Cinvestav Querétaro

Química de materiales

Objetivo: El contenido del curso está diseñado para la comprensión de las relaciones entre los arreglos de átomos, iones o moléculas que forman parte de los materiales, y sus propiedades físico-químicas y estructurales. Se proporcionan las herramientas para abordar el estudio desde el punto de vista químico, de la mayoría de los tipos de materiales, nanomateriales y materiales avanzados que el estudiante escoja como línea de investigación en su tesis.

1.0 Introducción

1.1 Definiciones, diferentes tipos de materiales, usos, breve historia, diseño de nuevos materiales, etc.

2.0 Enlace y Estructura I

2.1 Compuestos iónicos: Modelo electrostático,

2.2 Propiedades de los compuestos predominantemente iónicos,

2.3 Energía de la red cristalina

2.4 Ecuación de Born-Landé, Aproximación de Kapustinskii.

2.5 Ciclo de Born-Haber,

2.6 Radios iónicos,

2.7 Reglas de Fajans.

2.8 Compuestos y sólidos covalentes: Estructuras de Lewis,

2.9 Teoría del enlace de valencia

2.10 Resonancia y deslocalización electrónica

2.11 Hibridación

2.12 Teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia y Geometría molecular

2.14 Teoría del Orbital Molecular

2.15 Enlace metálico: Modelo de la nube electrónica.

2.16 Teoría de bandas para metales.

3.0 Enlace y Estructura II

3.1 Compuestos de coordinación y aductos moleculares: Enlace de coordinación.

3.2 Ligantes mono- y polidentados.

3.3 Efecto quelato. Teoría del Enlace de Valencia para compuestos de coordinación.

3.4 Teoría del Orbital Molecular para compuestos de coordinación. Teoría del Campo Cristalino y del Campo Ligante.

 4.0 Fuerzas intermoleculares

  4.1 Fuerzas de van der Waals: Tipos y naturaleza. Momento dipolar, simetría molecular y su relación con las Fuerzas de van der Waals. Radios de van der Waals.

  4.2 Fuerzas de Van Der Waals entre sólidos macroscópicos

  4.3 La aproximación de Drjaguin

  4.4 Enlace de hidrógeno y secundario: Enlace de hidrógeno clásico y no-clásico.

        4.5 Naturaleza electrostática y dativa del enlace de hidrógeno.

  4.6 Naturaleza del enlace secundario.

  4.7 Determinación experimental de los enlaces de hidrógeno y secundarios.

5.0 Naturaleza de los electrolitos en disolución

5.1 Repaso de las Leyes de Ohm y de Faraday de la electrólisis

5.2 Conducción electrolítica

5.3 Transporte y números de transporte en disolución

5.4 Iones en disolución acuosa

5.5 Coeficientes de actividad iónica y su dependencia de la fuerza iónica de la disolución

5.6 Teoría de Debye-Huckel para las interacciones inter-iónicas

5.7 Teoría de Debye-Huckel para los coeficientes de actividad de los iones

5.8 Constantes de ionización de los ácidos y bases débiles

6.0 Principios de Electroquímica

      6.1Celdas espontáneas y no espontáneas

       6.2 Potencial electroquímico

       6.3 Potenciales estándar de reducción

       6.4 Equilibrio electroquímico

       6.5 Electrólisis: Ejemplos

       6.6 Baterías: Ejemplos

       6.7 Celdas de concentración

       6.8 Electrodos. Clasificación y descripción

       6.9 Corrosión

       6.10 Predominio de especies: Diagramas de Pourbaix

 

Bibliografía:

R1. H. R. Allcock. Introduction to Materials Chemistry, 1st Ed., Wiley, Hoboken (2008).

R2. B. D. Fahlman. Materials Chemistry, 2nd Ed., Springer, New York (2011).

R3. J. E. Huheey, E. A. Keiter, R. L. Keiter, O. K. Medhi. Inorganic Chemistry: Principles R4. of Structure and Reactivity, 4th Ed., Pearson Education India, Delhi (2008).

R5 G.W. Castellan, Physicochemistry, 3th Ed, Addison-Wesley Publishing Company, Inc., (2008). Capitulos 17 y 26.

R6 G.M. Barrow Quimica Física, 4a Edición, Ed. Reverté (1985). Capítulos 17 y 18.

R7. Hans-Jurgen Butt, Michael Kapl, Surface and interfacial forces, Ed. Wiley-VCH (1998).

 

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