CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI II E LABORATORIO

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE Corso di laurea magistrale in Chimica dei materiali Anno accademico 2017/ anno CHIMICA INORGANICA DEI MATERIALI II E LABORATORIO CHIM/03-7 CFU - 1 semestre Docente titolare dell'insegnamento GUGLIELMO GUIDO CONDORELLI guido.condorelli@unict.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Scienze Chimiche - V.le A. Doria 6 Telefono: Orario ricevimento: Tutti i giorni previa appuntamento OBIETTIVI FORMATIVI L obiettivo del corso è quello di sviluppare nello studente l attitudine alla progettazione, sintesi e studio dei materiali inorganici. A tale scopo è fornita un ampia panoramica delle metodologie di sintesi tradizionali di materiali inorganici policristallini e cristalli singoli. Particolare interesse è rivolto alle metodologie avanzate per la funzionalizzazione di substrati inorganici ed alle tecniche per la loro caratterizzazione. PREREQUISITI RICHIESTI Conoscenza dei contenuti di base della Chimica Inorganica e della Chimica Inorganica dei Materiali (primo corso) FREQUENZA LEZIONI Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale CONTENUTI DEL CORSO Metodi di Sintesi di materiali policristallini e monocristallini: Sintesi allo stato solido Generalità. Fattori che influenzano la velocità di reazione. Modello di Wagner.Metodi di mescolamento. Coprecipitazione.

2 Metodi combistivi. Riduzione carbotermica Sintesi Liquido-solido. Precipitazione da soluzione acquosa. Metodi sol-gel. Preparazione di zeoliti. Precipitazione da fusi. Metodo dei flussi. Metodi idrotermali e solvotermali. Crescita di cristalli. Crescita da soluzione: metodo da gel. Crescita da fusi: Metodo Czochralski, Bridgman- Stockbarger. Fusione a Zone. Fusione a fiamma (Verneuil). Sintesi gas-solido Trasporto da fase vapore. Sintesi da fase vapore assistite da liquidi (VLS). Modifica di strutture esistenti: composti intercalari. Elettroliti solidi. Sistemi a strutture aperte: metal orgaic framework (MOF) Deposizioni fisiche di film: evaporazione e sputtering Metodi avanzati di sintesi Ancoraggio covalente di monolayer organici su semiconduttori e ossidi. Reazione di idrosililazione del doppio legame. Reazioni di ciclo-addizione. Preparazione e funzionalizzazione di Si poroso Funzionalizzazione di ossidi e nano particelle. Applicazioni dei materiali funzionalizzati. Tipologie di Materiali e applicazioni Materiali magnetici. Proprietà Magnetiche. Effetto della temperatura: legge di Curie-Weiss. Materiali magnetici. Metalli e leghe. Ossidi di metalli di transizione. Manganiti. Ferriti. Nanomagneti e magneti molecolari Materiali per applicazioni ottiche: Proprietà ottiche. Luminescenza e fosfori. Materiali per Laser e LED. Metalli e leghe. Preparazione dei metalli. Leghe dell acciaio. Leghe superelastiche ed a memoria di forma Esperienze di Laboratorio 1)Sintesi di materiali ceramici mediante coprecipitazione e reazione allo stato solido. Sintesi di CaMnO3, La0.85Sr0.15MnO3 e La0.7Sr0.3MnO3. Caratterizzazione XRD. 2) Sintesi da soluzione di nanomateriali. Sintesi di nanoparticelle magnetiche di Fe3O4 e separazione magnetica. 3) Caratterizzazione FTIR di Si monocristallino. Determinazione quantitativa dell ossigeno interstiziale nel Si(100) CZ. 4) Preparazione di film mediante Sputtering. Sputtering mediante plasma DC di strati di Au. 5) Funzionalizzazioni di superficie. Funzionalizzazione di nanoparticelle di Fe3O4 con acidi fosfonici. Caratterizzazione FTIR. 6 ) Funzionalizzazioni di superficie. Funzionalizzazione di Si CZ con monolayer organici mediante reazione di idrosililazione. Caratterizzazione XPS.

3 TESTI DI RIFERIMENTO Slides delle lezioni disponibili sul sito: Anthony R. West, Solid State Chemistry and its Applications, second edition Wiley, 2014 PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 * Reazioni allo stato solido slides delle lezioni; testo 2, capitolo 4 2 * Sintesi da liquido slides delle lezioni; testo 2, capitolo 4 3 Crescita di cristalli singoli slides delle lezioni; testo 2, capitolo 4 4 * Trasporto da fase vapore slides delle lezioni; testo 2, capitolo 4 5 * Metodi PVD: evaporazione slides delle lezioni 6 * Metodi PVD: sputtering slides delle lezioni 7 * Proprietà magnetiche dei materiali slides delle lezioni; testo 2, capitolo 9 8 * Materiali magnetici e loro applicazioni slides delle lezioni: testo 2, capitolo 9 9 Nanomagneti e magneti molecolari slides delle lezioni 10 Composti intercalari e sistemi a strutture aperte slides delle lezioni; testo 2, capitolo 4 11 * Funzionalizzazione di Semiconduttori. Reazioni su Si e Ge slides delle lezioni 12 Funzionalizzazione di dielettrici e ossidi metallici slides delle lezioni 13 Materiali per applicazioni ottiche slides delle lezioni; testo 2, capitolo * Leghe metalliche. Regole di solubilità e acciai slides delle lezioni 15 Leghe superelastiche e a memoria di forma slides delle lezioni 16 * Esperienze di laboratorio slides delle lezioni * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

4 MATERIALE DIDATTICO Slides su: VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO Colloquio orale DATE DEGLI APPELLI Fuori corso PROVE IN ITINERE Non ci sono prove in itinere PROVE DI FINE CORSO Colloquio orale ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI Descrivere i metodi di sintesi allo stato solido Descrivere i fattori che influenzana la nucleazione e la crescita del prodotto nelle sintesi allo stato solido. Descrivere i metodi di sintesi da soluzione Descrivere le sintesi da fuso Discutere i meccanismi che determinano l'ordine ferromagnetico e antiferromagnetico Discutere le proprietà magnetiche delle ferriti.

5 Discutere le proprietà magnetiche delle manganiti. Descrivere il laser a Rubino. Discutere le regole di solubilità nelle leghe.