66004 - CHIMICA DELL'AMBIENTE

1. Chimica Verde e Sostenibilità

Fondamenti della Green Chemistry: evoluzione storica dalla chimica sostenibile alla chimica verde; analisi dei 12 Principi della Chimica Verde.
Applicazioni e materie prime rinnovabili: studio di esempi pratici e casi studio, con focus specifico sull'utilizzo di biomateriali come il glicerolo e la lignina.


2. Chimica della Troposfera e Inquinamento Atmosferico

Composizione e reattività dell'aria: caratteristiche dell'aria non inquinata, principi di reattività chimica nella troposfera e ruolo chiave dei radicali liberi.
Smog fotochimico e inquinamento urbano: dinamiche dell'ozono troposferico nelle città, emissioni e impatto di ossidi di azoto (\(\text{NO}_{x}\)) e Composti Organici Volatili (COV). Ossidazione degli idrocarburi reattivi.
Soluzioni tecnologiche e impatti chimici: funzionamento dei convertitori catalitici; chimica delle piogge e deposizioni acide; fonti e sistemi di abbattimento del biossido di zolfo (\(\text{SO}_{2}\)).
Materiale particolato: analisi delle fonti e delle conseguenze ambientali e sanitarie del particolato.


3. Fonti Energetiche, Combustibili e Nuove Tecnologie

Combustibili fossili: chimica di petrolio, benzina, gas naturale, gasolio, GPL e carbone; focus sulla presenza di contaminanti specifici come lo zolfo e il benzene.
Biocarburanti e bioraffinerie: studio dei biocombustibili con focus approfondito su biodiesel, etanolo e ETBE; analisi di altri combustibili ossigenati come metanolo e MTBE; funzionamento delle bioraffinerie.
Vettori energetici puliti: produzione, stoccaggio e utilizzo dell'idrogeno; funzionamento delle Fuel Cell (celle a combustibile).
Energia solare: tecnologia fotovoltaica basata sul silicio; studio di celle solari avanzate tra cui quelle a coloranti metallorganici, le DSSC (Dye-Sensitized Solar Cells) e i Quantum Dots (QD).


4. Chimica della Stratosfera e Buco dell'Ozono

Struttura atmosferica e dinamiche dei gas: studio delle regioni dell'atmosfera; unità di misura per le concentrazioni gassose; concetto di stato stazionario delle reazioni e tempo di permanenza dei gas.
Interazione luce-materia: energia e lunghezza d'onda delle radiazioni luminose; meccanismi di assorbimento della luce da parte delle molecole.
Lo strato di ozono: meccanismi di formazione e distruzione dell'ozono stratosferico attraverso il Meccanismo di Chapman; ruolo dei catalizzatori nella distruzione dell'ozono.
Inquinanti stratosferici e politiche: impatto e chimica di CFC, halon e dei loro sostituti chimici; conseguenze della riduzione dell'ozono e panoramica sugli accordi internazionali.


5. Effetto Serra e Cambiamenti Climatici

Meccanismi fisici ed energetici: principi chimico-fisici dell'effetto serra e analisi del bilancio energetico della Terra.
Spettroscopia e gas serra: studio delle vibrazioni molecolari e dell'assorbimento IR (infrarosso); individuazione dei principali gas serra e concetto di regione finestra.
Impatto globale e mitigazione: riscaldamento globale, ruolo scientifico dell'IPCC, accordi internazionali sul clima e strategie per la riduzione delle emissioni globali.


6. Chimica delle Acque Naturali e dei Sistemi Acquatici

Idrologia e proprietà dell'acqua: ripartizione dell'ambiente acquatico nel globo; composizione chimica differenziale tra acque dolci e salate. Legame a idrogeno e densità dell'acqua nei passaggi solido/liquido.
Dinamiche termiche dei bacini: fenomeno del rimescolamento stagionale dei bacini idrici in seguito ai cambi di temperatura (in primavera e autunno).
Chimica di coordinazione e soluzioni acquose: sfere di idratazione e densità di carica cationica; studio degli aquo complessi e costanti di stabilità degli ioni complessi; comportamento acido/base e redox dell'acqua.
Equilibri gas-liquido: tensione di vapore dell'acqua e dipendenza dalla temperatura; solubilità dei gas atmosferici in acqua regolata dalla Legge di Henry (costante \(K_{H}\) e sua dipendenza termica); effetto ossidante dell'acqua legato alla presenza dell'ossigeno disciolto.
Il sistema carbonato e calcoli quantitativi:

Studio dell'equilibrio acido/base del sistema carbonato
Parametri analitici dell'acqua: determinazione dell'alcalinità alla fenolftaleina e al metilarancio; calcolo e classificazione della durezza dell'acqua (permanente, temporanea e totale).