Università degli studi dell'Insubria

SOLID STATE CHEMISTRY

A.A. di erogazione 2018/2019
Insegnamento opzionale

Laurea Magistrale in CHIMICA
 (A.A. 2017/2018)
L'insegnamento è composto da diversi moduli, consultare il dettaglio nella sezione Moduli.
Anno di corso: 
2
Lingua: 
Inglese
Crediti: 
8
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
64

Lo scopo del corso è di illustrare aspetti metodologici e strutturali volti alla comprensione di solidi ionici e molecolari, per lo più inorganici.
Nella prima parte, il corso si propone di mettere in pratica le conoscenze teoriche acquisite nel corso di Strutturistica Chimica, con particolare riferimento alle procedure di risoluzione strutturale tramite tecniche di diffrazione da cristallo singolo e da polveri. Verranno altresì introdotte e sviluppati (anche tramite esercitazioni pratiche) metodologie di frontiera per la caratterizzazione strutturale e microstrutturale di materiali cristallini difettivi e nanomateriali.
Nella seconda parte, questo corso propone la descrizione e approfondimento di alcuni aspetti del vasto mondo della chimica dello stato solido, rivolti in particolare alla comprensione delle strutture cristalline inorganiche e alla loro difettività, alla relazione tra struttura e proprietà dei materiali, ai collegamenti esistenti tra proprietà funzionali e applicazioni pratiche, anche al livello industriale.

Prerequisiti: 

Per affrontare le tematiche del corso sono prerequisiti:
- la conoscenza consolidata di tutti gli argomenti di chimica generale, di chimica inorganica di base e avanzata.
- La conoscenza di nozioni e fondamenti di matematica e fisica.
- Conoscenze solide di strutturistica chimica e della teoria della diffrazione di raggi- X da materiali cristallini.
- Conoscenze di base delle tecniche e della strumentazione utilizzata per effettuare diffrazione di raggi-X da cristallo singolo e polveri cristalline

I Parte (Materiali e proprietà): - Cristallochimica: impaccamento compatto di sfere; cavità interstiziali; sistemi hcp, fcc, bcc; politipismo; poliedri di coordinazione; strutture inorganiche di riferimento (salgemma, sfalerite, fluorite-antifluorite, diamante, wurzite, CsCl, composti AX2 e A2X); strutture di ossidi con stechiometria AmBnOp (perovskiti e spinelli); silice e sistematica dei silicati.
- Difetti nei solidi cristallini, solidi non stechiometrici e soluzioni solide: difetti puntuali intrinseci (Schottky, Frenkel), difetti puntuali estrinseci, centri di colore; composti non stechiometrici; soluzioni solide interstiziali e sostituzionali; Legge di Vegard e altri metodi per la caratterizzazione delle soluzioni solide. Difetti estesi: piani di taglio (shear planes), intergrowths, difetti planari di impilamento (stacking faults), domini antifase, dislocazioni.
- Proprietà elettriche, magnetiche e ottiche dei solidi.
- Polimorfismo: nascita ed evoluzione del concetto di polimorfismo e nomenclatura relativa; frequenza e importanza industriale; origine strutturale; descrizione termodinamica di sistemi monotropici ed enantiotropici; esempi di sistemi polimorfici.
- Metodi di sintesi di materiali cristallini e nanocristallini.
- Materiali di interesse tecnologico (zeoliti e metalloganic frameworks, perovskiti).

II Parte (Tecniche di caratterizzazione): - Richiami teoria della diffrazione.
- Diffrazione da polveri: analisi quantitativa; indicizzazione e risoluzione strutturale; Metodo Rietveld; analisi microstrutturale; tecniche Total Scattering per l’analisi strutturale e microstrutturale di materiali cristallini difettivi e nanomateriali. Cenni di Small Angle X-ray Scattering.
- Diffrazione da singolo cristallo: risoluzione e affinamento strutturale; modello multipolare per la descrizione della densità elettronica sperimentale; analisi topologica della densità elettronica (QTAIM).

Lezioni frontali + esercitazioni.

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Il colloquio orale si compone di due parti. La prima prevede l’esposizione di una breve presentazione da parte dello studente su un argomento a scelta, attinente alle tematiche del corso.
La seconda parte, relativa agli argomenti del corso, prevede almeno 4 domande sul programma delle lezioni frontali.

“Fundamentals of Crystallography", di C. Giacovazzo, H.L. Monaco, G. Artioli, D. Viterbo, G. Ferraris, G. Gilli, G. Zanotti, M. Catti. Oxford University Press (non tradotto).
“Crystallography for health and biosciences”, di A. Guagliardi e N. Masciocchi, Insubria University Press (non tradotto).
Materiale didattico preparato ad hoc, comprensivo delle slides proiettate a lezione e di capitoli di libri esclusivamente in lingua inglese, a integrazione di quanto proposto a lezione.

Insegnamenti

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A.A. 2016/2017

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE