Obiettivi formativi
Conoscenze: Il corso fornisce allo studente l'opportunità di affrontare
diverse esperienze pratiche con l'approccio del ricercatore e quindi non
più quello, seppur molto utile, della replicazione di un risultato
sperimentale.
Il corso evidenzia l'importanza dell'osservazione del fenomeno rispetto
alla replicazione del fenomeno.
Si vuole insegnare come stabilire la metodologia e la procedura di
esecuzione di un esperimento.
Vengono spiegate le basi chimiche di fenomeni importanti della chimica
inorganica, e di come sfruttare le proprietà di sostanze e materiali per la
costruzione di "device" funzionanti.
Capacità di comprensione: viene data molta importanza all'approccio
sperimentale e a come sfruttare le proprietà di singole sostanze e
materiali sia per confermare ciò che si è studiato durante il percorso di
studio e in aula, sia per utilizzarne le proprietà a scopi pratici.
Prerequisiti
nessuno
Contenuti dell'insegnamento
Esperienze di Laboratorio riguardanti concetti di base e applicazioni della
chimica inorganica:
Chimica del processo SolGel: preparazione di xerogel silicei, preparazione
di xerogel ibridi organici-inorganici e loro utilizzo per la purificazione di
soluzioni di metalli.
Preparazione e stabilizzazione di nanoparticelle metalliche e di ossidi.
Utilizzo di polimeri organici solubili in acqua per la separazione di
nanoparticelle da soluzione.
Preparazione di film a base di ossidi metallici colorati e preparazione di
vetri conduttori a ossido di stagno.
Funzionalizzazione di una superficie di argento con strato
monomolecolare organico.
Ferrofluidi a base di magnetite.
Costruzione di una cella fotovoltaica DSSC.
Formazione di film elettrocromici a base di cianometallati di ferro.
Programma esteso
1) I polimeri inorganici. Basi di chimica del processo sol gel; i precursori:
alcossidi metallici, preparazione e proprietà chimico fisiche. Le reazioni di
idrolisi e condensazione. Gli alcogel. Influenza dei parametri di reazione
sulla formazione di gel inorganici a base di silicio. Effetti elettronici e
sterici dei sostituenti, effetto del solvente, effetto della concentrazione,
effetto del rapporto acqua precursore, effetto del catalizzatore, effetto
del metodo di essicamento. Proprietà dei gel, xerogel e aerogel e utilizzo
tecnologico.
2) I materiali ibridi organici-inorganici. Classificazione dei materiali ibridi
con esempi. Tecniche di preparazione dei precursori, materiali ibridi a
base di silicio ottenuti per via sol gel, caratterizzazione chimico fisica dei
materiali ibridi.
3) La preparazione di ossidi misti per processo sol-gel. Inconvenienti del
metodo, esempi applicativi.
4) La condensazione non idrolitica. Meccanismi di reazione, esempi di
applicazione.
5) Celle fotovoltaiche sensibilizzate con coloranti (DSSC).
6) Nanoparticelle di metalli e di ossidi metallici. Preparazione e proprietà.
Parte di laboratorio
1) preparazione di xerogel silicei in condizioni di reazione differenti.
Correlazione tra proprietà macroscopiche e struttura dei materiali
ottenuti.
2) a) preparazione di materiali ibridi organici-inorganici contenenti
ammine
b) utilizzo dei materiali preparati come assorbenti per ioni metallici.
3) preparazione di film di ossidi misti via sol-gel.
4) preparazione di xerogel fluorescenti mediante intrappolamento fisico
di molecole organiche
5) esercitazioni pratiche di spettroscopia FT-IR: acquisizione di spettri
mediante tecniche in trasmissione (pastiglia KBr, nujol, soluzione), HATR
(cristallo ZnSe e diamante), microspettrofotometria.
6) preparazione di nanoparticelle di oro, argento ed altri materiali e loro
stabilizzazione con polimeri solubili in acqua.
7) preparazione di nanoparticelle di magnetite ferrofluide
8) Costruzione di una cella fotovoltaica sensibilizzata con coloranti
a) Preparazione di vetri conduttori ad ossido di stagno
b) Preparazione di biossido di titanio nanocristallino in fase anatasio
c) Costruzione della cella e misura della differenza di potenziale in luce
solare e artificiale
9) Preparazione di film sottili elettrocromici a base di cianometallati di
Ferro
10) Preparazione di uno strato monomolecolare idrofobico
Bibliografia
nessuno
Metodi didattici
L'insegnamento in aula condotto dal docente è preminente per tutto il
corso per quanto riguarda la parte di spiegazione dei concetti base e dei
concetti dettagliati che permettono allo studente di effettuare le
esperienze in laboratorio in autonomia.
Le esperienze pratiche sono effettuate singolarmente.
Insegnamento orientato alla scoperta
Modalità verifica apprendimento
Correzione di un manoscritto riguardante le esperienze di laboratorio ed
esame orale
Altre informazioni
nessuna
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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