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
Presença e participação nas aulas teóricas e teórico-práticas.
Testes para dispensa de exame final. O exame final da disciplina só substitui a classificação dos conhecimentos teórico-práticos avaliados por testes durante a avaliação contínua.
A componente prática (que envolva a elaboração de relatórios de trabalhos práticos, monografias ou afins) é obrigatória e entra com ponderação para a classificação final da unidade curricular.
Classificação final obtida por testes: 0,35*1ºteste+0,40*2ºteste+0,25*Componente Prática
Classificação final obtida por exame: 0,75*Exame Final+0,25*Componente Prática.
A média nos dois testes tem que ser no mínimo 9,5 valores
A classificação no Exame Final tem que ser no mínimo de 9,5 valores
Exame final escrito com possibilidade de realização de prova oral.
Apresentação do trabalho prático - dia 6 de Junho às 10h. Sala 204 - II