Cristaloquímica
Código
10408
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências dos Materiais
Créditos
6.0
Professor responsável
João Pedro Botelho Veiga
Horas semanais
5
Total de horas
76
Língua de ensino
Português
Objectivos
O objectivo essencial da disciplina é dar formação em Química do Estado Sólido, complementando as noções de Cristalografia e assegurando as bases para a compreensão da Ciência e Engenharia dos Materiais.
Pré-requisitos
Conhecimentos gerais das UC lecionadas no semestre ímpar.
Conteúdo
1.Preâmbulo:
1. Noções de Cristalografia. Estrutura cristalina. Teoria da simetria. Simetria pontual. Grupos pontuais cristalográficos e propriedades físicas. Sistemas cristalográficos. Índices de Miller. Simetria translacional. Rede e célula unitária. Redes de Bravais. Grupos espaciais. Aplicação à descrição de estruturas cristalinas. Generalidades sobre a natureza atómica e os estados da matéria. Forças de coesão interatómica: ligação iónica, ligação covalente, ligação metálica e ligação de van der Waals. Outros estados de ligação em sólidos.
2. Raios dos átomos nos sólidos. Coordenação. Teorias do Campo Cristalino, das Orbitais Moleculares e dos Pseudo-potenciais. Energia reticular; polarização. Os princípios fundamentais da Cristaloquímica.
3. O conceito de tipo estrutural. Fórmulas cristaloquímicas. Sistemática das estruturas cristalinas inorgânicas. Caracterização e descrição sumária dos tipos estruturais mais comuns nos metais, ligas e compostos intermetálicos, óxidos e outros materiais com interesse tecnológico.
4. Variações composicionais em sólidos cristalinos: estequiometria e soluções sólidas; ordem-desordem nos cristais; corte cristalográfico iso- e hetero-composicional. Morfotropismo. Transformações estruturais em sólidos: generalidades sobre a influência da pressão e da temperatura em relação com a estrutura cristalina; polimorfismo. Difusão e exsolução. Implicações tecnológicas do controlo estrutural: depósitos epitáticos e transformações topotáticas.
5. Relações entre estrutura cristalina, constituição química e propriedades físicas - mecânicas, térmicas, ópticas, magnéticas e de transporte. Cristalinidade e dimensionalidade dos sólidos.
Bibliografia
Crystallography and Crystal Chemistry, F. Donald Bloss, Mineralogical Society of America (2000).
Crystallography and Crystal Defects, A. Kelly, K.M. Knowles, 2nd edition (2012). Wiley.
Solid State Chemistry. An Introduction, L. Smart & E. Moore (1992). Chapman & Hall.
Manual of Mineralogy. C. Klein, C. S. Hurlbut Jr. (1993). Wiley.
Structural Mineralogy, an introduction, J. Lima de Faria, Kluwer Academic Publishers (1994).
Método de ensino
A disciplina é constituída por um conjunto de aulas teórico-práticas e práticas, onde se pretende que os alunos tenham um contacto com os princípios básicos da química do estado sólido, desde a cristalografia à cristaloquímica, passando pela manipulação de modelos estruturais e visita aos laboratórios de caracterização estrutural existentes no CENIMAT de carácter demonstrativo. A avaliação é contínua pela presença e participação nas aulas teóricas e teórico-práticas, realizando-se um teste para dispensa de parte do exame final. Os alunos têm acesso a um exame final escrito com possibilidade de realização de prova oral de recuperação.
Método de avaliação
Testes para dispensa de exame final. Média dos teste tem que ser 9,5 para dispensar de exame.
Monografia obrigatória.
Classificação final obtida por testes: 0,4*1ºteste+0,4*2ºteste+0,2*Monografia
Não há classificação mínima nos testes
Exame final escrito com possibilidade de realização de prova oral (caso o docente assim o determine).