Interfaces e Colóides
| Código: | Q4110 | Sigla: | Q4110 | Nível: | 400 |
| Áreas Científicas | |
|---|---|
| Classificação | Área Científica |
| OFICIAL | Química |
Ocorrência: 2023/2024 - 2S 
| Ativa? | Sim |
| Unidade Responsável: | Departamento de Química e Bioquímica |
| Curso/CE Responsável: | Mestrado em Bioquímica |
Ciclos de Estudo/Cursos
| Sigla | Nº de Estudantes | Plano de Estudos | Anos Curriculares | Créditos UCN | Créditos ECTS | Horas de Contacto | Horas Totais |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M:BQ | 1 | Plano de Estudos do MBIOQ_2013-2014 | 1 | - | 6 | 56 | 162 |
Língua de trabalho
Português - Suitable for English-speaking studentsObs.: Caso haja estudantes internacionais que não dominem a língua portuguesa, as aulas poderão ser parcialmente lecionadas em língua inglesa. Os materiais de apoio pedagógico são disponibilizados em língua portuguesa ou inglesa.
Objetivos
Constituem objectivos específicos da disciplina:
(i) identificar e caraterizar diferentes tipos de sistemas coloidais e interfaces de interesse em química e bioquímica, de que são exemplos micelas, lipossomas, monocamadas e filmes nanoestruturados, membranas biológicas, emulsões, nano-e microtúbulos, cristais líquidos e géis poliméricos;
(ii) correlacionar a organização e as interacções supramoleculares dos sistemas com as suas propriedades e comportamento macroscópicos;
(iii) analisar o modo como as propriedades dos sistemas coloidais são usadas em interfaces biológicas (por ex., regeneração de tecidos), novos materiais (biomateriais e nanomateriais) e diversas aplicações práticas, tais como detergência e emulsificação, entrega controlada de fármacos, terapia génica não viral e alimentos;
(iv) conhecer técnicas experimentais importantes para caracterização de colóides e interfaces.
Resultados de aprendizagem e competências
No final da disciplina, o aluno deverá ter adquirido as seguintes competências:
- saber identificar os diferentes tipos de sistemas coloidais e suas propriedades genéricas;
- saber caracterizar os principais aspectos das interfaces;
- saber racionalizar a relação estrutura-função em diversos sistemas e materiais coloidais em química e bioquímica;
- compreender e contatar experimentalmente com algumas técnicas de caraterização de materiais coloidais;
- compreender aspectos essencias do mecanismo de funcionamento de diversos produtos e materiais usados no quotidiano e que envolvem conceitos de interfaces e colóides;
- desenvolver capacidades de pesquisa autónoma;
- partilhar e comunicar informação/conhecimentos adquiridos.
Modo de trabalho
PresencialPrograma
1. Conceitos fundamentais de colóides, interfaces e materiais moles
- Sistema coloidais, interfaces e materiais moles: definição; interdependência; escala coloidal.
- Dispersões coloidais, sistemas auto-organizados e macromoléculas em solução – principais propriedades.
- Forma, tamanho e polidispersão de partículas coloidais. Relação área/volume; tensão interfacial, trabalho de coesão e adesão.
- Propriedades de transporte, elétricas, óticas e reológicas de sistemas coloidais.
- Tensioativos, lípidos, sistemas auto-organizados, interfaces biológicas.
- Efeito hidrofóbico e sua importância.
- Teoria DLVO e estabilidade coloidal: interações eletrostáticas; potencial zeta; interações de van der Waals; coagulação e floculação.
- Interfaces líquido-gás e líquido-líquido: tensão superficial e interfacial; métodos de medição; superfícies curvas e capilaridade; equação de Laplace-Young e equação de Kelvin.
- Propriedades de excesso superfícial; modelo de adsorção de Gibbs; isotérmica de adsorção de Gibbs. Filmes moleculares, monocamadas e suas aplicações.
- Interfaces sólido-líquido e líquido-líquido: molhagem e espalhamento; ângulo de contato e equação de Young; histerese; modificação das propriedades de molhabilidade de superfícies.
- Interfaces sólido-líquido e sólido-gás: fenómenos de adsorção e principais isotérmicas de adsorção (Langmuir, Freundlich e BET).
- Biomembranas e Interfaces biológicas.
3. Sistemas e materiais auto-organizados: estrutura, propriedades e aplicações
- Fundamentos físicos e termodinâmicos da agregação; modelos interpretativos: parâmetro crítico de empacotamento do surfactante e curvatura espontânea. Efeito de diferentes parâmetros físico-químicos sobre a auto-agregação.
- Micelas: estrutura e propriedades; concentração micelar crítica e temperatura de Krafft; termodinâmica da micelização; fatores que influenciam a cmc; forma micelar, crescimento e solubilização.
- Bicamadas, lipossomas e membranas biológicas – composição, estrutura e dinâmica: transições de fase; aplicações.
- Cristais líquidos e estruturas afins. Microemulsões e emulsões. Espumas.
- Diagramas de fase de sistemas baseados em tensioativos e lípidos - racionalização e importância prática.
- Introdução aos polímeros; massa molecular média de um polímero; regimes de concentração de soluções poliméricas; conformação da cadeia polimérica; fatores definidores.
- Solubilidade de polímeros: aspectos termodinâmicos básicos; fenómenos críticos e separação de fases.
- Comportamento de polímeros em solução e em superfícies; polieletrólitos e copolímeros de bloco.
- Sistemas mistos surfactante/polímero; modelos; concentração de agregação crítica; aspectos reológicos; aplicações.
5. Caraterização e aplicações industriais/biomédicas de colóides e nanomateriais moles
- Visão sumária e comparativa de métodos de caraterização de sistemas coloidais. Métodos de microscopia e de dispersão de radiação; métodos calorimétricos; métodos espectroscópicos.
- Aplicações técnicas, industriais e biomédicas de colóides e interfaces: detergência, emulsificação, dispersão e espumas; novos materiais; colóides alimentares; lipossomas e entrega controlada de fármacos; sistemas-modelo para membranas; terapia génica não viral; biomateriais.
II - Aulas práticas
1. Trabalhos práticos laboratoriais: estudos de micelização de tensioativos/lípidos por condutimetria e medição de tensão superficial; preparação e caracterização de lipossomas e cristais líquidos; estudos de diagramas de fases.
2. Apresentações orais (max. 2): tópicos associados ao capítulo 5 do programa, desenvolvidos por grupos de estudantes.
Bibliografia Obrigatória
Jõnsson Bo 070; Surfactants and polymers in aqueous solution. ISBN: 0-471-97422-6Everett D. H.; Basic principles of colloid science. ISBN: 0-85186-443-0
Hiemenz Paul C.; Principles of colloid and surface chemistry. ISBN: 0-8247-7476-0
Eisenman, George 340; Lipid bilayers and biological membranes. ISBN: 0-8247-6178-2
Shaw Duncan J.; Introduction to colloid and surface chemistry. ISBN: 0-408-71049-7
Hunter Robert J.; Foundations of colloid science. ISBN: 0-19-855188-6
Birdi K. S. 1934-; Lipid and biopolymer monolayers at liquid interfaces. ISBN: 0-306-42870-9
Métodos de ensino e atividades de aprendizagem
Nas aulas teóricas são apresentados os conteúdos programáticos da unidade curricular, estimulando-se a participação ativa dos estudantes. Serão usados diferentes recursos educativos digitais sempre que adequado para uma melhor compreensão dos temas estudados. Nas aulas práticas, os estudantes irão aplicar os fundamentos téoricos em trabalhos laboratoriais e contactar com técnicas de estudo de sistemas coloidais e interfaces. As aulas práticas incluem também a apresentação oral sobre tópico atual de investigação/aplicação na área de interfaces e colóides, que será desenvolvido em grupo pelos estudantes.
Tipo de Avaliação: Avaliação distribuída com exame final.
Palavras Chave
Ciências Naturais > Ciências biológicas > Engenharia biológicaCiências Físicas > Química > Química física > Química das superfícies
Ciências Físicas > Física > Propriedades da matéria condensada > Matéria mole e física de polímeros
Ciências Físicas > Química > Química aplicada > Química alimentar
Ciências Físicas > Química > Bioquímica
Ciências Físicas > Física > Biofísica > Biofísica molecular
Ciências Físicas > Química > Química aplicada > Química farmacêutica
Tipo de avaliação
Avaliação distribuída com exame finalComponentes de Avaliação
| Designação | Peso (%) |
|---|---|
| Prova oral | 25,00 |
| Trabalho laboratorial | 25,00 |
| Exame | 50,00 |
| Total: | 100,00 |
Componentes de Ocupação
| Designação | Tempo (Horas) |
|---|---|
| Apresentação/discussão de um trabalho científico | 18,00 |
| Estudo autónomo | 70,00 |
| Frequência das aulas | 56,00 |
| Trabalho escrito | 18,00 |
| Total: | 162,00 |
Obtenção de frequência
Para obtenção de frequência, os alunos não poderão exceder um número de faltas nas aulas práticas igual a 1/4 do número de aulas previstas.
Fórmula de cálculo da classificação final
A nota final da disciplina, NF, é calculada da seguinte forma:
NF = 0.25 x N(TP) + 0.25 x N(AO) + 0.50 x N(E)
- N(TP): nota da realização dos Trabalhos Práticos, com entrega de relatório simplificado.
- N(AO): nota das apresentações orais.
- N(E): nota média de 2 partes: N(T1) e N(T2).
- T1, teste realizado durante o semestre letivo (1ª parte da matéria).
- Exame de época normal: T2, teste (2ª parte da matéria).
- Exame de época de recurso: o estudante poderá realizar partes T1, T2 ou T1 + T2, para aprovação ou melhoria.
Aprovação: cumulativamente, N(T1) ≥ 8.0, N(T2) ≥ 8.0, N(TP) ≥ 9.5, N(AO) ≥ 9.5 e N(F) ≥ 9.5
Melhoria de classificação
Os estudantes poderão melhorar a nota final NF por melhoria da componente N(E).
Observações
Júri da UC: Prof. Eduardo F. Marques, Prof.ª Margarida Bastos, Prof. Jorge Gonçalves.Página gerada em: 2024-10-06 às 19:25:27 | Política de Utilização Aceitável | Política de Proteção de Dados Pessoais | Denúncias