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Disciplina

Estrutura da Matéria

Área

Área Científica de Química-Física, Materiais e Nanociências > Materiais e Nanociências

Activa nos planos curriculares

GENI > GENI > 1º Ciclo > Formação Fundamental > Estrutura da Matéria

Nível

Avaliação contínua: 30% Laboratório: 20% Exame: 50% A componente de avaliação contínua corresponde a questionários que serão realizados no final das aulas de problemas, através de ferramentas on-line de forma a permitir rapidez na correcção e disponibilização do resultado da avaliação. A avaliação laboratorial será realizada durante o semestre ao longo das aulas de laboratório.

Tipo

Estruturante

Regime

Semestral

Carga Horária

1º Semestre

Aula Teórica (T): 2.0 h/semana

Aula de Problemas (PB): 1.0 h/semana

Aula de Laboratório (PL): 1.0 h/semana

Trabalho Autónomo: 112.0 h/semestre

Créditos ECTS:

Objectivos

No fim desta unidade curricular os alunos terão adquirido e desenvolvido a capacidade de compreender; - os fundamentos da mecânica quântica e as suas relações com a estrutura da matéria - a estrutura e propriedades das moléculas e polímeros, com base no como e porquê os átomos se combinam, como as (macro) moléculas interactuam e respectivas relações estrutura e propriedade - a relação entre estrutura e função das principais biomoléculas e respectivas interações intra-e intermoleculares - o papel das biomoléculas na formação e função de componentes celulares e organização de células procarióticas e eucarióticas. Estes objectivos serão atingidos através da inclusão de temas novos e atuais, mas também de "Case-studies dos tópicos focados, que motivam os alunos para a importância dos mesmos em diversas áreaas da Engenharia.

Programa

DAS ONDAS AOS ÁTOMOS • O Princípio da incerteza de Heisenberg e a equação de Shrödinger • Partícula num potencial independente do tempo. Hamiltoneano. • Estados quânticos: onda plana • Oscilador harmónico a 1 dimensão • Momento angular e spin • Potencial central e estados degenerados. Átomo de hidrogénio. DOS ÁTOMOS ÀS MOLÉCULAS • Átomos Polielectrónicos • Tabela Periódica dos Elementos • Ligação Química: Teoria das Orbitais Moleculares e Teoria do Enlace de Valência • Forças Intermoleculares • Polímeros: estrutura e morfologia. Reacções de Poliemrização. DAS MOLÉCULAS ÀS CÉLULAS • As biomoléculas e a sua função. Estrutura de aminoácidos e proteínas (enzimas), nucleótidos, ácidos nucleicos e a dupla hélice de ADN, hidratos de carbono e lípidos (membranas celulares). • A célula: estrutura, organização e diversidade. Célula procariótica e eucariótica (vegetal e animal). Organelas, núcleo, membranas, rARN.

Metodologia de avaliação

Pré-requisitos

Os alunos devem possuir princípios básicos de Químcia, Física, e Biologia, adquiridos no ensino secundário.

Componente Laboratorial

Cada aluno irá realizar 5 trabalhos de laboratório: 1) Simulação: partícula num potencial 2) Modelo quântico do electrão livre aplicado a moléculas conjugadas 3) Forças Intermoleculares e a capacidade das moléculas para interactuarem 4) Separação e visualização de moléculas de ADN 5) Análise de modelos 3D de estruturas biomoleculares usando técnicas de fabricação aditiva

Princípios Éticos

All members of a group are responsible for the group’s work In any assessment, every student shall honestly disclose any help received and sources used. In an oral assessment, every student shall be able to present and answer questions about the entire assignment and solution.

Componente de Programação e Computação

Os alunos utilizarão software de código aberto para realizar em experiências de silico para simulação de digestão de ADN com endonucleases (enzimas de restrição) e aprendizagem de princípios dos mecanismos celulares de defesa bem como a sua aplicação em biologia molecular (por exemplo, edição de genoma).

Componente de Competências Transversais

Nas aulas de laboratório, os alunos em grupo irão desenvolver competências intrapessoais (produtividade e gestão do tempo, no desenvolvimento do tema e na sua apresentação), interpessoais (comunicação oral, trabalho em equipa e liderança) e de literacia da informação e dos media (procura e gestão da informação, estruturação e formatação de relatórios e apresentações).