87126 - MATERIALS CHEMISTRY M

Conoscenze e abilità da conseguire

This course is intended to provide (engineering students) with a good comprehension of the principles of chemistry and shows how they apply in describing the behaviour of the solid state. A relationship between electronic structure, chemical bonding, and crystal structure is developed.

Contenuti

Solidi cristallini e solidi amorfi. Simmetria; i principali elementi di simmetria. Reticoli, la cella elementare. I reticoli di Bravais. Indici di Miller per piani di atomi e direzioni reticolari. Strutture cristalline compatte. Cristalli ionici e principali strutture (salgemma, fluorite, blenda, wurtzite, rutilo, ReO3; ossidi misti: perovskite e spinelli). I silicati.

Il legame nei solidi. Solidi ionici, influneza delle dimensioni degli ioni; modello di Shannon-Prewitt. Composti di metalli di transizione e ruolo degli elettroni non leganti. Cenni alla teoria del campo cristallino. Modello a bande per metalli e semiconduttori.

Difetti nei cristalli e composti non stechiometrici. Il ruolo dei difetti di punto nella diffusione allo stato solido. Conducibilità ionica. Elettroliti solidi per batterie e celle a combustibile.

I catalizzatori nelle reazioni di polimerizzazione. Iniziatori radicalici, catalizzatori Ziegler-Natta e metallocenici per poliolefine. Le diverse ramificazioni nei polietileni: origine e influenza sulle proprietà dei materiali. Catalizzatori per polimerizzazioni a stadi: sintesi di poliesteri con composti di metalli di transizione.

Polimeri biodegradabili e/o bio-based di interesse industriale. Produzione, proprietà e applicazioni.

Chemiadsorbimento e attivazione su metalli di transizione. Modelli di interazioni che coinvolgono orbitali HOMO e LUMO. Esempi di applicazioni pratiche: attivazione di CO.

Materiali a base di carbonio: polimeri conduttori, struttura e proprietà. Materiali per batterie secondarie al litio: anodi, catodi ed elettroliti. Batterie a ioni di litio vs litio metallico.  Elettroliti polimerici per batterie al litio. Cenni alle celle a combustibile e ai materiali utilizzati per anodi, catodi, elettroliti e piatti bipolari. Polimeri con conducibilità protonica (elettroliti per celle a combustibile). Fullereni e fulleruri, sintesi e proprietà elettriche. Nanotubi di carbonio e grafeni e loro impiego come nanoadditivi per polimeri.

Solidi a strati: idrossidi misti e argille: Modifica delle proprietà di argille per l'impiego in nanocompositi a matrice polimerica. Resistenza al fuoco di nanocompositi a matrice polimerica. La chimica degli additivi ritardanti di fiamma.

Testi/Bibliografia

C. E. Carraher, Polymer Chemistry, 9th ed. CRC Press (2010)

B. D. Fahlman "Materials Chemistry" 2nd ed, Springer (2011)

A. R. West " Solid State Chemistry and its Applications" 2nd ed. Wiley (2014)

 

Parti dei libri di testo su cui approfondire lo studio individuale saranno indicati agli studenti al termine delle lezioni di ogni specifico blocco.

Saranno assegnate anche letture guidate che possono essere scaricate dal sito del corso su Virtuale 

Metodi didattici

Le slides e altro materiale didattico utilizzato durante le lezioni potranno essere scaricate dal sito del corso nella piattaforma di apprendimento virtuale di Unibo.

Virtual Learning Environment

Tutto il materiale didattico è organizzato secondo "Topics" del corso

Su alcuni argomenti più innovativi verranno proposti approfondimenti attraverso la lettura di articoli tratti da riviste scientifiche che sono anch'essi messi a disposizione nella piattaforma Virtuale.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova scritta finale in cui sono presenti 5 - 6 domande sui diversi Topics del corso e possono comprendere domande ispirate dalle guided readings. Per alcune p prevista anche la risoluzione di esercizi con calcoli.

La prova scritta si svolge in aula. E' obbligatorio prenotarsi su Studenti on line. Le liste aprono con congruo anticipo rispetto alla data della prova e chiudono qualche giorni prima. L'aula in cui si svolge la prova è indicata al momento della prenotazione su Studenti on line.

Altre modalità d'esame non sono previste.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maurizio Fiorini