2020/2021

2021/2022

DM270

GEO/06 (MINERALOGIA)

DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA E DELL'AMBIENTE

SCIENZE GEOLOGICHE APPLICATE

PERCORSO COMUNE

2°

Primo Semestre (04/10/2021 - 14/01/2022)

6

48 ore di attività frontale

ITALIANO

ORALE

TARANTINO SERENA CHIARA (titolare) - 3 CFU
TARANTINO SERENA CHIARA (titolare) - 3 CFU

Fondamenti di termodinamica, chimica dei materiali e cristallografia, nozioni di base sulle principali tecniche di caratterizzazione dei materiali allo stato solido, inclusa la diffrazione da materiali cristallini ed amorfi.

Il corso intende fornire i concetti e gli strumenti necessari per: i) comprendere la complessità strutturale dei solidi inorganici e di come questa si rifletta sulla reattività allo stato solido e sulle proprietà fisiche dei materiali; ii) valutare l’importanza delle materie prime e dei materiali nel contesto socio-economico globale e iii) riconoscere e interpretare le sfide poste dallo sviluppo sostenibile alla scienza dei materiali.
Il programma comprenderà casi di studio, discussi anche nel contesto della complessità strutturale dei materiali, dei meccanismi fisico-chimici, delle metodologie interpretative dei processi e nel contesto socio-economico e ambientale.

Mod. 1
Principi di cristallochimica. Cristallochimica inorganica: legame in cristalli inorganici, raggi ionici e regole di Pauling. Derivazione delle strutture cristalline da impaccamenti compatti di sfere. Rappresentazione di cristalli in termini di poliedri di coordinazione. Cristalli reali. Soluzioni solide e proprietà di miscela. Solubilità parziale e lacune di miscibilità. Processi di essoluzione. Processi di ordine-disordine. Trasformazioni di fase: aspetti termodinamici e cinetici. Transizioni strutturali di fase di tipo distorsivo e ricostruttivo. Relazioni di simmetria tra strutture cristalline correlate. Teoria di Landau delle transizioni di fase continue. Domini e cristalli geminati. Domini antifase. Reazioni topotattiche. La famiglia delle perovskiti. Strutture ottaedriche e tetraedriche. Strutture di silicati.

Mod. 2
Materiali, energia e sostenibilità. Sviluppo sostenibile: definizioni, evoluzione del concetto e obiettivi. Il consumo di risorse e il ciclo di vita dei materiali. Materiali critici. Economia circolare dei materiali. Sostenibilità e design dei materiali. Casi di studio.

Il corso si compone di lezioni frontali, di esercitazioni pratiche guidate mirate all’applicazione dei concetti teorici presentati nonché di lezioni interattive che prevedono l'utilizzo di software e database cristallografici.

A. Putnis, Introduction to mineral sciences, Cambridge University Press, 1992
A.R. West, Basic solid state chemistry, Wiley, 1984
S.E. Kesler and A.C. Simon, Mineral Resources, Economics and the Environment, Cambridge University Press, 2015
M.F. Ashby, Materials and the Environment Eco-Informed Material Choice, Butterworth-Heinemann, 2009
Saranno forniti: le presentazioni delle lezioni, articoli e reviews.

Per la prova d’esame, il candidato dovrà presentare un seminario di approfondimento integrato da letture specifiche su un argomento attinente alle tematiche del corso o a casi di studio concordati coi docenti. Alla relazione seguirà un breve colloquio orale atto a dimostrare di avere acquisito una buona conoscenza delle tematiche trattate durante il corso.

Per la prova d’esame, il candidato dovrà presentare un seminario di approfondimento integrato da letture specifiche su un argomento attinente alle tematiche del corso o a casi di studio concordati coi docenti. Alla relazione seguirà un breve colloquio orale atto a dimostrare di avere acquisito una buona conoscenza delle tematiche trattate durante il corso.