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.
Insegnamento: Didattica della Chimica
Chimica
• Principali quadri teorici sviluppati in didattica della chimica per la progettazione e lo
sviluppo di metodologie di insegnamento e apprendimento della chimica e per la costruzione
di percorsi didattici in coerenza con gli obiettivi fissati dalle indicazioni nazionali per il
primo ciclo.
• La didattica laboratoriale come metodologia per l'apprendimento della chimica: ruolo ed
esempi operativi.
• Metodologie e tecnologie didattiche per lo studio del rapporto della chimica con la società
attuale: ambiente, salute, cibo, energia, economia circolare, nuovi materiali, conservazione
dei beni culturali.
• Studio dei processi di insegnamento e apprendimento della chimica mediante strumenti e
tecnologie digitali. Analisi dell' efficacia di strumenti didattici multimediali, simulazioni e
software interattivi per la comprensione della chimica, con particolare attenzione allo
specifico ruolo dell'insegnante e ai nodi concettuali, epistemologici, linguistici e didattici
Prerequisiti
nessuno
Contenuti dell'insegnamento
Insegnamento: Laboratorio di Chimica dei Materiali Inorganici
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.
Insegnamento: Didattica della Chimica (PRE-FIT 6CFU)
Insegnamento di Didattica della chimica Conforme al D.M. 616
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). Principi fisici del funzionamento. Analisi della struttura costruttiva della cella DSSC parte per parte. Esame della funzione di ogni componente chimico della cella: Elettrodi a vetro conduttore (Ossido di stagno(IV-II), ossido di Indio e Stagno (ITO), polimeri organici conduttori). Trattamento superficiale con elettrocatalizzatore.
Biossido di Titanio in fase anatasio nanocristallina, proprietà semiconduttrici e proprietà chimiche superficiali.
Colorante/sensibilizzante: composti di coordinazione del Rutenio, molecole organiche a base antocianica.
Elettrolita di trasporto: la coppia I-/I3-, altre coppie redox.
6) Nanoparticelle di metalli e di ossidi metallici. Preparazione e proprietà. Caratterizzazione.
La risonanza plasmonica, relazione con le dimensioni. Proprietà magnetiche delle nanoparticelle di ossido di ferro.
Le sostanze elettrocromiche, cenni di elettrocromia, esempi di strati superficiali elettrocromici, i cianoferrati come materiali elettrocromici.
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 tecnica in riflessione totale attenuata HATR
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
Insegnamento: Laboratorio di Chimica dei Materiali Inorganici
Nessun testo, il materiale di studio è costituito da articoli scientifici forniti dal docente
Insegnamento: Didattica della chimica
Il materiale di studio sarà fornito dal docente
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
Insegnamento: Laboratorio di Chimica dei Materiali Inorganici
Correzione di un manoscritto riguardante le esperienze di laboratorio ed
esame orale
Insegnamento:
Didattica della Chimica
Allo studente verrà richiesto di preparare una lezione su un argomento di chimica presente nei programmi ministeriali
Altre informazioni
nessuna
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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