- Oggetto:
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Chimica dei Materiali
- Oggetto:
Materials Chemistry
- Oggetto:
Anno accademico 2020/2021
- Codice dell'attività didattica
- MFN1260
- Docente
- Prof. Maria Cristina Paganini (Titolare del corso)
- Corso di studi
- Scienza e Tecnologia dei Materiali
- Anno
- 2° anno
- Periodo didattico
- Secondo semestre
- Tipologia
- Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- CHIM/03 - chimica generale e inorganica
- Modalità di erogazione
- Mista
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Orale
- Prerequisiti
- E' importante che gli studenti abbiano assimilato i concetti base forniti dalla Chimica Generale e Inorganica. In particolare: il legame chimico, le proprietà periodiche, configurazioni elettoniche.
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Acquisire familiarità con l’osservazione e la comprensione delle principali strutture solide di interesse nel campo dei materiali. Acquisire i concetti relativi alla chimica dei solidi con particolare attenzione a: legame chimico operante nei vari tipi di solido, energia reticolare, difettistica, proprietà meccaniche dei solidi. Collegare i concetti generali della chimica dei solidi alle caratteristiche specifiche e alle applicazioni di vari tipi di materiali strutturali e funzionali (ceramici, vetri, semiconduttori etc.)
DIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariati
To become familiar with the more common structures of the solid state chemistry (oxides in particular). To become familiar with the concepts of: a) chemical bond present in the various types of solids, lattice energy, defects, mechanical properties of solids. To relate the general concepts of the solid state chemistry with particular kinds of structural and functional materials (ceramics, glasses, semiconductors etc.)
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza dei fondamenti della chimica di stato solido, conoscenza degli elementi di base su materiali di tipo ceramico, alcune proprietà fondamentali dei materiali ( meccaniche, magnetiche, elettriche). Conoscenza di alcune applicazioni fondamentali dei materiali funzionali.
DIDATTICA ALTERNATIVA: Risultati dell'apprendimento attesi invariati
Knowledge of the fundamental concepts of solid state chemistry. Basic knowledge of the features of ceramics and of the basic properties of such materials (mechanical, magnetic and electonic properties). Understanding few selected applifcations of such materials.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Tipologia Insegnamento
Il corso sarà erogato in doppia modalità: sia in presenza almeno una volta la settimana, sia in remoto collegandosi alla mia pagina webex personale:
https://unito.webex.com/meet/mariacristina.paganini
Sull'orario pubblicato saranno indicati i giorni in cui è prevista la lezione in presenza
Sarà inoltre disponibile la registrazione delle lezioni, fruibili quindi anche in modalità asincrona.
Materiale didattico pubblicato su Campusnet: slide
Materiale didattico disponibile sulkla piattaforma MOODLE: le lezioni registrate
- Comunicazione con gli studenti: email per domande di carattere personale ed eventuale possibilità di colloqui individuali in presenza o in remoto
Frequenza
Frequenza non obbligatoria
Lectures.
Optional for the class lessons
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame sarà ORALE, se possibile in presenza, qualora non lo fosse sarà in modalità remota attraverso la piattaforma webex. Si potra' fare ricorso alla telecamera per discutere relazioni formali necessarie per la verifica delle competenze acquisite.
Il voto è in trentesimi
oral exam, the evaluation is expressed in thirtieths
- Oggetto:
Programma
Introduzione ai Materiali.
Richiami alle strutture cristalline di riferimento. Solidi binari e ternari.
Cenni di cristallochimica: legame chimico nei solidi. Solidi covalenti, ionici, metallici, molecolari. Solidi a base carbonio.
Proprietà meccaniche dei solidi. Attrazioni e repulsioni nei solidi. Diagrammi Condon-Morse. Comportamento elastico. Sollecitazione e deformazione. Prove di trazione. Legge di Hooke e modulo di Young. Fase elastica e fase plastica. carico di snervamento e di rottura. Tenacità. Prove d’urto. Prove di fatica. Durezza. Scorrimento viscoso o creep
SOLIDI IONICI
Solidi ionici. Esistenza e dimensione degli ioni. Principi generali che presiedono alla formazione di solidi ionici. Condizioni di formazione di un solido ionico: elettroneutralità locale, rapporto tra raggi ionici. L’energia reticolare nei solidi ionici. Equazioni di Born Landé e Born Mayer. Il ciclo termodinamico di Born-Haber. Elementi di transizione e cristalli ionici. Teoria del campo cristallino. Proprietà magnetiche degli ioni di transizione in cristalli. Energia di stabilizzazione di campo cristallino.
DIFETTI PUNTUALI NEI CRISTALLI IONICI.
Tipologia dei difetti. Difetti puntuali intrinseci. Concentrazione di difetti in solidi ionici. La conducibilità ionica nei solidi. Conduttori fast-ion (ioduro d'argento, beta allumina, etc.) e loro applicazioni. Materiali per batterie. Cenni alle celle a combustibile. I centri di colore. Difetti puntuali non stechiometrici. Soluzioni solide. Difetti aliovalenti e induzione di valenza.
LEGAME CHIMICO E PROPRIETA’ ELETTRICHE DEI SOLIDI
Cenni alle teorie sullo stato degli elettroni nei solidi cristallini. Conduzione elettronica nei metalli. Cenni alla teoria dell’elettrone libero e alla teoria delle bande. Densità di stati. Conduttori metallici, isolanti, semiconduttori intrinseci. Semiconduttori estrinseci e drogaggio. Proprietà delle giunzioni p-n
MATERIALI CERAMICI
Ceramici tradizionali e silicati. I fillosilicati e le argille. I ceramici tradizionali.: composizione, tecnologie di preparazione. Casting. Processi di cottura. Trasformazioni fisiche e chimiche nella cottura. Ceramici avanzati o neoceramici. Refrattari e ceramici speciali.
LEGANTI
Leganti aerei e idraulici . Il cemento Portland. Composizione dei cementi ordinari e processi di preparazione. Idratazione dei cementi. Proprietà fisiche e meccaniche dei cementi. Calcestruzzi e calcestruzzi armati.
VETRI E VETROCERAMICI
Formazione di fasi vetrose per raffreddamento da fuso: la transizione vetrosa. Tendenza alla formazione di vetri Formatori e modificatori di reticolo Composizione dei vetriLavorazione del vetro. Trattamenti termici su manufatti di vetro
ZEOLITI
Struttura dei principali sistemi zeolitici, proprietà delle zeoliti. Setacci molecolari, catalizzatori size selective
DIDATTICA ALTERNATIVA: Programma invariato
Introduction to materials
Structural aspects of solid materials. The main structural families.
Crystal chemistry. Chemical bond in solids. Carbon based solids.
Mechanical properties of materials. Attraction and repulsion: Condon-Morse diagrams. Testing. Stress strain diagrams.
Ionic solids. Ions and their size. Pauling laws on ionic solids. Lattice energy and related equations. Born-Haber cycle. Crystal field theory. Magnetic properties of transition metal ions. Crystal field stabilisation energy.
Point defects in ionic solids. Mobility of point defects and ionic conductivity. Fast ion conductors and their applications. Batteries, Fuel cells. Color centres. Non stoichiometric defects.
Chemical bond and electric properties. Semiconductors and extrinsic semiconductors. Doping of semiconductors and p-n junction applications.
Ceramic materials. Chemistry of silicates. Technology of ceramic preparation. Advanced ceramic materials. Cements. Portland cement, preparation, composition properties.
Glasses. The glass transition. Oxide glasses: composition and properties. Glass technologies.
Zeolites. Structure of zeolites. Properties: molecular sieves, size selective catalysts.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
W.Callister, "Scienza e Ingegneria dei Materiali,Una introduzione" Edises Editore. Dispense del Docente.
W.Callister, "Scienza e Ingegneria dei Materiali,Una introduzione" Editor Edises. Notes of the teacher.
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Orario lezioni
Lezioni: dal 02/03/2021 al 11/06/2021
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