Course Syllabus
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.
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
Esame Orale. Verifica delle conoscenze di base sui solidi inorganici (struttura e proprietà) e di ioni di metalli di transizione (teoria del campo cristallino). La prova orale e' tesa ad approfondire il livello delle conoscenze, la autonomia di analisi e giudizio, nonche' le capacita' espositive dell’allievo. La valutazione delle prove tiene conto della efficacia dei ragionamenti svolti, della completezza ed esattezza delle risposte, nonché' della chiarezza nella presentazione. Il criterio di valutazione è basato non tanto sulle nozioni apprese dallo studente, quanto sulla sua capacità di ragionare ed estendere le conoscenze acquisite a semplici questi di chimica di base.
L'esame del modulo di laboratorio consiste in tre prove in itinere relative a: 1) valutazione della stechiometria nei solidi cristallini; 2) simmetrie puntuali di molecole; 3) simmetrie spaziali bidimensionali. Le prove verrano svolte in laboratorio informatico con il software a disposizione per il corso. Le prove sono individuali. La relazione verrà valutata in trentesimi e peserà per circa il 50% nel voto complessivo.
E' possibile sostenere l'esame anche in ingua inglese.
Orario di ricevimento
Previo appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
Familiarize the student with structure, chemical bonding and properties of inorganic solids and nature of transition metal ions.
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).
The exam for the laboratory consists of three tests with problem solving about: . 1) evaluation of stoichiometry in crystalsi; 2) point symmetry of molecules; 3) two-dimensional symmetry. The tests are individual and will be performed in the laboratory. The report will be evaluated in thirtieths and will weight as 50% of the final mark.
It is possible to take the exam in English.
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