2023
Adsorção em Materiais
Nome: Adsorção em Materiais
Cód.: QUI13542M
6 ECTS
Duração: 15 semanas/156 horas
Área Científica:
Química
Língua(s) de lecionação: Português
Língua(s) de apoio tutorial: Português
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Objetivos de Aprendizagem
Nesta unidade curricular pretende-se que os estudantes adquiram conhecimentos fundamentais sobre adsorção em materiais. No final da unidade curricular, os estudantes deverão ser capazes de: compreender modelos e teorias interpretativas de adsorção a partir de fase gasosa e a partir de fase líquida; aplicar, de forma crítica e criteriosa, métodos de análise dos dados, avaliando as vantagens e limitações de cada um; reconhecer a complementaridade de métodos para obter informação sobre a porosidade e a interação com o adsorvato; compreender a adsorção de vários gases e solutos em materiais com diferentes propriedades superficiais; reconhecer o papel que o tipo de porosidade e química superficial desempenham na atuação do material em várias aplicações. Pretende‐se ainda incrementar as capacidades de iniciativa e de autonomia de cada estudante no planeamento e execução de tarefas laboratoriais, na organização e apresentação da informação, bem como a integração em investigação.
Conteúdos Programáticos
Componente teórica
1. Conceitos gerais e terminologia. O papel da adsorção em diferentes contextos científicos e tecnológicos. 2. Adsorção a partir da fase gasosa. Metodologias experimentais. Mecanismos de adsorção. Isotérmicas de adsorção. Modelos e teorias, e sua aplicação na caracterização textural. Métodos comparativos. Adsorção de moléculas sonda para avaliação de acidez. Termodinâmica de adsorção. Cinética de adsorção. Exemplos de adsorção de diferentes gases e vapores em várias classes de materiais. 3. Adsorção a partir de fase líquida. Metodologias experimentais. Adsorção a partir de soluções diluídas. Classificação e interpretação de isotérmicas. Cinética de adsorção. Exemplos de adsorção de catiões, solutos orgânicos e biomoléculas em diferentes materiais.
Componente prática
Análise de isotérmicas de adsorção. Determinação experimental de isotérmicas de adsorção da fase gasosa e de soluções aquosas em materiais preparados na unidade curricular Materiais Porosos.
1. Conceitos gerais e terminologia. O papel da adsorção em diferentes contextos científicos e tecnológicos. 2. Adsorção a partir da fase gasosa. Metodologias experimentais. Mecanismos de adsorção. Isotérmicas de adsorção. Modelos e teorias, e sua aplicação na caracterização textural. Métodos comparativos. Adsorção de moléculas sonda para avaliação de acidez. Termodinâmica de adsorção. Cinética de adsorção. Exemplos de adsorção de diferentes gases e vapores em várias classes de materiais. 3. Adsorção a partir de fase líquida. Metodologias experimentais. Adsorção a partir de soluções diluídas. Classificação e interpretação de isotérmicas. Cinética de adsorção. Exemplos de adsorção de catiões, solutos orgânicos e biomoléculas em diferentes materiais.
Componente prática
Análise de isotérmicas de adsorção. Determinação experimental de isotérmicas de adsorção da fase gasosa e de soluções aquosas em materiais preparados na unidade curricular Materiais Porosos.
Métodos de Ensino
O ensino concretiza-se em aulas presenciais de índole teórica e em práticas laboratoriais. Adicionalmente, nas aulas iniciais são fornecidas isotérmicas de adsorção em diferentes materiais para que os estudantes, em horário extra-aula, os possam ir analisando quantitativamente com base nos conteúdos que vão sendo lecionados, sendo discutidos com a docente sempre que necessário.
A avaliação de conhecimentos poderá ser realizada através de: prova de avaliação escrita individual (nota: NE); análise de isotérmicas e elaboração de relatório sumativo e crítico individual (Nota: NT); relatório (em grupo) e desempenho nas aulas laboratoriais (Nota: NP). Apenas o teste escrito é obrigatório, deixando-se ao critério de cada estudante a entrega dos outros elementos de avaliação. Esta opção visa responsabilizar os estudantes na autoavaliação dos conhecimentos adquiridos. Dependendo dos elementos entregues, a nota final é dada por: NF=NE ou NF=0,4NE+0,6NT ou NF=0,3NE+0,4NT+0,3NP.
A avaliação de conhecimentos poderá ser realizada através de: prova de avaliação escrita individual (nota: NE); análise de isotérmicas e elaboração de relatório sumativo e crítico individual (Nota: NT); relatório (em grupo) e desempenho nas aulas laboratoriais (Nota: NP). Apenas o teste escrito é obrigatório, deixando-se ao critério de cada estudante a entrega dos outros elementos de avaliação. Esta opção visa responsabilizar os estudantes na autoavaliação dos conhecimentos adquiridos. Dependendo dos elementos entregues, a nota final é dada por: NF=NE ou NF=0,4NE+0,6NT ou NF=0,3NE+0,4NT+0,3NP.
Bibliografia
Wang, Q. (Ed.). (2019). Post-combustion carbon dioxide capture materials. Cambridge: Royal Society of Chemistry.
Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K. S. W., Llewellyn, P., Maurin, G. (2014). Adsorption by powders and porous solids. (2nd ed.). London: Academic Press.
K.K. Kolasinski, K. K. (2012). Surface science: Foundations of catalysis and nanoscience (3rd ed.). Chichester: John Wiley & Sons
Ribeiro Carrott, M.M.L. (2008). Physisorption of gases by solids: fundamentals, theories and methods for the textural characterisation of catalysts. In Figueiredo, J. L., Pereira, M.M., Faria, J. (Eds.), Catalysis from theory to application an integrated course (pp. 83-105). Coimbra: Imprensa da Universidade de Coimbra & Sociedade Portuguesa de Química.
Do, D.D. (2008). Adsorption analysis: Equilibria and kinetics. London: Imperial College Press.
Outros elementos bibliográficos específicos (incluindo livros, artigos e Proceedings de conferências) serão indicados pela docente.
Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K. S. W., Llewellyn, P., Maurin, G. (2014). Adsorption by powders and porous solids. (2nd ed.). London: Academic Press.
K.K. Kolasinski, K. K. (2012). Surface science: Foundations of catalysis and nanoscience (3rd ed.). Chichester: John Wiley & Sons
Ribeiro Carrott, M.M.L. (2008). Physisorption of gases by solids: fundamentals, theories and methods for the textural characterisation of catalysts. In Figueiredo, J. L., Pereira, M.M., Faria, J. (Eds.), Catalysis from theory to application an integrated course (pp. 83-105). Coimbra: Imprensa da Universidade de Coimbra & Sociedade Portuguesa de Química.
Do, D.D. (2008). Adsorption analysis: Equilibria and kinetics. London: Imperial College Press.
Outros elementos bibliográficos específicos (incluindo livros, artigos e Proceedings de conferências) serão indicados pela docente.
