Obiettivi Formativi

Il corso si propone di far conoscere la correlazione tra le proprietà chimiche e fisiche della materia e la sua struttura atomica, le principali tecniche di indagine strutturale e i metodi più importanti per modificare aggregati atomici modulandone le proprietà.

Metodi didattici

Il contenuto e complessità del corso verranno adeguate al grado di conoscenze degli studenti che sarà rilevato tramite degli opportuni test informali d’ingresso all’inizio del corso stesso. Le lezioni saranno multimediali con l’ausilio di presentazioni PowerPoint in aula, opportunamente intervallate da esercitazioni e verifiche anche per chiarire eventuali lacune o dimenticanze delle conoscenze pregresse in funzione dei contenuti nel corso stesso, possibilità individualmente fornita anche durante i previsti orari di ricevimento.

Prerequisiti

Lo studente deve avere conoscenza di base di chimica inorganica e chimica-fisica, oltre che di matematica e fisica.

Verifiche dell'apprendimento

Durante lo svolgimento del corso, il grado di apprendimento e comprensione degli argomenti verrà rilevato in modo interattivo informale per adattare opportunamente l’insegnamento, ricorrendo anche a delle esercitazioni. Alla fine del corso la valutazione dello studio e preparazione, oltre del raggiungimento degli obbiettivi del corso stesso, avverrà tramite un unico esame orale.

Programma del Corso

Introduzione e descrizione delle proprietà chimiche e fisiche della materia. Descrizione e caratterizzazione dei materiali semplici e complessi. Fenomeni di superficie. Correlazione tra impaccamento, struttura molecolare e proprietà. Esempi di materiali avanzati. Metodi di indagine strutturale ed eccellenza della diffrazione. Teoria della diffrazione, modellizzazione strutturale e tecniche diffrattometriche. RIEPILOGO stati condensati: solidi, tipologia, classificazione, poli- ed iso-morfismo. Cenni di cristallografia: cristalli perfetti, impaccamento compatto, reticoli cristallini, simmetria, gruppi spaziali. Cristalli reali, teoria dei difetti reticolari e gradi di disordine, amorfi, vetri. Estensione ai materiali fluidi, viscosità e solvatazione, colloidi. Superfici: crescita dei cristalli, composizione e struttura delle superfici, adsorbimento fisico e chimico, corrosione, attività catalitica delle superfici. Classificazione dei materiali. Proprietà e struttura dei materiali: correlazione struttura materia condensata e proprietà chimiche e fisiche, cenni di crystal engineering. Influenza della struttura sulle proprietà elettroniche, con riferimento a quelle ottiche conduttometriche e magnetiche. Cenni su alcuni materiali avanzati quali leghe, ceramiche e zeoliti. Esempi di applicazioni nel campo della conservazione dei beni culturali e dell’ambiente. Tecniche di indagine strutturale (diretta/indiretta): cenni di microscopia elettronica e risonanza magnetica, diffrazione. Teoria della diffrazione: Bragg, teoria geometrica ed ondulatoria, trasformata di Fourier, spettro di diffrazione. Tecniche diffrattometriche su polveri e cristallo singolo. Modelli strutturali e metodo iterativa da dati diffrattometrici. Valutazione del modello e correlazione con le proprietà.