El proceso sol-gel es un método de síntesis en el cual, partiendo de precursores moleculares como alcóxidos metálicos o sales inorgánicas, se obtiene un esqueleto del óxido mediante reacciones de hidrólisis y polimerización a baja temperatura, lo cual permite la síntesis de fases metaestables del óxido e incluso de sólidos mixtos organoinorgánicos. Las especiales características de los soles y geles permiten la síntesis de fibras, láminas, cadenas, geles y polímeros tridimensionales. Una característica particular del proceso sol-gel es la posibilidad que ofrece de controlar el proceso de síntesis desde el precursor molecular al producto, lo cual supone la posibilidad de sintetizar nuevos materiales organoinorgánicos.

La asignatura se encuentra organizada en seis temas, donde se contemplan los diferentes aspectos relacionados con la metodología sol-gel. En el tema 1 se realiza una introducción al proceso, explicando las diferentes reacciones que se encuentran implicadas en el mismo, describiendo también las rutas no-hidrolíticas, que, aunque en menor medida que las hidrolíticas, también se emplean en esta metodología. Los temas 2 y 3 tratan de los procesos que ocurren posteriormente a la formación del gel, y que implican tratamientos con el tiempo y con la temperatura, para conducir al secado y calcinación de los geles, que conducen al producto final buscado. Un apartado especial merece el estudio de los diferentes factores y parámetros que están implicados en toda la metodología sol-gel y que influyen en las características físicoquímicas de los materiales intermedios y finales sintetizados. De ahí que se dedique un tema en exclusiva a dicho estudio (tema 4). En el tema 5 se hace una presentación de los diferentes y variados tipos de materiales que pueden ser preparados mediante esta metodología, dedicando especial atención a los geles porosos y su aplicación como catalizadores y soportes catalíticos. Por último, el tema 6 se dedica al estudio de las técnicas que están implicadas tanto en el estudio de las transiciones que ocurren en los productos intermedios, como en la caracterización de los productos finales.

1.1. Definición

1.2. Reacciones implicadas: hidrólisis y condensación

1.3. Etapas del proceso sol-gel

1.4. Rutas no hidrolíticas

1.5. Geles de carbón

1.6. Ventajas e inconvenientes del método sol-gel

2.1. Fenómeno de gelificación

       2.1.1. Teoría clásica

       2.1.2. Teoría de la percolación

2.2. Procesos de envejecimiento

2.3. Propiedades mecánicas: módulo elástico, viscosidad y fuerza

       2.3.1. Módulo elástico

       2.3.2. Viscosidad

       2.3.3. Fuerza

3.1. Secado convencional (xerogeles)

3.2. Secado con fluidos supercrítico (aerogeles)

3.3. Estructura de los geles porosos (xerogeles y aerogeles)

3.4. Otros métodos de secado

3.5. Tratamiento térmico. Cambios estructurales durante el calentamiento

       3.5.1. Recubrimiento superficial de OH y OR

       3.5.2. Deshidroxilación

       3.5.3. Cambios superficiales producidos durante el calentamiento

4.1. Introducción

4.2. Naturaleza del metal y polaridad del enlace metal-carbono

4.3. Naturaleza del grupo alcóxido

4.4. Relación de hidrólisis

4.5. Catálisis ácida o básica (pH)

4.6. El disolvente

4.7. Aditivos químicos

4.8. Surfactantes

5.1. Propiedades únicas de los geles

5.2. Películas delgadas y recubrimientos

       5.2.1. Recubrimientos ópticos

       5.2.2. Películas

5.3. Monolitos

5.4. Polvos, granos y esferas

5.5. Fibras

5.6. Materiales compuestos o composites

       5.6.1. Híbridos organoinorgánicos

5.7. Geles porosos y membranas

       5.7.1. Soportes y catalizadores

5.8. Óxidos mixtos

       5.8.1. Geles derivados de alcóxidos

       5.8.2. Geles derivados de carboxilatos

       5.8.3. Termolisis de los geles derivados de alcóxidos

       5.8.4. Termolisis de los geles derivados de carboxilatos

       5.8.5. Cristalización del óxido

6.1. Estudio de la transición sol-gel

6.2. Estudio de la textura de los sólidos. Determinación de áreas superficiales

y distribución de poros

       6.2.1 Introducción

       6.2.2. Fisisorción

       6.2.3. Tipos de isotermas de fisisorción

       6.2.4. Métodos de medida

       6.2.5. Métodos para determinar la superficie de un sólido

       6.2.6. Distribución del tamaño de poro. Volumen de poro

6.3. Análisis térmico

       6.3.1 Definición y clasificación

       6.3.2. Factores que afectan a las curvas termogravimétricas

       6.3.3. Derivada de la curva de termogravimetría

       6.3.4. Análisis térmico diferencial (ATD)

       6.3.5. Calorimetría diferencial de barrido (DSC)

6.4 Microscopías electrónicas

       6.4.1. Introducción

       6.4.2. Microscopía electrónica de transmisión (TEM)

       6.4.3. Microscopía electrónica de barrido (SEM)

       6.4.4. Preparación de las muestras

6.5. Resonancia magnética nuclear de sólidos

       6.5.1. Introducción y fundamento de la técnica

       6.5.2. Interacción núcleo-entorno estructural

       6.5.3. Aplicaciones de la RMN al estudio de análisis estructural

       6.5.4. Aplicaciones de la RMN en la síntesis de materiales