SCC0664 - MOLECULAR SPECTROSCOPY PART B

insegnamento

ID:

SCC0664

Durata (ore):

32

CFU:

SSD:

CHIMICA FISICA

Anno:

2024

Periodo di attività

Primo Semestre (23/09/2024 - 17/01/2025)

Obiettivi Formativi

L’insegnamento intende fornire allo studente conoscenze approfondite sui principali metodi spettroscopici e spettrometrici utilizzati per l’analisi della materia, in forma gassosa, liquida e solida. Questo permetterà al futuro laureato di padroneggiare la scelta della tecnica più adatta alla risoluzione di un problema, che può andare dalla semplice determinazione della purezza di un prodotto di sintesi, alla determinazione dei meccanismi che guidano una reazione chimica. Per la risoluzione di molti problemi di carattere pratico (nell’ambito della scienza dei polimeri, dei materiali metallici, di costruzione ma non solo) è importante conoscere le proprietà della superficie di un materiale. Il corso, avendo una forte connotazione chimico fisica, ha tra le sue principali caratteristiche quella di fornire informazioni su come utilizzare una stessa tecnica spettroscopica per discernere le proprietà del solido da quelle della sua superficie.
L’insegnamento è organizzato in due moduli:
1. MOLECULAR SPECTROSCOPY part A
2. MOLECULAR SPECTROSCOPY part B

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Al termine di questa attività formativa, lo studente sarà in grado di:
1. descrivere le metodologie spettroscopiche e regioni spettrali
2. analizzare i moti particellari implicati nelle transizioni spettroscopiche
3. discutere le regole di transizione
4. suddividere in sotto-problemi un problema chimico
5. Sintetizzare le informazioni sperimentali in un modello fisico coerente
6. Scegliere i metodi spettroscopici sulla base delle risposte richieste
7. Analizzare criticamente i risultati sperimentali
8. Esporre il processo logico che porta alle scelte investigative

Prerequisiti

Il corso prevede conoscenze e competenze di Meccanica quantistica.

Metodi didattici

Lezioni frontali (32 ore): introduzione e sviluppo teorico degli argomenti, esemplificato per mezzo di casi tipici.
Nel corso delle lezioni, gli studenti vengono spesso coinvolti mediante domande in modo tale da renderli maggiormente partecipi secondo i principi base dell'active learning nella sua modalità più elementare.
Verranno inoltre discussi e analizzati spettri di letteratura per far sviluppare agli studenti un modus cogitandi per l’assegnazione di una certa tecnica spettroscopica alla risoluzione di un problema.

Verifica Apprendimento

Prova orale sugli argomenti tenuti sia nella parte A che B del corso (durata 30 min).
Verranno poste allo studente 4 domande:
2 domande sulla sezione 1 del corso.
2 domande su un tema scelto dal docente tra le sezioni 2-7 del corso.

I criteri di valutazione considereranno:
1) la completezza delle conoscenze acquisite.
2) la capacità di descrivere in modo critico i vantaggi e gli svantaggi delle diverse tecniche spettroscopiche.
3) la capacità di indicare la spettroscopia più appropriata in diversi scenari proposti.
4) proprietà del linguaggio utilizzato.

Contenuti

4. Spettroscopia elettronica (8 h).
4.1. Spettri atomici e classificazione degli stati atomici. Spettri delle molecole biatomiche e stati elettronici. Struttura vibrazionale e rotazionale.
4.2. Molecole poliatomiche e stati elettronici. Cromofori. Struttura vibrazionale e rotazionale.
4.3. Fluorescenza e fosforescenza. Tempi di vita.
5. Laser e spettroscopia laser (4 h). Trattazione generale dei laser ed esempi di laser. Uso dei laser in spettroscopia: spettroscopie Raman, spettroscopie a molti fotoni, transitori ottici coerenti. Femtochimica.
6. Spettroscopia fotoelettronica. (8 h).
6.1. Processi di ionizzazione e teorema di Koopmans.
6.2. Spettroscopie UPS, XPS ed Auger.
6.3. Luce di sincrotrone e spettroscopie XAS e XES.
7. Spettroscopie a risonanza magnetica: principi e applicazioni (8 h).
7.1. Spettroscopia a risonanza magnetica nucleare (NMR).
7.2. Spettroscopia a risonanza paramagnetica elettronica (EPR)
8. Spettroscopia Mössbauer. (4 h)