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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
SCIENZA DEI MATERIALI
Insegnamento
CHIMICA INORGANICA E DELLO STATO SOLIDO
SCP4064629, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
SCIENZA DEI MATERIALI
SC1163, ordinamento 2008/09, A.A. 2018/19
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Crediti formativi 10.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese INORGANIC AND SOLID STATE CHEMISTY
Sito della struttura didattica http://www.chimica.unipd.it/corsi/corsi-di-laurea/laurea-scienza-dei-materiali
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Scienze Chimiche
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile GIAN-ANDREA RIZZI CHIM/03
Altri docenti STEFANO AGNOLI CHIM/03

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
ALTRO Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro -- 1.0
CARATTERIZZANTE Discipline chimiche inorganiche e chimico-fisiche CHIM/03 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
ESERCITAZIONE 1.0 10 15.0
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 25/02/2019
Fine attività didattiche 14/06/2019

Syllabus
Prerequisiti: Corso di Chimica Generale ed Inorganica, struttura dei solidi, Chimica Fisica I.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Acquisizione delle fondamentali conoscenze di chimica inorganica e di cristallochimica che permettano di correlare le proprietà di un solido con grandezze trasferibili. Introduzione ai fondamenti di termodinamica delle interfasi e cinetica dei solidi che permettano di studiare l'energetica dei solidi e delle loro trasformazioni.
Modalita' di esame: Esame scritto e/o orale. Risposte a quesiti a risposta multipla o aperta.
Criteri di valutazione: Conoscenza degli argomenti e concetti trattati a lezione e soluzione di semplici quesiti anche di tipo numerico.
Contenuti: Parte A (Chimica Inorganica)
-Brevi richiami di struttura elettronica di un atomo, tavola periodica e proprietà periodiche-raggi ionici e atomici, potenziale di prima ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività, proprietà acido-base degli ossidi.
- Cenni alla chimica degli elementi dei gruppi principali.
-Composti di coordinazione: definizione, nomenclatura, tipologie di leganti, numeri di coordinazione e relativi esempi, vie di sintesi generali, utilizzi. Esempi e strutture. Isomeria (geometrica, strutturale,..). Teoria del campo cristallino (campo ottaedrico, tetraedrico, quadrato planare). Composti ad alto e basso spin. Serie spettrochimica, effetto Jahn-Teller. Cenni alla teoria del campo dei leganti.
-Metallo carbonili: natura legame M-CO, modalità di coordinazione, caratteristiche generali e proprietà chimico-fisiche. Tipologie strutturali. Metodi di sintesi.
- Teoria acido base Hard-Soft.
-Esercitazioni (4h)

Parte B (Chimica dello stato solido):
- Introduzione sulla scienza dei materiali
- Descrizione dei solidi
La struttura dei cristalli: reticolo di traslazione, cella elementare, elementi di simmetria. I reticoli di Bravais. I gruppi puntuali e spaziali. Piani e direzioni nei cristalli. Reticolo reciproco. Cenni di diffrattometria per la risoluzione strutturale. Studio delle polveri cristalline. Solidi amorfi.
- Cristallochimica descrittiva
Relazioni tra la struttura elettronica degli elementi, caratteristiche dei legami e struttura cristallina. Strutture riconducibili ad aggregati compatti di sfere. Classificazione dei solidi in base al tipo di legame chimico. Edifici ionici: energia reticolare, raggi ionici e rapporto interradiale. Ciclo di Born-Haber. Polarizzabilità degli ioni e regole di Fajans. Relazioni qualitative tra proprietà meccaniche e struttura. Metalli e leghe. Elettroni liberi nei metalli. Legame nei solidi. Conduttori, semiconduttori e isolanti. Drogaggio. Applicazioni: diodi e giunzioni p-n, celle fotovoltaiche, LED.
- Descrizione dei solidi reali
Difetti puntuali, di Schottky e Frenkel, centri di colore. Difetti lineari e planari. Dislocazioni. Stacking-faults. Solidi non stechiometrici. Conduzione ionica. Celle a combustibile. Film sottili e superfici. Struttura delle superfici ideali, ricostruzioni e rilassamenti. Difettualità di superficie e siti di chemisorbimento.
- Trasformazioni e reattività nei solidi
Cenni di termodinamica delle interfasi. Energia superficiale. Colloidi. Interfacce piane e sferiche. Equazione di Thomson Gibbs. Bagnabilità. Classificazione delle trasformazioni allo stato solido. Trasporto di massa nei processi allo stato solido. Definizione di forza termodinamica. Leggi di Fick. Diffusione intracristallina e di superficie. Transizioni di fase. Nucleazione omogenea ed eterogenea. Cinetica di crescita. Diagrammi TTT. Sinterizzazione. Preparazione di solidi amorfi.
-Reazioni allo stato solido.
Controllo topochimico. Classificazione delle reazioni a seconda dell'interfaccia. Reazioni di decomposizione. Equazione di Avrami-Erofeev. Reazioni all'interfaccia solido-solido: meccanismo di Wagner. Reazioni redox.
-Metodi di preparazione di cristalli da fuso. Metodi di preparazione di materiali policristallini e polveri. Metodo ceramico, da fase vapore, da fase liquida. Metodo sol-gel. Precipitazione. Preparazione di film sottili: metodi fisici e chimici. Composti di intercalazione e lamellari: grafite, calcogenuri, silicati lamellari.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni in aula ed esercitazioni
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Appunti e slides di lezione
Testi di riferimento:
  • Geoff Rayner-Canham, Tina Overton, Chimica Inorganica Descrittiva. --: Edises, 2017. ISBN: 978-88-7959-971-9
  • D.F. Shriver, P.W. Atkins, Inorganic Chemistry. --: Oxford University Press, 1999. Cerca nel catalogo
  • A. R. West, Solid State Chemistry and its Applications. --: John Wiley & Sons, 1987. Cerca nel catalogo