Código: | Q3003 | Sigla: | Q3003 | Nível: | 300 |
Áreas Científicas | |
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Classificação | Área Científica |
OFICIAL | Química |
Ativa? | Sim |
Página Web: | https://moodle.up.pt/course/view.php?id=189¬ifyeditingon=1 |
Unidade Responsável: | Departamento de Química e Bioquímica |
Curso/CE Responsável: | Licenciatura em Química |
Sigla | Nº de Estudantes | Plano de Estudos | Anos Curriculares | Créditos UCN | Créditos ECTS | Horas de Contacto | Horas Totais |
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L:B | 0 | Plano de Estudos Oficial | 3 | - | 6 | 56 | 162 |
L:CC | 0 | Plano de estudos a partir de 2014 | 2 | - | 6 | 56 | 162 |
3 | |||||||
L:F | 0 | Plano de Estudos Oficial | 2 | - | 6 | 56 | 162 |
3 | |||||||
L:G | 5 | Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18 | 2 | - | 6 | 56 | 162 |
3 | |||||||
L:M | 0 | Plano de Estudos Oficial | 2 | - | 6 | 56 | 162 |
3 | |||||||
L:Q | 7 | Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17 | 3 | - | 6 | 56 | 162 |
A disciplina de Introdução à Química dos Materiais é uma unidade curricular destinada a alunos do primeiro ciclo dos cursos da Faculdade de Ciências da Universidade de Porto. Trata-se de uma disciplina de carácter introdutório e generalista que versa a estrutura interna das várias classes de materiais (a diferentes escalas, desde a escala atómico-molecular à macroscópica), as propriedades químicas, físicas e mecânicas diferenciadoras dos materiais, e, ainda, a sua função e aplicação prática.
Pretende-se que no final da disciplina o alunos seja capaz de: (i) identificar as diferentes classes de materiais; (ii) descrever a sua estrutura interna, propriedades e função; (iii) descrever técnicas de preparação, processamento e caracterização de materiais; (iv) aplicar conhecimentos adquiridos para descrever de forma competente materiais de uso quotidiano, industrial e tecnológico.
Não
PARTE 1 – INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS (20% de esforço lectivo)
1.1 A ciência dos materiais Introdução à Ciência dos Materiais e relação Ciência/Engenharia dos Materiais. Papel da Química no âmbito dos materiais. Nota histórica sobre evolução dos materiais e análise da actualidade. Competição entre materiais.
1.2 Classes de materiais Classificação das diferentes classes de materiais—critérios. Caracterização genérica das seguintes classes: metais e ligas metálicas; cerâmicas; compósitos; polímeros; nanomateriais; materiais macios (cristais líquidos e materiais coloidais); biomateriais. Estrutura e propriedades básicas.
PARTE 2 – ESTRUTURA, PROPRIEDADE E FUNÇÃO (60% de esforço lectivo)
2.1 Estrutura e ligação química em materiais Noção de escala dimensional em materiais. Ligação química e estrutura de sólidos, liquídos e mesofases. Sólidos iónicos, metálicos, moleculares e reticulados (redes covalentes). Estado cristalino e amorfo.
2.2 Estado cristalino Estruturas cristalinas e sua classificação. Células unitárias. Poliformismo ou alotropia. Cristalização, defeitos cristalinos e difusão em sólidos.
2.3 Diagramas de fase Noção de fase e regra das fases de Gibbs. Regra da alavanca. Diagramas de fase de substâncias puras, sistemas binários e sistemas ternários. Exemplos da relevância aplicada de diagramas de fase.
2.4 Propriedades dos materiais. Propriedades químicas. Corrosão de materiais. Propriedades mecânicas. Propriedades físicas: térmicas, eléctricas, magnéticas e ópticas. Relação estrutura-propriedade-função para as diferentes classes de materias estudadas.
PARTE 3 – CARACTERIZAÇÃO, PROCESSAMENTO E APLICAÇÕES (20% de esforço lectivo)
3.1 Métodos de caracterização de materiais Técnicas correntes de caracterização estrutural e funcional de materiais: microscopia óptica e electrónica; difracção de luz, raios X e neutrões; espectroscopia; análise térmica; caracterização de superfícies.
3.2 Processamento Técnicas de processamento de materiais metálicos, cerâmicos, poliméricos e compósitos.
3.3 Aplicações Discussão avançada de aplicações práticas (quotidiano, tecnologia etc) de diferentes materiais com base nos conhecimentos adquiridos sobre estrutura/propriedade/função. Selecção de materiais para uma dada função.
FUNDAMENTAÇÃO E VISÃO GERAL DO PROGRAMA.
A Parte 1 visa fundamentalmente uma primeira abordagem ao âmbito e objectivos da ciência dos materiais e uma análise qualitativa e descritiva das diferentes classes de materiais.
A Parte 2 envolve já uma análise mais avançada e quantitativa da estrutura interna e propriedades dos materiais, com especial relevância para as suas características diferenciadoras, e a compreensão da relação estrutura/propriedade/função.
A Parte 3 proporciona uma discussão genérica das modernas técnicas de caracterização e processamento de materiais e, ainda, a aplicação dos conceitos estudados ao longo da disciplina na análise de materiais e dispositivos técnicos específicos.
1 - Aulas teóricas. As aulas têm carácter expositivo de acordo com o programa supra-citado.
2 - Aulas teórico-práticas (a) Preparação e discussão de apresentações orais sobre diferentes classes de materiais (estrutura, propriedades, aplicações), por grupos constituídos por 2 alunos. Há 4 momentos de avaliação: 1ª apresentação (genérica) – 5 slides, 7 min; 2ª apresentação (intermédia) – 10 slides, 10 min; 3ª apresentação (intermédia) 15 min – 15 slides; 4ª apresentação (final) – 20 slides, 30 min. (b) Discussão, consolidação e aprofundamento das matérias teóricas, com resolução de problemas quantitativos (essencialmente da Parte 2 do programa). (c) Visitas de estudo (laboratórios de investigação, CEMUP).
Designação | Peso (%) |
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Defesa pública de dissertação, de relatório de projeto ou estágio, ou de tese | 10,00 |
Exame | 50,00 |
Participação presencial | 40,00 |
Total: | 100,00 |
Designação | Tempo (Horas) |
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Apresentação/discussão de um trabalho científico | 1,00 |
Elaboração de projeto | 10,00 |
Estudo autónomo | 20,00 |
Frequência das aulas | 20,00 |
Total: | 51,00 |
Para admissão a exame, os alunos não poderão exceder um número de faltas nas aulas teórico-práticas igual a 1/4 do número de aulas previstas.
A avaliação na disciplina é efectuada com base na:
(i) avaliação contínua do desempenho do estudante nas aulas teórico-práticas (NTP);
(ii) monografia individual (NMon);
(iii) classificação de exame (NEx). Assim, a classificação final (NF) é obtida de acordo com a seguinte ponderação:
NF = 0.40 x NTP + 0.10 x NMon+ 0.50 x NEx
A classificação das aulas teórico-práticas baseia-se na avaliação continua relativa às aulas TP. A nota de exame terá de ser maior ou igual a 10, NEx ≥ 10/20.
BIBLIOGRAFIA GERAL (RECOMENDADA) [1] Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais, William F. Smith, 3ª edição, 1998, McGrawHill Portugal (Lisboa). ISBN: 972-8298-68-4. [2] Materials Chemistry, Bradley D. Fahlam, 2007, Springer (Dordrecht). ISBN: 978-1-4020-6119-6. [3] The Science and Engineering of Materials, Donald R. Askeland, 3rd edition, 1998, Stanley Thornes (U.K.). ISBN: 978-0-748-74083-3. [4] Materials Science and Engineering: An Introduction, William D. Callister, 7th edition, 2006, John Wiley & Sons (New York). ISBN-10: 0-47173-696-1. BIBLIOGRAFIA ESPECIALIZADA [5] Nanochemistry – a chemical approach to materials, Geoffrei Ozin and André Arsenault, 2005, RSC Publishing (Cambridge, U.K.). ISBN: 0-85404-664-X. [6] Introduction to Soft Matter: Synthetic and Biological Self-Assembling Materials, Revised Edition, Ian Hamley, 2007, John Wiley & Sons (New York). ISBN: 978-0-470-51609-6. [7] Materiais 2000, M. Amaral Fortes e P.J. Ferreira (eds.), 2003, IST Press (Lisboa), ISBN: 972-8469-23-3. [8] Thermodynamics and Kinetics in Materials Science, Boris S. Bokstein, Mikhail I. Mendelev and David J. Srolovitz, 2005, Oxford University Press (USA). ISBN: 978-0-198-52804-3.