OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso intende fornire le conoscenza di base che permettono di comprendere i più importanti fenomeni interfacciali ed il comportamento dei sistemi colloidali, attraverso una esposizione semplificata delle teorie accreditate, un primo approccio alle tecniche strumentali di indagine e una descrizione elementare di alcune applicazioni industriali.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso intende fornire le conoscenza di base che permettono di comprendere i più importanti fenomeni interfacciali ed il comportamento dei sistemi colloidali, attraverso una esposizione semplificata delle teorie accreditate, un primo approccio alle tecniche strumentali di indagine e una descrizione elementare di alcune applicazioni industriali.

Gli obiettivi formativi sono stati espressamente predisposti a servizio del curriculum "Tecnologie Chimiche" del corso di laurea triennale "Chimica e Tecnologie Chimiche". Pertanto, pur essendo la materia di natura prettamente interdisciplinare, l'attenzione è principalmente focalizzata sugli aspetti, sia teorici che applicativi, più attinenti all'ambito chimico.

I risultati atttesi sono: comprendere e saper discutere criticamente i principali concetti associati alle tematiche affrontate durante lo svolgimento del corso, categorizzare e collegare i diversi fenomeni studiati, applicare le conoscenze acquisite a semplici situazioni reali, discriminare le variabili determinanti nei diversi processi.

PREREQUISITI

È necessario possedere le conoscenze di base fornite nei corsi Istituzioni di matematiche e Fisica generale con laboratorio.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni teoriche.
La modalità può essere in presenza o a distanza, tramite apposita piattaforma software, in base alle disposizioni dell'Ateneo..
La frequenza al corso è fortemente consigliata.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Generalità sui sistemi colloidali: definizione, classificazione, ruolo della superficie interfacciale, energia libera superficiale.

Interazioni intermolecolari (in particolare interazioni di Coulomb, di Keesom, di Debye e di London) e loro correlazioni con le proprietà elettriche delle molecole (cariche, momenti, polarizzabilità)

Interazioni interparticellari:
- interazioni attrattive di Van der Waals: teorie microscopiche (Hamaker) e macroscopiche (Lifshitz)
- interazioni elettrostatiche: meccanismi attraverso cui la superficie delle particelle può essere caricata; fenomeni elettrocinetici; teorie del doppio strato elettrico (EDL): Helmholtz-Perrin, Gouy-Chapman, Stern; profilo del potenziale elettrico all’interno dell’EDL, profili delle concentrazioni ioniche, fattori che controllano lo spessore dell’EDL, concentrazione critica di coagulazione
- interazioni steriche (sistemi colloidali stabilizzati tramite adsorbimento di polimeri)

Energia libera di interazione totale e stabilità dei sistemi colloidali; destabilizzazione di una dispersione colloidale; coagulazione; flocculazione reversibile

Esempio applicativo: pitture e vernici. Solventi, sostanze filmogene (in particolare lattici per idropitture), pigmenti; proprietà cinetiche: sedimentazione, moti Browniani, distribuzione di Perrin; proprietà reologiche: fluidi Newtoniani, fluidi non-Newtoniani, equazione di Einstein, effetti elettroviscosi, comportamenti reologici non ideali (Bingham, shear thickening, shear thinning; tixotropia), modificatori reologici

Fenomeni interfacciali:
- tensione superficiale, equazione di Laplace, fenomeni capillari
- tensione interfacciale, spreading e non-spreading, angolo di contatto, equazione di Young, equazioni di Wenzel e di Cassie-Baxter
- agenti superficiali, numero HLB, detergenti, emulsionanti
- interfasi, adsorbimento, equazione di Gibbs
- film monomolecolari (condensati, espansi, gassosi)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale di studio è fornito dal docente tramite le lezioni orali e tramite supporti caricati su aula web.
Poiché non sono reperibili testi di riferimento elementari che riproducano fedelmente i contenuti del corso, la frequenza alle lezioni, benché non obbligatoria, è fortemente consigliata in quanto facilita notevolmente la comprensione degli argomenti in programma e la successiva preparazione dell'esame.

Per consultazione:

J.N. Israelachvili: Intermolecular and Surface Forces, Academic Press

A.W. Adamson and A.P. Gast: Physical Chemistry of Surfaces, Wiley

H.J. Butt, K. Graf, M Kappl: Physics and Chemistry of Interfaces, Wiley