Course Syllabus
Obiettivi
D1 - CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Conoscere i principi base della termodinamica delle interfasi e delle interfacce
2 Descrivere i processi cinetici e termodinamici che portano alla formazione di sistemi complessi stabili
3 Comprendere i concetti di doppio strato elettrico.
D2 - CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Prevedere il livello di stabilità di una fase sulla base di considerazioni termodinamiche e cinetiche
2 Ottenere informazioni chimico-fisiche dalle tecniche di viscosimetria e scattering di luce
3 Ottenere informazioni dinamiche e strutturali dalle tecniche spettroscopiche
D3 - AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Al termine di questa attività
formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Scegliere le tecniche più utili per l'analisi strutturale di una fase in sospensione
2 Selezionare le tecniche ed i parametri sperimentali utili ad ottenere specifiche informazioni dinamiche e strutturali
3 Affrontare una discussione critica sulle relazioni tra struttura e proprietà funzionali in un sistema complesso
D4- ABILITA' COMUNICATIVE
Saper descrivere in forma scritta in modo chiaro e sintetico ed esporre oralmente con proprietà di linguaggio gli obiettivi, il procedimento ed i risultati delle elaborazioni effettuate.
D5 - CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Risultati attesi:
1 Raccogliere e comprendere le nuove informazioni utili per razionalizzare le proprietà di sospensioni.
2 Raccogliere e comprendere le informazioni circa l'evoluzione tecnologica di alcune tecniche spettroscopiche.
Contenuti sintetici
Verranno innanzitutto discussi i principi termodinamici e cinetici che stanno alla base della formazione e della stabilità di sistemi complessi come i colloidi e le sospensioni. Verranno poi descritte le tecniche chimico-fisiche, strutturali e spettroscopiche in grado di fornire in informazioni sulla stabilità e sulle correlazioni tra struttura, dinamica e proprietà funzionali in sistemi complessi.
Programma esteso
Richiami di termodinamica di superfici e interfacce.
Stabilità cinetica e termodinamica delle dispersioni colloidali.
Il concetto di doppio strato elettrico. La carica superficiale nei sistemi colloidali.
Diffusione e trasporto.
I processi irreversibili: l’approccio di Onsager
Analisi quantitativa delle soluzioni acquose: la teoria Derjaguin-Landau-Vervey- Overbeek (DLVO).
Metodologie di caratterizzazione di sospensioni colloidali e di solidi da esse isolati:
· Diffusione statica e dinamica di radiazione (Static (SDS) and Dynamic Light Scattering, DLS))
· Determinazione del potenziale zeta
· Viscosimetria e reologia
· Turbidimetria
Caratterizzazione strutturale, morfologica e superficiale di sistemi complessi. Verranno discussi in particolare SEM/TEM, TGA/DSC, NMR.
Prerequisiti
Termodinamica e cinetica di base
Modalità didattica
Lezioni frontali
Materiale didattico
Dispense del docente.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale con votazione in trentesimi.
La verifica dell'apprendimento dei risultati previsti dai descrittori D1-D5 viene effettuata mediante un colloquio, durante il quale vengono poste allo studente almeno due domande su diverse parti del programma. Il colloquio, oltre ad accertare l'acquisizione di conoscenze e competenze disciplinari, tenderà a verificare le capacità di analisi critica, l’autonomia di giudizio e le capacità espositive dello studente.
Orario di ricevimento
Su appuntamento.
Aims
D1 - KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING ABILITY
At the end of this formative activity, the student
will have to demonstrate to be able to:
1 Know the basic principles of the
thermodynamics of interphases and interfaces
2 Describe the kinetic and
thermodynamic processes that lead to the formation of stable complex systems
3 Understand the concepts of electric
double layer.
D2 - CAPACITY TO APPLY KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
At the end of this formative activity, the student
will have to demonstrate to be able to:
1 Predict the level of stability of
a phase based on thermodynamic and kinetic considerations
2 Obtain chemical-physical
information from viscosimetry and light scattering techniques
3 Obtain dynamic and structural
information from spectroscopic techniques
D3 - JUDGMENT AUTONOMY
At the end of this formative activity, the student
will have to demonstrate to be able to:
1 Choose the most useful techniques
for the structural analysis of a suspended phase
2 Select the experimental
techniques and parameters useful for obtaining specific dynamic and structural
information
4 Address a critical discussion on
the relationships between structure and functional properties in a complex
system
D4- COMMUNICATION SKILLS
To be able to describe in a clear and concise form: i) the objectives, ii) the procedure and iiii) the results of the elaborations carried out.
D5 - LEARNING SKILLS
Expected results:
1 Collect and understand new
information useful for rationalizing suspension properties.
2 Collect and understand
information about the technological evolution of some spectroscopic techniques.
Contents
First of all, the thermodynamic and kinetic principles underlying the formation and stability of complex systems such as colloids and suspensions will be discussed. We will then describe the chemico-physical, structural and spectroscopic techniques able to provide information on the stability and correlations between structure, dynamics and functional properties in complex systems.
Detailed program
Review of thermodynamics of surfaces and interfaces.
Kinetic and thermodynamic stability
of colloidal dispersions.
The concept of electric double
layer. Surface charge in colloidal systems.
Diffusion and transport.
The irreversible processes: the
Onsager approach.
Quantitative analysis of aqueous
solutions: the Derjaguin-Landau-Vervey-Overbeek (DLVO) theory.
Characterization methods for
colloidal suspensions and solids isolated from them:
• Static and dynamic radiation
diffusion (Static (SDS) and Dynamic Light Scattering, DLS))
• Determination of the zeta
potential
• Viscometers and rheology
• Turbidimetry
Structural, morphological and
surface characterization of complex systems. In
particular, SEM / TEM, TGA / DSC will be discussed
Prerequisites
Basic thermodynamics and kinetics
Teaching form
Oral lessons
Textbook and teaching resource
Lecture notes of the teacher.
Semester
Second semester
Assessment method
Oral exam with vote in thirtieths.
The verification of the learning of the results foreseen by the descriptors D1-D5 is carried out through an interview, during which at least two questions are asked the student on different parts of the program. The interview, in addition to ascertain the acquisition of knowledge and disciplinary skills, will tend to verify the critical analysis skills, the judgement level the and exposing capabilities acquired by the student.
Office hours
By appointment.
Staff
-
Piercarlo Mustarelli