66935 - CHIMICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha acquisito le conoscenze di base delle principali classi di materiali, delle loro proprietà ed applicazioni.

Contenuti

PREREQUISITI: Chimica generale, Chimica Inorganica.

INTRODUZIONE

• Struttura del corso, laboratorio, esame, materiale didattico. Introduzione alla chimica dei materiali.

Parte 1 - Concetti di base

• Difetti e diffusione nei solidi. Ripasso diagrammi di fase a due tre componenti. Confronto solidi metallici e materiali ceramici.
• Difetti e proprietà meccaniche. Confronto solidi metallici e materiali ceramici.

Parte 2 - Sintesi di materiali inorganici

• Introduzione: Materiali ceramici come reagenti e come prodotti.
  
  
• Sintesi di solidi da fuso e da soluzione:
  Cristallizzazione, diagrammi TTT
  Vetri a base di ossidi
  Tecniche comuni di cristallizzazione da soluzione.
  Processi solvotermici.
  Tecniche sol-gel.

• Formazione di solidi da gas:
  CVT (Trasporto Chimico da fase Vapore),
  CVD (Deposizione Chimica da fase Vapore),
  Sintesi da fase gas

• Processi allo stato solido:
  Reazioni tra solidi,
  Reazioni solido-gas,
  Processi ceramici,
  (Reazioni di intercalazione)
  Nanomateriali (cenni)

ESERCITAZIONI IN AULA

• La letteratura scientifica.
• Letteratura esperienze superconduttore, perovskiti, scheeliti.
• Letteratura esperienze ferrofluidi e cristalli liquidi.
• Discussione risultati X-ray (dati raccolti dai tutor) su perovskiti e scheeliti ottenute in laboratorio.
• Discussione risultati superconduttore e ferrofluidi.
• Relazioni di laboratorio: premesse e stesura (lavoro di gruppo).

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Laboratori - frequenza obbligatoria

LABORATORIO INFORMATICO
Gli/le studenti/esse saranno divisi in due gruppi, e ogni gruppo si recherà per un pomeriggio nel laboratorio informatico.

L'esperienza sarà condotta singolarmente, e consisterà nell'uso del programma Mercury per:

1) visualizzare e analizzare le strutture dei composti che saranno preparati nel laboratorio di sintesi;
2) produrre diffrattogrammi simulati da confrontare con i pattern sperimentali misurati sui campioni che saranno prodotti nel laboratorio di sintesi.

LABORATORIO DI SINTESI

 Gli/le studenti/esse saranno divisi in due gruppi, e ogni gruppo svolgerà cinque esperienze. Le esperienze saranno condotte in coppia.

I composti solidi ottenuti saranno caratterizzati tramite diffrazione di raggi X: i pattern saranno raccolti dai tutor, e gli studenti dovranno analizzare i dati risultanti.

Ogni coppia - o fino a tre coppie - di studenti scriverà una relazione su due delle esperienze condotte, una a scelta della docente, una a scelta del gruppo; le relazioni, sotto forma di breve articolo scientifico, dovranno essere caricate su VLE al termine dei laboratori, entro la data comunicata dalla docente a lezione e su VLE (di norma entro la prima metà di dicembre).

ESPERIENZA 1:

Sintesi in solido del materiale luminescente Scheelite CaWO4, del suo analogo SrWO4 e di loro soluzioni solide, e verifica delle proprietà di fluorescenza al variare del catione e della temperatura.

ESPERIENZA 2:

Sintesi in soluzione di una perovskite di fluoro con metalli di transizione (Fe, Mn, Cu), e successiva caratterizzazione tramite diffrazione di raggi X da polveri microcristalline.

ESPERIENZA 3:

Sintesi in soluzione di un ferrofluido (più metodi), e dimostrazione delle sue proprietà paramagnetiche.

ESPERIENZA 4: Sintesi di un superconduttore.

ESPERIENZA 5: Cristalli liquidi.

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ATTENZIONE:

“In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento, da parte di tutti gli studenti, dei Moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.”

Testi/Bibliografia

Materiale fornito dal docente.

Saranno caricati su VLE: slide di lezione (che costituiscono un punto di riferimento, NON il materiale di studio), e alcuni capitoli tratti dai testi di consultazione.

I capitoli caricati sono da utilizzare per la preparazione all'esame.
I libri indicati come testi di consultazione rappresentano invece una fonte di approfondimento degli argomenti trattati a lezione e di argomenti solo menzionati.

Testi di consultazione:

Callister "Scienza e ingegneria dei materiali" , EDISES, brossura, seconda o terza edizione, oppure (questo secondo testo è un estratto del precedente): Callister, Rethwisch "Materiali per l'ingegneria civile e industriale", EDISES, brossura.

Synthesis of Inorganic Materials, 4th Edition, Ulrich S. Schubert, Nicola Hüsing, Wiley, ISBN: 978-3-527-34457-4

 

Metodi didattici

Lezioni frontali, laboratorio, esercitazioni in aula in preparazione ai  laboratori e ad essi seguenti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti e le studentesse che frequentano il corso nell'anno accademico  2025/2026, e che avranno consegnato entro la scadenza le relazioni di laboratorio, potranno sostenere un parziale a dicembre, al termine delle lezioni del terzo anno, sulla parte di teoria del corso (saranno forniti dettagli a  lezione).

L'esame è di norma scritto, ed è costituito da tre domande aperte sugli argomenti di teoria del corso. Chi non avrà consegnato le relazioni entro il termine indicato dovrà rispondere ad una quarta domanda riguardante gli argomenti di laboratorio.

Su richiesta l'esame potrà essere orale, e sarà strutturato nel medesimo modo.

Valutazione: 

1) 10 punti per la relazione di laboratorio. Saranno presi in esame la chiarezza espositiva, l'uso appropriato del linguaggio scientifico, la correttezza del contenuto.

2) 20 punti per la prova scritta (oppure orale). Saranno valutati: capacità di organizzare il discorso, correttezza dei contenuti, linguaggio scientifico, chiarezza di presentazione.

A discrezione della docente, potrà essere attribuita la lode a chi ha raggiunto il punteggio di 30/30.

Si consiglia fortemente di sostenere l'esame dopo avere superato l'esame di Chimica Inorganica.

ATTENZIONE: Nel caso il compito scritto non sia leggibile, la docente scriverà allo studente o alla studentessa mandandogli/le una scansione del compito; lo studente o la studentessa dovrà rispondere inviando una copia conforme scritta al computer (semplice testo nella mail o file doc o pdf).

Verbalizzazione del voto:

1) Esame scritto. Il voto di esame è pubblicato in Almaesami e la docente invia notifica scritta. Il rifiuto del voto può essere fatto tramite mail. Vale la regola del silenzio=assenso. Dopo tre giorni dalla pubblicazione dei voti su Almaesami la docente verbalizzerà il voto.

2) Esame orale. Il voto d'esame è registrato subito, se possibile, o comunque entro un massimo di due giorni.

Gli studenti e le studentesse che, iscritti a un appello, decidono di non sostenere l'esame, devono cancellarsi dalla lista, o avvisare la docente per email. In caso contrario verrà loro verbalizzato l'esito dell'esame con la voce "ritirato".

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Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

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Strumenti a supporto della didattica

powerpoint, lavagna, programmi grafici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fabrizia Grepioni