1. Identificación. Identificación de la Asignatura. Equipo docente. Coordinador:

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1 GUÍA DE LA ASIGNATURA DE MÁSTER 2010/2011 QUÍMICA FÍSICA DE LA MATERIA CONDENSADA 1. Identificación Identificación de la Asignatura Asignatura: Química Física de la Materia Condensada Titulación: Máster en Química Fina y Molecular Código: 20 Curso: Grupos: 1 Tipo: Modalidad: obligatoria Coordinador: José García de la Torre Créditos ECTS de la asignatura: Número de horas por crédito ECTS: 2 horas Estimación del volumen de trabajo del alumno (horas): 7 Duración: Primer cuatrimestre Idiomas en los que se imparte: español Equipo docente Coordinador: NOMBRE DEL COORDINADOR José García de la Torre Área: Química Física Departamento: Química Física Categoría profesional: Catedrático de Universidad jgt@um.es Páginas Web: El profesor está adscrito a las tutorías electrónicas: No Horario de atención al alumnado: PERIODO(1) DIA HORA INICIO HORA FIN TELÉFONO Y UBICACIÓN Cuatrimestre 1 Lunes Martes Miércoles Departamento de Química Física 1

2 2. Presentación (de la asignatura) La presente Guía, aplicable al curso , tiene en consideración que se trata de la primera vez en el que se imparten este Máster y esta asignatura obligatoria. Se trata de una materia que ha de dotar al alumno ha de conceptos de la Química Física que poseen un marcado carácter interdisciplinar, necesario para el adecuado estudio de otras áreas de la Química Fina y Macromolecular. Se ha tenido en cuenta a la hora de su confección que han de tener cierto carácter avanzado para la adecuada conexión con esas otras áreas. No se pierde de vista, sin embargo, que aunque los alumnos procedentes de la Licenciatura en Química pudieran haber adquirido conocimientos en la materia (cursados, posiblemente, dos años antes), los que procedan de otras titulaciones, de otros ámbitos de la Química o de otras ciencias, pueden carecer de ellos. Por ello, se enfoca esta asignatura con un doble objetivo, de consolidación de conocimientos básicos (o adquisición de los mismos) y de presentación de aplicaciones modernas, multidisciplinares, que los alumnos con diversas orientaciones pudieran requerir. Se pretende también suministrar unos conceptos primarios que sirvan de introducción para alumnos que cursen (o de conocimientos básicos para quienes no las cursen) otras asignaturas optativas relacionadas con ésta que solapen con ella en contenidos tales como aquellas que tratan sobre fases condensadas que contienen macromoléculas y nanopartículas, o sobre metodologías de simulación. La asignatura se estructura en tres bloques. El primero es de carácter conceptual, que servirá de repaso o consolidación (según la procedencia de los estudiantes) de temas sobre fuerzas intermoleculares y de termodinámica estadística, tratando de abarcar de manera comprehensiva pero resumida, desde las descripciones clásicas los estados sólido y liquido, hasta las menos divulgadas de los sólidos vítreos. El segundo bloque hace referencia a las metodologías de estudio experimental y como se enfatiza en la Ficha de la asignatura de modelización y simulación, tanto de equilibrio como de transporte. En cuanto a las primeras, las experimentales, se transmiten conocimientos de evidente utilidad en diversas ramas de la Química y de las ciencias de los materiales. En el tercer bloque se trata de extender esos aspectos multidisciplinares. Habiendo transcendido, aunque de manera somera los aspectos clásicos de las fases condensadas convencionales, se trata de explicar como estos conceptos se pueden aplicar a sistemas cuyo conocimiento es bastante reciente: tal es el caso de los cristales líquidos, cuya diversidad de pseudos-fases determina sus peculiares propiedades, o el de las dispersiones coloidales densas pseudo-cristalinas, en la frontera entre los conceptos clásicos de líquidos y sólidos. Estos temas tienen implicaciones en el novedoso campo de la nanotecnología, a las que haremos alguna mención.. Condiciones de acceso a la asignatura Incompatibilidades: Ninguna 2

3 Requisitos: Los propios de acceso al máster Recomendaciones Otras observaciones. Competencias Competencias de la Asignatura 1.-Adquirir los conocimientos teóricos necesarios para aplicar los métodos mecanoestadísticos al estudio de las fases condensadas 2.- Analizar sistemas fuera del equilibrio y conocer los fundamentos de los fenómenos de transporte en fases condensadas.- Tener un conocimiento básico de la catálisis heterogénea Relacionadas con: Competencias Básicas del Máster: Todas Competencias Generales del Máster: Todas Competencias Específicas del Máster: CEM-, CEM-6 y CEM-7. Contenidos BLOQUE 1. Termodinámica Estadística de fases condensadas BLOQUE 1. TEMA 1. Consolidación de conceptos sobre fuerzas intermoleculares y fundamentos de Termodinámica Estadística. BLOQUE 1. TEMA 2. Conceptos básicos sobre el estado líquido. Propiedades termodinámicas y de transporte. BLOQUE 1. TEMA. Conceptos básicos sobre el estado sólido (particularmente, sólidos cristalinos). Propiedades termodinámicas. Semiconductores. Estado vítreo en sólidos amorfos BLOQUE 2. Metodologías experimentales y de simulación numérica en fases condensadas. BLOQUE 2. TEMA. Métodos de difracción y métodos electro-magnéticos para sólidos. Métodos de dispersión de

4 radiación. Propiedades de fluidez de líquidos. Transición vítrea en sólidos amorfos. Propiedades mecánicas y dieléctricas. BLOQUE 2. TEMA. Métodos de simulación. Introducción a la dinámica molecular atomística. Modelos de baja resolución aplicados al estudio de fenómenos de transporte en fases condensadas BLOQUE Aplicaciones multidisciplinares y aspectos avanzados BLOQUE. TEMA 6. Catálisis heterogénea. Relación con efectos de adsorción, con la estructura de los sólidos y mecanismos de reacción. BLOQUE. TEMA 7. Fases condensadas parcialmente ordenadas: cristales líquidos, liquidos y cristales coloidales. BLOQUE. TEMA 8. Introducción a fenómenos de autoensamblaje molecular y problemas en nanotecnología Actividades Prácticas Bloque 1. Dado el carácter básico, conceptual de este bloque, se concentrarán en la resolución de problemas numéricos. Bloque 2. La complejidad de las técnicas experimentales supone un obstáculo para su utilización real por parte de los alumnos. Se procurará el acceso a recursos de la Universidad de Murcia en las que fueran utilizables o visibles algunas de éstas técnicas. En cuanto a las técnicas de simulación, será fácilmente viable realizar prácticas de simulación de dinámica molecular y sobre todo browniana, en microaula, utilizando programa desarrollados por el profesorado, o invitando a los alumnos capacitados para desarrollarlos ellos mismos. Bloque. Dado el carácter novedoso, multidisciplinar y avanzado de los tópicos, la actividad práctica se centrará en el desarrollo, tutelado pero autónomo de los alumnos, de trabajos bibliográficos, basados en Internet, sobre temas de esta diversidad de sistemas que resulten de su propio interés, dadas sus inclinaciones de especialización postgraduada 7. Metodología y Estimación del volumen de trabajo Estimación de volumen de trabajo del estudiante (ECTS) Tamaño de Grupo (2) Actividad Formativa Horas presenciales Trabajo Autónomo Volumen de trabajo completo Lección magistral 20 (1.x20) = 0 (0+20) = 0

5 completo Seminarios (1.x) = 6 (6+) = 10 completo Actividades Prácticas 1.x) = 6 (6+) = 10 completo Tutorías 2 (1.x2) = (+2) = Total 0 7 Relación: Horas de trabajo/ects 7/=2. Observaciones/aclaraciones de la metodología.- Presentación en el aula de los conceptos y procedimientos asociados a la materia mediante lecciones magistrales: 60-70%.- Actividades en el aula para el seguimiento individual o en grupo de la adquisición de las competencias de la materia en la modalidad de seminarios -10%.- Realización de prácticas de laboratorio y de microaula: 1-20%.- Tutorías (en grupos individuales) que sirvan para contrastar los avances en la adquisición de las competencias de la materia 8. Cronograma Bloque temático Tema Título Fechas previstas Fechas previstas Horas de inicio de fin presenciales (por semanas)() (por semanas) 1 1 Consolidación de conceptos sobre fuerzas intermoleculares y fundamentos de Termodinámica Estadística. Semana 1 Semana 2 Conceptos básicos sobre el estado líquido. Propiedades termodinámicas y de transporte. Semana Semana Conceptos básicos sobre el estado sólido (particularmente, sólidos cristalinos). Propiedades termodinámicas. Semiconductores. Estado vítreo en sólidos amorfos Semana Semana 7 2 Métodos de difracción y métodos electro-magnéticos para sólidos. Métodos de dispersión de radiación. Propiedades de fluidez de líquidos. Transición vítrea en sólidos amorfos. Propiedades mecánicas y dieléctricas Semana 7 Semana 9 Métodos de simulación. Introducción a la dinámica molecular atomística. Modelos de baja resolución aplicados al estudio de fenómenos de transporte en fases condensadas Semana 9 Semana 11

6 6 7 Catálisis heterogénea. Relación con efectos de adsorción, con la estructura de los sólidos y mecanismos de reacción. Fases condensadas parcialmente ordenadas: cristales líquidos, liquidos y cristales coloidales. Semana 12 Semana 1 Semana 1 Semana 1 8 Introducción a fenómenos de autoensamblaje molecular y problemas en nanotecnología. Semana 1 Semana 1 2 Evaluación Parcial Evaluación final Totales 0 9. Evaluación Evaluación del Aprendizaje. Con carácter general, la evaluación de las competencias se ponderará de forma proporcionada a las actividades formativas programadas Instrumentos Criterios de calidad Ponderación Prueba escrita y/o evaluación de trabajos Las actividades formativas de presentación de conocimientos y de estudio individual del estudiante podrán ser evaluadas mediante una prueba escrita y/o mediante una evaluación de los posibles trabajos que se les encomienden % Actividades en el aula Prácticas de laboratorio y/o microaula Las actividades formativas en las que los estudiantes realicen algún tipo de trabajo o actividad individual o en grupo serán evaluadas a partir de las competencias establecidas para la materia. Se valorará la destreza y la actitud puesta de manifiesto por el alumno durante su participación en las actividades prácticas. -10% -10% Tutorías en grupos individuales Sirven para contrastar los avances en la adquisición de competencias de la materia. -10% Observaciones/requisitos Evaluación de la docencia Se hará siguiendo los procedimientos que dicten desde la Comisión de la Calidad Fechas de exámenes 6

7 Convocatorias de exámenes oficiales EXAMEN FINAL DE FEBRERO: EXAMEN FINAL DE JUNIO: EXAMEN FINAL DE SEPTIEMBRE: Fechas de otras actividades de evaluación ACTIVIDAD () SEMANA PREVISTA 10. Bibliografía Bibliografía básica J. Bertrán Rusca y J. Núñez Delgado (coords). Química Fisica I, Ariel Ciencia (2002) J. Bertrán Rusca y J. Núñez Delgado (coords). Química Fisica II, Ariel Ciencia (2002) T. Engel, P. Reid, Química Física, Pearson (2006) P.W. Atkins, J. De Paula, Quimica Física, Ed. Panamericana (2008) Bibliografía complementaria D.A. McQuarry Statistical Mechanics. University Science Books, Suasalito, J.N. Murrell, E.A. Boucher, Properties of Liquids and Solutions, Wiley 1982 M.P. Allen and D.J. Tildesley Computer Simulation of Liquids, Oxford University Press (1986). A.W. Adamson, Physical Chemistry of Surfaces (1990). P.M. Chaikin, T.C. Lubenski Principles of Condensed Matter Physics, Cambridge Univ. Press (199). G.A. Somorjai, Introduction to Surface Chemistry and Catalysis, 2nd ed. Wiley (2010). 7