CHIMICA ANALITICA DEI MATERIALI

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento opzionale

Laurea Magistrale in CHIMICA
 (A.A. 2020/2021)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
CHIMICA ANALITICA (CHIM/01)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48
Dettaglio ore: 
Lezione (48 ore)

Il corso ha come principale obiettivo di fornire allo studente le informazioni necessarie per poter progettare e affrontare l’analisi di materiali, dal punto di vista della caratterizzazione e della composizione chimica. I casi studio presentati, frutto di approccio multidisciplinare del “problem solving”, sono esemplificativi delle modalità di applicazione delle conoscenze acquisite in modo da sviluppare le personali capacità di comprensione e abilità nel risolvere i problemi reali.
Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di comprendere le possibilità di applicazione delle diverse tecniche di analisi presentate sia per la caratterizzazione qualitativa dei materiali, sia per gli aspetti quantitativi dell’analisi chimica.
Tale comprensione permetterà allo studente l’applicazione di tali tecniche anche a casi reali, discutendo le possibili alternative e complementarietà fra le informazioni ottenute dalle tecniche in modo da proporre un protocollo analitico rigoroso e completo, in grado cioè, di definire le caratteristiche del materiale, in funzione della domanda analitica proposta.
La parte di esercitazione permetterà allo studente di comprendere l’iter diagnostico che sta alla base della definizione di un protocollo analitico, così come i casi studio presentati.

Chimica analitica di base e strumentale; conoscenze sulla struttura della materia a livello atomico e molecolare; conoscenze di spettroscopia.

Il corso vuole offrire una panoramica delle principali tecniche analitiche utilizzate nell’analisi e caratterizzazione dei materiali.
- Introduzione (4h)
Interazione radiazione/particella-materia.
Dualismo del concetto “beam in - beam out” e tecniche analitiche associate.
L’emissione di elettroni; effetto fotoelettrico.
L’emissione di raggi X.
L’emissioni di particelle/ioni.

- Tecniche spettroscopiche
Tecniche in fluorescenza X: XRF e Total Reflection XRF; cenni teorici; righe K, L, M; strumenti a dispersione di lunghezza d’onda WDX e di energia EDS; micro-XRF; tecniche per immagini, XANES/EXASF cenni. (10h)
Spettroscopia Raman: cenni teorici e confronto con la spettroscopia IR. (2h)
Spettroscopia Moessbauer: cenni teorici e applicazioni. (4h)

- Tecniche superficiali e microscopie
Definizione di superficie.
XPS-ESCA
Breve introduzione agli aspetti teorici X-ray Photo-electronic Spectroscopy (XPS); applicazione del XPS a problemi chimici: Electron Spectroscopy for Chemical Application (ESCA); concetto di “binding energy” e utilizzo nell’analisi chimica; esempi di analisi; fattori geometrici; fattori elettronici. (8h)
SEM-EDAX; TEM
Breve introduzione agli aspetti teorici dell’interazione elettrone materia; definizione di elettroni secondari, retro-diffusi e Auger; uso di elettroni per la microscopia e problemi pratici annessi; descrizione strumentale e generazione di un immagine ad elettroni secondari e retro-diffusi (SEM); generazione di raggi X e registrazione di uno spettro (EDAX); tecniche “imaging” a raggi X (X-ray mapping); tecniche a basso vuoto (“low vacuum”); descrizione delle tecniche in trasmissione (TEM). (6h)
SIMS-ISS
Cenni sulle tecniche a “particelle”; Secondary Ion Mass Spectrometry; Ion Scattering Spectrometry. (2h)
STM;AFM
Cenni teorici sull’effetto Tunnel; principio di funzionamento del microscopio ad effetto tunnel (Scanning Tunneling Microscopy); microscopia a forza atomica (AFM); applicazioni. (2h)

- Tecniche analitiche termiche
Concetti base; tecniche termo gravimetriche TGA; descrizione strumentale e calibrazione; analisi termica differenziale (DTA) e calorimetria a scansione differenziale (DSC); descrizione strumentale e calibrazione; esempi di applicazione. (6h)

- Applicazioni ed esercitazioni (4h)

Lezioni frontali (44h), supportate da slides che comprendono sia la parte teorica, sia quella applicativa; tutte le slides sono presenti su e-learning, divise nelle lezioni teoriche e in materiale suppletivo che comprende i casi studio presentati durante lo svolgimento dell’insegnamento.
Esercitazioni pratiche (4h), impostate sull’idea di comunicare come creare un protocollo analitico per l’analisi di un campione solido. L’attività viene svolta in piccoli gruppi, in cui lo studente non è parte attiva, ma partecipa in presenza all’analisi stessa, gestendo in autonomia i dati ottenuti.
Gli studenti utilizzeranno indicazioni bibliografiche ricevute nel corso per eseguire una ricerca che permetta la compilazione di un protocollo ab initio.
Utilizzando dati ottenuti tramite analisi reale, proporranno poi una soluzione al problema posto.

Esame scritto (2ore) basato su due domande:
1- Descrivere una specifica tecnica, basi teoriche, applicazioni.
2- Proporre un approccio analitico alternativo per la soluzione di un problema reale tratto da letteratura scientifica.

Le due domande hanno lo stesso peso ai fini della valutazione finale.
Per la prima domanda si valuteranno sia le conoscenze assolute e il rigore scientifico nella presentazione delle basi teoriche, sia la capacità di organizzare un discorso logico che faccia comprendere come tali fenomeni possano essere fondamento per una tecnica analitica strumentale.
Per la seconda domanda si valuteranno sia la capacità organizzativa nel proporre un rigoroso protocollo analitico, sia l’originalità della proposta stessa.

Slides: see-e-learning

Surface Analysis – The Principal Techniques
JOHN C. VICKERMAN, IAN S. GILMORE
©2009 John Wiley & Sons Ltd

Handbook of Analytical Techniques
edited by Helmut Giinzler and Alex Williams
WILEY-VCH Verlag GmbH

Ricevimento studenti:
studio 2° piano, Edificio Cubo, via Valleggio 9, Como
appuntamento via e-mail, andrea.pozzi@uninsubria.it

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A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE