MATERIALES I 1012 DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA. 8o. NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teoría 3 Práctica 2 CRÉDITOS 8

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Sandra Álvarez Lozano
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1 MATERIALES I 1012 DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA UBICACIÓN SEMESTRE 8o. TIPO DE LA ASIGNATURA TEÓRICO-PRÁCTICA NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teoría 3 Práctica 2 CRÉDITOS 8 INTRODUCCIÓN. Este curso estudia la estructura, propiedades físicas y fisicoquímicas de materiales orgánicos, haciendo hincapié en las técnicas analíticas necesarias en particular relacionando el diagrama de fases con diversas estructuras o los diversos estados de agregación con objeto de que el alumno se dé cuenta de cómo el cambio de composición química afecta las propiedades. No solamente se hablará de los materiales sino de la conexión entre propiedades físicas y fisicoquímicas y la industria que los fabrica o los utiliza; también de la variación con las diferentes materias primas disponibles en México o en otros lugares. Objetivos Generales de Aprendizaje. Al finalizar el curso, los alumnos: Explicarán el uso de las diferentes técnicas para determinar la estructura y propiedades físicas de cerámicas y metales. Indicarán las principales propiedades físicas y fisicoquímicas de los materiales cerámicos y metálicos. Indicarán cómo las decisiones técnicas deben estar basadas en una comprensión adecuada de la fisicoquímica del proceso de obtención o de utilización de los materiales. Determinarán experimentalmente las más relevantes propiedades físicas y fisicoquímicas de los materiales inorgánicos.

2 UNIDAD 1.- ESTRUCTURA CRISTALINA Y CRISTALOQUÍMICA DE CERÁMICAS Y METALES. 4 h. Indicarán cuál es la estructura cristalina de materiales Inorgánicos y la relación de ésta con las propiedades de los mismos. Estructura cristalina de cerámicas y metales. Cristales. Mallas especiales. Estructura cristalina de los elementos: polimorfismo o alotropía. Índices de Miller. Estructura cristalina de empaquetamiento denso: diámetros atómicos. Soluciones sólidas. Estructura cristalina de compuestos. Imperfecciones estructurales. UNIDAD 2.- ESTRUCTURA DE MATERIALES VÍTREOS. 2 h. Objetivos; Explicarán cuál es la estructura y características de los materiales vítreos y el efecto de ésta con sus propiedades. Formación de vidrios. Modelos de estructuras vítreas. Características submicroestructurales de los materiales vítreos. Vidrios cerámicos y vidrios metálicos. UNIDAD 3.- PROPIEDADES MECÁNICAS, ESTÁTICAS, DINÁMICAS Y TÉRMICAS. 4 h. Explicarán cuáles son las más importantes propiedades mecánicas y térmicas de los materiales. Tensión, compresión, dureza, mecanismos de endurecimiento. Fátiga. Propiedades elásticas. Bases atómicas, efectos térmicos y aleación. Capacidad calorífica. Densidad y expansión térmica. Procesos de conducción térmica.

3 UNIDAD 4.- PROPIEDADES ELÉCTRICAS, MAGNÉTICAS, ÓPTICAS Y DE SUPERFICIE. 10 h. Indicarán cuáles son las propiedades eléctricas y magnéticas, ópticas y de superficie más importantes y las obtendrá experimentalmente. Conductividad eléctrica. Resistividad. Conductores comerciales. Efecto Hall. Termoelectricidad. Superconductividad. Semiconductores. Aislantes y dieléctricos. Fenómenos eléctricos. Magnetización. Dominios magnéticos. Materiales magnéticos duros y blandos. Imanes duros. Cintas y películas. Índice de refracción y dispersión. Refleccionaria y brillo superficial. Materiales opacos y traslúcidos. Absorción y color. Tensión superficial. Superficies curveadas. Estructuras de superficies e interfases. Energía de la superficie. UNIDAD 5.- ABSORCIÓN Y DIFUSIÓN. 3 h. Indicarán la importancia de la difusión de los materiales cristalinos y vítreos Difusión y Ley de Pick. Dependencia de la difusión con la temperatura y las impuresas. Difusión en materiales cristalinos y vítreos. Absorción física. UNIDAD 6.- TÉCNICAS ANALÍTICAS. 5 h. Explicarán cuáles son las técnicas analíticas más importantes y las obtendrá experimentalmente. Difracción de rayos X. Microscopía electrónica y óptica. Difracción de electrones y neutrones. Análisis térmico diferencial. Espectroscopía de absorción en el infra-rojo.

4 UNIDAD 7.- EQUILIBRIO, DIAGRAMAS DE FASE Y DETERMINACIÓN DE RELACIONES DE EQUILIBRIO. 6 h. Explicarán la utilización de las reglas de las fases para el cálculo de los grados de libertad. Construirán diagramas de fase y demostrarán que saben interpretarlos. Explicarán cómo se determinan las relaciones de equilibrio y aprovecharán esos conocimientos para trazar diagramas de fase. Fases, componentes y grados de libertad. Estabilidad de las fases. Regla de las fases. Relación energía libre-composición. Diagramas de sistemas de un componente, de sistemas binarios y ternarios. Interpretación de diagramas binarios y ternarios. Métodos estáticos y dinámicos para determinar relaciones de equilibrio: Análisis térmico diferencial; medidas de conductividad eléctrica, medidas de presión de vapor métodos dilatométricos; difracción de rayos X. UNIDAD 8.- SOLUCIONES SÓLIDAS Y SISTEMAS DISPERSOS. 4 h. Indicarán qué son las soluciones sólidas, cómo se forman y cómo se analizan en un diagrama de fases. Explicarán lo que son los coloides y las propiedades generales de ellos. Soluciones sólidas. Condiciones que determinan la formación de soluciones sólidas. Separación de fases. Coloides: propiedades generales, propiedades electrocinéticas, estabilidad.

5 UNIDAD 9.- DIFUSIÓN DE LOS PROCESOS DE ORIENTACIÓN FORMACIÓN DE SÓLIDOS Y VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS CON LA TEMPERATURA. 6 h. Indicarán en qué consiste el fenómeno de difusión y cómo influye en el formado de sólidos. Explicarán la forma en que varían la capacidad calorífica, la densidad, la viscosidad, la tensión superficial, la conducción y la conductividad con la temperatura. Difusión y formado de sólidos. Variación con la temperatura de capacidad calorífica, densidad, viscosidad, tensión superficial, conducción y conductividad. BIBLIOGRAFÍA. Rose, R., Sherpard, L y Wulff, J. Ciencia de los materiales. Propiedades electrónicas. Ed. Limusa.Wiley. México (1968). Hayden, H., Moffatt, W. y Pulff, J. Ciencia de los Materiales. Propiedades Mecánicas. Ed. Limusa. Wiley. México (9168). Brophy, J., Rose R. y Wulff, J. Ciencia de los Materiales, Propiedades Termodinámicas. Ed. Limusa Wiley. México (1968). Brostow, W. Science of Materials. John Wiley & Sons Inc. New York METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA. Se usarán principalmente la exposición oral y la experimentación, se recomienda el empleo de métodos audiovisuales. EVALUACIÓN. Se efectuarán tres exámenes parciales que darán el 60% de la calificación final, el otro 40% lo dará la calificación del laboratorio. Se requiere como mínimo, el 80% de las prácticas cubiertas. REQUISITOS PARA LLEVAR EL CURSO: Química de los procesos industriales.

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