Physical chemistry of disperse systems and of interfaces

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
48
Ore totali
SSD
CHIM/02
Lingua
Inglese
Obiettivi formativi
Il corso intende fornire una panoramica sugli aspetti chimico-fisici delle superfici e delle diverse interfasi anche in relazione agli innumerevoli aspetti applicativi. Il corso prevede anche che lo studente affronti alcune esperienze sperimentali in laboratorio nelle quali verifica i principi teorici studiati.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente apprende i principi generali che governano la reattività interfasale nei diversi sistemi. Apprende inoltre attraverso quali tipi di misure si possa ottenere una caratterizzazione completa di tali sistemi anche tramite esperienze condotte direttamente in laboratorio.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Lezioni a distanza, in sincrono, utilizzando la piattaforma MS Teams.
Programma
I contenuti del corso rispecchiano gli obiettivi e i risultati di apprendimento attesi:

· Concetti di interfase e sistema colloidale: loro definizione ed esempi. Descrizione termodinamica dell'interfase.
· Adsorbimento: concetto di adsorbimento e relativa equazione di Gibbs. Fisisorbimento e chemisorbimento e loro distinzione mediante determinazione dell'entalpia di adsorbimento. Isoterme di adsorbimento, loro determinazione sperimentale ed esempi di applicazione nella rimozione di inquinanti.
· Interfasi fluide. Tensione superficiale e sua determinazione sperimentale. Capillarità ed equazioni di Laplace e Kelvin. Monolayers alle superfici fluide ed esempi di loro applicazione (es. film di Langmuir-Blodgett).
· Interfasi solido-liquido. Caratteristiche delle superfici solide. Concetti di bagnabilità ed adesione e loro studio mediante misure di angolo di contatto. Esempi di modifica delle proprietà di bagnabilità ed adesione e loro applicazione. Energia superficiale dei solidi e sua determinazione sperimentale.
· Interfasi solido-gas. fisisorbimento e teoria BET. Metodi sperimentali per la determinazione dell'area superficiale dei solidi, con esercizi. Adsorbimento in materiali porosi e tecniche sperimentali per lo studio della porosità dei solidi.
· Elettrificazione interfasale: origine dei fenomeni di elettrificazione interfasale. Doppio strato elettrico e suoi modelli. Comportamento di interfasi metalliche e reversibili. Il concetto di punto di carica zero, con esempi, e tecniche per la sua determinazione sperimentale. Determinazione sperimentale della dimensione di particelle colloidali mediante tecniche di light scattering. Stabilità di una dispersione colloidale con esempi.
Prerequisiti
Lo studente deve conoscere la termodinamica e la cinetica classica.
Metodi didattici
Il corso si sviluppa tramite lezioni frontali. Verranno inoltre svolte esercitazioni teoriche in classe.
Materiale di riferimento
- Hans-Jürgen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl, Physics and Chemistry of Interfaces, Wiley, 2003
- K. S. Birdi, Surface and Colloid Chemistry. Principles and Applications, CRC Press Taylor & Francis Group, 2010.
- Materiale fornito dalla docente.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame è orale. Allo studente è innanzitutto chiesto di approfondire un argomento trattato a lezione mediante lo studio e la presentazione di un articolo di letteratura. Il successivo colloquio mira a valutare la comprensione, da parte dello studente, delle logiche generali che regolano i fenomeni di interfase apprese tramite le lezioni in aula.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente: Meroni Daniela