los capítulos I y II .
- El segundo parcial corresponderá a los capítulos III a V. El segundo parcial constará de una parte teórica y una parte práctica, siendo la calificación la media de ambas partes, siempre que se haya obtenido en cada una de ellas una nota mínima de un 3,5.
- En caso de aprobar los dos exámenes parciales la nota final será la media.
- Si solo se aprueba uno de los parciales, dicha nota se mantendrá durante todo el curso, de forma que en los exámenes de 1ª y 2ª convocatoria solo deberá realizarse la parte no superada.
La realización de las prácticas de laboratorio es imprescindible para aprobar la asignatura. La asistencia es obligatoria para aprobarlas así como la cumplimentación de los cuestionarios correspondientes a cada práctica.
Los exámenes de la asignatura se dividen en dos partes, correspondientes al programa de cada cuatrimestre. Su estructura es análoga a la de los exámenes parciales.
Criterios de calificación del grupo
El primer parcial comprenderá los temas 1-4 y el segundo parcial corresponderá a los temas restantes. El primer parcial estará compuesto por cuestiones teóricas y problemas teórico-prácticos.
El segundo parcial constará de una parte teórica y una parte práctica, siendo la calificación la media de ambas partes, siempre que se haya obtenido en cada una de ellas una nota mínima de un 3,5. - En caso de aprobar los dos exámenes parciales la nota final será la media. - Si solo se aprueba uno de los parciales, dicha nota se mantendrá durante todo el curso, de forma que en los exámenes de 1ª y 2ª convocatoria solo deberá realizarse la parte no superada.
Los exámenes finales de 1ª, 2ª y 3ª convocatoria se dividen en dos partes, correspondientes al programa de cada cuatrimestre. La estructura de cada una de las partes es análoga a la del examen parcial correspondiente.
Debido a la situación sanitaria provocada por la COVID-19 es necesario describir la adaptación que tendrá el desarrollo de la asignatura durante el presente curso 2020/21 en función de los diferentes escenarios a los que haya que acogerse por recomendación de las autoridades sanitarias. Se distinguen 3 escenarios: presencial, semi-presencial y no-presencial (telemático). En el escenario presencial no se contempla ninguna limitación para el desarrollo de la actividad académica presencial. En el escenario semi-presencial se contempla una menor actividad académica presencial como consecuencia de las medidas. Finalmente, en el escenario no-presencial se contempla la suspensión total de la actividad presencial.
En el escenario presencial tanto las clases teórico-prácticas como los seminarios y prácticas de laboratorio se realizarán de forma presencial.
En el escenario semi-presencial las clases teórico-prácticas y los seminarios se realizarán de forma presencial, mientras que las prácticas se impartirán de forma semi-presencial. Dependiendo del aforo impuesto, la capacidad de las aulas de laboratorio y las horas de docencia del profesorado previstas se realizará el máximo número posible de prácticas de forma presencial. El resto de
prácticas se realizarán de forma telemática aportando videos y explicaciones prácticas a los alumnos, debiendo estos realizar un trabajo entregable de dedicación equivalente a las horas de laboratorio que no se hayan podido realizar presencialmente.
En el escenario no-presencial las clases-teórico prácticas y los seminarios se impartirán on-line empleando la herramienta Blackboard Collaborate y las prácticas se realizarán de forma telemática aportando videos y explicaciones prácticas a los alumnos, debiendo estos realizar un trabajo entregable de dedicación equivalente a las horas de laboratorio que no se hayan podido realizar presencialmente.
En el caso de que las recomendaciones de las autoridades sanitarias no permitan la realización de exámenes presenciales, las evaluaciones se llevarán a cabo de forma on-line, en las fechas previstas.
Horarios del grupo del proyecto docente http://www.etsi.us.es/academica
Calendario de exámenes http://www.etsi.us.es/academica
Tribunales específicos de evaluación y apelación Presidente: CONSTANTINO FERNANDEZ PEREIRA Vocal: LUIS FRANCISCO VILCHES ARENAS
Secretario: ANA MARIA BELTRAN CUSTODIO Suplente 1: CRISTINA MARIA AREVALO MORA Suplente 2: ISABEL MONTEALEGRE MELENDEZ Suplente 3: ROSARIO VILLEGAS SANCHEZ
Bibliografía recomendada
INFORMACIÓN ADICIONAL
QUÍMICA. PRINCIPIOS Y REACCIONES. 4ª Ed. W.L. Masterton y C.N. Hurley Edición: Thomson Paraninfo
QUÍMICA GENERAL. 8ª Ed R. H. Petrucci, W.S. Harwood y G. Herring. Prentice Hall
QUÍMICA GENERAL J. A. LÓPEZ CANCIO. Grupo Editorial Iberoamerica
QUÍMICA. 7ª Ed. R. Chang. McGraw-Hill
QUÍMICA. Gillespie y otros. Ed. Reverté
QUÍMICA. CURSO UNIVERSITARIO. 4ª ed. Mahan; Myers. Addison-Wesley Iberoamericana
PRINCIPIOS DE QUÍMICA. 3ª ed. Dickerson y otros. Ed. Reverté S.A.
INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES. VOLUMEN I Y II. W. D.
Callister, JR.
Editorial Reverte, S.A., Barcelona (1995).
INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE MATERIALES PARA INGENIEROS. J.F.Shackelford y A.
Güemes. Prentice
Hall, Madrid (1998).
CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES. D.R.Askeland. Paraninfo, Madrid (2001).
FUNDAMENTOS DE LA CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES. W. F. Smith. Mcgraw-Hill / Interamericana de
España, S.A, Madrid (1999).
CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES, J.M. Montes, F.G. Cuevas y J. Cintas, Paraninfo,
Madrid (2014)
