Ateneo - UPO

Il corso si propone di illustrare i principali aspetti teorici e applicativi (in particolare in problematiche di interesse inorganico, industriale, ambientale e biologico) dell’elettrochimica moderna sfruttando i collegamenti suggeriti dal carattere interdisciplinare della materia.

Verranno messe a disposizione le diapositive proiettate durante il corso. Si consiglia, per approfondimenti, il seguente testo:
Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, “Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications”, Wiley, 2000.

Fornire agli studenti la conoscenza dei principi teorici ed aspetti pratici della elettrochimica moderna e sviluppare la loro abilità di applicarli a semplici casi reali; fornire un lessico chimico appropriato agli argomenti del corso. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare la capacità di apprendere autonomamente ed il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati.

Chimica generale e inorganica, Matematica I e II, Chimica Fisica I e II

Lezioni frontali di teoria con discussione di esempi. Lo studente, inoltre, approfondirà uno degli argomenti della parte applicativa, a sua scelta per valutare la sua capacità di apprendere autonomamente, di comunicare e la capacità di giudizio.

Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso discussione collegiale.

Esame orale in cui allo studente verranno poste due domande (una riguardante la teoria generale delle tecniche elettrochimiche ed una riguardante una delle tecniche sviluppate durante il corso) sulla parte teorica del corso. Lo studente dovrà inoltre presentare uno degli argomenti della parte applicativa approfondito autonomamente, a sua scelta. A partire da tale esposizione il docente porrà delle domande specifiche per approfondire alcuni degli aspetti dell’argomento scelto dallo studente. Questo tipo di esame consente di valutare le conoscenze teoriche e la capacità di applicarle a semplici problemi. Inoltre consente di valutare le abilità comunicative, il senso critico e la capacità di apprendere in autonomia. Lo studente che avrà mostrato tutte le abilità e capacità elencate raggiungerà il punteggio massimo. Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base.

Il corso si propone di illustrare i principali aspetti teorici e applicativi dell’elettrochimica moderna sfruttando i collegamenti suggeriti dal carattere interdisciplinare della materia. In particolare si propone di (a) studiare le proprietà delle soluzioni elettrolitiche e dell'interfase elettrodica in condizioni di equilibrio (comportamento dell'interfase e sua struttura; equilibri elettrochimici) e in condizioni di non equilibrio (fenomeni di polarizzazione e sovratensioni di trasporto di materia, di trasferimento di carica e di reazione chimica); (b) illustrare le più importanti tecniche elettrochimiche per lo studio dei processi elettrodici e la loro utilizzo in problematiche di interesse inorganico, industriale, ambientale e biologico.
Parte teorica: Sistemi elettrochimici: definizioni e convenzioni. La regione interfasale: trasferimento elettronico all’interfase elettrodo-soluzione e sua cinetica; fenomeni di adsorbimento. Step successivi elettrochimici e chimici e loro combinazioni nei processi ossidativi e riduttivi. Trasferimento di massa e cinetica delle reazioni elettrochimiche sotto controllo di trasporto di materia. Tecniche elettrochimiche a corrente e a potenziale controllati: tecniche a rinnovo dello strato di diffusione (polarografia). Tecniche senza rinnovo periodico dello strato di diffusione (voltammetria). Altre tecniche: tecniche pulsate, tecniche idrodinamiche, stripping, elettrolisi esaustiva. La strumentazione elettrochimica. Esempi di applicazione delle tecniche studiate.
Applicazioni: in questa parte sarà affrontato lo studio delle applicazioni dell'elettrochimica in campo inorganico, industriale, ambientale, e biologico. In particolare:

Elettrochimica industriale. Celle elettrolitiche, Fattori influenzanti il processo elettrochimico, Electrorefining e electrowinning, Galvanistegia, Anodizzazione, Produzione cloro-soda, Processi alternativi per la produzione elettrochimica di soda ed ossidanti (ipoclorito, clorati, H2O2, O3, ecc.). Idrogeno e celle a combustibile. Processi elettrochimici organici: processo EHD-Monsanto

Corrosione: corrosion cell e descrizione dei vari tipi di corrosione, Termodinamica e corrosione, Misura della corrosione, Metodi di protezione dalla corrosione.

Electroremediation: Principi e celle, Electroremediation di metalli (Electrodialysis e electrowinning), Electroremediation di sostanze organiche, Electroremediation di suoli.

Applicazioni bio/mediche delle tecniche elettrochimiche: Rivelatori elettrochimici in cromatografia, Elettrodi ionoselettivi (ISE), Elettrodi a membrana liquida, Elettrodi a gas, Sonda lambda, Misura del pH gastroesofageo, Determinazioni dei gas disciolti e degli elettroliti (dialisi), Biosensori, Determinazione del glucosio nel sangue (glicemia).

Conoscenza e comprensione: Conoscenza delle basi teoriche e delle principali tecniche usate in elettrochimica; conoscenza delle principali applicazioni dell'elettrochimica in campo inorganico, industriale, ambientale, e biologico.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Abilità di applicare le conoscenze teoriche alla risoluzione di esercizi di elettrochimica ed all’interpretazione di dati sperimentali.

Autonomia di giudizio: Capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese.

Abilità comunicative: Capacità di esporre chiaramente con appropriato linguaggio un argomento approfondito autonomamente, sapendosi esprimere con adeguato linguaggio scientifico in maniera precisa, concisa e chiara

Capacità di apprendimento: Capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato e di approfondire autonomamente un’applicazione dell’elettrochimica.