Calorimetria e analisi termica, laboratorio

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
48
Ore totali
SSD
CHIM/02
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il corso presenta i principi teorici della Calorimetria e delle Analisi termiche (Calorimetria Isotermica, DSC, Termogravimetria, TMA e DMA) e la relativa strumentazione, con l'ausilio di esperienze di laboratorio ed esercitazioni sul trattamento dei dati. La specifica applicazione ai beni culturali include le tecniche di micro campionamento e i criteri di indagine basati sull'invecchiamento artificiale dei materiali.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente acquisisce una competenza di base per la raccolta di micro campioni da studiare e per la pianificazione di trattamenti di invecchiamento artificiale che possano riprodurre il degrado dei maeriali, spontaneo o indotto da danneggiamenti. L'esperienza di laboratorio aggiunge una adeguata consapevolezza della sensibilità strumentale e della importanza di combinare Calorimetria e Analisi Termiche con altri tipi di indagine.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Metodi didattici
Tenuto conto del livello di emergenza:
a) Le lezioni si terranno sulla piattaforma Microsoft Teams e potranno essere seguite sia in sincrono sulla base dell'orario pubblicato sul sito dell'Ateneo sia in asincrono perché saranno registrate e lasciate a disposizione degli studenti sulla medesima piattaforma e su ARIEL.
b) Lezioni in presenza, nel caso le regolamentazioni inerenti il distanziamento sociale lo consentiranno. Le modalità e i criteri per partecipare che prevedono una prenotazione con un'apposita app, saranno pubblicate per tempo nelle pagine Ariel dell'insegnamento. In ogni caso, la lezione sarà trasmessa in sincrono anche su Microsoft Teams con le modalità sopra riportata.
Tutto il materiale didattico (aggiornato e suddiviso per lezione e/o esercitazione) e gli avvisi relativi a qualsiasi aggiornamento legato all'evoluzione della normativa imposta dal Covid-19 saranno riportati su ARIEL

Gli esperimenti previsti presso il Laboratorio di Calorimetria verranno svolti in presenza ove la normativa imposta dal Covid-19 lo consente. In alternativa verrà applicato il metodo dell'"esperimento virtuale" e verranno utilizzati dati raccolti da esperimenti precedenti.

Programma e materiale di riferimento
Il programma e il materiale di riferimento non subiranno variazioni.

Modalità di verifica dell'apprendimento e criteri di valutazione:
L'esame si svolgerà in forma orale utilizzando la piattaforma Microsoft Teams. E' prevista una presentazione di una relazione di laboratorio ed una breve disertazione (presentazione PowerPoint di 10 minuti) su un argomento scelto dallo studente.
Verranno valutate in linea di massima: la conoscenza dei principi teorici della calorimetria ed analisi termica; la coerenza della relazione di laboratorio; il grado di approfondimento dell'argomento scelto dallo studente e la scelta bibliografica inerente.
Programma
Lezioni Frontali:
Fondamenti di Termodinamica: concetti di entalpia e calore specifico.
Fondamenti di Cinetica Chimica: grado di avanzamento di un processo.
Relazione tra velocità del processo e flusso di calore associato
Criteri per la determinazione sperimentale del flusso di calore: vari tipi di calorimetro
Calorimetria Differenziale a Scansione di temperatura (DSC): esempi di strumentazione
Il tracciato calorimetrico: linea di base, segnale e area sottesa.
Termo-gravimetria (TG): come funziona la termobilancia. Tracciato TG e DTG.
TG associata a DSC: vantaggi della combinazione e usi per la caratterizzazione dei materiali.
Applicazioni calorimetriche e di analisi termica per la caratterizzazione dell'invecchiamento dei materiali associato a processi di: denaturazione proteica (pergamene); cristallizzazione (grassi ed olii); transizione vetrosa (materiali amorfi); gelazione (polisaccaridi), aggregazione, ossidazione, decomposizione.
Cenni di Analisi Termomeccanica (TMA) e Analisi Dinamico Meccanica (DMA). Strumentazione moderna.

Laboratorio:
Preparazione ed esecuzione di una indagine DSC su materiale di interesse nell'ambito dei beni culturali
Preparazione ed esecuzione di una indagine TG su materiale di interesse nell'ambito dei beni culturali
Elaborazione dei tracciati DSC e TG ottenuti.
Prerequisiti
Matematica, Chimica Generale, Chimica Analitica, Fisica
Metodi didattici
Lezioni frontali, Laboratorio di Calorimetria, esercitazioni informatiche su analisi dati.
Materiale di riferimento
Il materiale didattico è costituito da dispense fornite durante il corso. A questo si aggiungono le diapositive presentate durante le lezioni (pdf files) ed articoli scientifici. Dettagli e materiale scaricabile è disponibile su ARIEL ed al sito web del docente http://users.unimi.it/thalasa/dimitrios2.htm. Sono infine indicati link a siti web per la didattica chimica e consigliati libri di testo per specifici approfondimenti.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'accertamento dell'effettivo conseguimento dei risultati di apprendimento attesi da parte dello studente avviene mediante prova orale con presentazione di una relazione di laboratorio ed una breve disertazione (presentazione PowerPoint di 10 minuti) su un argomento scelto dallo studente.
Verranno valutate in linea di massima: la conoscenza dei principi teorici della calorimetria ed analisi termica; la coerenza della relazione di laboratorio; il grado di approfondimento dell'argomento scelto dallo studente e la scelta bibliografica inerente.
Per sostenere l'esame è necessario iscriversi entro il termine previsto sul SIFA (http://www.unimi.it/).
La valutazione si esprime mediante voto in trentesimi.
Il voto viene comunicato ad ogni singolo studente mediante e-mail automatizzata dal sistema di verbalizzazione di ateneo.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
Studio, quinto piano, nuovo edificio, DiSTAM