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Daniele MALFERRARI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche - Sede Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche
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Insegnamento: Mineralogia
Scienze naturali (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Scopo di questo corso è fornire agli studenti nozioni fondamentali ed applicative inerenti la mineralogia. Questo obiettivo prevede l’acquisizione di conoscenze relativamente:
(1) Alle nozioni di base della cristallografia morfologica.
(2) Alla genesi, classificazione, descrizione e metodi di riconoscimento dei minerali.
(3) Al riconoscimento macroscopico e mediante interpretazione di diffrattogrammi da polvere dei principali minerali delle rocce e/o di importanza giacimentologica e didattica.
(4) Alle modalità di impiego del microscopio ottico per la mineralogia. Verranno fornite le nozioni per il riconoscimento dei principali silicati e minerali accessori rinvenibili in rocce magmatiche e metamorfiche.
(5) Alle reazioni che intercorrono tra le diverse fasi minerali nei differenti ambienti genetici, anche col fine di interpretare i processi geologici in cui sono coinvolti ed i meccanismi di formazione di giacimenti minerari potenzialmente sfruttabili.
(6) Al ruolo dei minerali in contesti applicativi in ambito ambientale ed industriale (cenni).
Per una più completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi a seguito dello svolgimento del presente percorso formativo.
Prerequisiti
Propedeuticità consigliate: Chimica Generale, Matematica.
In particolare, gli studenti dovranno essere in grado di:
1) risolvere semplici equazioni matematiche
2) interpretare semplici diagrammi cartesiani
3) conoscere i differenti tipi di legame chimico ed il significato delle formule chimiche
Programma del corso
NOTA: La suddivisione dei contenuti per CFU (e di conseguenza delle ore impiegate) potrà variare sensibilmente in funzione dei feedback ricevuti da parte degli studenti.
2 CFU. Cristallografia morfologica, elementi di cristallochimica, simmetria ed elementi di simmetria. Definizione dei differenti tipi di cella e dei sistemi cristallini. Gruppi puntuali e gruppi spaziali (cenni).
1 CFU. Coordinazione degli atomi nei minerali con particolare attenzione al gruppo dei silicati, isomorfismo e polimorfismo (teoria e contestualizzazione ai minerali).
3 CFU. Meccanismi genetici dei minerali: genesi magmatica, sedimentaria e metamorfica. Classificazione e cristallochimica di elementi nativi, ossidi ed idrossidi, solfuri, solfati, carbonati, fosfati. Classificazione e cristallochimica dei silicati (nesosilicati, sorosilicati e ciclosilicati, inosilicati a catena semplice e doppia, fillosilicati, tectosilicati). Saranno inoltre tenuti approfondimenti relativamente al gruppo delle zeoliti e dei minerali con abito fibroso ed asbestiforme.
3 CFU. Proprietà fisiche dei minerali osservabili a scala macroscopica: forma cristallina ed abito; concrescimenti, geminazioni e striature; stato di aggregazione; lucentezza, colore, colore della polvere, sfaldatura, durezza, peso specifico, magnetismo, solubilità in HCl, piezoelettricità. Principali metodi di studio applicati ai minerali: microscopia elettronica (cenni), diffrazione X da polvere, diffrazione X da cristallo singolo (cenni), fluorescenza X, metodi termici (cenni).
2 CFU. Nozioni di base di ottica mineralogica e dei processi di diffusione delle radiazioni visibili. Polarizzazione della luce, rifrazione e birifrazione. Proprietà ottiche di minerali monometrici, dimetrici e trimetrici. Il microscopio da mineralogia, descrizione e modalità di impiego. Riconoscimento al microscopio delle principali fasi dei silicati mediante osservazioni in luce parallela, convergente, con e senza l’impiego di analizzatore. Riconoscimento dei principali minerali accessori delle rocce magmatiche.
1 CFU. Esempi di applicazioni dei minerali in ambito ambientale ed industriale (gli esempi saranno svolti contestualmente alla descrizione dei relativi minerali e metodi quindi durante tutta la durata dell'insegnamento).
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato in lingua italiana mediante lezioni frontali ed esercitazioni pratiche di laboratorio svolte in presenza (ovvero a distanza se imposto da normative sanitarie urgenti). La frequenza alle lezioni non è obbligatoria per quanto la frequenza alle attività di laboratorio ed esercitazioni è fortemente consigliata. Il metodo didattico prevede sia un approccio tradizionale frontale in cui il docente fornisce le basi conoscitive del problema sia un approccio cooperativo in cui gli studenti sviluppano assieme al docente strategie per l'approfondimento delle tematiche proposte. Più in dettaglio esso prevede:
1) Lezioni frontali in senso stretto con l'impiego di mezzi audiovisivi (presentazioni power-point o similari)
2) Discussioni in classe condotte dal docente con coinvolgimento diretto degli studenti.
3) Dimostrazioni da parte del docente e, successivamente, degli studenti (anche mediante l'impiego di software per l'analisi dei dati).
4) Prove pratiche relative alla identificazione delle proprietà macroscopiche dei minerali, al riconoscimento macroscopico ed al microscopio di minerali, alla interpretazione di diffrattogrammi ed al riconoscimento delle forme cristalline e degli elementi di simmetria. In primis il docente opererà con gli studenti (ad esempio mediante l’impiego di microscopio multi-oculare o interpretando diffrattogrammi proiettati a schermo); successivamente l’interpretazione verrà svolta autonomamente dagli studenti e verificata dal docente.
Gli studenti non frequentanti devono contattare il docente che fornirà loro indicazioni su specifici argomenti integrativi/sostitutivi per l'affinamento delle abilità pratiche.
Orario di ricevimento: su appuntamento richiesto via e-mail (daniele.malferrari@unimore.it; alessandro.gualtieri@unimore.it).
Testi di riferimento
C. KLEIN A.R. PHILPOTTS - Mineralogia e petrografia (tradotto a cura di G. Gasparotto ed R. Braga), Edizioni Zanichelli.
A. PECCERILLO e D. PERUGINI - Introduzione alla petrografia ottica, Morlacchi editore.
W.D. NESSE - Introduction to mineralogy, Oxford University Press.
G. CAROBBI - Mineralogia 2 ed. USES edizioni.
A.F. GUALTIERI - Introduzione alle tecniche analitiche strumentali. Libreria Universitaria.
Appunti forniti dal Docente.
Verifica dell'apprendimento
L'accertamento e la valutazione delle conoscenze acquisite (esame) si articolerà attraverso una prova pratica ed una scritta, quest’ultima svolta con l’ausilio di sistemi informatici (piattaforma Teams). Entrambe le prove saranno in presenza; tuttavia, in caso di impossibilità di accesso al Dipartimento per motivate ragioni, le prove potranno avvenire a distanza secondo modalità che verranno stabilite e rese note. Per accedere ai computer che verranno utilizzati per svolgere la prova scritta i candidati dovranno utilizzare le proprie credenziali Unimore (è necessario avere cambiato la password assegnata d'ufficio altrimenti il login non può essere effettuato); successivamente i candidati accederanno alla piattaforma Teams con le proprie credenziali.
La prova pratica è svolta contestualmente alla prova scritta; tuttavia, se sussistono le condizioni, potrà essere svolta anche durante il corso. Essa prevede una o più tra le seguenti attività: identificazione delle proprietà macroscopiche dei minerali, riconoscimento macroscopico ed al microscopio di minerali, interpretazione di diffrattogrammi e riconoscimento delle forme cristalline e degli elementi di simmetria. La prova pratica non assegna punteggi, ma un’idoneità senza il conseguimento della quale l'esame non è superato. L’idoneità conseguita durante il corso rimane valida solo per l’anno accademico in cui è stata conseguita (indicativamente fino alla fine di settembre).
La prova scritta prevede 11 domande così articolate: 1) domande a quiz con risposta singola; 2) domande a quiz con risposta multipla; 3) domande con risposta aperta. Tutte le domande verteranno sugli argomenti svolti durante le lezioni e sintetizzati nella sezione "Contenuti del Corso". Le domande a quiz con risposta singola assegnano zero punti in caso di risposta errata oppure 3 punti in caso di risposta corretta. Le domande a quiz con risposta multipla assegnano da zero a tre punti in funzione del numero di risposte corrette. Le domande a risposta aperta assegnano fino a 3 punti e verrà valuta anche la proprietà di linguaggio. Saranno sempre presenti domande relative alla diffrazione da polvere, all’ottica mineralogica ed alla mineralogia sistematica. Il voto finale è determinato dalla somma dei punteggi della prova scritta e varierà da un minimo di zero (livello completamente insoddisfacente) ad un massimo di 30 (livello pienamente soddisfacente, privo di punti di debolezza). La lode viene attribuita qualora il punteggio finale sia maggiore di 30 punti e venga anche dimostrata una notevole proprietà e padronanza del linguaggio. In caso di esito negativo (punteggio inferiore a 18 punti) la prova non potrà essere ripetuta al successivo appello oppure prima che siano decorsi almeno 30 giorni (questo vincolo non si applica in caso di rifiuto del voto). L’esito della prova, di norma, viene comunicato entro una settimana dallo svolgimento della stessa.
Le domande di entrambe le prove sono mirate alla:
- Verifica della CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE, valutata attraverso domande inerenti almeno tre tra i punti del programma riportati nella sezione “Contenuti del Corso”. Verrà valuta la conoscenza (ricordare) e la comprensione (comprendere) degli argomenti svolti.
- Verifica della CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE, valutata attraverso l’esito della prova pratica (applicare) ed attraverso le risposte fornite ad una serie di domande che richiedono sapere correlare nozioni relative a più argomenti (analizzare).
- Verifica delle ABILITÀ COMUNICATIVE, valutata sulla base delle capacità di analisi critica dei contenuti (valutare) e sulla proprietà di linguaggio. Concorre alla attribuzione della lode.
Risultati attesi
I risultati di apprendimento attesi riguardano:
LA CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: tramite lezioni in aula ed esercitazioni guidate di laboratorio lo studente apprenderà:
(1) Le nozioni di base della cristallografia morfologica.
(2) Le modalità di genesi, classificazione, descrizione e metodi di riconoscimento dei minerali.
(3) Le modalità di riconoscimento macroscopico, microscopico e mediante raggi X dei minerali.
(4) L’utilizzo del microscopio da mineralogia.
(5) Le reazioni che intercorrono tra le diverse fasi minerali e meccanismi genetici.
(6) Le applicazioni ambientali ed industriali a cui possono prestarsi alcuni minerali.
LA CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: tramite discussioni collegiali ed attività pratiche lo studente sarà in grado di:
(1) Riconoscere differenti minerali e, in base a definite proprietà, correlarli al loro ambiente genetico.
(2) Interpretare le differenti misure strumentali e comprenderne i risultati.
(3) Collocare in un corretto contesto classificativo qualunque tipo di minerale una volta nota la cristallochimica.
L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO: tramite discussioni collegiali e lavoro in gruppo lo studente potrà migliorare le proprie capacità nel:
(1) Formulare idee e proporre deduzioni sulla base delle conoscenze acquisite (ad esempio sapere riconoscere minerali rinvenuti autonomamente e collocarli nel corretto contesto geologico).
(2) Padroneggiare i principi di base forniti nel corso e di completare autonomamente la conoscenza scientifica necessaria per affrontare indagini più complesse (applicazioni).
Lo sviluppo di ABILITÀ COMUNICATIVE: tramite discussioni di gruppo e lo svolgimento della prova d’esame lo studente acquisirà adeguate competenze e strumenti comunicativi per:
(1) Utilizzare un linguaggio scientifico accurato ed appropriato nell’ambito della mineralogia di base.
(2) La presentazione di misure analitiche e l’approntamento di schede descrittive di minerali.
Lo sviluppo di CAPACITA' DI APPRENDIMENTO. Lo studente attraverso le nozioni apprese durnate il proprio percorso universitario sarà in grado di:
(1) completare autonomamente la conoscenza scientifica necessaria per affrontare studi successivi e quindi ad aggiornare in autonomia le proprie conoscenze nell'ambito della mineralogia sistematica;
(2) mettere a frutto terminologia, schemi, concetti quali strumenti per approfondire le proprie conoscenze;
(3) impadronirsi ed affinare il proprio linguaggio scientifico, ricordandone gli elementi costitutivi ed espressivi.