STRUTTURISTICA CHIMICA

CODICE	80281
ANNO ACCADEMICO	2026/2027
CFU	6 cfu anno 1 SCIENZE CHIMICHE 11909 (LM-54 R) - GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE	CHEM-02/A
LINGUA	Italiano
SEDE	GENOVA
PERIODO	2° Semestre
MATERIALE DIDATTICO	AULAWEB

PRESENTAZIONE

L'insegnamento è dedicato alle tecniche di diffrazione utili allo studio di materiali solidi cristallini.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base sui principi teorici della diffrazione, sulle principali tecniche sperimentali ed il loro possibile utilizzo in modo che lo studente sia in grado di capire ed interpretare dati di diffrazione e risolvere semplici problemi cristallografici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento si propone di utilizzare i concetti teorici della diffrazione per analizzare e interpretare dati di diffrazione (sia da cristallo singolo che da polveri) da un punto di vista pratico e operativo. Al termine delle lezioni lo studente sarà in grado di comprendere e utilizzare le Tabelle Internazionali di Cristallografia, e avrà acquisito conoscenze utili per la caratterizzazione di materiali cristallini. In particolare ci si aspetta che lo studente sia in grado di conoscere le equazioni e le espressioni fondamentali della parte teorica (equazioni di Laue, legge di Bragg, fattore di scattering e fattore di struttura, densità elettronica) e che sappia descriverne/discuterne il significato. Ci si aspetta inoltre che sia in grado di capire ed interpretare correttamente dati strutturali, di analizzare uno spettro di diffrazione da polveri semplice, identificando le fasi presenti tramite indicizzazione e calcolo dei parametri di cella. Infine, lo studente avrà acquisito competenze pratiche su come condurre un affinamento strutturale, sia partendo da dati di cristallo singolo, sia da dati di polveri tramite il metodo di Rietveld.

PREREQUISITI

Non sono previsti requisiti specifici.

MODALITA' DIDATTICHE

L'erogazione avviene in maniera tradizionale, con lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Le lezioni teoriche sono intervallate da esercizi giudati ed esempi che sono svolti con il contributo di tutta la classe.

In aggiunta, potranno essere individuati argomenti, tra quelli non direttamente trattati a lezione ma in stretta relazione con il programma di insegnamento, quali materie di approfondimento da parte degli studenti. In tal caso, il lavoro di approfondimento e studio (sia individuale che di piccoli gruppi) sarà completato da un momento di presentazione e di discussione condiviso da tutta la classe.

Di norma le esperienze pratiche di laboratorio consteranno di esercitazioni al computer che si svolgeranno in aula per gruppi di studenti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

L'insegnamento vale 6 CFU, equivalenti a 150 ore di studio totali, così suddivise: 36 ore di lezioni in aula, 20 di esercitazioni pratiche o esercizi svolti in aula, 94 ore di studio individuale da parte degli studenti/studentesse.

PROGRAMMA

- Richiami di cristallografia elementare: Elementi di simmetria, reticoli cristallini, gruppi puntuali, gruppi spaziali. Piani e direzioni cristallografiche. Descrizione e uso delle Tabelle Internazionali di cristallografia.

- Teoria della diffrazione: Natura e produzione dei RX. Sicurezza e considerazioni pratiche. Diffrazione dei raggi X. Diffrazione di elettroni e neutroni (cenni). Diffrazione X da parte di un atomo: fattore di scattering. Diffrazione da parte di un reticolo: fattore di struttura. Geometria della diffrazione dei cristallli: equazioni di Laue, legge di Bragg, reticolo reciproco, sfera di Ewald.

- Tecniche sperimentali: Geometrie di diffrazione per campioni policristallini e per cristalli singoli. Preparazione del campione e strategie di acquisizione dati. Utilizzo delle banche dati cristallografiche.

- Risoluzione e affinamento strutturale: L’intensità dei picchi di diffrazione. La densità elettronica. Problema della fase. Metodi di risoluzione strutturale: sintesi di Patterson, metodi diretti.

- Interpretazione di dati di diffrazione da cristallo singolo (con particolare riferimento alle misure ottenute da diffrattometro automatico): indicizzazione, verifica della simmetria e delle regole di estinzione sistematica delle riflessioni. Affinamento strutturale a partire da un modello noto. Risoluzione strutturale “ab initio”.

- Interpretazione di uno spettro di polveri: metodi di indicizzazione, identificazione delle fasi presenti. Metodo di Rietveld e affinamento strutturale a partire da un modello noto.

- Esercitazioni pratiche: Metodi di indicizzazione da polveri e identificazione delle fasi presenti in un campione policristallino; affinamento strutturale col metodo di Rietveld; risoluzione strutturale “ab initio” utilizzando dati di intensita’ da monocristallo e affinamento della struttura.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Oltre al materiale delle lezioni, messo a disposizione su Aulaweb, sono consigliati i seguenti testi:

A. Immirzi, C. Tedesco, “La diffrazione dei cristalli” 2a Edizione. Cooperativa Universitaria Athena

C. Giacovazzo, H.L. Monaco, G. Artioli, D. Viterbo, G. Ferraris, G. Gilli, G. Zanotti, M. Catti “Fundamentals of Crystallography” Ed. C. Giacovazzo

M.F.C. Ladd, “Symmetry in molecules and crystals”

G.H.Stout, L.H.Jensen, “X-ray structure determination”, Macmillan Publishing Co, N.Y (1968)

V. K. Pecharsky, P. Y. Zavalij, “Fundamentals of powder diffraction and structural characterization of materials”

Kluwer Academic Press

Tabelle Internazionali di Cristallografia Vol.1-4

DOCENTI E COMMISSIONI

MARCELLA PANI

Ricevimento: Su appuntamento da concordare tramite e-mail; possibilità di incontro in presenza o su Microsoft Teams. Il docente si impegna a rispondere entro 5 giorni lavorativi dalla richiesta (art. 8 regolamento buone pratiche docenti).

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Secondo l'orario riportato qui

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Gli studenti possono scegliere tra due modalità di esame: 1) esame orale tradizionale sui vari argomenti trattati durante le lezioni. Di solito tre domande, di cui una sulla parte teorica, una sulle tecniche sperimentali, una sugli aspetti che riguardano l'interpretazione e analisi dei dati strutturali. 2) Una tesina di approfondimento su un argomento di cristallografia, concordato. Gli studenti che scelgono questa modalità di esame dovranno presentare una relazione scritta sull'argomento scelto, ed inoltre fare una presentazione orale. Durante la presentazione orale, dovranno essere pronti a rispondere a domande inerenti la presentazione. L'esame orale è sempre condotto da due docenti di ruolo e mediamente ha una durata di almeno 40-60 minuti.

Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame orale è volto alla verifica del raggiungimento di un adeguato livello di conoscenza degli argomenti trattati durante delle lezioni, della capacità di utilizzare la corretta terminologia unita alla coerenza di esposizione dei concetti. Per superare l'esame lo studente deve dimostrare: di aver acquisito i concetti della teoria della diffrazione; di conoscere le equazioni fondamentali e di saperle descrivere/spiegare; essere in grado di applicare le conoscenze teoriche all'interpretazione dei dati strutturali.

Viene valutata sia la capacità di ragionamento dello studente sia la sua abilità nella risoluzione di piccoli problemi teorici e/o pratici.

Con le modalità descritte nella sezione precedente, dato che almeno uno dei due docenti ha esperienza pluriennale di esami nella disciplina, la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare.

ALTRE INFORMAZIONI

Strumenti compensativi e misure dispensative Disabilità/Invalidità/Disturbo Specifico dell'Apprendimento

Le misure dispensative e gli strumenti compensativi servono a mettere gli studenti in condizione di raggiungere gli stessi obiettivi di apprendimento dei compagni di studio, non a facilitare l'esame.

L’utilizzo di strumenti compensativi e l’applicazione di misure dispensative devono essere preventivamente autorizzati dal Docente titolare dell'insegnamento in accordo con il Referente.

Per usufruire degli adattamenti in sede di esame compila il Modulo per la richiesta di adattamenti; la richiesta verrà inviata automaticamente dal sistema al docente titolare dell’insegnamento, al Referente della tua Scuola/Area/Dipartimento e in copia conoscenza al Settore; inoltre anche tu riceverai copia della richiesta inviata tramite e-mail.

Gli adattamenti di cui gli studenti possono usufruire sono i seguenti: