Chimica Dei Solidi E Laboratorio 2025/2026

Il Corso si articola in due sezioni: 6 CFU di Chimica dei Solidi e 3 CFU di Laboratorio.

La parte di Chimica dei Solidi è articolata in 5 parti: una prima parte sulle strutture cristalline (8 h); una seconda parte sui difetti puntuali ed estesi (16 h); una terza parte sulla diffrazione di onde da parte dei reticoli (4 h); una quarta parte sulle proprietà elettroniche dei solidi (10 h); una quinta parte sui processi chimici di superficie e allo stato solido (10 h). I programmi dettagliati sono:

CHIMICA DEI SOLIDI

PRIMA PARTE (8 h) - Solidi cristallini. Reticoli di Bravais. Indici di Miller. Strutture cristalline dei materiali metallici. Strutture compatte (fcc, hcp). Solidi ionici: ciclo di Born-Haber, espressione di Born-Landé, costante di Madelung. Raggi ionici e limiti di stabilità. Strutture di CsCl, NaCl, ZnS, fluorite. Spinelli, fattore di inversione ed energia di stabilizzazione del campo cristallino (CFSE). Perovskiti. Solidi covalenti. Allotropia.

SECONDA PARTE (16 h) - Difetti puntuali. Concentrazione di equilibrio di difetti puntuali. Conducibilità ionica. Elettroliti solidi (sonda lambda). Centri di colore.

Difetti di linea. Dislocazioni, vettore di Burgers, sistemi di scorrimento, interazioni tra dislocazioni, interazioni dislocazioni-difetti puntuali.

Difetti di superficie: difetti di impilamento (stacking faults), geminazione (twins), bordi di grano a basso e alto angolo. Reticoli a siti coincidenti.

Difetti di volume: inclusioni, precipitati, porosità.

Interazioni tra difetti estesi: interazioni dislocazioni-bordi di grano (legge di Hall-Petch), interazione dislocazioni-precipitati (Zener drag).

TERZA PARTE (4 h) - Diffrazione di onde da parte dei reticoli cristallini. Reticolo reciproco. Sfera di Ewald. Intensità della radiazione diffratta. Fattore di struttura.

QUARTA PARTE (10 h) -  Generalità sulle proprietà elettroniche dei solidi. Elettrone in una scatola. Gas di Fermi a 0 K. Gas di Fermi a T > 0 K. Capacità termica del gas di elettroni. Conducibilità elettrica e legge di Ohm. Elettrone in un potenziale periodico. Teoria delle bande. Emissione termoionica e funzione lavoro.

Semiconduttori. Livelli di Fermi nei semiconduttori. Conducibilità elettrica nei semiconduttori.

QUINTA PARTE (10 h) - Isoterme di adsorbimento. Reazioni chimiche sulle superfici di solidi. Cinetiche unimolecolari e bimolecolari. Meccanismi di Langmuir-Hinshelwood (LH) e di Eley-Rideal (ER). Esempi di catalisi eterogenea. Proprietà catalitiche di ossidi semiconduttori.

Movimenti di atomi. Reazioni controllate dalla diffusione. Reazioni di opacizzazione (tarnish reactions). Altri esempi di reazioni tra solidi.

LABORATORIO (26 h)

Lezioni frontali sulle tecniche per la caratterizzazione dei solidi (20h): SEM (Scanning Electron Microscopy), EDX (Energy Dispersion X-Ray Spectroscopy), CL (Cathodo-luminescence), IR (Infra Red) spectroscopy, RAMAN spectroscopy, XRD (X-ray Diffraction), XRF (X-ray Fluorescence), SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry).

Esperienze di Laboratorio (6 h) su tecniche di spettroscopia ottica (Raman) e analisi morfologica (SEM).