ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| MATERIALI INORGANICI | CHIM/03 | LEZIONI | 48 |
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Il corso ha lo scopo di coprire vari aspetti della chimica e della scienza dei materiali inorganici, partendo dallo studio fondamentale della struttura atomica, passando per le relazioni fra struttura e proprietà chimico-fisiche, fino ad arrivare alle applicazioni in ambiti di rilevanza industriale, con particolare enfasi su tematiche legate all'energia ed all'ambiente.
The course has the purpose of covering various aspects of inorganic materials chemistry and materials science, starting from the fundamental study of atomic structure, through the relation between structure and physical-chemical properties, arriving to applications in fields of industrial relevance, with emphasis on energy and environment aspects.
La verifica delle conoscenze sarà oggetto della valutazione del colloquio orale previsto durante la prova di esame.
The acquired knowledge will be tested during the final oral exam.
Al termine del corso, lo studente avrà acquisito conoscenza delle più importanti classi di materiali inorganici, di una vasta gamma di metodi di sintesi e di caratterizzazione e delle loro applicazioni principali in ambito industriale.
At the end of the course, the student will have acquired knowledge of the most important classes of inorganic materials, of a wide range of synthetic and characterisation methods and of their main applications in industrial settings.
La verifica delle capacità sarà oggetto della valutazione del colloquio orale previsto durante la prova di esame.
The acquired skills will be tested during the final oral exam.
Al termine del corso, lo studente avrà consapevolezza di quali materiali inorganici giocano un ruolo fondamentale in ambiti di ricerca ed applicazione a livello industriale di grande interesse attuale, con enfasi su aspetti legati all'energia ed all'ambiente.
At the end of the course, the student will be aware of which inorganic materials play a key role in research and industrial application fields of current great interest, with emphasis on aspects related to energy and environment.
La verifica dei comportamenti sarà oggetto della valutazione del colloquio orale previsto durante la prova di esame.
The acquired behaviours will be tested during the final oral exam.
Sono necessarie conoscenze di base di chimica generale, chimica inorganica e chimica fisica.
Basic knowledge of general chemistry, inorganic chemistry and physical chemistry is necessary.
Il docente fa uso di slide in inglese, ma lelezioni vengono tenute in italiano.
The lecturer uses slides in english, but lectures are held in italian.
Nel corso vengono prima introdotti alcuni concetti di base della chimica dello stato solido, della chimica strutturale e della cristallografia. Viene quindi presentata una rassegna dei metodi di sintesi e di processing. Si descrivono poi varie tecniche di analisi di materiali allo stato solido, evidenziando la loro complementarità: diffrazione di raggi X (cristallo singolo, polveri, total scattering); diffrazione di neutroni; microscopia elettronica (SEM, TEM) e diffrazione di elettroni; spettroscopia di assorbimento a raggi X (XANES/EXAFS); fluorescenza X (XRF); analisi di porosimetria; rassegna di altri metodi importanti per la chimica dei materiali. Intepretazione di diagrammi di fase.
Si passa infine a trattare varie classi di materiali, analizzandone gli aspetti strutturali di base, le proprietà chimico-fisiche, la reattività caratteristica e le applicazioni: metalli e leghe (con enfasi su acciaio); semiconduttori; ossidi (alluminio, ferro, titanio, zirconio, cerio); silice e vetri; zeoliti; metal-organic frameworks; applicazioni di materiali porosi in catalisi e separazione/stoccaggio di gas; materiali lamellari e chimica di intercalazione (con enfasi su materiali per batterie).
Basic concepts of solid-state chemistry, structural chemistry and crystallography are initially introduced. Various synthetic and processing methods are then reviewed. Next, various analysis techniques for solid-state materials are described, highlighting their complementarity: X-ray diffraction (single crystal, powders, thin films, total scattering); neutron and electron diffraction; electron microscopy (SEM, TEM); X-ray absorption spectroscopy (XANES/EXAFS); X-ray fluorescence (XRF); porosimetry; other methods relevant for materials chemistry are reviewed. Intepretation of phase diagrams.
Finally, various classes of materials are covered, analysing basic structural aspects, physical-chemical properties, characteristic reactivity and applications: metals and alloys (with emphasis on steel); semiconductors; oxides (aluminium, iron, titanium, zirconium, cerium); silica and glass; zeolites; metal-organic frameworks; application of porous materials in catalysis and gas separation/storage; layered materials and intercalation chemistry (with emphasis on materials for batteries).
Le slide delle lezioni saranno rese disponibili su elearning, insieme ai file contenenti le informazioni cristallografiche (crystallographic information file, CIF) delle strutture cristalline trattate a lezione.
I seguenti testi (reperibili presso le biblioteche dell'Ateneo) sono consigliati come riferimenti:
A. R. West, Solid state chemistry and its applications
P. M. Woodward, P. Karen, J. S. O. Evans, T. Vogt, Solid State Materials Chemistry
W. F. Smith and J. Hashemi, Foundations of Materials Science and Engineering – Available in Italian as Scienza e Tecnologia dei Materiali
V. Pecharsky and P. Zavalij, Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials
M. T. Weller, Inorganic Materials Chemistry
A. K. Cheetham and P. Day, Solid State Chemistry: Techniques
A. K. Cheetham and P. Day, Solid State Chemistry: Compounds
D. F. Shriver, P. W. Atkins and C. H. Langford, Chimica Inorganica
E. Moore and L. Smart, Solid State Chemistry: An Introduction
The slides shown during lessons will be made available on elearning, alongside with the crystallographic information files (CIFs) of the crystal structures treated during lectures.
The following textbooks (available in the University libraries) are suggested as references:
A. R. West, Solid state chemistry and its applications
P. M. Woodward, P. Karen, J. S. O. Evans, T. Vogt, Solid State Materials Chemistry
W. F. Smith and J. Hashemi, Foundations of Materials Science and Engineering – Available in Italian as Scienza e Tecnologia dei Materiali
V. Pecharsky and P. Zavalij, Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials
M. T. Weller, Inorganic Materials Chemistry
A. K. Cheetham and P. Day, Solid State Chemistry: Techniques
A. K. Cheetham and P. Day, Solid State Chemistry: Compounds
D. F. Shriver, P. W. Atkins and C. H. Langford, Chimica Inorganica
E. Moore and L. Smart, Solid State Chemistry: An Introduction
Non esistono variazioni per studenti non frequentanti. La frequenza al corso è comunque consigliata.
No variations for non-attending students. Attending the course is advised nonetheless.
L'esame consiste in una prova orale di durata compresa fra 30-45 minuti e volta a verificare la comprensione dei concetti trattati a lezione, con particolare attenzione alla capacità di fare collegamenti logici fra i vari argomenti incontrati nel corso. Il docente farà uso di alcune figure mostrate durante il corso come supporto alla discussione. Alcune domande potrebbero vertere su argomenti non direttamente trattati a lezione, ma che lo studente dovrebbe essere in grado di discutere sulla base dei concetti forniti dal corso.
The exam consists of a 30-45 minutes long oral examination aimed at verifying the understanding of concepts treated during classes, paying specific attention to the ability to link various topics encountered during the course in a logical manner. The lecturer will use figures shown during the course to support the discussion. Some questions could focus on topics not directly treated during lectures, but that the student should be able to discuss on the basis of the concepts provided by the course.
