Chimica dello stato solido
A.A. 2023/2024
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.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Parte 1. Teoria (3 crediti)
1. Ripasso di fondamenti di diffrazione di polveri
2. Tecniche sperimentali: sorgenti di laboratorio e large-scale facilities
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. Struttura locale tramite Total Scattering e PDF
Parte 2. Applicazioni (3 crediti)
11. Il polimorfismo e le transizioni di fase in stato solido
- definizioni, teoria e termodinamica
- tecniche di cristallizzazione in batch e industriali
- caratterizzazione termodinamica: analisi termiche
- caratterizzazione strutturale: termodiffrattometria/miscroscopia hot-stage
12. Materiali molecolari e polimerici:
- Analisi di Farmaci - Active Pharmaceutical Ingredients (APIs)
- Pigmenti
- Materiali porosi: zeoliti e metal-organic frameworks
- Materiali magnetici, conduttori ionici e intercalati
1. Ripasso di fondamenti di diffrazione di polveri
2. Tecniche sperimentali: sorgenti di laboratorio e large-scale facilities
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. Struttura locale tramite Total Scattering e PDF
Parte 2. Applicazioni (3 crediti)
11. Il polimorfismo e le transizioni di fase in stato solido
- definizioni, teoria e termodinamica
- tecniche di cristallizzazione in batch e industriali
- caratterizzazione termodinamica: analisi termiche
- caratterizzazione strutturale: termodiffrattometria/miscroscopia hot-stage
12. Materiali molecolari e polimerici:
- Analisi di Farmaci - 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
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.
Esercitazioni di laboratorio e hands-on sessions con computer per applicare i metodi appresi in classe su casi studio reali.
Esercitazioni di laboratorio e 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.
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%).
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%).
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
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Ufficio personale