CHIMICA FISICA APPLICATA AI BENI CULTURALI - MOD. 2

L’insegnamento rientra tra le attività formative caratterizzanti del corso di laurea triennale in Scienze e Tecnologie per i Beni Culturali (CT60), e consente di acquisire la conoscenza e la comprensione delle basi della cinetica chimica e dei concetti principali della spettroscopia ultravioletta-visibile, infrarossa e Raman. La cinetica chimica studia la velocità delle reazioni e questa branca della chimica è importante per comprendere e descrivere i principali processi di alterazione dei beni culturali e nella valutazione dei materiali impiegati per la conservazione e il consolidamento dei manufatti artistici. Le conoscenze di spettroscopia sono essenziali per le/i laureate/i in CT60 in quanto la quasi totalità delle tecniche diagnostiche nel campo dei Beni Culturali sono di tipo spettroscopico.

I risultati di apprendimento attesi sono la conoscenza e la comprensione dei concetti presentati a lezione e la capacità di utilizzarli per risolvere problemi teorici e pratici. Inoltre, le/gli studentesse/studenti dovranno saper comunicare le conoscenze apprese e i risultati delle loro applicazioni utilizzando una terminologia appropriata.

I prerequisiti del corso sono gli obiettivi formativi degli insegnamenti di Istituzioni di Matematica con Esercitazioni e di Chimica Organica e Laboratorio. In particolare è opportuno che le/gli studentesse/studenti conoscano le basi del calcolo differenziale e integrale ed inoltre la nomenclatura e la struttura delle principali classi dei composti organici.

I contenuti del corso sono suddivisi in due parti: (1) cinetica chimica, (2) spettroscopia; all'inizio della prima lezione verrà fatta una breve presentazione del corso.

- PRIMA PARTE: CINETICA CHIMICA
Velocità di reazione. Leggi cinetiche e ordine di reazione. Principali tecniche sperimentali per monitorare lo stato di avanzamento di una reazione chimica. Metodo dell'isolamento. Metodo delle velocità iniziali. Equazioni cinetiche integrate e metodo dell'integrazione. Tempo di dimezzamento di un reagente. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura: equazione di Arrhenius. Meccanismi di reazione. Reazioni elementari e molecolarità. Reazioni elementari consecutive, opposte e parallele. Reazioni a catena. Catalisi. Catalisi omogenea. Catalisi enzimatica: legge di Michaelis-Menten.

- SECONDA PARTE: SPETTROSCOPIA
La radiazione elettromagnetica e lo spettro elettromagnetico. Stati energetici di una molecola libera e popolazione dei livelli. Spettroscopia ultravioletta-visibile (Uv-Vis): generalità. Il colore degli oggetti. Esempi di spettri Uv-Vis. Strumentazione. Legge di Lambert-Beer. Tipi di transizioni elettroniche. Cromofori e auxocromi. Bande di assorbimento caratteristiche di alcune classi di composti organici. Fluorescenza e fosforescenza. Diagramma di Jablonski. Generalità sulla spettroscopia infrarossa (IR). Vibrazione delle molecole biatomiche: il modello dell'oscillatore armonico. Le vibrazioni delle molecole poliatomiche: modi normali, transizioni vibrazionali e relative bande di assorbimento. Risonanza di Fermi. Strumentazione e preparazione del campione. Caratteristiche generali di uno spettro infrarosso e delle bande di assorbimento. Interpretazione degli spettri infrarossi. Bande di assorbimento IR caratteristiche di alcune classi di composti organici. Spettri infrarossi di alcuni materiali usati in arte e conservazione dei beni storico-artistici. Esercizi sull'interpretazione degli spettri infrarossi. Spettroscopia infrarossa in riflessione. Spettroscopia Raman: generalità e concetti base. Strumentazione. Confronto tra spettroscopia Raman e infrarossa. Esempi di spettri Raman. Applicazioni della spettroscopia Raman ai beni culturali.

Per lo studio e l’approfondimento della teoria:
• P. Atkins, J. De Paula, J. Keeler. Chimica Fisica, sesta ed. it., Zanichelli, Bologna, 2020.

In riferimento all'interpretazione spettrale:
• R. M. Silverstein, F. X. Webster, D. J. Kiemle, D. L. Bryce. Identificazione Spettrometrica di Composti Organici, terza ed., Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2016.
• R. M. Silverstein, C. G. Bassler, T. C. Morrill. Spectrometric Identification of Organic Compounds, fifth ed., John Wiley & Sons, Inc., New York, 1991.
• D. W. Mayo, F. A. Miller, R. W. Hannah. Course notes on the interpretation of infrared and Raman spectra, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2004.
• M. R. Derrick, D. C. Stulik, J. M. Landry. Infrared Spectroscopy in Conservation Science, The Getty Conservation Institute, Los Angeles, 1999.

Per ulteriori esercizi di cinetica chimica:
• A. Gambi. Esercizi di Chimica Fisica, Zanichelli, Bologna, 2013.

Per la parte di cinetica chimica il metodo di verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta mentre per la parte di spettroscopia l’esame è solo orale.

Lo scritto di cinetica chimica consiste in due esercizi da risolvere e due domande a cui rispondere. Il punteggio massimo assegnato ad ogni esercizio o domanda dipende dalla loro difficoltà. Tale prova mira a verificare l’acquisizione dei concetti presentati durante le lezioni e la loro applicazione. La durata della prova scritta è di novanta minuti ed è consentito soltanto l’uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di un formulario fornito dal docente. La prova scritta di cinetica chimica può essere sostituita da una prova scritta intermedia, da svolgersi dopo l’ultima lezione di cinetica.

La prova orale di spettroscopia consiste in una serie di domande riguardanti i contenuti del corso. Le prime due domande riguardano l’individuazione mediante spettri infrarossi della tipologia di materiali e/o composti impiegati nell’ambito dei beni culturali. Le/Gli studentesse/studenti dovranno dimostrare l’apprendimento degli argomenti trattati a lezione e la capacità di esporli in maniera formale. La prova orale di spettroscopia ha una durata di circa 40 minuti.

Il voto finale sarà determinato considerando i risultati ottenuti sia nella prova scritta di cinetica chimica che in quella orale di spettroscopia. In particolare, la parte relativa alla cinetica chimica avrà peso 1/3, mentre quella riguardante la spettroscopia avrà peso 2/3.

L’insegnamento è organizzato in lezioni frontali, comprensive di esercitazioni con risoluzione di problemi.

Nella piattaforma “Moodle” di Ateneo è presente tutto il materiale didattico proiettato durante le lezioni.

Italiano

LA STRUTTURA E I CONTENUTI DELL'INSEGNAMENTO POTRANNO SUBIRE VARIAZIONI IN CONSEGUENZA DELL'EPIDEMIA DI COVID-19.

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento:
Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA disabilita@unive.it.

scritto e orale