Anno di corso: 1

Anno di corso: 2

Crediti: 6
Crediti: 6
Crediti: 12
Tipo: A scelta dello studente
Crediti: 11
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 30
Tipo: Altro

CHIMICA FISICA DEI MATERIALI

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2017/2018
Anno di corso: 
2
Anno accademico di erogazione: 
2018/2019
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
42
Prerequisiti: 

Matematica di base: algebra vettoriale e matriciale, operazione con i numeri complessi.

Elettromagnetismo

Termodinamica

Moduli

Metodi di valutazione

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

L'insegnamento prevede un esame scritto e una verifica dell'apprendimento orale. Il superamento della prova scritta (voto >18/30) è propedeutico all'ammissione alla prova orale. L'esame scritto deve essere superato nella stessa sessione in cui si sostiene l'esame orale. Sono oreviste due verifiche scritte durante il ciclo di lezioni, una intermedia a metà corso e una alla fine. Chi supera positivamente le due verifiche (voto > 18/30 in entrambe) è esentato dalla prova scritta per la corrispondente sessione.

L'esame scritto consiste in:
- risoluzione di problemi di simmetria puntuale e/o spaziale,
- determinazioe di parametri geometrici (distanze e angoli di legame) in stato solido,
- utilizzo della legge di Bragg e detrminazione di fattori di struttura.

L'esame orale mira a verificare le conoscenze acquisite riguardo
- i principi fisici delle tecniche di diffrazione, con particolare riguardo alle tecniche legate all'analisi con raggi X,
- il ruolo e gli effetti della presenza dei difetti nei solidi.

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Obiettivi fondamentali:
1) Presentare i concetti fondamentali legati alla simmetria nei cristalli;
2) Illustrare le conseguenze della presenza dei difetti nei solidi cristallini;

Conoscenze e capacità di comprensione. Al termine del corso lo studente conosce:
- i concetti fondamentali fisico/matematici legati alla simmetria nei cristalli;
- i principi fisici delle tecniche di diffrazione, in particolare riguardo l'analisi ai raggi X per la determinazione della struttura;
- le principali strutture compatte;
- le conseguenze della presenza dei difetti nei solidi;
- l’effetto dei difetti sulle proprietà funzionali dei materiali.

Conoscenze e capacità di comprensione applicate. Al termine del corso lo studente è in grado di:
- risolvere semplici problemi di geometria di stato solido;
- risolvere semplici problemi di strutturistica in stato solido;
- classificare i difetti in base alla loro caratteristiche;

Autonomia di giudizio. Al termine del corso, lo studente è in grado di:
- scegliere le condizioni di analisi più appropriate per risolvere la struttura di sistemi cristallini;
- correlare le proprietà strutturali dei materiali con quelle funzionali.

Abilità comunicative. Al termine del corso lo studente è in grado di:
- commentare i risultati di semplici problemi di strutturistica;
- illustrare i concetti fondamentali della diffrazione dei cristalli;
- descrivere l’effetto della presenza dei difetti nei sistemi cristallini.

Capacità di apprendere. Al termine del corso lo studente è in grado di:
- leggere le tabelle internazionali di cristallografia comprendendone le informazioni più significative;
- interpretare alcune semplici proprietà funzionali in base alla struttura dei solidi.

Contenuti

Termodinamica: miscele a più componementi: dalle soluzioni ideali ai diagrammi di fase complessi

Cristallografia: simmetrie, sistemi cristallini e gruppi spaziali. Esercizi sulla geometria cristallina

Diffrazione di raggi X: la legge di Bragg e il fattore di struttura. Esercizi sul calcolo del fattore di struttura

Difetti nei solidi

Programma esteso

COMPLEMENTI DI TERMODINAMICA

Le proprietà delle miscele semplici, soluzioni ideali e il concetto di attività. legge di Rault e legge di Henry. Principi di equilibrio termodinamico e regola delle fasi. Classificazione dei diagrammi di fase. Soluzioni regolari e diagrammi di fase binari di complessità varia.

STRUTTURA CRISTALLINA DEI SOLIDI IDEALI E METODI SPERIMENTALI DI DIFFRAZIONE

Solidi cristallini: struttura atomica e simmetria traslazionale. Cella elementare. Reticolo diretto e reticolo reciproco e loro proprietà geometriche. Operazioni ed elementi di simmetria cenni di teoria dei gruppi e gruppi di simmetria puntuali. Reticoli di Bravais. Gruppi di simmetria spaziali. Diffrazione di raggi X, elettroni e neutroni da parte dei cristalli. Legge di Von Laue e legge di Bragg. Sfera di Ewald. Fattore di diffusione atomico e fattore di struttura. Densità elettronica. Effetto del moto termico degli atomi. Simmetria strutturale ed estinzioni sistematiche. Cenni ai metodi sperimentali di diffrazione (metodo delle polveri). Tipi strutturali più importanti derivati dall'esagonale compatto e dal cubico compatto.

DIFETTI PUNTUALI ED ESTESI NEI SOLIDI

Natura dei difetti di punto (vacanze, interstiziali, coppie di Frenkel e coppie di Schottky) e termodinamica del loro processo di formazione. Mobilità ionica e conducibilità ionica nei solidi. Difetti estesi: difetti di sequenza, dislocazioni, bordi di grano. Proprietà principali delle dislocazioni.

Bibliografia consigliata

Dispensa fornite dai docenti

Immirzi “La diffrazione nei cristalli“, 2a edizione, Ed. John Wiley & Sons Ltd, 2001.

Giacovazzo, “Crystal diffraction", (Kluver 2002).

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezioni frontali (7 CFU) + esercitazioni in classe (1 CFU)