Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
SCIENZA DEI MATERIALI


9

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 64 10 0 149

Periodo

AnnoPeriodo
II anno2 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
02/03/201512/06/2015

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
caratterizzanteDiscipline chimiche inorganiche e chimico-fisicheCHIM/039


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof. AGNOLI STEFANOCHIM/03Dipartimento di Scienze Chimiche

Altri Docenti

DocenteCoperturaSSDStruttura
Prof. RIZZI GIAN-ANDREAIstituzionaleCHIM/03Dipartimento di Scienze Chimiche

Attività di Supporto alla Didattica

Non previste.

Bollettino

Struttura dei solidi e Chimica Fisica I

Acquisire le fondamentali conoscenze di chimica inorganica e di cristallochimica che permettano di correlare le proprietà di un solido con grandezze trasferibili. Introdurre i fondamenti di termodinamica delle interfasi e cinetica dei solidi che permettano di studiare l'energetica dei solidi e delle loro trasformazioni.


Parte A (Chimica Inorganica) : -Brevi richiami di struttura elettronica di un atomo, tavola periodica e proprietà periodiche -raggi ionici ed atomici, potenziale di prima ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, proprietà acido base degli ossidi - Chimica dei gruppi principali: 1,2, 13, 14, 15,16, 17. -Composti di coordinazione: definizione, nomenclatura, tipologie di leganti, numeri di coordinazione e relativi esempi, vie di sintesi generali, utilizzi. Esempi e strutture. Isomeria (geometrica, strutturale,..). Teoria del campo cristallino (campo ottaedrico, tetraedrico, quadrato planare). Composti ad alto e basso spin. Serie spettrochimica, effetto Jahn-Teller. Cenni alla teoria del campo dei leganti. -Metallo carbonili: natura legame M-CO, modalità di coordinazione, caratteristiche generali e proprietà chimico-fisiche. Tipologie strutturali. Metodi di sintesi. -Esercitazioni (8h) al calcolo della composizione di sistemi all'equilibrio in soluzione acquosa mediante l'uso del programma HYDRA-MEDUSA - algoritmo di calcolo ed esempi - Parte B (Chimica dello stato solido): - Introduzione sulla scienza dei materiali - Descrizione dei solidi La struttura dei cristalli: reticolo di traslazione, cella elementare, elementi di simmetria. I reticoli di Bravais. I gruppi puntuali e spaziali. Piani e direzioni nei cristalli. Reticolo reciproco. Cenni di diffrattometria per la risoluzione strutturale. Studio delle polveri cristalline. Solidi amorfi. - Cristallochimica descrittiva Relazioni tra la struttura elettronica degli elementi, caratteristiche dei legami e struttura cristallina. Strutture riconducibili ad aggregati compatti di sfere. Classificazione dei solidi in base al tipo di legame chimico. Edifici ionici: energia reticolare, raggi ionici e rapporto interradiale. Ciclo di Born-Haber. Polarizzabilità degli ioni e regole di Fajans. Relazioni qualitative tra proprietà meccaniche e struttura. Metalli e leghe. Elettroni liberi nei metalli. Legame nei solidi. Conduttori, semiconduttori e isolanti. Drogaggio. Applicazioni: diodi e giunzioni p-n, celle fotovoltaiche, LED. - Descrizione dei solidi reali Difetti puntuali, di Schottky e Frenkel, centri di colore. Difetti lineari e planari. Dislocazioni. Stacking-faults. Solidi non stechiometrici. Conduzione ionica. Celle a combustibile. Film sottili e superfici. Struttura delle superfici ideali, ricostruzioni e rilassamenti. Difettualità di superficie e siti di chemisorbimento. - Trasformazioni e reattività nei solidi Cenni di termodinamica delle interfasi. Energia superficiale. Colloidi. Interfacce piane e sferiche. Equazione di Thomson Gibbs. Bagnabilità. Classificazione delle trasformazioni allo stato solido. Trasporto di massa nei processi allo stato solido. Definizione di forza termodinamica. Leggi di Fick. Diffusione intracristallina e di superficie. Transizioni di fase. Nucleazione omogenea ed eterogenea. Cinetica di crescita. Diagrammi TTT. Sinterizzazione. Preparazione di solidi amorfi. -Reazioni allo stato solido. Controllo topochimico. Classificazione delle reazioni a seconda dell'interfaccia. Reazioni di decomposizione. Equazione di Avrami-Erofeev. Reazioni all'interfaccia solido-solido: meccanismo di Wagner. Reazioni redox. -Metodi di preparazione di cristalli da fuso. Metodi di preparazione di materiali policristallini e polveri. Metodo ceramico, da fase vapore, da fase liquida. Metodo sol-gel. Precipitazione. Preparazione di film sottili: metodi fisici e chimici. Composti di intercalazione e lamellari: grafite, calcogenuri, silicati lamellari.

Scritta, orale. Domande sugli argomenti del corso a risposta multipla o aperte per la verifica scritta. Colloquio per la verifica orale.


L. Smart, E. Moore, Solid State Chemistry. An Introduction. : Chapman& Hall, 1995 Housecroft and Sharpe, Inorganic Chemistry. : Pearson Prentice Hall, 2008 Shriver and Atkins, Inorganic Chemistry. : Oxford University Press, 1999

Dispensa: G. Granozzi, Chimica dello Stato Solido e delle Superfici, CLEUP, 1999. Lucidi lezioni e dispense da scaricare da: http://www.chimica.unipd.it/gaetano.granozzi/prova.php