JOSE ANTONIO PEREZ OMIL

Ofrecer los conocimientos básicos y las herramientas adecuadas al alumno para
poder estudiar y comprender:
- la estructura reticular y electrónica de los sólidos haciendo énfasis en los
defectos, su difusión, y propiedades asociadas
- la reactividad química en estado solido
- conocer un conjunto de técnicas de preparación y caracterización de sólidos

Programa de la asignatura Química del Estado Sólido

Tema 1.- Estructura reticular
- Introducción a la Química del Estado Sólido
- Clasificación de los sólidos
- Modelo de los empaquetamientos
- Modelo de los poliedros de coordinación
- Descripción cristalográfica de los sólidos
- Polimorfismo, Alotropía e Isomorfismo

Tema 2.- Estructura electrónica
- Introducción a la teoría de bandas
- Modelo de Combinación Lineal de Orbitales Atómicos.
- Modelo del Electrón Cuasi-libre.
- La función dieléctrica y propiedades ópticas de los sólidos.
- Bandas Electrónicas en sólidos metálicos, iónicos y covalentes.
- Los metales 3d y sus compuestos. Propiedades magnéticas y eléctricas.
- Efecto del campo de ligandos y el modelo de Hubbard.
- Compuestos de los elementos lantánidos.
- Sólidos moleculares
- Distorsiones. Teoremas de Jan-Teller y Peierls.

Tema 3.- Defectos reticulares
- Introducción a los defectos puntuales y los fonones.
- Defectos Intrínsecos. Equlibrios de defectos Schottky y Frenkel.
- Defectos extrínsecos. Efecto del dopado sobre el equilibrio químico.
- Conductividad Iónica.
- Electrolitos sólidos. Aplicaciones prácticas.
- Interacción de defectos puntuales.
- Defectos lineales: Dislocaciones.
- Defectos planares. Superficies e Interfases.
- Sólidos nanoestructurados y amorfos.

Tema 4.- Defectos electrónicos
- Distribución de Fermi-Dirac de los electrones
- Formación del par electrón-hueco.
- Dopado e ionización de defectos.
- Semiconductividad eléctrica. Efectos Hall y Seebeck.
- Semiconductores de valencia mixta.
- Los metales y el criterio de Mott.
- Interacción de defectos puntuales.
- Defectos electrónicos en dislocaciones.
- Defectos electronicos en superficies.
- Interfases: unión p-n, y diodo Schottky.
- Estructura electrónica de sólidos amorfos.

Tema 5.- Reactividad en estado sólido
- Control termodinámico. Diagramas de Fases.
- Control cinético: Parámetros de reacción.
- Clasificación en función del producto de reacción.
- Clasificación en función de los reactivos
- Clasificación en función de la extensión de la reacción.

Tema 6.- Formación de compuestos no-estequiométricos
- Introducción
- Formación de no-estequiometría por defectos puntuales
- Isotermas. Conductividad iónica y electrónica.
- Diagramas de Kroger-Vink
- Interacción de defectos: Agregados, Microdominios y Fases Intermedias
- Formación de no-estequiometría por defectos planares
- Fases de Magneli

Tema 7.- Reacciones en fase in-homogénea
- Leyes de Fick
- Efecto de la temperatura sobre el coeficiente de difusión
- Difusión intersticial
- Coeficiente de Autodifusión
- Interdifusión substitucional en aleaciones
- Potencial electroquímico y ley de Nerst-Einstein.
- Interdifusión en sólidos iónicos
- Difusión térmica
- Difusión en dislocaciones y límites de granos

Tema 8.- Reacciones de oxidación de metales
- Consideraciones generalel
- Nucleación y crecimiento de la capa de óxido
- Mecanismos de reacción
- Oxidación controlada por la difusión
- Oxidación controlada por la reacción interfacial
- Efecto de la presión de oxígeno sobre la difusión
- Estudio particular del aluminio y el hierro
- Formación de especies volátiles
- Efecto de las relaciones epitaxiales
- Efecto de las tensiones mecánicas
- Efecto del dopado y oxidación de aleaciones
- Diferencias entre oxidación y corrosión

Tema 9.- Preparación de sólidos
- Por reacción en estado sólido a alta temperatura
- Extracción de metales
- Por reacción en estado sólido a alta presión
- Método de los precursores
- Métodos de reacción a baja temperatura
- Solidificación de fundidos.
- Cristalización de monocristales
- Por precipitación y coprecipitación
- Método hidrotermal
- Métodos sol-gel
- Métodos electroquímicos
- Por sublimación
- Transporte en fase vapor
- Deposición química de vapor

Tema 10.- Algunas técnicas de caracterización de sólidos
- Difracción de Rayos X. Difracción de Fraunhofer. Experimento de Laue. Ley de
Bragg. Factor de estructura. Difracción de Monocristal. Difracción de
Policristal. Tamaño de cristal.
- Microscopía Electrónica de Barrido. Interacción electrón-materia. Descripción
del microscopio. Detectores. Imagen de electrones secundarios. Imagen de
electrones retrodispersos. Microanálisis por Rayos X. Mapas elementales.
- Técnicas Espectroscópicas. Clasificación general. Espectroscopía de Foto-
electrones (XPS y UPS). Espectroscopía de Absorción de Rayos X. Análisis de la
radiación Infraroja.
- Técnicas de Análisis Térmico. Termogravimetría. Desorción Térmica Programada.
Reducción / Oxidación Térmica Programada. Curvas de Ganancia de Peso.
- Microscopía Electrónica de Alta Resolución. Difracción de Electrones. Teoría
de Abbe. Descripción del Microscopio. Efecto del espesor y el desenfoque.
Procesado y Simulación de Imágenes HREM.

Clases de teoría, clases de ejercicios y seminarios, prácticas en aulas de
informática y laboratorio.

CRITERIOS DE EVALUACION: QUIMICA DEL ESTADO SOLIDO

La nota final de la asignatura seá la suma de las calificaciones obtenidas a
partir de:
a) Un examen final de la asignatura que incluirá preguntas cortas, preguntas de
desarrollo y ejercicios (hasta 8 puntos).
b) Evaluación de la asistencia, participación y resultados obtenidos tanto en
las clases como en las prácticas (hasta 2 puntos). Para sumar
esta puntuación es necesario que el examen final tenga una calificación igual o
superior a 4 puntos.
- Es necesario obtener al menos 5 puntos para aprobar la asignatura.

BIBLIOGRAFIA FUNDAMENTAL: QUIMICA DEL ESTADO SOLIDO

- Solid State Chemistry and its Applications. A.R. West. John Wiley $ Sons Ltd
(1985)
- Química del Estado Sólido. Hannay. Ed. Alhambra.
- Quïmica del Estado Sólido. Smart y Moore. Addison-Wesley Iberoamericana (1995)
- Cristales iónicos, defectos reticulares y no estequiometría. N.N. Greenwood.
Ed. Alhambra, S.A. (1970)
- Materials Concepts in Surface Reactivity and Catalysis. Henry Wise y Jacques
Oudar. Academic Press, Inc. (1990)
- The Electronic Structure and Chemistry of Solids. P.A. Cox. Oxford University
Press (1987)