Chimica dello stato solido

A.A. 2020/2021
6
Crediti massimi
48
Ore totali
SSD
CHIM/03
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento consente l'acquisizione di competenze riguardanti la caratterizzazione e le proprieta' di composti molecolari e polimerici allo stato solido, in particolare, per quanto riguarda la caratterizzazione delle fasi solide tramite tecniche avanzate di diffrazione di polveri. Inoltre, verranno descritte le proprieta' di stato solido di materiali di interesse energetico e ambientale e di interesse industriale.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente acquisira' competenze nell'utilizzo di tecniche avanzate di caratterizzazione di stato solido, in particolare della diffrazione di polveri, e nella descrizione delle proprieta' di materiali molecolari e polimerici allo stato solido. Inoltre, lo studente avra' modo di mettere in relazione la struttura cristallina di tali materiali con le relative proprietà chimico-fisiche.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Durante la fase emergenziale la didattica sarà fornita tramite videolezioni registrate e incontri periodici in streaming (MSTeams) con la classe per la verifica della comprensione e le esercitazioni hands-on.
Programma
Parte 1. Teoria (3 crediti)

1. Ripasso di fondamenti di diffrazione di polveri
2. Tecniche sperimentali
3. Interpretazione dei dati da polveri
4. Simulazione di pattern di polveri: il metodo Rietveld
5. Determinazione della cella unitaria e affinamenti Le Bail/Pawley
6. Risoluzione strutturale da polveri (metodi nello spazio reale)
7. Software per analisi di diffrazione di polveri
8. Proprietà microstrutturali
9. Tecniche di diffrazione in condizioni non ambientali
- Temperatura variabile
- Pressione di gas variabile
- Alta pressione (Diamond Anvil Cell, DAC)
10. Fluorescenza di raggi-X
11. Diffrazione di neutroni
12. Struttura locale tramite Total Scattering e PDF

Parte 2. Applicazioni (3 crediti)

13. Il polimorfismo e le transizioni di fase in stato solido
- caratterizzazione termodinamica: analisi termiche
- caratterizzazione strutturale: termodiffrattometria

14. Materiali molecolari e polimerici:
- Active Pharmaceutical Ingredients (APIs)
- Pigmenti
- Materiali porosi: zeoliti e metal-organic frameworks
- Materiali magnetici, conduttori ionici e intercalati
Prerequisiti
Corsi fondamentali consigliati come propedeutici:
Chimica generale e inorganica
Applicazioni di chimica analitica strumentale
Metodi didattici
Lezione frontale con lucidi proiettati e supporto della lavagna. Interazione con la classe tramite APP da smartphone con facili quesiti e risposte anonime per valutare la comprensione degli argomenti in tempo reale.
Hands-on sessions con computer per applicare i metodi appresi in classe su casi studio reali.
Materiale di riferimento
Libro 1: Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials, Second Edition. Pecharsky, Vitalij, Zavalij, Peter
Libro 2. Powder Diffraction: Theory and Practice. Dinnebier and Billige
Libro 3. Polymorphism in molecular crystals. Bernstain
Libro 4. Polymorphism in the pharmaceutical Industry. R. Hilfiker.
Libro 5. Solid State Chemistry: an Introduction. Moore and Smart.
Libro 6. Solid State Chemistry and Its Applications. A.R. West

Il materiale didattico prevede anche la consegna allo studente delle slide proiettate al corso e delle dispense prodotte dal docente sugli argomenti trattati in classe.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Esame Orale: l'insegnamento prevede un colloquio finale con attribuzione di un voto. L'esito del colloquio è in trentesimi: il colloquio si ritiene esauriente se il candidato ottiene una votazione pari ad almeno 18/30.
Il colloquio orale relativo agli argomenti del corso prevede almeno un quesito sulla parte teorica e almeno due quesiti sulla parte relativa alle applicazioni. È facoltà dello studente chiedere di esporre, in maniera autonoma e completa, un argomento a propria scelta, tra quelli presentati nelle lezioni a carattere frontale, che non sarà comunque esaustivo dell'intero colloquio. Il voto assegnato dal docente tiene conto sia di correttezza e qualità delle risposte (80%), sia della capacità comunicativa dimostrata dal candidato durante il colloquio (20%).
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
Ufficio personale