Attraverso questo Corso lo studente imparerà a capire i meccanismi che regolano il comportamento degli elementi chimici nei sistemi solidi (litosfera), liquidi (idrosfera) e gassosi (atmosfera) che lo aiuteranno a comprendere i principali processi responsabili dell’origine ed evoluzione del nostro pianeta.

Contenuti:
La formazione degli elementi chimici nell’Universo: dal “Big Bang”alla nucleosintesi stellare. L'origine dell'universo. La formazione ed evoluzione delle stelle e delle galassie. Il diagramma HR di classificazione delle stelle. Abbondanza relativa degli elementi nell’Universo e nel Sistema Solare. Regola di “Oddo-Harkins”. Il frazionamento degli elementi nel sistema solare. La classificazione cosmochimica. Formazione ed evoluzione del sistema solare. Formazione ed evoluzione della Terra.
Struttura atomica della materia. Elementi ed isotopi . La carta dei nuclidi. I meccanismi di decadimento degli atomi radioattivi. Le leggi matematiche del decadimento radioattivo e la geocronologia. Classificazione geochimica e cosmochimica degli elementi. Comportamento geochimico dei vari gruppi di elementi che costituiscono le rocce terrestri: gli elementi alcalini e alcalino-terrosi; gli elementi di transizione, i lantanidi, gli attinidi. Rappresentazione delle composizioni chimiche di materiali geologici: elementi maggiori, minori ed in traccia. Cenni sulla struttura e composizione chimica della Terra e dei suoi serbatoi principali. Struttura e composizione del mantello terrestre. Eterogeneità del mantello litosferico ed astenosferico. Composizione del mantello inferiore. Struttura e composizione della crosta terrestre. Crosta oceanica e crosta continentale. Principali meccanismi di formazione della crosta nelle varie ere geologiche. Caratteristiche della crosta in funzione dell'ambiente geodinamico di formazione: crosta di margini divergenti, convergenti, intraplacca.
L'atmosfera terrestre. Componenti principali. Componenti non conservativi e principali cause della loro variazione. Origine ed evoluzione della composizione dell'atmosfera. L'effetto "serra" e l'incremento della CO2 nell'ultimo secolo. Meccanismi di sequestro della CO2.
L'idrosfera terrestre. Le proprietà dell'acqua. Caratteristiche fisico-chimiche delle acque naturali. Equilibri acquosi. L'acqua oceanica. Variazioni di salinità, clorinità, temperatura, densità e loro influenza sulla circolazione profonda. Composizione delle acque marine e fluviali. Elementi e gas conservativi e non conservativi. Fattori che influenzano la variazione degli elementi non conservativi.
Processi di weathering chimico e fisico nelle rocce esposte in superficie. Resistenza dei vari minerali ai processi di weathering chimico. Principali reazioni di weathering chimico: ossidazione, idrolisi, idratazione, dissoluzione, ionizzazione. Fattori ambientali che influenzano lo weathering. Dallo weathering all'origine delle rocce sedimentarie. Formazione dei suoli. Studio dei suoli per l'esplorazione geochimica. Profilo di un suolo. Riciclaggio chimico nei suoli. Variazione delle proprietà chimiche e fisiche nel profilo di un suolo. La classificazione dei suoli per l'esplorazione geochimica: pedalfer, pedocal, lateriti. Formazione di lateriti e bauxiti e loro importanza per l'estrazione mineraria. Distribuzione degli elementi economicamente importanti nei vari tipi di suoli.
La mobilità degli elementi nell'ambiente secondario. Fattori che influenzano la mobilità degli elementi: pH ed Eh. Reazioni redox. Celle elettrochimiche. Misura del potenziale redox. Diagrammi Eh-pH di stabilità dell'acqua. La solubilità degli elementi ed il pH di idrolisi. Diagrammi Eh-pH di stabilità del Fe, Cu, Mn.