Syllabus del corso
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
24 lezioni da 2 ore in presenza, Didattica Erogativa
Materiale didattico
Dispense del docente.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
-
Non sono presenti prove in itinere;
-
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 (conduttimetria, elettrochimica). 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;
-
La votazione finale, che si riferisce al solo colloquio, viene graduata secondo il criterio seguente:
18-20: preparazione su un numero ridotto di argomenti presenti nel programma del corso, con capacità di trattazione e analisi limitate che emergono solo a seguito dell’aiuto e delle domande del docente; competenza espositiva e lessico non sempre corretti, capacità di elaborazione critica limitata;
21-23: 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: preparazione completa sugli argomenti in programma d’esame, capacità personale di trattazione autonoma e di analisi critica dei temi, capacità di riflessione e di collegamento dei temi a casi concreti e a diversi contesti, capacità di pensiero critico e autonomo, padronanza del lessico disciplinare e di una capacità espositiva rigorosa e articolata, capacità di argomentazione e riflessione, capacità di collegamenti ad altre discipline;
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.
Orario di ricevimento
Su appuntamento.
Sustainable Development Goals
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
24 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics
Textbook and teaching resource
Lecture notes of the teacher.
Semester
Second semester
Assessment method
-
There are no ongoing tests;
-
Verification of the learning of the results expected from the D1-D5 descriptors is carried out through an interview, during which the student is asked at least two questions on different parts of the program (conductimetry, electrochemistry). The interview, in addition to ascertaining the acquisition of disciplinary knowledge and skills, will tend to verify the student's critical analysis skills, independent judgment and expository skills;
-
The final grade, which refers only to the interview, is graded according to the following criterion:
18-20: preparation on a limited number of topics present in the course program, with limited discussion and analysis skills that emerge only following the help and questions of the teacher; expository skills and vocabulary not always correct, limited critical processing skills;
21-23: preparation on some of the topics in the course program, ability to independently analyze only purely practical and executive issues, use of correct vocabulary even if not entirely accurate and clear and an at times uncertain expository ability;
24-27: preparation on a large number of topics covered in the course program, ability to independently carry out argumentation and critical analysis, ability to apply knowledge to contexts and connect themes to concrete cases, use of correct vocabulary and competence in the use of disciplinary language;
28 – 30: complete preparation on the topics in the exam program, personal ability to independently discuss and critically analyze topics, ability to reflect and connect themes to concrete cases and different contexts, ability to think critically and independently, mastery of disciplinary vocabulary and a rigorous and articulated expository ability, ability to argue and reflect, ability to connect to other disciplines;
30L: complete and exhaustive preparation on the topics in the exam program, personal ability to deal autonomously and critically analyze the topics, ability to reflect and self-reflect and to connect the topics to concrete cases and different contexts, excellent ability to think critically and autonomously, full mastery of the disciplinary vocabulary and a rigorous and articulated ability to present, ability to argue, reflect and self-reflect, ability to connect to other disciplines.
Office hours
By appointment.
Sustainable Development Goals
Staff
-
Piercarlo Mustarelli
