Electroquímica e Interfaces

Código:

L.EMAT028

Sigla:

EI

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Materiais

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EMAT	46	Plano Oficial do ano letivo 2021	3	-	6	39	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

1. Conhecer os princípios da condução elétrica em eletrólitos, bem como a relação com a concentração iónica.
2. Saber aplicar os conhecimentos da condução eletrolítica à química analítica.
3. Saber descrever o aparecimento de um potencial na interface elétrodo/eletrólito e efetuar o seu cálculo numa
situação de equilíbrio.
4. Compreender e saber aplicar a equação de Butler-Volmer, bem como dominar os conceitos de sobretensão de ativação e de concentração.
5. Saber aplicar os conhecimentos adquiridos à descrição do funcionamento de um sensor de glucose, de uma bateria
e de uma célula de combustível.
6. Conhecer as especificidades dos átomos na superfície de um material e associá-las aos conceitos de tensão
superficial e energia superficial.
7. Reconhecer a importância do atrito e do desgaste dos materiais e o seu impacto tecnológico, económico e em termos de segurança. Conhecer os conceitos de coeficiente de atrito e as leis de Amonton e Coulomb.

Resultados de aprendizagem e competências

- Integração de conhecimentos de física e de química e sua aplicação ao estudo de fenómenos eletroquímicos e de química física de superfícies.
- Compreensão do funcionamento de uma bateria e de uma célula de combustivel.
- Conhecimento da importância da energia elétrica na sociedade atual.
- Conhecimento da importância da superficie de um material para o seu desempenho.

Modo de trabalho

Presencial

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

Conhecimentos prévios de química e eletricidade, ministrados em UC's anteriores

Programa

I.Introdução
Definições e conceitos fundamentais: reações de elétrodo, transição de condução iónica para eletrónica, célula eletroquímica, eletrólise, leis de Faraday.

I.Condução eletrolítica
Resistividade e condutividade. Condutividade molar e condutividade molar limite. Eletrólitos fortes e fracos.Hidratação
de iões. Conceito de atividade. Aplicações.

II.Potenciais de elétrodo
A dupla camada elétrica e o aparecimento do potencial de elétrodo. A equação de Nernst. A medição do potencial de
elétrodo. Noção de elétrodo de referência. Noção de força eletromotriz de uma célula. Relação entre a força eletromotriz e energia livre. Aplicações.

IV.Cinética dos processos de transferência de carga
Noção de polarização de elétrodo e de sobretensão.A equação de Butler Volmer.Noções de sobretensão.A corrente limite de difusão.

V.Física e química de superfícies
Definição de tensão superficial e energia superficial.O ângulo de contacto.As leis de Amonton e de Coulomb do atrito. Lubrificação.

Bibliografia Obrigatória

Carl H. Hamann; Electrochemistry. ISBN: 978-3-527-31069-2
Hans-Jurgen Butt; Physics and chemistry of interfaces. ISBN: 978-3-527-40629-6

Bibliografia Complementar

A. R. Denaro; Elementary Electrochemistry. ISBN: 0408700718

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O ensino será efetuado através de aulas teórico-práticas (TP). Nestas aulas os estudantes serão levados a participar no processo de exposição das matérias. Para tal, os temas serão introduzidos recorrendo a situações da vida real, estimulando a intuição dos estudantes e o seu interesse nos temas. O ensino será efetuado com recurso à projeção de slides e à utilização do quadro, que acompanharão as explicações. Em média, após duas horas de aula teórica, terá lugar uma hora dedicada a problemas de aplicação dos conceitos lecionados.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	70,00
Teste	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	123,00
Frequência das aulas	39,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

O estudante deverá ter uma classificação 9V no exame final e mínima de 10V na classificação final.

Fórmula de cálculo da classificação final

Fórmula de avaliação: NF= 0.30*NQ + 0.70*NE

NF: nota final

NQ: média das notas obtidas nos quizzes

NE: nota obtida no exame final

Para obter aprovação o estudante deve obter uma classificação mínima de 9V no exame final.

Em caso de o estudante ir ao ixame de recurso, a nota final é ponderada com a nota dos quizes, tal como no exame de época normal.

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável

Avaliação especial (TE, DA, ...)

A avaliação especial será realizada por exame escrito de toda a matéria lecionada

Melhoria de classificação

Conforme aprovado pela Faculdade