- Oggetto:
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TECNICHE ELETTROCHIMICHE: TEORIA ED APPLICAZIONI
- Oggetto:
Electrochemical Techniques: Theory and Applications
- Oggetto:
Anno accademico 2021/2022
- Codice attività didattica
- MFN0261A
- Docente
- Carlo Nervi (Titolare)
- Corso di studio
- Laurea Magistrale in Chimica dell'Ambiente D.M. 270 (1° anno)
- Anno
- 1° anno
- Periodo
- Secondo Semestre
- Tipologia
- Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 5
- SSD attività didattica
- CHIM/03 - chimica generale e inorganica
- Erogazione
- Mista
- Lingua
- Italiano
- Frequenza
- Obbligatoria
- Tipologia esame
- Orale
- Tipologia unità didattica
- modulo
- Insegnamento integrato
- ANALISI INORGANICA E ELETTROCHIMICA CON LABORATORIO (MFN0261)
- Prerequisiti
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Il modulo di questo insegnamento, articolato in lezioni teoriche, esercitazioni pratiche ed attività di laboratorio, si pone un l'obiettivo di fornire una solida preparazione culturale sui fondamenti, le proprietà e le applicazioni dell'elettrochimica, che permettono di comprendere la conversione fra le diverse forme di energia che coinvolgono il movimento di elettroni (celle fotovoltaiche e fotocatalisi/fotosintesi artificiale, fuel cells), ed al suo stoccaggio (pile e accumulatori)
The modulo of this teaching, consisting of lectures, practical exercises and laboratory activities, has the objective to provide a solid cultural about fundamentals, properties and applications of electrochemistry, that allows understanding energy conversions that involves electrons (photovoltaic cells, photocatalysis/artificial photosynthesis, fuel cells), and energy storage (batteries anc accumulators).
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento, gli studenti dovranno padroneggiare le più importanti tecniche elettrochimiche, saper scegliere criticamente le tecniche più opportune per la risoluzione di problemi analitici e meccanicistici ed applicarle in autonomia, ampliare la manualità di laboratorio e le capacità interpretative, ponendo particolare attenzione alle applicazioni ambientali.
At the end of the teaching students will have to demonstrate to have a good command of the most important electrochemical techniques, criticism knowledge about how to choose the most appropriate techniques to solve analytical and reaction mechanism problems and apply them in autonomy, increased manual and interpretive skills in laboratory, paying a special attention to environmental applications.
- Oggetto:
Programma
- Concetti di base delle tecniche elettrochimiche (come preparare una misura in soluzione, varie tipi di elettrodi di lavoro, counter e riferimento, e strumentazione). Trasporto di materia in soluzione e teoria dei processi elettrochimici, equazione di Nernst, concetto cinetico del trasferimento eterogeneo di elettroni, ed equazione di Butler-Volmer. Reazioni chimiche omogenee associate, modifica del responso voltammetrico e studio di specie chimiche reattive all'elettrodo. Reversibilità/irreversibilità elettrochimica e chimica e meccanismi elettrochimici.
- Panoramica delle tecniche elettrochimiche (Cronoamperometria, polarografia, voltammetria ciclica, onda quadra), con l'impiego della "Digital Simulation" (simulazione al calcolatore), con il duplice scopo a) didattico (aiuta a comprendere intimamente i concetti e le equazioni e a trasferirli al dato sperimentale), e b) di ricerca (convalida i meccanismi elettrochimici, estraendo i parametri termodinamici e cinetici).
- Cenni alle tecniche basate sul concetto di impedenza.
- Applicazioni nel campo del risparmio energetico, sviluppo sostenibile e razionale sfruttamento delle risorse dell'ambiente: Elettrochemiluminescenza (OLED), celle solari classiche e di terza generazione (DSSC), cenni alle celle "tandem" ed alla riduzione della CO2. Batterie ed accumulatori.
- Fundamentals of electrochemical techniques (how to prepare a measurement in solution, various kinds of working, counter and reference electrodes, and instrumentation). Mass transport in solution and theory of electrochemical processes, Nernst equation, kinetic concept of heterogeneous electron transfer, and Butler-Volmer equation. Associated homogeneous chemical reactions, changes of the voltammetric response and investigation of chemical species reactive at the electrode. Chemical and electrochemical reversibility/irreversibility and electrochemical mechanisms.
- Overview of electrochemical techniques (chronoamperometry, polarography, cyclic voltammetry, square wave) using "Digital Simulation" (computer simulation) with a double aim for a) didactic (it helps the intimate understanding of concepts and equations and their transfer to the experimental data); and b) research (it validates electrochemical mechanisms, by extracting thermodynamic and kinetic parameters).
- Hint on impedance-based techniques.
- Applications in the field of energy-saving, sustainable development and rational exploitation of environmental resources: Electrochemiluminescence (OLED), classic and third generation (DSSC) solar cells; hint to tandem cells and to reduction of CO2.
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Modalità di insegnamento
La presenza a lezione è facoltativa mentre quella ai laboratori ed alle esercitazioni è obbligatoria.
Il corso è erogato in modalità ibrida (in presenza e a distanza) sincrona. Il link a cui collegarsi per le lezioni in modalità a distanza sincrona è:Modulo 2: https://unito.
webex.com/meet/carlo.nervi Le lezioni saranno registrate e pubblicate su Campusnet e moodle; le attività di laboratorio e di esercitazione saranno svolte in presenza nel periodo riportato nel calendario relativo al secondo semestre 2021.
Attendance at lectures is optional, while it is mandatory at the laboratory and exercises.
The course is delivered in synchronous hybrid mode (face-to-face and remote). The link to connect in synchronous distance mode is:Module 2: https://unito.
webex.com/meet/carlo.nervi The lessons will be recorded and published on Campusnet and moodle; the laboratory and exercise activities will be carried out in presence in the period reported in the calendar for the second half of 2021.
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Modalità di verifica dell'apprendimento
Prova orale relativa agli argomenti trattati. Valutazione in trentesimi.
Gli studenti sono tenuti a seguire le esercitazioni con il simulatore.
Ciascun modulo richiede una valutazione delle conoscenze acquisite dallo studente e fa riferimento ad uno specifico docente. Le domande sono principalmente mirate a verificare la comprensione delle basi teoriche e applicativo-pratiche. Sono previste 2-3 domande che possono essere sia di carattere teorico che pragmatico (risoluzione di problemi e/o casi reali).
Parametri di valutazione generali: comprensione delle basi chimico-analitiche delle diverse tecniche, capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza; capacità di ragionamento critico sullo studio realizzato; qualità dell'esposizione; competenza nell'impiego del lessico specialistico.
ESAMI A DISTANZA: Esame orale in remoto (webex) sugli argomenti relativi secondo il Decreto Rettorale n.1097/2020. Gli studenti NON sono tenuti a preparare una relazione tecnico/scientifica per l'attività di laboratorio.Oral examination on the topics explained. Evaluation: from 18 (sufficient) to 30/30 (excellent) or 30/30 cum laude (outstanding).
Students are required to follow the digital simulation session.
Each module requires an assessment of the knowledge acquired by the student and refers to a specific teacher. The questions are mainly aimed at verifying the understanding of the theoretical and practical bases. For each module there are 2-3 questions that can be both theoretical and pragmatic (for example resolution of problems and / or real cases).
General evaluation parameters: understanding the chemical-analytical bases of the different techniques, ability to discourse knowledge; critical thinking skills on the study; exposure quality; competence in the use of the specialized vocabulary.
REMOTE EXAMS: Oral examination by webex on the topics explained in the three modules according to the Rectoral Decree n.1097 / 2020. Students are NOT required to prepare a technical / scientific report for the laboratory activity.Testi consigliati e bibliografia
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I testi base consigliati per il corso sono:
P. Zanello, C. Nervi, F. Fabrizi de Biani, "Inorganic Electrochemistry. Theory, Practice and Application", 2nd Ed., RSC, 2011, ISBN: 978-1-84973-071-6.
A.J. Bard, L. R. Faulkner, "Electrochemical Methods. Fundamentals and Applications", Wiley, New York.
A. E. Kaifer, M. Gómez-Kaifer, "Supramolecular Electrochemistry", Wiley-VCH, New York.
D. Astruc, "Electron Transfer and Radical Processes in Transition Metal Chemistry", Wiley-VCH, New York.
http://lem.ch.unito.it/chemistry/esp_manual.html É il link del simulatore elettrochimico.
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Note
- Registrazione
- Chiusa
- Apertura registrazione
- 01/03/2020 alle ore 00:00
- Chiusura registrazione
- 31/12/2022 alle ore 23:55
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