Università degli studi dell'Insubria

MICELLE, COLLOIDI E SUPERFICI

A.A. di erogazione 2016/2017

Laurea Magistrale in FISICA
 (A.A. 2016/2017)
Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Affine/Integrativa
Settore disciplinare: 
CHIMICA FISICA (CHIM/02)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
60
Dettaglio ore: 
Lezione (60 ore)

Riportare una descrizione delle conoscenze, competenze e abilità che lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito al termine del corso, eventualmente facendo riferimento ai descrittori di Dublino.

Conoscenza dei principali processi termodinamici, delle grandezze in gioco e del loro significato fisico e chimico, sia a livello macroscopico che microscopico riguardanti sistemi dispersi ed interfasi;
Capacità di selezionare i concetti, le formule ed equazioni da applicare nella risoluzione dei problemi quantitativi e nell’analisi di dati sperimentali o delle caratteristiche quantitative di sistemi micro e macroscopici; capacità di estrapolazione e di semplificazione di sistemi complessi interfacciali da sottoporre all’analisi termodinamica;
Comprensione delle differenze di comportamento e proprietà rispetto a sistemi continui derivanti dalla loro dispersione o frammentazione;
Apprezzamento delle applicazioni scientifiche e tecnologiche dei sistemi dispersi.

Prerequisiti: 

Frequenza al corso di Chimica Fisica I: termodinamica chimica, meccanica quantistica e spettroscopia.

Frequenza al corso di Chimica Fisica II: termodinamica statistica e sue applicazioni.

Introduzione ai sistemi dispersi e discontinui: importanza scientifica e tecnologica; applicazioni pratiche; misure sperimentali e predizioni teoriche (2h)

Interfacce fluide e capillarità: tensione superficiale e sua dipendenza dalla temperatura e composizione; monostrati molecolari superficiali; forze intermolecolari e origine molecolare della tensione superficiale; caratteristiche molecolari ed effetto sulla tensione superficiale (4h)

Effetti statici e dinamici della tensione superficiale: l’equazione di Young-Laplace e le sue soluzioni; misura sperimentale della tensione superficiale; la curvatura delle superfici e variazioni della pressione di vapore (effetto Kelvin); nucleazione di bolle e gocce, approccio classico e statistico alla condensazione del vapore; supersaturazione; film liquidi sottili e loro proprietà (8h).

Energetica dei sistemi continui e delle interfacce: bagnabilità e curvatura delle gocce, sistemi multicomponenti ed assorbimento all’interfaccia; la regola delle fasi applicata alle interfacce ed equazione di Gibbs dell’adsorbimento; surfattanti e loro caratteristiche chimiche e fisiche; autoassemblaggio dei surfattanti; protezione dei materiali (10h).

Sistemi dispersi: micelle e sistemi auto-assemblanti, mesofasi liquide cristalline; dinamica ed evoluzione temporale delle micelle (formazione e decomposizione); sistemi micellari come veicolanti di molecole attive (farmaci, grassi, vitamine), micelle formate da polimeri; lisosomi e vescicole (6h).

Colloidi: definizione e tipologie; stabilità dei sistemi colloidali; preparazione di sistemi colloidali; morfologia dei colloidi (dimensione, forme e loro distribuzioni); effetto della sedimentazione, centrifugazione e diffusione sui colloidi; misura delle dimensioni e distribuzioni per via sperimentale (microscopia e Dynamic Light Scattering, DLS); interazione tra particelle colloidali e loro conseguenze (teoria DLVO e serie di Hofmeister, cinetica e dinamica di aggregazione); assorbimento di polimeri (polielettroliti forti e deboli) su particelle colloidali (10h).

Esperienze di laboratorio: bolle e ponti liquidi (adesione superficiale); misura della tensione superficiale e della concentrazione critica micellare; monostrati molecolari; preparazione di sistemi colloidali (S, Ag, silice) e loro sedimentazione; formazione e distruzione di geli colloidali (12h).

J. C. Berg, An Introduction to Interfaces and Colloids: The Bridge to Nanoscience, World Scientific.

Ken A. Dill, Sarina Bromberg, Molecular Driving Forces II Ed., Garland Science

Peter Atkins, Julio de Paula, Atkins’ Physical Chemistry IX Ed., Oxford University Press

Dispense ed appunti del corso, siti web con materiale rilevante

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A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE