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Pagina personale di Maria Giovanna VEZZALINI

Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche

Contenuti Insegnamento: Mineralogia II

Corso di studio: SCIENZE GEOLOGICHE (D.M. 270/04) (offerta formativa anno 2017)
  • CFU: 6
  • SSD: GEO/06

Obiettivi formativi

Lo studente alla fine del corso dovrebbe essere in grado di utilizzare le conoscenze acquisite nel corso di base di mineralogia, integrate con quelle più specialistiche fornite da questo corso, per arrivare a comprendere i principali fenomeni e processi studiati grazie alle tecniche di analisi di informazione locale, statistica e microscopica.

Prerequisiti

Conoscenze di base di cristallografia strutturale: -saper riconoscere la simmetria di una struttura cristallina, -risalire al sistema cristallino, gruppo puntuale e spaziale, - identificare e dare gli indici di Miller a piani e filari reticolari, - conoscere le relazioni tra distanze dei piani reticolari e assi cristallografici -conoscere le proprietà atomiche come Z e A e numero di ossidazione degli elementi; -conoscere le diverse famiglie di silicati, i carbonati, gli ossidi di ferro e le olivine; -conoscere le principali proprietà fisiche dei minerali e i concetti di grandezza scalare e vettoriale.

Programma del corso

Richiami sulla struttura fine degli atomi, sulla simmetria nei cristalli e sulla interazione tra onde elettromagnetiche e cristalli. Diverse sorgenti utilizzabili per lo studio dei cristalli. Generazione e assorbimento dei raggi X. Diffrazione dei raggi X da parte di un elettrone, un atomo, un cristallo ideale, cristalli reali. Direzione di diffrazione dei raggi X. Trattazione di Laue e Bragg. Intensità della diffrazione, il fattore di struttura. Camera di Debye e Gandolfi. Diffrattometro da polveri. Rivelazione dei raggi-X diffratti. Analisi mineralogica qualitativa, misura dei parametri della cella elementare, determinazione del gruppo spaziale. Analisi diffrattometriche quali-quantitative, strutturali e microstrutturali. Il metodo Rietveld. Microscopia elettronica. Analisi spettroscopiche (IR, Raman, NMR e Mossbauer). Relazioni tra simmetria e proprietà fisiche. Descrizione di una proprietà fisica. Tensori: descrizione e rango. Rappresentazione geometrica. Principio di Neumann e sua descrizione analitica. Variazione delle proprietà fisiche in funzione della dimensione dei cristalli. I nanocristalli. Il colore dei minerali. Fenomeni di assorbimento e trasmissione. Teoria del campo cristallino. Centri di colore. I difetti nei cristalli e la loro influenza sul colore. Dispersione. Stress e strain a livello molecolare. Stress meccanico. Tensori di strain e loro matrice di trasformazione. La conducibilità termica: descrizione, natura tensoriale e relazione con la simmetria. Dipendenza dalla temperatura e dal campo. Espansione termica: descrizione ed esempi nei minerali. Trasformazioni e transizioni di fase nei minerali indotte dalla temperatura. Transizioni di primo e secondo ordine. Ferroelasticità. Diffrazione ad alta temperatura ed analisi termiche. Orario di ricevimento: venerdì 9-10 Utilizzare la posta elettronica per contattare i docenti: mariagiovanna.vezzalini@unimore.it, alessandro.gualtieri@unimore.it

Testi di riferimento

Dispense preparate dal docente disponibili in formato elettronico (files PPT). Fundamentals of Crystallography. C.Giacovazzo Ed. IUCr Text on Crystallography. 7.Oxford Science Publications. Diffraction Analysis of the Microstructure of Materials. E.J. Mittemeijer and P. Scardi Eds. Springer. Materials Science. (2003) J.S. Blakemore – Solid state physics – Cambridge University Press M. Dove – Structure and Dynamics – Oxford University Press R.E. Newnham – Properties of Materials – Oxford University Press A. Putnis – Introduction to Mineral Sciences - Cambridge University Press H.R Wenk, A. Bulakh – Minerals, their constitution and origin – Cambridge University Press

Metodi Didattici

Lezioni classiche frontali ex cathedra, esercitazioni pratiche assistite in aula e in laboratorio.

Verifica dell'apprendimento

Esame finale individuale orale con votazione in trentesimi. L'esame orale consta di tre domande che riguardano i seguenti argomenti: Cosa sono i raggi X. Come si generano i Raggi X. Cos'è la diffrazione dei raggi X. Legge di Bragg. Diffrazione da polveri. Analisi mineralogica qualitativa, quantitativa e microstrutturale. Determinazione dei parametri di cella. Lo spettro delle onde elettromagnetiche. Le tecniche microscopiche, locali e statistiche. Spettroscopia FTIR. Spettroscopia Raman. Spettroscopia NMR. Spettroscopia Mössbauer. La microscopia elettronica SEM. La fluorescenza di raggi X (XRF). Relazioni fondamentali tra simmetria e proprietà fisiche. Descrizione di una proprietà fisica. Tensori: descrizione e rango. Principio di Neumann-Curie. Variazione delle proprietà fisiche in funzione della dimensione dei cristalli. Il colore nei minerali. Teoria del campo cristallino. Centri di colore. Trasferimento di carica. Termodinamica e cinetiche di reazione. Trasformazioni dei minerali ad alta temperatura. Analisi termiche DTA-TG-DTG-DSC. La diffrazione in situ ad alta temperatura. Gruppi Spaziali Caolinite Clorite Illite Smectite Calcite e dolomite Quarzo Plagioclasi K-feldspato Olivina Ossidi di ferro Il primo argomento selezionato (prima domanda) è a scelta delle studente.

Risultati attesi

Lo studente dovrà essere in grado di: identificare la metodologia analitica più adatta alla caratterizzazione di un dato minerale, roccia o materiale cristallino; utilizzare la diffrazione a raggi X su polveri per la identificazione di fasi cristalline, per la determinazione dei parametri di cella.