Física y Química de Superficies
Código: 106818 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Nanociencia y Nanotecnología | OB | 3 |
Contacto
- Nombre:
- Gemma Garcia Alonso
- Correo electrónico:
- gemma.garcia@uab.cat
Equipo docente
- Xavier Solans Monfort
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
Ninguno
Objetivos y contextualización
El objetivo de esta asignatura es dar a conocer una disciplina tan relevante e interdisciplinaria como es la ciencia de superficies, situada en la frontera entre la física, la química y la ingeniería.
Se describirá detalladamente la estructura superficial de los sólidos y su modificación, así como las principales técnicas de caracterización superficial desde los puntos de vista estructural, morfológico, microestructural y composicional.
Se tratarán los aspectos más básicos de los fenómenos fisicoquímicos que tienen lugar en las interfases líquido-gas, sólido-líquido, sólido-gas y sólido-sólido. Para abordarlos, se aplicarán conocimientos previos de química y termodinámica, especialmente en relación con los fenómenos de superficie, interfase y catálisis heterogénea.
Resultados de aprendizaje
- CM18 (Competencia) Resolver problemas derivados de la nanoescala mediante el uso de herramientas de cálculo y de simulación.
- CM20 (Competencia) Evaluar el impacto social, económico y medioambiental del uso de nanomateriales y dispositivos derivados.
- CM21 (Competencia) Reconocer la aportación de las mujeres al estudio de los fenómenos a la nanoescala.
- KM30 (Conocimiento) Describir los fenómenos químico-físicos fundamentales para la creación, la modificación, la interacción y la caracterización de superficies e interfases.
- SM29 (Habilidad) Proponer técnicas adecuadas para la caracterización estructural, microestructural y composicional de nanomateriales y nanosistemas.
- SM31 (Habilidad) Diseñar nanomateriales y nanosistemas en función de especificaciones y usos tecnológicos.
Contenido
Tema 1. Introducción a las superficies
1.1. Concepto y características de las superficies
1.2. Importancia y aplicaciones
1.3. Evolución histórica
Tema 2. Estructura de las superficies sólidas ideales
2.1. Estructura, energía y estabilidad de las superficies
2.2. Relajación y reconstrucción
2.3. Notación superficial
2.4. Estructura de superficies con adsorbatos
Tema 3. Técnicas de análisis y caracterización de superficies
3.1. Fundamentos físicos de la interacción radiación-materia
3.2. Técnicas de difracción y ordenación superficial
3.3. Técnicas de caracterización química superficial
3.4. Técnicas de caracterización microestructural
3.5. Aplicaciones y ejemplos prácticos
Tema 4. Fenómenos de superficie
4.1. Tensión superficial y energía libre superficial
4.2. Superficies curvas (ecuaciones de Laplace y Kelvin)
4.3. Métodos de medición de la tensión superficial
Tema 5. Tensión superficial y tensión interfacial
5.1. Tensión superficial en soluciones acuosas
5.2. Isoterma de Gibbs
5.3. Trabajo de adhesión y de cohesión
5.4. Ángulo de contacto y ecuación de Young
5.5. Mojabilidad
5.6. Detergencia por agentes tensioactivos
Tema 6. Fenómenos de adsorción
6.1. Definiciones e interacción gas/sólido
6.2. Isotermas de adsorción (Langmuir, Temkin, Freundlich, BET)
6.3. Evaluación de la superficie específica y tamaño de poros
Tema 7. Interacción de líquidos con sólidos
7.1. Interfases cargadas
7.2. Modelos electrostáticos: Helmholtz-Perrin, Gouy-Chapman, Stern
7.3. Fenómenos electrocinéticos: electroquímica y corrosión
Tema 8. Catálisis heterogénea
8.1. Introducción a la catálisis y tipos de catalizadores
8.2. Cinética de la catálisis heterogénea (efecto de la temperatura, modelos de Langmuir-Hinshelwood y Eley-Rideal)
8.3. Ejemplos industriales: cracking, reformado, oxidación catalítica
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases de teoría | 28 | 1,12 | |
| Practicas en laboratorio o aula | 10 | 0,4 | |
| Resolución de problemas | 14 | 0,56 | |
| tutorias | 12 | 0,48 | |
| Tipo: Autónomas | |||
| Estudio individual | 36 | 1,44 | |
| Informes de practicas | 12 | 0,48 | |
| lectura de guiones | 6 | 0,24 | |
| Resolución de problemas | 26 | 1,04 |
Metodologías
La asignatura consta de 28 horas de clases teóricas, 14 horas de resolución de problemas y tres sesiones de prácticas de laboratorio.
Las metodologías de enseñanza-aprendizaje incluyen clases teóricas, resolución de problemas, prácticas de laboratorio en parejas, redacción de trabajos de investigación, actividades autónomas y de autoevaluación, así como tutorías personalizadas bajo demanda —un recurso didáctico cuyo uso se recomienda encarecidamente—, y se complementan con bibliografía específica relacionada con el temario de la asignatura.
Tutorías
El profesorado estará disponible para atender las consultas del alumnado. Se recomienda encarecidamente hacer uso de este recurso didáctico.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| entrega de informes de prácticas | 10 | 0 | 0 | CM18, KM30, SM29 |
| Entrega trabajo en grupo | 10 | 0 | 0 | CM18, CM20, CM21, KM30, SM29, SM31 |
| Primer Parcial | 40 | 3 | 0,12 | CM18, KM30, SM29 |
| Segundo Parcial | 40 | 3 | 0,12 | CM18, KM30, SM29 |
EVALUACIÓN CONTINUA
Para optar por la evaluación continua, será obligatorio:
- Realizar los dos parciales obligatorios, con un peso del 40% de la nota final cada uno.
- Entregar el informe de prácticas —en el laboratorio de Química—, cuya nota representará el 10% de la nota final.
- Entregar un informe sobre un trabajo de investigación en ciencia de superficies. Esta actividad representa el 10% de la nota final de la asignatura.
EVALUACIÓN ÚNICA
El alumnado que se acoja a la modalidad de evaluación única deberá:
- Realizar obligatoriamente las prácticas en el laboratorio de Química y entregar el correspondiente informe hasta 48 h antes del día programado para el segundo parcial de la evaluación continua. Este informe tendrá un peso del 10% de la nota final.
- Realizar un trabajo práctico individual sobre XPS. El informe correspondiente tendrá un peso del 10% de la nota final.
- Entregar un informe sobre un trabajo de investigación en ciencia de superficies. Esta actividad representa el 10% de la nota final.
- Realizar una prueba final de todo el temario teórico y de problemas de la asignatura. Esta prueba se realizará el mismo día que el segundo parcial de la evaluación continua y tendrá un peso del 70% de la nota final.
REQUISITOS PARA APROBAR
Para aprobar la asignatura, tanto en evaluación continua como en evaluación única, es necesario:
- Obtener una nota mínima de 5 en la media de los dos parciales o en la prueba de síntesis.
- Alcanzar una nota global igual o superior a 5.0 sobre 10.
Si no se alcanzan estos requisitos pero se obtiene una nota igual o superior a 3.5, se tendrá derecho a una prueba de recuperación, consistente en un examen final. Este examen permitirá aprobar la asignatura con una nota de 5.0 sobre 10. En el caso del alumnado que haya realizado la evaluación continua, podrá conservar la nota de alguno de los parciales, siempre que sea igual o superior a 5.0 sobre 10.
PLAGIO O CONDUCTA FRAUDULENTA
En caso de que el estudiante cometa alguna irregularidad que pueda alterar significativamente la calificación de un acto de evaluación, este será calificado con 0, independientemente del proceso disciplinario que se pueda abrir. Si se detectan varias irregularidades en una misma asignatura, la calificación final será 0.
INTELIGENCIA ARTIFICIAL (IA)
En esta asignatura se permite el uso de tecnologías de Inteligencia Artificial (IA) como parte del desarrollo del trabajo, siempre que el resultado final refleje una contribución significativa del estudiante en el análisis y la reflexión personal. El estudiante deberá: (i) identificar qué partes han sido generadas con IA; (ii) especificar las herramientas utilizadas; y (iii) incluir una reflexión crítica sobre cómo estas han influido en el proceso y el resultado final de la actividad. La falta de transparencia en el uso de la IA en esta actividad evaluable se considerará una falta de honestidad académica y conllevará una calificación de 0 no recuperable, o sanciones mayores en casos graves.
Bibliografía
- Surface Analysis –The Principal Techniques 2nd Edition Editors JOHN C. VICKERMAN Manchester Interdisciplinary Biocentre,University of Manchester, U. S. GILMORE National Physical Laboratory, Teddington, UK: https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/avjcib/alma991010344842806709
- K. Hermann. Crystallography and Surface Structure - 2e An Introduction for Surface Scientists and Nanoscientists; Wiley-VCH Verlag GmBH. ISBN: 978-3-527-33970-9, 978-3-527-69712-0, 978-3-527-69713-7, 978-3-527-69714-4.
- G.T. Barnes, I.R. Gentle, Interfacial Science: an introduction (2on ed.), 2010 Oxford University Press, ISBN 978-0-19-657118-5
- H.-J. Butt, K. Graf, M.Kappl, Physics and Chemistry of Interfaces, 2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. ISBN 3-527-40413-9. https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/1pvhgf7/alma991010342940306709
- G. A. Somorjai, Fundamentos de química de superficies, versión española de J.A. Rodríguez Renuncio, 1975 Ed. Alhambra
- J. Bard, L. R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2on ed.) 2001 John Wiley and Sons, ISBN: 978-0471043720
- P. Atkins, J. De Paula, Química Física. 8ª ed. 2008. Ed. Médica Panamericana. https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/avjcib/alma991009090709706709
- M.E. Davis, R.J. Davis, Fundamentals of chemical reaction engineering. Chapter 5 - Heterogeneous Catalysis-.McGraw-Hill Higher Education , NewYork. (2003). https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/avjcib/alma991010342206306709
- E. Otero, Corrosión y degradación de materiales. Editorial Síntesis
- E. Otero, Corrosión y degradación de materiales. Editorial Síntesis
Software
NINGUNO
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre de 2025. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura
| Nombre | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (PAUL) Prácticas de aula | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | tarde |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 2 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 3 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (TE) Teoría | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | tarde |