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Anno Accademico 2007/08
01GXNGI
Chimica delle superfici
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Fisica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Garrone Edoardo ORARIO RICEVIMENTO     4 0 0 0 6
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
CHIM/02 4 C - Affini o integrative Cultura scientifica, umanistica, giuridica, economica, socio-politica
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso analizza in dettaglio gli aspetti fisico-chimici delle superfici e delle interfacce, descrivendo i tipi di tecniche sperimentali in grado di fornire informazioni sulle proprietą strutturali, morfologiche e fisiche delle superfici
Programma
Introduzione al concetto di superficie. Importanza delle superfici in catalisi e sensoristica. Superfici ideali e reali. I fenomeni di: adsorbi-mento, assorbimento, rilassamento superficiale, ricostruzione superficiale, formazione di composti.
Riassunto di Chimica dal punto di vista meccanico quantistico. La tavola periodica, gli orbitali. I programmi risolutori del problema QM. I concetti chimici come descrittori dei risultati ab initio. I legami: covalente omopolare, covalente ionico, dativo. Elettronegativitą. Ibrida-zione. I sistemi cristallini. Ripasso sugli indici di Miller e sistemi cristallini compatti.
Cristalli ionici: energia reticolare con il modello di Madelung; ciclo di Born-Haber. Il caso dei cristalli di gas raro. Potenziali interatomici di Buckingham e di Lennard-Jones. Il rilassamento superficiale in questi casi Il caso del cristallo ionico (NaCl). Rilassamento superficiale e ricostruzione relativo. Morfologia di aggregati metallici - nanoparticelle Le superfici metalliche estese. Facce pił comunemente esposte. Celle elementari superficiali Tecniche sperimentali per lo studio di superfici metalliche: il LEED, il microscopio ad emissione di campo, AFM, STM Le strutture superficiali regolari formate in seguito ad adsorbimento. Il caso di CO su metalli
Metodi sperimentali per lo studio di superfici 'reali' non infinitamente estese: cenni su spettroscopia Infrarossa, Raman, NMR, EPR, UV-Vis Seminario di spettroscopia Infrarossa
Studio della superficie di sistemi fortemente ionici: il caso di MgO. Spettri UV di tipo eccitonico e l'esistenza di tre tipi di ioni ossigeno Spettri EPR di superossido e valutazione delle costanti di Madelung di superficie
Approccio frattale alla descrizione di superfici: autosimilaritą, dimensione frattale
Sistemi porosi disordinati: il Silicio poroso Sistemi porosi ordinati: le zeoliti Sistemi a mesoporositą controllata: le silico allumine MCM-41
L'adsorbimento: generalitą. Fisisorzione e chemisorzione. Complesso attivato. Adsorbimento localizzato e no. Osservabili in gioco. Iso-terme, isobare, isocore Approccio del gas bidimensionale Isoterma di Hill- de Boer. Siti localizzati: il modello di Langmuir. Il silicio poro-so.

L'ossidrile della silice come sistema adsorbente ideale. Esercitazioni numeriche sull'isoterma di Langmuir.

Esercitazione in laboratorio su tecniche infrarosse Eterogeneitą strutturale: approccio dell'isoterma locale. Isoterma di Freundlich e di Temkin.
Calorimetria. Definizione dei vari calori di adsorbimento. Andamento del calore di adsorbimento in funzione del ricoprimento nei vari casi
Eterogeneitą indotta: somiglianza con il problema di Ising. Soluzioni di campo medio: l'isoterma di Fowler-Guggenheim. Paragone con la soluzione di Onsager
I fenomeni di fisisorzione di vapori. Modello BET e misura dell'area superficiale
Legame con il problema della misura e della dimensione frattale. Esercitazioni numeriche sul modello BET
Esercitazione allo strumento BET e allo spettrometro UV La condensazione capillare e i fenomeni di isteresi
L'equazione di Kelvin Sistemi microporosi. Il grafico t, il metodo Harkins e Jura Approfondimenti su descrizione frattale e Film di Lan-gmuir-Blodgett
Laboratori e/o esercitazioni
Le esercitazioni consistono in problemi da effettuarsi da parte degli studenti con la supervisione del docente.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2007/08
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