Obiettivi formativi
Lo studente dovrà: 1- apprendere e essere in grado di utilizzare i principi base della termodinamica, 2- apprendere la capacità di descrivere i processi naturali sulla base di caratteri oggettivi e apprendere le modalità di rappresentazione mediante le leggi di cui al punto 1, 3- sviluppare autonomia di applicazione delle abilità apprese
Prerequisiti
Conoscenze apprese nei Corsi di Matematica, Chimica e Mineralogia
Contenuti dell'insegnamento
I contenuti del corso sono rappresentati da 1- introduzione alla Termodinamica e i suoi principi base necessari per comprendere gli altri contenuti del corso, 2- descrizione di sistemi a bassa temperatura, 3- descrizione di sistemi ad alta temperatura utilizzando il comportamento degli elementi in traccia, 4- utilizzo degli elementi in traccia per la classificazione delle rocce magmatiche e per la valutazione dell’evoluzione magmatica. 5- Geochimica isotopica suddivisa in a- isotopi radioattivi e metodi di datazione delle rocce, b- isotopi stabili e loro applicazioni in studi climatici e ambientali.
Programma esteso
Termodinamica: parametri intensivi ed estensivi, funzioni di stato (Entropia, Entalpia, Energia Libera di Gibbs), potenziale chimico.
Equilibri in soluzione acquosa: indice di saturazione, prodotto di attività ionica, solubilità di CO2 e abbondanza delle specie del carbonio in soluzione (relazione con pH). Solubilità della calcite. Dolomitizzazione .
Potenziale redox; campo di esistenza Eh vs. pH per le soluzioni acquose. Campi di stabilità Eh vs. pH di fasi di Fe e Mn. Diagrammi di isoattività delle specie di S e N. Sequenze redox nelle acque di falda.
Alterazione delle rocce: solubilità del Quarzo e della Gibbsite, alterazione delle rocce granitoidi (Quarzo, K-feldspato, Muscovite, Caolinite, Gibbsite) in sistemi aperti e chiusi.
Bilanci di massa durante l'alterazione delle rocce.
Sistemi ad alta T. Coefficienti di ripartizione: dipendenza da P, T e dalla composizione. Compatibilità/Incompatibilità di un elemento. Processi di cristallizzazione: cristallizzazione di Rayleigh, cristallizzazione con equilibrio totale. Processi di fusione: fusione parziale del mantello ed evoluzione composizionale di una sorgente peridotitica. Diagrammi binari, diagrammi normalizzati alle condriti (REE, spidergrams) e loro utilizzo in petrologia.
Geochimica isotopica: gli isotopi, gli isotopi radiogenici, leggi del decadimento radioattivo. Datazione delle rocce: metodi K/Ar, Rb/Sr, U/Pb e metodi del Pb.
Isotopi stabili: Generalità (caratteri generali degli isotopi, strumenti di misura, notazioni in uso e standard di riferimento).Frazionamento isotopico: reazioni di scambio isotopico, effetti cinetici, cambiamenti di stato.
Gli isotopi stabili applicati a (i) studi idrologici, (ii) studi paleoclimatici e paleoambientali, (iii) processi di inquinamento, (iv) genesi magmatica (temperatura di cristallizzazione dei magmi, geotermometri isotopici).
Bibliografia
Aquatic Chemistry - Stumm & Morgan
- Study and interpretation of the characteristics of natural waters - Hem
- Solutions, minerals and equilibria - Garrels and Christ
- Equilibres chimiques - Michard
- The geochemistry of natural waters - Drever
- Principles of isotopes geology - Faure
- Geochemistry, pathways and processes - Richardson and McSween
- Geochimica e ambiente - Dongarrà e Varrica
- Acque, minerali e ambiente - Venturelli
- Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation- Rollinson
Metodi didattici
lezioni frontali sugli argomenti teorici di base ed esercitazioni con applicazioni dei metodi teorici descritti. Il materiale didattico viene fornito personalmente allo studente o caricato su Elly dopo ogni lezione.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale con verifica delle conoscenze teoriche, della loro applicazione a casi reali e verifica delle capacità logico-deduttive (normalmente eseguito in presenza o a distanza con piattaforma Teams se necessario). Il voto della prova orale viene comunicato immediatamente al termine della prova stessa.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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