Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
SCIENZA DEI MATERIALI


10

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 72 10 0 149

Periodo

AnnoPeriodo
II anno2 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
26/02/201801/06/2018

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
caratterizzanteDiscipline chimiche inorganiche e chimico-fisicheCHIM/039


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof. RIZZI GIAN-ANDREACHIM/03Dipartimento di Scienze Chimiche

Altri Docenti

DocenteCoperturaSSDStruttura
Prof. AGNOLI STEFANOIstituzionaleCHIM/03Dipartimento di Scienze Chimiche

Attività di Supporto alla Didattica

Non previste.

Bollettino

Corso di Chimica Generale ed Inorganica, struttura dei solidi, Chimica Fisica I.

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

Lezioni in aula ed esercitazioni

Parte A (Chimica Inorganica) -Brevi richiami di struttura elettronica di un atomo, tavola periodica e proprietà periodiche-raggi ionici e atomici, potenziale di prima ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, proprietà acido-base degli ossidi. - Cenni alla chimica degli elementi dei gruppi principali. - Cenni alla chimica degli elementi di transizione dallo Sc al Mn, Fe, Co e Ni, Cu, Ag e Au. Gli elementi Zn, Cd e Hg. -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.

Esame scritto e/o orale. Risposte a quesiti a risposta multipla o aperta.

Conoscenza degli argomenti e concetti trattati a lezione e soluzione di semplici quesiti anche di tipo numerico.

G.L. Miessler, G.A. Tarr, Chimica Inorganica. : Piccin, 2012 D.F. Shriver, P.W. Atkins, Inorganic Chemistry. : Oxford University Press, 1999 A. R. West, Solid State Chemistry and its Applications. : John Wiley & Sons, 1987

Appunti e slides di lezione