CHIMICA FISICA

CHIMICA FISICA

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iten
Codice
61932
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
6 cfu al 1° anno di 9017 SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI (LM-53) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
CHIM/02
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI )
periodo
1° Semestre
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Il corso si compone di due parti, ciascuna equivalente a circa 3 crediti.

Le due parti corrispondono ad argomenti ben distinti:

a) Introduzione ai sistemi colloidali da un punto di vista chimico-fisico

b) La diffrazione a raggi X con applicazioni pratiche nella diffrazione da polveri

 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

La prima parte dell’insegnamento è dedicata alla chimica dei colloidi: l’obiettivo è quello di fornire i concetti chimico-fisici di base necessari alla comprensione dei fenomeni che regolano la formazione, alcune proprietà e la stabilità dei sistemi colloidali. La seconda parte dell’insegnamento è dedicato alle tecniche di diffrazione: l’obiettivo è quello di consolidare le conoscenze sui principi teorici della diffrazione attraverso esperienze pratiche che prevedono l’uso di specifici software cristallografici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Nella prima parte, l’insegnamento si propone di fornire una conoscenza di base dei sistemi colloidali e di fornire altresì una generale comprensione, da un punto di vista chimico-fisico, di alcune loro proprietà rilevanti in diversi campi della scienza dei materiali. Al termine delle lezioni ci si aspetta che lo studente abbia appreso quali sono i fattori fisici importanti per descrivere un sistema colloidale e le principali tecniche di caratterizzazione. Ci si aspetta, inoltre, che lo studente sia in grado di utilizzare i concetti della termodinamica (potenziale chimico, equilibrio, energia libera, energia superficiale/interfacciale) per comprendere e analizzare alcune proprietà e comportamenti delle soluzioni colloidali, e la loro stabilità.

Nella seconda parte, l’insegnamento si propone di utilizzare i concetti teorici della diffrazione per analizzare e interpretare dati di diffrazione da polveri da un punto di vista pratico e operativo. Al termine delle lezioni lo studente sarà in grado di comprendere e utilizzare le Tabelle Internazionali di Cristallografia, e avrà acquisito conoscenze utili per la caratterizzazione di materiali policristallini. In particolare ci si aspetta che lo studente sia in grado di interpretare uno spettro di diffrazione da polveri semplice, identificando le fasi presenti tramite indicizzazione e calcolo dei parametri di cella; inoltre lo studente dovrebbe essere in grado di impostare un affinamento strutturale con il metodo di Rietveld.

Modalità didattiche

L'erogazione del corso avviene secondo modalità tradizionali, ovvero tramite lezioni ed esercizi/esercitazioni pratiche guidate svolte in aula. Di solito gli esercizi guidati coinvolgono l'intera classe, mentre le esercitazioni pratiche, essendo di maggiore complessità, sono proposte a gruppi di studenti in turni diversi.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma degli argomenti trattati nella prima parte del corso sono:

1) Introduzione alla chimica dei colloidi e delle superfici. 2) Sedimentazione e diffusione e loro equilibrio. 3) Termodinamica delle soluzioni: equilibrio osmotico e di Donnan. 4) Tensione superficiale e angolo di contatto. 5) Forze di van der Waals.

Nella seconda parte del corso l'indice degli argomenti trattati è il seguente:

1) Elementi di cristallografia elementare: elementi di simmetria, reticoli, gruppi puntuali, gruppi spaziali, Tabelle Internazionali di cristallografia. 2) Teoria della diffrazione, equazioni di Laue e legge di Bragg, fattore di scattering atomico, fattore di struttura, intensità diffratte. 3) Metodi di analisi cristallografica basati sulle moderne tecniche di diffrazione (RX, neutroni, sincrotrone). 4) Interpretazione dei dati di diffrazione da campioni policristallini: metodi di indicizzazione, metodi di risoluzione (cenni), affinamento strutturale col metodo di Rietveld.

Sono previsti esercizi in aula ed esercitazioni più complesse su alcuni argomenti mediante l’utilizzo di specifici programmi di calcolo.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Oltre al materiale delle lezioni, a disposizione su Aulaweb, sono consigliati i seguenti testi:

  • P. C. Hiemenz, R. Rajagopalan, "Principles of colloid and surface science" 3rd ed.

  • P. Atkins, "Chimica fisica"

  • C. Giacovazzo, H.L. Monaco, G. Artioli, D. Viterbo, G. Ferraris, G. Gilli, G. Zanotti,       M. Catti “Fundamentals of Crystallography” Ed. C. Giacovazzo

  • V. K. Pecharsky, P. Y. Zavalij “Fundamentals of powder diffraction and structural    characterization of materials” Kluwer Academic Press

  • International Tables of Crystallography Vols.1-4

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Non ci sono orari di ricevimento fissi, ma gli studenti sono autorizzati a contattare il docente e prendere appuntamento per qualunque problema/informazione riguardante il corso

Commissione d'esame

MARCELLA PANI (Presidente)

MAURIZIO FERRETTI

MARIA CARNASCIALI

CRISTINA ARTINI

LEZIONI

Modalità didattiche

L'erogazione del corso avviene secondo modalità tradizionali, ovvero tramite lezioni ed esercizi/esercitazioni pratiche guidate svolte in aula. Di solito gli esercizi guidati coinvolgono l'intera classe, mentre le esercitazioni pratiche, essendo di maggiore complessità, sono proposte a gruppi di studenti in turni diversi.

INIZIO LEZIONI

L'inizio previsto delle lezioni è in linea con quanto riportato nel manifesto (parte generale).

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame è di norma orale, e prevede almeno due domande generali, una per ciascuna parte di cui è composto il corso.

I docenti della commissione invitano lo studente a presentare ogni argomento in maniera organica e completa. Per accertare l'effettiva preparazione da parte dello studente e la comprensione della materia, durante la prova lo studente è sollecitato a rispondere a quesiti più specifici, facendo collegamenti e deduzioni.

Come modalità di esame alternativa, lo studente può scegliere di approfondire uno degli argomenti trattati a lezione, preparando una relazione scritta che poi sarà esposta oralmente durante la prova e discussa con la commissione. In tal caso l'argomento dovrà essere concordato preventivamente con il docente.

Modalità di accertamento

Oltre alla capacità dello studente di inquadrare/presentare un argomento in un contesto generale, viene valutata la sua capacità di ragionamento e la sua abilità nel rispondere a quesiti specifici. Il superamento dell’esame presuppone l’effettiva acquisizione dei concetti teorici; in particolare, lo studente deve dimostrare di aver compreso correttamente il significato di certe leggi fisiche e/o chimico-fisiche e di saper dare la giusta interpretazione del motivo per cui certi fenomeni avvengono. E’ inoltre valutata positivamente la capacità dello studente di applicare le conoscenze teoriche in situazioni reali o per la risoluzione di semplici problemi.