OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L' insegnamento 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

L'insegnamento 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.

L’insegnamento contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030:

Obiettivo 4. Fornire un’educazione di qualità, equa ed inclusiva, e opportunità di apprendimento per tutti

Obiettivo 5. Raggiungere l’uguaglianza di genere ed emancipare tutte le donne e le ragazze

Obiettivo 9. Costruire un'infrastruttura resiliente e promuovere l'innovazione ed una industrializzazione equa, responsabile e sostenibile

Obiettivo 12. Garantire modelli sostenibili di produzione e di consumo.

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 attesi sono: comprendere e saper discutere criticamente i principali concetti associati alle tematiche affrontate durante lo svolgimento dell'insegnamento, 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 negli insegnamenti di Istituzioni di matematiche e Fisica generale con laboratorio.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni teoriche frontali.
La frequenza alle lezioni 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 dell' insegnamento, 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:

D.J. Shaw: Introduction to Colloid and Surface  Chemistry, Butterworth-Heinemann

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

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

CAMILLA COSTA (Presidente)

ANDREA REVERBERI

ANTONIO COMITE (Presidente Supplente)

ALBERTO SERVIDA (Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 25 settembre 2023

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame consiste in un colloquio orale.

L'esame orale è sempre condotto da due docenti di ruolo (o in casi limitati da un docente di ruolo e da un riconosciuto cultore della materia) ed ha una durata di circa 1 ora.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Lo scopo del colloquio è quello di valutare se lo studente ha acquisito i principali concetti associati alle tematiche affrontate durante lo svolgimento dell'insegnamento, se possiede la capacità di usarli in modo critico e se è in grado di applicarli a semplici situazioni reali.

Con queste modalità la commissione è in grado di verificare con sufficiente accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Nel caso la commissione ritenga che tali obiettivi non siano stati raggiunti, lo studente verrà invitato a ritirarsi.
Una volta proposto il voto, l'accettazione (o la richiesta di rifiuto) dovrà avvenire entro 1 giorno. Qualora lo studente rifiuti il voto, dovrà ripetere l'esame in un appello successivo.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Si richiede agli studenti che intendono sostenere l'esame di inviare sempre al docente una email di preavviso 5 giorni prima della data dell'appello.