Syllabus del corso
Obiettivi
Familiarizzare lo studente con la struttura, il legame chimico e le proprietà dei solidi inorganici e caratteristiche di ioni di metalli di transizione.
Conoscenze e capacità di comprensione
Il corso ha l'obiettivo di creare uno spirito critico, volto all'esame e alla comprensione dei processi tipici della chimica inorganica, grazie al quale lo studente utilizza con dimestichezza concetti e strumenti interpretativi.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Al termine del corso lo studente maneggia con dimestichezza concetti relativi ai principi fondamenti di termodinamica e cinetica applicate alle reazioni inorganiche, alla chimica dei metalli di transizione e all'uso della teoria del campo cristallino e della teoria del campo dei leganti, nonchè la rilevanza applicativa dei solidi inorganici in processi industriali, ambientali, energetici.
Autonomia di giudizio
Grazie a frequenti interazioni con gli studenti in aula verrà stimolata la capacità di sviluppare autonomia di giudizio
Abilità comunicative
Il corso ha l'obiettivo di facilitare lo sviluppo di abilità comunicative. A tal fine gli esami sono svolti tutti di persona da parte del docente e gli studenti sono particolarmente sollecitati a curare gli aspetti di comunicazione nelle fasi di apprendimento
Capacità di apprendimento
Il Corso ha l'obiettivo di migliorare le capacità di apprendimento grazie all'utilizzo di strumenti didattici diversificati.
Contenuti sintetici
Legame nei solidi inorganici. Elettronegatività degli elementi come base per la formazione del legame nei solidi. Legame ionico. Solidi ionici (struttura, energia reticolare, ciclo di Born-Haber, carattere covalente nei solidi ionici). Teoria del campo cristallino, teoria del campo dei leganti.
Sintesi e proprietà di alcune classi di solidi inorganici. Sintesi a stato solido, sintesi sol-gel, sintesi idrotermale, sintesi CVD. Proprietà periodiche e reattività di ossidi e materiali inorganici. Silicati, silice, materiali per intercalazione, zeoliti, ossidi per catalisi.
Le esercitazioni di laboratorio illustreranno lo stato solido cristallino in chimica mediante:
- l'uso del programma Mercury CSD per visualizzare le molecole e le strutture cristalline
- le simmetrie puntuali delle molecole tramite il sito symotter.org
- le simmetrie spaziali bidimensionali (mediante il programma escher.jar) con cenni per il caso tridimensionale
Programma esteso
Lezioni in presenza:
Legame nei solidi inorganici. Elettronegatività degli elementi come base per la formazione del legame nei solidi. Legame ionico. Solidi ionici (struttura, energia reticolare, ciclo di Born-Haber, carattere covalente nei solidi ionici). Teoria del campo cristallino, teoria del campo dei leganti.
Sintesi e proprietà di alcune classi di solidi inorganici. Sintesi a stato solido, sintesi sol-gel, sintesi idrotermale, sintesi CVD. Proprietà periodiche e reattività di ossidi e materiali inorganici. Silicati, silice, materiali per intercalazione, zeoliti, ossidi per catalisi.
Esercitazioni di laboratorio in presenza:
- cristalli e cella elementare; contenuto atomico della cella unitaria e stechiometria nei solidi cristallini
- utilizzo del programma Mercury per la visualizzazione di molecole, e strutture cristalline
- le simmetrie puntuali per i sistemi molecolari
- le simmetrie spaziali bidimensionali e il loro riconoscimento; cenni alle simmetrie spaziali tridimensionali
Prerequisiti
Conoscenze fondamentali di chimica generale e inorganica
Modalità didattica
Il corso prevede 16 lezioni da 2 ore in presenza (Didattica erogativa)
Le esercitazioni di laboratorio (Didattica Interattiva ) si svolgeranno presso un laboratorio informatico mediante l'utilizzo di personal computer e di programmi scelti appositamente per il livello introduttivo del corso. Le attività di laboratorio comprendono 12 presenxe di 4 ore ciascuna, La frequenza è obbligatoria.
Tutte le lezioni e attività di laboratorio verranno erogate in lingua italiana.
Materiale didattico
Appunti alle lezioni disponibili nel sito elearning del corso
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Oral Exam
The exam assesses basic knowledge of inorganic solids (structure and properties) and transition metal ions (crystal field theory). The oral test aims to deepen the student's knowledge, analytical and critical thinking skills, as well as their ability to present ideas clearly.
The evaluation of the exam considers the effectiveness of reasoning, the completeness and accuracy of responses, and the clarity of presentation. The assessment criteria are based not merely on the student's memorized knowledge but on their ability to reason and extend acquired concepts to basic chemistry problems.
Composizione del voto: iIl voto finale risulta da una media pesata e ragionata tra il voto ottenuto nella prova di laboratorio e quello alla prova orale.
Graduazione della votazione secondo descrittori Dublino:
18-19: preparazione su un numero ridotto di argomenti presenti nel programma del corso, con capacità di trattazione e analisi limitate che, nel caso della prova orale, emergono solo a seguito dell’aiuto e delle domande del docente; competenza espositiva e lessico non sempre corretti, con una capacità di elaborazione critica limitata;
20-23: preparazione su una parte degli argomenti presenti nel programma del corso, capacità di analisi autonoma solo su questioni puramente pratiche ed esecutive, uso di un lessico corretto anche se non del tutto accurato e chiaro e di una capacità espositiva a tratti incerta;
24-27: preparazione su un numero ampio di argomenti trattati nel programma del corso, capacità di svolgere in modo autonomo l’argomentazione e l’analisi critica, capacità di applicazione delle conoscenze ai contesti e collegamento dei temi a casi concreti, uso di un lessico corretto e competenza nell’uso del linguaggio disciplinare;
28 – 30/30L: preparazione completa ed esaustiva sugli argomenti in programma d’esame, capacità personale di trattazione autonoma e di analisi critica dei temi, capacità di riflessione e autoriflessione e di collegamento dei temi a casi concreti e a diversi contesti, ottima capacità di pensiero critico e autonomo, piena padronanza del lessico disciplinare e di una capacità espositiva rigorosa e articolata, capacità di argomentazione, riflessione e di autoriflessione, capacità di collegamenti ad altre discipline.
L'esame del modulo di laboratorio consiste in tre prove scritte in itinere relative a:
- valutazione della stechiometria nei solidi cristallini a partire dal contenuto della cella unitaria;
- simmetria puntuale di semplici molecole inorganiche;
- simmetria spaziale bidimensionale di semplici figure bidimensionali.
Le prove verrano svolte nel laboratorio informatico mediante il software già utilizzato durante il corso. Le prove sono individuali. Le singole prove in itinere verranno valutate in trentesimi in base alla media pesata per la difficoltà degl esercizi svolti correttamente. Tale valutazione contribuirà per circa il 50% al voto complessivo finale.
E' possibile sostenere l'esame anche in ingua inglese.
Orario di ricevimento
Previo appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
Familiarizing the student with the structure, chemical bonding, and properties of inorganic solids, as well as the characteristics of transition metal ions.
Knowledge and Understanding
The course aims to develop a critical mindset focused on examining and understanding the typical processes of inorganic chemistry, enabling students to confidently use concepts and interpretative tools.
Applied Knowledge and Understanding
By the end of the course, students will be proficient in concepts related to the fundamental principles of thermodynamics and kinetics applied to inorganic reactions, the chemistry of transition metals, and the use of crystal field theory and ligand field theory. Additionally, they will understand the practical relevance of inorganic solids in industrial, environmental, and energy-related processes.
Independent Judgment
Through frequent interactions with students in class, the course will encourage the development of independent judgment.
Communication Skills
The course aims to facilitate the development of communication skills. To this end, all exams are conducted in person by the instructor, and students are particularly encouraged to focus on communication aspects during their learning process.
Learning Skills
The course seeks to enhance learning abilities through the use of diverse teaching tools.
Contents
Bonding in inorganic solids. Electronegativity and chemical bonding in solids. Ionic bonding. Ionic solids (structure, lattice energy, Born-Haber cycle, covalent character in ionic solids). Crystal field theory and ligand field theory. Synthesis and properties of a few classes of inorganic materials. Solid state synthesis, sol-gel synthesis, hydrothermal synthesis, CVD synthesis. Periodic properties and reactivity of oxides and inorganic materials. Silicates, silica, intercalation materials, zeolites, oxides for catalysis.
Laboratory activities will deal with the crystalline solid state in chemistry by:
- using programme Mercury for visualizing molecules and crystal structures
- point symmetry for molecules by means of symotter.org
- bidimensional space symmetry (programme escher.jar) and basics of tridimensional space symmetry
Detailed program
Bonding in inorganic solids. Electronegativity and chemical bonding in solids. Ionic bonding. Ionic solids (structure, lattice energy, Born-Haber cycle, covalent character in ionic solids). Crystal field theory and ligand field theory. Synthesis and properties of a few classes of inorganic materials. Solid state synthesis, sol-gel synthesis, hydrothermal synthesis, CVD synthesis. Periodic properties and reactivity of oxides and inorganic materials. Silicates, silica, intercalation materials, zeolites, oxides for catalysis.
Laboratory with interactive teaching in person:
- definition of crystal, unit cell, atomic cell content and evaluation of stoichiometry in crystalline solids
- Mercury CSD software for visualizing of molecules and crystal structures
- point symmetry in molecules
- bidimensional space (wallpaper) symmetry; basics of tridimensional space symmetry
Prerequisites
Basic knowldedge of general and inorganic chemistry
Teaching form
The course provides 16 two-hour lectures in person (Delivered Didattics)
Laboratory sessions (Interactive Teaching) are performed with computer sessions using free software suitable for the introductory level of the course. There will be 12 four-hour lab activities, in person with compulsory attendance.
Lectures and laboratory activities will be given in italian.
Textbook and teaching resource
Lecture notes available can be downloaded from the e-learning platform
Semester
Second semester
Assessment method
Oral Exam. Basic knowledge of inorganic solids (structure and properties) and transition metal ions (crystal field theory).
Grade Composition
The final grade results from a weighted and well-considered average between the grade obtained in the laboratory test and the oral exam.
Grading Scale According to Dublin Descriptors:
18-19: Knowledge of a limited number of topics from the course syllabus, with restricted ability in discussion and analysis, which, in the case of the oral exam, emerge only with the teacher’s guidance and questions. Expository skills and terminology are not always correct, with limited critical thinking abilities.
20-23: Knowledge of a portion of the topics covered in the course syllabus, independent analytical ability only on purely practical and procedural issues, correct but not entirely precise and clear terminology, with occasional uncertainty in exposition.
24-27: Knowledge of a broad range of topics covered in the course, ability to conduct argumentation and critical analysis independently, capacity to apply knowledge to various contexts and relate topics to concrete cases, correct use of terminology, and proficiency in disciplinary language.
28-30/30L: Comprehensive and thorough knowledge of the topics in the exam syllabus, ability to independently discuss and critically analyze topics, capacity for reflection and self-reflection, and the ability to connect topics to real-world cases and various contexts. Excellent independent and critical thinking skills, full command of disciplinary terminology, a rigorous and well-structured expository ability, and strong argumentative, reflective, and interdisciplinary connection skills.
The exam for the laboratory consists of three written tests during the semester with problem solving about:
- evaluation of stoichiometry in crystalline solids based on the unit cell content;
- point symmetry of simple inorganic molecules;
- two-dimensional space symmetry of simple two-dimensional figures.
The tests are on an individual basis and will be performed in the laboratory exploiting the sotware available during the course. The report will be evaluated in thirtieths based on the weighted average of correctly solved problems. The laboratory grade will weight as 50% of the final mark.
It is possible to take the exam in English.
Office hours
By appointment
Sustainable Development Goals
Staff
-
Massimo Moret
-
Gianfranco Pacchioni
