Obiettivi formativi
Conoscenze e comprensione: il corso vuole introdurre lo studente alla conoscenza dei solidi cristallini e del fenomeno della diffrazione che è alla base della loro caratterizzazione. Gli argomenti illustrati vanno dal processo di formazione dei solidi, alla simmetria della loro struttura periodica, delle transizioni di fase alla reattività chimica, all'interazione radiazione-materia che origina i fenomeni dello scattering e della diffrazione. In quest'ultimo ambito vengono fornite informazioni sulle tecnichee di più comune impiego e sul loro utilizzo.
Conoscenze e comprensione applicate: il corso fornisce gli strumenti per prevedere ed interpretare il comportamento della materia allo stato solido in funzione delle condizioni al contorno e caratterizzare lo stato cristallino sulla base delle proprietà strutturali.
Capacità di appendere: oltre agli strumenti metodologici, il corso fornisce agli studenti il linguaggio di base della chimica dello stato solido, permettendo allo studente di leggere e comprendere testi di base ed avanzati sull'argomento e di affrontare la specifica letteratura scientifica.
Capacità di comunicare: lo studente acquisisce il linguaggio tecnico-specialistico corretto che gli permette sia di dialogare con gli specialisti che di tradurre correttamente concetti anche complessi in un linguaggio comprensibile.
Autonomia di giudizio: lo studente viene sollecitato ad elaborare collegamenti non solo fra tra le diverse parti del corso ma anche con concetti di base acquisiti nei corsi precedenti per sviluppare una capacità di giudizio autonoma basata su una conoscenza allargata ai vari aspetti della problematica in esame.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Lo stato cristallino. Origine della periodicità tridimensionale. Processo di cristallizzazione. Nucleazione e crescita: Materiali amorfi e vetri.
Reticolo di Bravais e reticolo cristallino. Classificazione dei reticoli sulla base della simmetria. Simmetria puntuale. Gruppi puntuali dei reticoli di Bravais: i sistemi cristallografici. Gruppi puntuali dei reticoli cristallini: le 32 classi cristallografiche. Operazioni di simmetria con traslazione. Gruppi spaziali dei reticoli di Bravais e dei reticoli cristallini.
Raggi X. Processo di scattering: Thomson e Compton. Fattore di scattering atomico. Scattering e diffrazione. Legge di Bragg ed equazioni di Laue. Reticolo reciproco. Costruzione di Ewald. Fattore di struttura. Equazione della densità elettronica. Simmetria della figura di diffrazione. Il problema della fase in cristallografia e la sua possibile soluzione.
Aspetti pratici della diffrazione X. Diffrazione di cristallo singolo. Diffrazione di polveri. Banche dati cristallografiche.
Classificazione delle strutture cristalline. Impacchettamento compatto e modello eutattico. Principali tipi di strutture cristalline di composti binari e ternari.
Polimorfismo e transizioni di fase. Classificazione cinetica delle transizioni. Classificazione termodinamica. Transizioni continue e discontinue. Trends cristallografici nelle transizioni di fase in funzione di T e P.
Il concetto di soluzioni solide. Soluzioni solide interstiziali e sostituzionali. Sostituzioni eterovalenti e meccanismi di compensazione di carica.
Reattività dei solidi. Reazioni di stato solido. Principi e meccanismi. Aspetti sperimentali. Sinterizzazione. Materiali ceramici e loro applicazioni
Programma esteso
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Bibliografia
A.R.West
Solid state chemistry and its applications
John Wiley & Sons Ltd., Chichester
appunti del docente in rete
Metodi didattici
lezioni frontali
Modalità verifica apprendimento
Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione dei concetti trattati sono verificati attraverso un esame orale che ha lo scopo di verificare anche l'acquisità capacità di comunicare.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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