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Andrea CORNIA
Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
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Insegnamento: Chimica inorganica superiore
Scienze chimiche (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Acquisire conoscenze fondamentali sulla sintesi e sulla struttura chimica di materiali inorganici dotati di proprietà fisiche di interesse tecnologico quali ferro- e ferrimagnetismo, ferroelettricità, conduttività metallica e superconduttività.
Apprendere le metodologie migliori per la loro sintesi e per la loro caratterizzazione strutturale. Particolare rilievo è dato alla descrizione della struttura dei solidi cristallini ed ai metodi diffrattometrici di indagine strutturale.
Prerequisiti
Nessuno obbligatorio. Conoscenze elementari di chimica generale e inorganica, fisica classica e chimica fisica (elettromagnetismo, proprietà delle onde, struttura atomica, meccanica quantistica, teoria del campo cristallino) sono da considerarsi utili.
Programma del corso
ANALISI STRUTTURALE MEDIANTE DIFFRAZIONE DEI RAGGI-X (36 h)
Fondamenti di cristallografia. Interazione dei raggi-X con i solidi cristallini: fattori atomici di diffusione, legge di Bragg, fattori di struttura, simmetria della diffrazione, assenze sistematiche. Diffrazione su polveri e su monocristallo: raccolta dati, risoluzione e raffinamento. Determinazione della struttura assoluta.
SINTESI E STRUTTURA (14 h)
Reazioni solido-solido (metodo ceramico, riduzione carbotermica, sintesi combustiva), reazioni solido-gas e di intercalazione. Reazioni in soluzione (precipitazione, metodi solvotermici e sol-gel). Due strutture fondamentali per i materiali inorganici avanzati: perovskiti e spinelli.
Metodi didattici
Lezioni ed esercitazioni in aula, esercizi da svolgere autonomamente, libri di testo consigliati e materiale didattico online reso disponibile prima dell’inizio del corso (diapositive ed esercizi selezionati). Le esercitazioni comprendono 2 prove di autovalutazione per la verifica in itinere del grado di conoscenza/comprensione raggiunto.
Orario di ricevimento: Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche (MO51-02-081), ven. 10-11 e 15-16, oppure su appuntamento richiesto via e-mail (acornia@unimore.it).
Testi di riferimento
Lo studente può utilizzare il materiale didattico disponibile sulla piattaforma Microsoft Teams ed eventualmente approfondire tematiche specifiche consultando i seguenti libri di testo:
U. Schubert, N. Hüsing, Synthesis of Inorganic Materials, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.
M. T. Weller, Inorganic Materials Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1994.
A. R. West, Basic Solid State Chemistry, 2nd Edition, Wiley, Chichester, 1999.
M. F. C. Ladd, R. A. Palmer, Structure Determination by X-Ray Crystallography, 2nd Edition, Plenum Press, New York, 1985.
W. Clegg, Crystal Structure Determination, Oxford University Press, New York, 1998.
W. Massa, Crystal Structure Determination, 2nd Edition, Springer-Verlag, Berlin, 2004.
Verifica dell'apprendimento
Il voto finale è la somma dei sotto-punteggi (interi o semi-interi) ottenuti nell’ESAME ORALE. I sotto-punteggi variano da 0 (= livello completamente insoddisfacente) ad un valore massimo indicato in parentesi quadre (= livello pienamente soddisfacente, privo o quasi completamente privo di punti di debolezza). L’eventuale arrotondamento è eseguito per eccesso sul voto finale. La lode viene attribuita automaticamente qualora il voto finale sia > 30 punti.
In caso di esito negativo l’ESAME ORALE può essere ripetuto a non meno di 30 giorni di distanza.
1) CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE sono valutate attraverso 3 domande su:
- fondamenti di cristallografia [8];
- fondamenti di diffrazione [8];
- sintesi e struttura dei materiali inorganici [7].
2) La CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE è valutata attraverso 1 esercizio sulla simmetria dei gruppi spaziali [4].
3) Le ABILITÀ COMUNICATIVE sono valutate sulla base della capacità di interlocuzione e discussione [2] e della proprietà di linguaggio [2].
Risultati attesi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Con lezioni ed esercitazioni in aula, materiale didattico online e libri di testo consigliati lo studente affronterà lo studio di materiali inorganici (procedure di sintesi, proprietà strutturali e relative tecniche di indagine, tra cui cristallografia e diffrattometria). Comprenderà le potenzialità e i limiti di ogni metodo/tecnica.
CAPACITA’ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Attraverso le esercitazioni in aula e gli esercizi da svolgere autonomamente, lo studente svilupperà la capacità di progettare la sintesi dei materiali e determinarne la struttura principalmente con metodi diffrattometrici a raggi-X.
ABILITÀ COMUNICATIVE
L’abilità di trattare in forma orale gli argomenti del corso (o argomenti affini) con linguaggio tecnico appropriato viene sviluppata mediante discussioni collegiali.