Chimica dei Solidi con Laboratorio


ID corso

Docente

CFU

8

Durata

14 Settimane

Semestre DD

Primo


Dettagli del corso

Reticoli cristallini. Diffrazione dei raggi X e determinazione delle strutture cristalline. Calore specifico dei solidi. Espansione termica. Compressibilità. Equazione di stato. Coesione dei solidi ionici, dei metalli e dei cristalli di gas nobili. Stabilità delle strutture di: NaCl, CsCl e ZnS. Termodinamica dei difetti di punto. Equilibri tra difetti e reazioni gas-solido. Ossidi semiconduttori. Trasporto di materia nei solidi. Leggi di Fick. Il “random walk”. Equazioni di trasporto generalizzate. Coefficiente di diffusione chimico. Equazione di Nernst-Einstein. Sensori elettrochimici a stato solido. Ossidazione dei metalli, diagramma di Ellingham. Cinetica di ossidazione dei metalli. Teoria di Wagner. Tecniche per la caratterizzazione dei solidi: XPS (Xray Photoelectron Spectroscopy) AUGER, RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy), ISS (Ion scattering Spectroscopy), RAMAN Spectroscopy), SEM (Scanning Electron Microscopy).

Obiettivi

OBIETTIVI FORMATIVI:
Il corso è volto a fornire una solida formazione di base di Chimica dello Stato Solido nell’ambito della Scienza dei Materiali che, per sua natura, richiede una equilibrata composizione di conoscenze di fisica e di chimica. L'obiettivo del corso è quello di completare la formazione scientifica degli studenti con le conoscenze di base sulla struttura e le proprietà dei sistemi in fase solida. A tal fine si individuano- quali argomenti formativi- le tematiche connesse alla classificazione delle strutture cristalline mediante le tecniche di diffrazione dei raggi X; l' analisi delle proprietà e della struttura dei solidi in equilibrio termodinamico; lo studio delle strutture difettive dei solidi; la teoria del trasporto di materia nei solidi; l'analisi del comportamento dei solidi in condizioni di non-equilibrio nelle reazioni chimiche allo stato solido.


CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Le lezioni vertono sulle proprietà e la struttura dei solidi cristallini perfetti e difettivi, la loro caratterizzazione mediate tecniche spettroscopiche, e i principali processi che si verificano in condizioni di non-equilibrio termodinamico. Il corso intende fornire allo studente gli strumenti di base necessari per comprendere le proprietà macroscopiche (termodinamiche) dei solidi in termini di una descrizione microscopica e i meccanismi che sono alla base delle reazioni chimiche dei solidi. Le conoscenze interdisciplinari che caratterizzano il corso sono in armonia con la natura interdisciplinare del corso di Scienza dei Materiali che induce gli studenti ad integrare ed armonizzare nozioni provenienti da ceppi culturali differenti (Chimica e Fisica).

 

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Lo studente dovrà esser in grado di individuare la tecnica spettroscopica adeguata alla caratterizzazione di un sistema solido, in base alla classificazione delle strutture cristalline. Dovrà mostrare di aver compreso le diverse tipologie di solido sotto la prospettiva delle interazioni tra costituenti (legame chimico). Dovrà essere in grado di descrivere le principali proprietà dei solidi mediante l'impiego della termodinamica e di una modellizzazione atomistica con particolare riferimento ai processi chimici e fisici che sono alla base della loro interazione con altre fasi, siano esse solide o gassose. Lo studente sarà anche in grado di affrontare problemi scientifici nuovi e di leggere testi in inglese su argomenti di chimica dei solidi connessi alla scienza dei materiali.


AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
Agli studenti viene richiesta la capacità di utilizzare le conoscenze acquisite in maniera critica, nello specifico per la caratterizzazione chimico-fisica di un solido, mediante la determinazione delle sue proprietà strutturali, termodinamiche e di trasporto, al fin di valutarne le caratteristiche per un appropriato impiego nel campo della scienza dei materiali.


ABILITÀ COMUNICATIVE:
Viene prestata particolare attenzione alla capacità di utilizzare, in maniera appropriata e in un contesto concettualmente coerente e rigoroso, i termini acquisiti nel corso delle lezioni.


CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Stimolare ed indirizzare gli studenti all’ uso di testi specialistici, anche al fine di apprendere il medesimo argomento da più di una fonte, approfondendone così la comprensione e ampliando, al contempo, la capacità di analisi dello studente. In questo contesto viene fortemente consigliata la lettura di alcuni articoli originali, “storici”, che hanno contribuito, in maniera determinante, allo sviluppo della Chimica e della Fisica dello stato solido.