Química Inorgânica

Código:

Q2004

Sigla:

Q2004

Nível:

200

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2021/2022 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Química e Bioquímica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:B	1	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	56	162
L:CC	1	Plano estudos a partir do ano letivo 2021/22	2	-	6	56	162
			3
L:F	0	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	56	162
			3
L:G	3	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	2	-	6	56	162
			3
L:M	1	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	56	162
			3
L:Q	44	Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17	2	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Resultados de aprendizagem e competências

Saber os conceitos básicos da Química do Estado Sólido e da Química dos Materiais
Saber como se preparam  materiais bulk, entender defeitos e transporte iónico.
Saber dar exemplos de materiais e saber as suas aplicações:  Óxidos, nitretos e fluoretos metálicos. Calcogenetos, compostos de intercalação e fases ricas em metais. Estruturas com organização em rede.  Hidretos e materiais para armazenamento de hidrogénio. Pigmentos inorgânicos. Química de semicondutores. Materiais moleculares e aniões de fulereno.
Entender os conceitos de Nanoquímica através dos seus princípios básicos: Nanociências e  Nanotecnologias. 
Aprofundar a Química dos Compostos de Coordenação
Saber identificar isómeros. Saber os modelos de ligação química dos compostos de coordenação: Teoria de campo de cristal e de campo de ligando. Entender as reações em complexos metálicos: equilíbrio de complexação. Efeitos de natureza estereoquímica. Alteração ao estado de spin. Efeito de Jahn-Teller. Série de Irving-Williams. Carácter lábil-inerte. Efeito quelato, efeito macrocíclico.
Entender  a espetroscopia eletrónica em complexos metálicos
Saber identificar os termos do ião livre e utilizar os diagramas de Tanabe-Sugano. Interpertar os espectros electrónicos: transições electrónicas: regras de seleção e intensidade das bandas
Saber os conceitos básicos de Magnetismoaplicados a ccomplexos.
Saber os conceitos básicos da Química do Estado Sólido e da Química dos Materiais
Saber como se preparam  materiais bulk, entender defeitos e transporte iónico.
Saber dar exemplos de materiais e saber as suas aplicações:  Óxidos, nitretos e fluoretos metálicos. Calcogenetos, compostos de intercalação e fases ricas em metais. Estruturas com organização em rede.  Hidretos e materiais para armazenamento de hidrogénio. Pigmentos inorgânicos. Química de semicondutores. Materiais moleculares e aniões de fulereno.
Entender os conceitos de Nanoquímica através dos seus princípios básicos: Nanociências e  Nanotecnologias.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Frequência e preferencialmente aprovação às UCs Química I e Química II.

Programa

1. Revisões sobre estrutura molecular e ligação química

Regra do octeto; ressonância; VSEPR; teoria de ligação de valência; Moléculas diatómicas homonucleares e heteronucleares; moléculas poliatómicas.

 

1. Teoria de orbitais moleculares

Moléculas diatómicas homonucleares e heteronucleares; propriedades das ligações químicas. Comprimento de ligação, energia de ligação. Eletronegatividade. Introdução à catálise.

 

1. Estrutura de sólidos

Células unitárias. Empacotamento compacto. Interstícios em empacotamentos compactos.

Estruturas cristalinas de metais e ligas metálicas. Estruturas cristalinas não compactas. Polimorfismo. Raio atómico de metais. Ligas de substituição e intersticiais.

Sólidos iónicos. Caracterização de estruturas de sólidos iónicos. Racionalização de estruturas.

Energética da ligação iónica. Variação de entalpia de malha e o ciclo de Born-Haber. Cálculo de variações de entalpia de malha. Comparação dos valores experimentais e teóricos A equação de Kaputinskii.

Defeitos e compostos não estequiométricos.

Estrutura eletrónica de sólidos. Condutividade de sólidos inorgânicos. Bandas formadas por sobreposição de orbitais atómicas. Semicondutores.

1. Ácidos e bases

Ácidos e bases de Lewis. Características de ácido-base ao longo da tabela periódica. Parâmetros termodinâmicos.

1. Introdução aos complexos de metais de transição

Nomenclatura. Ligandos. Constituição e geometria: números de coordenação mais comuns; números de coordenação baixos e elevados; complexos polimetálicos. Isomeria e quiralidade: complexos quadrados-planos; complexos tetraédricos; complexos bipiramidais trigonais e piramidais quadrangulares; complexos octaédricos; quiralidade de ligandos.

termodinâmica da formação de complexos de metais de transição: constantes de formação; efeito quelato e efeito do macrociclo; efeitos estereoquímicos e deslocalização eletrónica.

1. Estrutura eletrónica e propriedades de complexos de metais de transição. Teoria de campo de ligando; espetros eletrónicos de átomos; espetros eletrónicos de complexos; regras de seleção e intensidade; Luminescência. Magnetismo: magnetismo cooperativo; complexos com transição de spin.


2. Reações em complexos de metais de transição. Reações de substituição de ligandos; velocidade das reações de substituição de ligandos; classificação dos mecanismos. Reações de substituição em complexos quadrados planos: nucleofilicidade do ligando de entrada; geometria do estado de transição. Substituição de ligandos em complexos octaédricos: leis de velocidade e sua interpretação; ativação de complexos octaédricos; hidrólise básica; estereoquímica; reações de isomerização. Reações de oxidação-redução: classificação das reações de oxidação-redução; mecanismo de esfera de coordenação interna; mecanismo de esfera de coordenação externa. Reações fotoquímicas: reações imediatas e reações atrasadas; reações d-d e de transferência de carga; transições em complexos com ligações metal-metal.


3. Química dos materiais e dos nanomateriais: Síntese de materiais. Defeitos e transporte iónico. óxidos, nitretos e fluoretos de metais; sulfuretos, compostos de intercalação; Estruturas em rede covalente; hidretos e materiais de armazenamento de hidrogénio. Propriedades óticas de materiais inorgânicos; Química dos semicondutores; materiais moleculares; nanomateriais, estrutura e propriedades.

Bibliografia Obrigatória

Weller,M., Rourke, J., Overton, T., Armstrong, F.; Inorganic Chemistry, 7th Edition, OUP
Atkins Peter William 1940- 070; Shriver & Atkins inorganic chemistry. ISBN: 978-0-19-926463-6

Bibliografia Complementar

Catherine E. Housecroft, Alan G. Sharpe;; Inorganic Chemistry, 4th edition, Pearson

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aula teóricas:
As aulas serão feitas à distância por Zoom. A apresentação usada na aula será disponibilizada na página da disciplina.  Serão disponibilizados endereços da internet e ficheiros para complementar o estudo da UC. Será usada a plataforma Moodle da UP na gestão da UC.

Aulas teórico-práticas:
Resolução de problemas relativos a matéria leccionada nas aulas teóricas. Os estudantes formarão grupos de 3 e/ou 2 alunos.  Os grupos terão de preparar a resolução de problemas em casa para serem apresentados durante as aulas TP. 

Palavras Chave

Ciências Físicas > Química > Quimíca inorgânica
Ciências Físicas > Química > Química molecular
Ciências Físicas > Química > Catálise heterogénea
Ciências Físicas > Química > Química estrutural
Ciências Físicas > Química > Catálise homogénea
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Nanotecnologia

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	60,00
Teste	20,00
Trabalho prático ou de projeto	20,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	110,00
Frequência das aulas	52,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A nota final das aulas TPs terá de ser igual ou superior a 9,0 valores.

Fórmula de cálculo da classificação final

Os estudantes serão avaliados em três componentes, duas de avaliação contínua realizadas durante o período de aulas e um exame final (E). As componentes de avaliação contínua são i) TP: avaliação do trabalho de resolução de problemas em grupo, a fazer durante as aulas teórico-práticas; ii) T: Testes com periodicidade quinzenal, feitos à distância.
A classificação final será calculada pela fórmula:

Nota final= (0,60 x E) + (0,20 x T) + (0,20 x TP)

em que E é a classificação final do exame, que terá que ser ≥ 8,0; T é a classificação média dos 5 melhores testes efetuados à distância; TP é a classificação média da avaliação em grupo, que terá que ser ≥ 9,0.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Alunos Trabalhadores-Estudantes: 

Os trabalhadores-estudantes podem optar por fazer apenas o exame final, sendo a sua classificação final a que obtiverem no exame.

Alunos que não podem frequentar as aulas TP

Os estudantes que comprovadamente não possam frequentar as TP, por incompatibilidade de horários ou por outro motivo considerado válido após análise pelas docentes responsáveis, poderão optar por fazer apenas o exame final, sendo que a sua classificação final a que obtiverem no exame.

Melhoria de classificação

Realização de exame final. A classificação final da melhoria será apenas a classificação obtida no exame.

Observações

Devido à incerteza sobre a evolução da pandemia de COVID-19 poderá ser necessário fazer alterações ao modo de avaliação presencial.

Todos os estudantes que tiverem que faltar a qualquer avaliação presencial devido a apresentarem sintomas de COVID-19, devem contactar com a maior brevidade as docentes para combinar um modo de avaliação alternativo.