CHIMICA MACROMOLECOLARE
Anno accademico 2021/2022 - 3° annoCrediti: 6
SSD: CHIM/05 - SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI POLIMERICI
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 103 di studio individuale, 35 di lezione frontale, 12 di esercitazione
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
Il corso si propone di illustrare gli aspetti meccanicistici, cinetici e produttivi dei materiali polimerici, correlandone le proprietà chimico-fisiche alle proprietà molecolari.
Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): conoscenza dei principali aspetti chimici e fenomenologici relativi alla sintesi di polimeri e delle correlazioni struttura-proprietà;
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): essere in grado di sviluppare processi di sintesi chimica in relazione alla tipologia dei polimeri da ottenere ed il loro utilizzo. Sviluppo delle conoscenze utili all’applicazione di differenti tecniche strumentali/analitiche utili alla determinazione delle proprietà polimeriche;
Autonomia di giudizio (making judgements): consentire la valutazione oggettiva delle proprietà chimico-fisiche dei polimeri correlate alle metodologie di preparazione ed ai campi di applicazione degli stessi;
Abilità comunicative (communication skills): sviluppare e/o migliorare le capacità di esporre concetti scientifici anche complessi implementando le terminologie tecniche adatte ai materiali polimerici;
Capacità di apprendimento (learning skills): Applicare tecniche e modelli teorici per la risoluzione dei problemi della chimica macromolecolare.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali (5CFU) ed esercitazioni (1 CFU). Al fine di finalizzare meglio ogni singola lezione anche in relazione della preparazione e/o livello di attenzione degli studenti, durante lo svolgimento delle lezioni viene instaurata una interazione didattica/conoscitiva con gli studenti.
Le esercitazioni prevedono la risoluzione, sia guidata sia autonoma, di esercizi di natura chimica e relativi alla sintesi di polimeri, sfruttando anche le tecniche di retrosintesi e di problem-solving.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
Conoscenza relative alla Chimica Organica, Inorganica ed Analitica
Frequenza lezioni
La frequenza è obbligatoria
Contenuti del corso
Struttura dei polimeri: Nomenclatura e Analisi costituzionale; Relazione Struttura-Proprietà; Analisi configurazionale; microtatticitá e analisi NMR; Analisi conformazionale delle macromolecole allo stato solido e simmetrie elicoidali.
Masse molecolari dei polimeri, grado di polimerizzazione e polidispersione. Principali monomeri per la sintesi di polimeri.
Meccanismi e cinetiche nella sintesi di polimeri e copolimeri ottenuti mediante polimerizzazione a stadi ed a catena, in fase omogenea ed eterogenea.
Processi di produzione dei polimeri ed esempi di preparazione industriale. Cenni sui materiali polimericí più comuni.
Testi di riferimento
- Dispense delle lezioni
- Fondamenti di scienza dei polimeri. AIM autori vari, Pacini Editore
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Evoluzione del concetto di macromolecola | Dispense delle lezioni |
| 2 | Nomenclatura e Analisi costituzionale dei polimeri | - Dispense delle lezioni - Fondamenti di scienza dei polimeri |
| 3 | Relazione Struttura-Proprietà delle principali classi di materiali polimerici | - Dispense delle lezioni - Fondamenti di scienza dei polimeri |
| 4 | Analisi configurazionale: sistemi vinilici, 1,2 vinilidenici e dienici, microtatticitá e analisi NMR | - Dispense delle lezioni - Fondamenti di scienza dei polimeri |
| 5 | Polimerizzazioni con meccanismo a catena: Radicalica, Anionica e Cationica, Polimerizzazioni coordinative con catalizzatori Ziegler-Natta, ossidi metallici e metalloceni | - Dispense delle lezioni - Fondamenti di scienza dei polimeri |
| 6 | Polimerizzazioni per apertura di cicli | - Dispense delle lezioni - Fondamenti di scienza dei polimeri |
| 7 | Polimerizzazioni a stadi: polimerizzazione a stadi lineare ed a stadi polifunzionale | - Dispense delle lezioni - Fondamenti di scienza dei polimeri |
| 8 | Copolimerizzazione | - Dispense delle lezioni - Fondamenti di scienza dei polimeri |
| 9 | Processi di produzione dei polimeri e alcuni esempi di preparazione industriale: In massa, in soluzione e polifasiche (in emulsione, in sospensione, interfacciale e Dispersione). | - Dispense delle lezioni |
| 10 | Cenni sui più usatí materiali polimericí: Poliolefíne, polivinili, polidieni, poliesteri, poliammidi, polieteri, poliureatani, poliimmidi e resine | - Dispense delle lezioni |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento verrà effettuata tramite pre-verifica scritta ed esame orale.
Si potrà accedere all'esame orale solo dopo aver superato la prova scritta, dove si dovranno risolvere alcuni esercizi riguardanti la sintesi di polimeri. Si supererà la prova scritta con almeno 4 esercizi di sintesi esatti.
Durante l'esame orale lo studente dovrà dare prova di aver maturato il concetto di macromolecola/polimero e le proprietà a questi associate, riuscendo a correlare la struttura (omopolimero, copolimero, tatticità, etc.), e la relativa modalità di sintesi, con le proprietà correlate (massa molecolare, polidispersità, campi di applicazione). Inoltre, lo studente dovrà essere in grado di trattare i processi cinetici di polimerizzazione, correlandoli con le metodiche di polimerizzazione usate. Maggiori delucidazioni verranno date dal docente durante le lezioni, le esercitazioni e le simulazioni di esame.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche mediante piattaforma telematica (Teams o altro), qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Struttura dei polimeri: Nomenclatura e Analisi costituzionale;
Relazione Struttura-Proprietà;
Analisi configurazionale;
microtatticitá e analisi NMR;
Analisi conformazionale delle macromolecole allo stato solido e simmetrie elicoidali.
Masse molecolari dei polimeri, grado di polimerizzazione e polidispersione.
Meccanismi e cinetiche nella sintesi di polimeri e copolimeri ottenuti mediante polimerizzazione a stadi ed a catena, in fase omogenea ed eterogenea.
Processi di produzione dei polimeri ed esempi di preparazione industriale.
domande sulla sintesi dei polimeri più comuni.