66956 - METODI CHIMICO-FISICI PER LA CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo scopo del corso è di far acquisire allo studente familiarità, dal punto di vista sia teorico che sperimentale, con alcune tecniche di misura e strumentazioni chimico-fisiche applicate alla caratterizzazione di materiali sia tradizionali che innovativi. Le conoscenze acquisite potranno consentire una valutazione del materiale più adatto per il tipo di applicazione o funzione che deve ricoprire un determinato manufatto.

Contenuti

Prerequisiti

- Funzioni elementari: potenze, radici, esponenziali e logaritmi, funzioni trigonometriche. Soluzione di equazioni algebriche. Conoscenze di base del calcolo differenziale e integrale per funzioni di una variabile reale. (Attività formativa: Matematica con esercitazioni)

- Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano; principali unità di misura. (Attività formativa: Fisica con esercitazioni)

- Concetto di soluzione e frazione molare. Calcoli relativi alla diluizione di soluzioni. (Attività formativa: Chimica Generale e Inorganica con Laboratorio)

- Grandezze ed equazioni principali della Termodinamica di equilibrio. Elementi base di chimica quantistica (livelli energetici, orbitali) e di spettroscopia (assorbimento). (Attività formativa: Chimica Fisica)

- Elementi base di Reologia. Elementi base di Tensiometria. Materiali liquido-cristallini e loro applicazioni. (Attività formativa: Chimica Fisica dei Materiali e Laboratorio di Chimica Fisica)

Programma

• Viscosimetria:

- richiamo di alcuni elementi di reologia; fluidi newtoniani e non newtoniani

- viscosimetria rotazionale, metodologie d’uso di un viscosimetro rotazionale e applicazioni di questa tecnica:

∙) determinazione dell’energia di attivazione di scorrimento di un fluido newtoniano mediante la misura della sua viscosità dinamica in funzione della temperatura

∙) determinazione dei diagrammi di flusso e di viscosità di alcuni fluidi non-newtoniani.

• Tensiometria:

- richiamo di alcuni elementi di tensiometria

- determinazione della concentrazione micellare critica (CMC) di un surfattante mediante misure di tensione superficiale con la tecnica dell’anello

- misure di angolo di contatto all’interfaccia solido-liquido e loro applicazioni: metodo di Zisman per la determinazione della tensione superficiale di un materiale solido.

• Applicazioni di materiali liquido-cristallini: realizzazione di un semplice display a cristalli liquidi di tipo twisted nematic (TN-LCD), funzionante.

• Spettroscopia di fluorescenza:

- principi fondamentali della tecnica; meccanismi di decadimento radiativi e non radiativi

- caratteristiche e funzionamento di uno spettrofluorimetro statico; acquisizione dello spettro di fluorescenza di un cromoforo

- caratteristiche e funzionamento di uno spettrofluorimetro dinamico; tecnica single photon counting (SPC); misura del tempo di decadimento di fluorescenza di un cromoforo

- applicazioni analitiche del quenching dell’emissione di un cromoforo

- meccanismo di energy transfer tra cromofori.

Testi/Bibliografia

Dispense e materiale didattico fornito dal docente.

Capitoli di libri e articoli scientifici indicati dal docente.

Skoog, Leary, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES, Napoli.

P.W. Atkins and J. de Paula, Chimica Fisica (Quinta edizione italiana), Zanichelli, 2012.

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula.

Esperienze sperimentali in laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica finale è orale e consiste in una serie di domande tese ad accertare la conoscenza teorica e pratica dello studente dei principi e delle tecniche presentate nel corso delle lezioni.

Lo studente riceve un voto in trentesimi in base alla preparazione e alla capacità dimostrata di esporre i contenuti in modo sintetico e con proprietà di linguaggio. Inoltre verranno valutate le relazioni, relative agli argomenti affrontati sperimentalmente, presentate dallo studente.

Per sostenere la prova d'esame è necessaria l'iscrizione tramite AlmaEsami, nel rispetto delle scadenze previste. Coloro che non riuscissero a iscriversi entro la data prevista sono tenuti a comunicare tempestivamente (e comunque prima della chiusura ufficiale delle liste di iscrizione) il problema al docente. Sarà facoltà del docente ammetterli, o meno, a sostenere la prova.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore; personal computer; lavagna e gesso

Strumentazione scientifica particolare, relativa alle esperienze sperimentali svolte in laboratorio.

Il materiale didattico presentato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Arcioni