Técnicas de Espetroscopia
Objetivos
Durante a UC os alunos irão desenvolver ainda conhecimentos e aptidões transversais permitindo:
• Aprofundar dos conhecimentos adquiridos durante a formação básica;
• Desenvolver as capacidades de comunicação escrita e oral, e trabalho em equipa;
• Desenvolver as capacidades de pesquisa e interpretação da literatura científica.
No final da UC os alunos terão desenvolvido um conhecimento específico e adquirido aptidões que lhes permitam:
• Formar decisões independentes e justificadas sobre as técnicas de espectroscopia mais adequadas para investigar as propriedades fundamentais dum material e/ou resolver um problema/desafio tecnológico;
• Realizar o processamento adequado dos dados adquiridos com vista a sua interpretação;
• Interpretar resultados obtidos por técnicas de espectroscopia com base nos princípios básicos da Física Atómica e Física Molecular; interpretar a forma e a intensidade do sinal observado e de recolher informações relevantes para o problema/desafio em causa.
Caracterização geral
Código
11518
Créditos
3.0
Professor responsável
Alda Sofia Pessanha de Sousa Moreno, António Alberto Dias
Horas
Semanais - 2
Totais - 29
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
É fortemente recomendado ter obtido aprovação prévia em Ótica, Física Atómica (e Física Molecular) e Mecânica Quântica.
Bibliografia
• Modern Spectroscopy 4th Ed. (Wiley), J.M. Hollas, 2004.
• Molecular Spectroscopy, Jeanne L. McHale, CRC Press, 2017.
• Optical Spectroscopy: Methods and Instrumentations, Nikolai V. Tkachenko, Elsevier Science, 2006.
• Laboratory Micro-X-Ray Fluorescence Spectroscopy: Instrumentation and Applications, Michael Haschke, Springer, 2014.
• Electronic and photoelectron spectroscopy - Fundamentals and case studies, Andrew M. Ellis, Miklos Feher, Timothy G. Wrigh, Cambridge University Press, 2005.
• Artigos científicos a especificar durante as aulas.
Método de ensino
Esta unidade curricular está organizada em duas horas de aulas teórico-práticas (TP) por semana. Estas aulas são expositivas envolvendo a utilização de meios audiovisuais, em que serão apresentadas as várias técnicas de espectroscopia, incluindo exemplos de aplicação, os quais serão complementados por discussão de problemas concretos. Os alunos são incentivados a um estudo empenhado dos assuntos abordados e espera-se que mantenham o contacto regular com os docentes fora do horário letivo.
Durante o semestre, haverá várias aulas de laboratório, nas quais terão contacto direto com alguns dos equipamentos abordados nesta UC, realizarão trabalhos práticos e produzirão o respetivo relatório.
Haverá apresentarão um seminário sobre técnicas ou métodos espetroscópicos e no final do semestre terão uma avaliação individual na forma de teste.
Durante o semestre será valorizada a participação ativa nas aulas.
Método de avaliação
Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos
1. A avaliação em “Técnicas de Espetroscopia” é do tipo avaliação contínua.
2. A avaliação consiste num método único para todos os alunos.
3. As classificações mencionadas nos Artigos seguintes são expressas na escala de 0 a 20 valores.
Artigo 2º – Frequência
1. A participação ativa em, pelo menos, 2/3 das aulas é obrigatória para obter frequência.
2. Não serão aceites justificações para eventuais ausências às aulas. Os alunos devem gerir a possibilidade de poderem não comparecer a 1/3 das aulas de forma a poderem utilizar essas faltas para eventuais compromissos ou situações imponderáveis, incluindo situações pontuais de doença.
Artigo 3º – Avaliação
1. A avaliação de conhecimentos é efetuada por três elementos de avaliação:• Trabalhos laboratoriais com relatório/Ficha (R) em grupo (30%)
• Trabalhos laboratoriais com relatório realizados em grupo. Poderá ser solicitada discussão dos relatórios, com eventual classificação individual.
• Seminário (S) preparado em grupo, com trabalho escrito e apresentação oral (40%)
Seminário incide no desenho de uma atividade de espetroscopia apresentado em forma de artigo científico. O seminário terá uma apresentação oral com discussão. Esta apresentação é apoiada num ficheiro de PowerPoint ou similar, e também num documento, enviados previamente à equipa docente.
• Teste (T) (30%)
No final do semestre haverá um teste de avaliação geral de conhecimentos, com classificação mínima de oito valores.
2. Os alunos que cumpram com o indicado no nº1 do Art.2º e obtenham uma classificação final C = 0,30R + 0,40S + 0,30T
igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação nesta Unidade Curricular.
Artigo 4º – Outros
1. Os alunos quando contactarem os docentes através de mensagem eletrónica (email) devem indicar no “Assunto” a seguinte informação: “TE– Nome – Nº de aluno – Assunto”.
2. Não serão respondidas mensagens eletrónicas (emails) com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da disciplina no CLIP.
Conteúdo
1. Introdução
Breve perspetiva histórica. Ligações à Ótica, Física Atómica (e Física Molecular) e Mecânica Quântica. Aplicações da espectroscopia moderna.
2. Componentes de um espetrómetro
Fontes de radiação, detetores, monocromadores de dispersão e interferómetros, características dos componentes óticos (lentes, espelhos, janelas, colimadores, etc). Espectroscopia de reflexão, absorção e transmissão.
3. Espetroscopia de Fluorescência e Absorção de raios-X
Produção de raios-X. Fluorescência. Deteção. Equipamentos. Interpretação e quantificação dos espetros de raios-X. Aplicação prática.
4. Espetroscopia de fotoeletrões de ultravioleta
Fontes de radiação, analisador de energia, deteção e tratamento de sinal. Tipos de espetros. Ionização direta e autoionização. Absorção ressonante e decaimento. Fator de Franck Condon. Distribuição angular de fotoeletrões. Regras de seleção de dipolo elétrico. Aplicação prática.
5.Espetroscopia vibracional de Infravermelho e Raman
Vibrações moleculares e regras de transição. Modos normais de vibração. Identificação de modos ativos. O efeito da anarmocidade no oscilador harmónico. Interpretação de espectros de infravermelho.
Dispersão de Raman. Tratamento clássico e interpretação quântica. O tensor da polarizibildade e suas propriedades de simetria. Regras de seleção. Polarização das transições de Raman. Aplicação prática.