JOSE ANTONIO PEREZ OMIL

- Facilitar el estudio y el entendimiento de los fundamentos de la Química de
los Materiales.
- Conocer la estructura reticular y electrónica de los materiales haciendo
énfasis en los defectos, su difusión, y propiedades asociadas.
- Estudiar la reactividad química en estado solido
- Analizar un conjunto de técnicas de preparación y caracterización de
Materiales

Programa de la asignatura Química del Estado Sólido

Tema 1.- Estructura reticular
- Introducción a la Química de los Materiales
- Fundamentos de Cristaloquímica.
- Programas de Ordenador de Estructura Reticular.
- Estudio de materiales: Espinelas, Perovskitas, Oxidos lantánidos, Oxidos de
zirconio…

Tema 2.- Estructura electrónica
- Teoría de Orbitales Moleculares aplicada a los sólidos. Teoría de Grupos.
- Teoría de Bandas. Revisión de los sólidos metálicos, iónicos, covalentes y
moleculares.
- Metalización del hidrógeno.
- Los metales de transición y el Modelo de Hubbard.
- Propiedades ópticas de los materiales. El color de los sólidos.

Tema 3.- Defectos reticulares
- Defectos Puntuales Intrínsecos y Extrínsecos.
- Redes Incompletas. Fenómenos de orden-desorden.
- Conductividad Iónica. Electrolitos sólidos. Sensores químicos.
- Pilas de Combustible. Producción de Hidrógeno.
- Defectos no puntuales.

Tema 4.- Defectos electrónicos
- Semiconductividad Intrínseca y Extrínseca.
- Semiconductores de valencia mixta.
- Los metales. Fenómenos de Orden-Desorden electrónicos.
- Proceso fotográfico y cámaras CCD.
- Defectos electrónicos no puntuales. Interfases: unión p-n.

Tema 5.- Reactividad en estado sólido
- Control termodinámico. Diagramas de Fases.
- Control cinético: Parámetros de reacción.
- Clasificación de las reacciones en función de los reactivos, el producto de
la reacción, así como la extensión de la reacción.

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

Tema 7.- Reacciones en fase in-homogénea
- Leyes de Fick
- Potencial electroquímico y ley de Nerst-Einstein.
- Difusión en sólidos iónicos
- Difusión térmica

Tema 8.- Reacciones de oxidación de metales
- Nucleación y crecimiento
- Mecanismos de reacción.
- Oxidación controlada por la difusión y/o por la reacción interfacial
- Efecto de la presión de oxígeno sobre la difusión.
- Estudio particular del aluminio y el hierro
- Efecto del dopado y oxidación de aleaciones
- Otras reacciones en fase heterogénea: Formación de espinelas, etc…

Tema 9.- Preparación de sólidos
- A partir de un sólido: Por reacción en estado sólido a alta temperatura y/o
alta presión, extracción de metales, a partir de un precursor, métodos de
reacción a baja temperatura
- A partir de un líquido: Por solidificación de fundidos, cristalización de
monocristales, por precipitación y coprecipitación, método hidrotermal, métodos
sol-gel, métodos electroquímicos
- A partir de un gas: Por sublimación, transporte en fase vapor, deposición
química de vapor

Tema 10.- Algunas técnicas de caracterización de sólidos
- Difracción de Rayos X. Ley de Bragg. Geometría e Intensidad de los haces
difractados. Difracción de Monocristal. Difracción de Policristal. Tamaño de
cristal.
- Microscopía Electrónica de Barrido. Descripción del microscopio. Interacción
electrón-materia. Imagen de electrones secundarios. Imagen de electrones
retrodispersos. Microanálisis por Rayos X.
- Microscopía Electrónica de Alta Resolución. Descripción del Microscopio.
Difracción de Electrones. Formación de Imágenes. Procesado, Interpretación  y
Simulación de Imágenes HREM.
- Técnicas Espectroscópicas. Clasificación general. Espectroscopía de Foto-
electrones (XPS y UPS). Espectroscopía EELS.
- Técnicas de Análisis Térmico. Termogravimetría. Desorción Térmica Programada.
Reducción / Oxidación Térmica Programada. Curvas de Ganancia de Peso.

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

Nº de Horas (indicar total): 60

• Clases Teóricas: 30  
• Clases Prácticas: 30  
• Exposiciones y Seminarios:  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas:  
  • Individules:  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado:  
  • Sin presencia del profesorado:  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio:  
  • Preparación de Trabajo Personal:  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito:  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

- La nota final de la asignatura será 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 7 puntos).
b) Evaluación de la asistencia, participación y resultados obtenidos tanto en
las clases como en las prácticas (hasta 3 puntos).
- Para sumar esta puntuación es necesario que el examen final tenga una
calificación igual o superior a 3 puntos.

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)