Descripción y contextualización de la asignatura

Adquirir los conocimientos y las competencias básicas y aplicadas para el estudio y la caracterización de las superficies que separan distintas fases de la materia

Temario

1. Capilaridad. Tensión superficial energía libre superficial. La ecuación de Young-Laplace. El fenómeno de la capilaridad: discusión matemática y aspectos experimentales. Los métodos para la determinación de la tensión superficial: de desprendimiento, basados en la forma de gotas o burbujas estáticas, dinámicos. Comparación de resultados.



2. La naturaleza y la termodinámica de las interfases líquidas. Sistemas monocomponentes. Tratamiento estructural y teórico de interfases líquidas. Orientación de interfases. La termodinámica de sistemas binarios. La determinación de cantidades de exceso. Monocapas tipo Gibbs.



3. Películas superficiales y sustratos líquidos. La extensión de un líquido en el seno de otro. Las técnicas experimentales para el estudio de películas monomoleculares. Los estados o fases de una película monomolecular. Películas mixtas. Las velocidades de evaporación través de películas monomoleculares. La disolución de monocapas. Reacciones químicas in películas monomoleculares.



4. Aspectos eléctricos de la química superficial. La doble capa eléctrica. La capa de Stern. La energía libre de una doble capa difusa. La repulsión entre capas planas dobles. Le potencial z. La electrocapilaridad. La interfase sólido-líquido electrificada. Tipos de potenciales y el significado de una diferencia de potencial cuando se encuentran implicadas dos fases. Los potenciales voltaicos, las diferencias de potencial superficiales y la función de trabajo termoiónica. Los potenciales de electrodo. Fenómenos irreversibles en electrodos.



5. Fuerzas de largo alcance. Las fuerzas entre átomos y moléculas. Fuerzas de largo alcance. Fuerzas de largo alcance en disolución. Fuerzas en sistemas biológicos. La presión de desunión. El agua anómala. La propagación de dipolo-dipolo inducido.



6. Las superficies de sólidos. La termodinámica de cristales. Estimaciones teóricas de energías superficiales y de energías libres. Los factores que afectan a las energías superficiales y a las tensiones superficiales de cristales reales. Estimaciones experimentales de energías superficiales y de energías libres. Reacciones químicas en superficies sólidas.



7. Las superficies sólidas: microscopía y espectroscopia. La microscopía de superficies: microscopía óptica y electrónica, microscopías de barrido, microscopías de emisión de campo y de fuerza iónica, la difracción de eelctrones de baja energía (LEED). Métodos espectroscópicos: espectroscopia de electrones Auger (AES), la espectroscopia fotoelectrónica (XPS, ESCA), la dispersión de iones (ISS, LEIS). Otras técnicas.



8. La formación de una nueva fase: nucleación y crecimiento de cristales. La teoría clásica de nucleación. Estudios experimentales de nucleación. El crecimiento de cristales. Crecimiento epitaxial y nucleación superficial.



9. La interfase sólido-líquido: el ángulo de contacto. Energías superficiales y cambios en la solubilidad. Energías superficiales a partir de estudios de inmersión, adsorción, ¿El ángulo de contacto. La histéresis del ángulo de contacto. Métodos experimentales y medidas del ángulo de contacto- Teorías sobre los fenómenos relacionados con el ángulo de contacto. El modelo de la distorsión del potencial.



10. La interfase sólido-líquido: La adsorción desde disoluciones. La adsorción de especies no electrolitos a partir de disoluciones diluidas. La adsorción de polímeros. La adsorción irreversible. La adsorción de electrolitos. Fotofísica y fotoquímica del estado adsorbido



11. Fricción, lubricación y adhesión. Fricción entre superficies no lubrificadas. Casos especiales de fricción. La fricción metálica: efecto de las películas de óxidos. La fricción entre no-metales. Consideraciones adicionales. Fricción entre superficies lubrificadas. Adhesión.



12. Humectación, flotación y detergencia. Mojado o humectación. Repulsión del agua. Flotación. Propiedades de la asociación coloides-micelas. Detergencia.



13. Emulsiones, espumas y aerosoles. Propiedades generales de las emulsiones. Los factores que afectan a la estabilidad de una emulsión. El envejecimiento y la inversión de una emulsión. El balance hidrófilo-Lipófilo. Microemulsiones. La estructura de una espuma. El drenaje de espumas. La estabilidad de una espuma. Los aerosoles



14. Películas superficiales macromoleculares, películas cargadas u capas de Langmuir-Blodgett. Películas poliméricas tipo Langmuir. Películas proteínicas tipo Langmuir. Otras películas biológicas. Membranas, bicapas y vesículas. Películas en interfases líquido-líquido y en superficies líquidas no acuosas. Películas cargadas. Películas tipo Langmiur-Blodgett.



15. La interfase sólido-gas: Consideraciones generales. El área superficial de los sólidos. La estructura y la naturaleza química de las superficies sólidas. La naturaleza del complejo sólido-adsorbato.



16. La adsorción de gases y vapores. El tiempo de adsorción. La isoterma de adsorción de Langmuir. Procedimientos experimentales. Las isotermas BET y otras relacionadas. Isotyermas basadas en ecuaciones de estado de la película adsorbida. La teoría del potencial. Comparación de áreas superficiales a partir de varios modelos multicapa. La isoterma característica y conceptos relacionados. Quimicofísisca de la adosrción submonocapa. Transiciones de fase in la región multicapa. La termodinámica de la adsorción, Comparación crítica de los diferentes modelos para la adsorción. Adsorción física en superficies heterogéneas. Velocidad de adsorción. La adsorción en sólidos porosos: histéresis.



17. Quimisorción y Catálisis. La quimisorción desde el punto de vista molecular. Las isotermas de quimisorción. La cinética de la quimisorción. Movilidad superficial. El enlace de quimisorción. Mecanismos en catálisis heterogénea. La influencia de la isoterma de adsorción en la cinética de catalizadores heterogéneos. Algunos ejemplos.

Bibliografía

Bibliografía básica

1. Daniel, I.M. (1994). Engineering Mechanics of Composite Materials, Oxford University Press, New York.

2. Gay, D. (1989). Matériaux Composites, Hermes, Paris.

3. Gibson, R.F. (1994). Principles of Composite Material Mechanics, Mc Graw-Hill, Inc. New York.

4. Halpin, J.C. (1992). Primer on Composite Materials Analysis, Technomic Publishing Co., Inc., Lancaster, PA.

5. Tsai, S. W. (1980). Introduction to Composite Materials, Technomic Publishing Company, Wetsport, Connecticut.

6. Berthelot, J.M. (1996). Matériaux Composites. Comportement Mécanique et Analyse des Structures, Masson, Paris.



1. A. W. Adamson y A. P. Gast. Physical Chemistry of Surfaces. 6ª edición. Wiley-Interscience (1997).

2. E. M. McCash. Surface Chemistry. Oxford University Press (2001).

3. J. P. Eberhardt. Structural and Chemical Analysis of Materials. Wiley (1991)

4. C. H. Bartholomew y R. J. Farrauto. Fundamentals of Industrial Catalytic Processes. 2ª edición. Wiley-Interscience (2006).

Bibliografía de profundización

1. Composite Materials Series, 6 volumes, Elsevier (1989).

2. Delaware Composites Design Encyclopedia, 6 volumes., Technomic Publishing, Inc.

3. Whitney, J.M. (1987). Structural Analysis of Laminated Anisotropic Plates, Technomic Publishing Co., Inc., Lancaster.

Revistas

Advances in Polymer Science

POLYMERS & POLYMER COMPOSITES

MACROMOLECULAR RESEARCH

PROGRESS IN MATERIALS SCIENCE

EUROPEAN POLYMER JOURNAL

Thermochimica Acta

Enlaces

Consultas de páginas web relacionadas con la temática de la materia.