Programmi

 

60/63/51 - GEOCHIMICA

Anno Accademico ​2016/2017

Docente
ROSA ​CIDU (Tit.)
Periodo
Primo Semestre ​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale ​
Lingua Insegnamento
 ​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[60/63] ​ ​SCIENZE GEOLOGICHE [63/00 - Ord. 2010] ​ ​PERCORSO COMUNE760
Obiettivi

• Risultati di apprendimento attesi.
Acquisire i principi e le metodologie proprie della geochimica elementare ed isotopica per lo studio dei processi geologici nell’ambiente primario e secondario. Conoscere i meccanismi che regolano il comportamento geochimico degli elementi chimici nei sistemi solidi (litosfera), liquidi (idrosfera) e gassosi (atmosfera). Apprendere le conoscenze geochimiche necessarie per intraprendere studi successivi (es. Laurea Magistrale).

• Conoscenza e capacità di comprensione
Acquisire la capacità di comprensione dei principali processi geochimici responsabili della origine e della evoluzione del pianeta Terra. Essere capaci di comprendere i processi geochimici che coinvolgono il trasferimento degli elementi chimici ed i loro isotopi da una sfera geochimica all’altra (litosfera, idrosfera, atmosfera, biosfera).

• Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Acquisire la capacità di applicare le conoscenze geochimiche per interpretare i processi geologici.
Saper ricavare le condizioni di temperatura, pressione e redox in cui si è formato un sistema solido sulla base dei dati geochimici disponibili. Saper individuare il metodo radiometrico più appropriato per ricavare l'età di una formazione geologica.

• Autonomia di giudizio
Acquisire la capacità di formulare una propria valutazione in base ai dati geochimici disponibili, individuare i dati aggiuntivi necessari per interpretare i processi geochimici rilevanti riguardo temi specifici della Geologia.

Prerequisiti

Lo studente deve conoscere le unità di misura, i concetti di chimica e matematica appresi durante il primo anno. Lo studente deve capire i testi scientifici.

Contenuti

• Cosmochimica e cristallochimica. Abbondanza degli elementi chimici nel sistema solare, nelle meteoriti e nel pianeta Terra. Distribuzione degli elementi chimici nelle sfere geochimiche (litosfera, idrosfera, atmosfera, biosfera). Influenza delle proprietà periodiche degli elementi sul loro comportamento geochimico. Calcolo della energia molecolare: potenziale coulombico, repulsivo, dispersivo. Calcolo della energia reticolare. Ciclo termochimico Born-Haber-Fayans. Coefficienti di espansione termica e compressibilità. Modello ionico: regole di Goldschmidt e classificazione geochimica degli elementi (10 ore lezione frontale).

• Termodinamica e termochimica. Richiamo dei concetti generali di termodinamica. Energia libera di Gibbs e potenziale chimico. Concetto di stato standard e attività termodinamica. Calore specifico. Composizione e proprietà dei fusi silicatici. Energia libera di Gibbs nelle miscele solide. Transizioni di fase allo stato solido. Processi di fusione congruente (eutettico) e incongruente (peritettico). Esempi di sistemi binari con miscibilità totale, parziale o nulla allo stato solido (diagrammi di Roozeboom e esempi naturali). Esempi di sistemi ternari semplici. (11 ore lezione frontale)

• Geochimica dei gas. Proprietà delle miscele gassose. Carta universale dei gas. Solubilità dei gas. Reattività dei componenti gassosi nell'atmosfera. Composizione e speciazione dei gas vulcanici. (5 ore lezione frontale)

• Geochimica delle soluzioni. Concetto di forza ionica e calcolo del coefficiente di attività. Processi di solvatazione e idrolisi. Ruolo del pH e del potenziale di ossido-riduzione (Eh) nelle soluzioni acquose. Diagrammi Eh-pH. Speciazione: Complessi acquosi inorganici ed organici. Solubilità dei minerali e cinetiche di reazione. Equilibri chimici in soluzione: esempio delle specie carbonatiche. Principali processi di interazione acqua-minerali: ambiente silicatico e carbonatico, alterazione di minerali solfuri. Composizione acqua di pioggia e acqua del suolo. Sistema acqua di mare. Tempo di residenza degli elementi. (12 ore lezione frontale)

• Geochimica isotopica. Composizione isotopica. Processi di frazionamento e notazioni per isotopi stabili. Processi di decadimento radioattivo e legge del decadimento. Esempi di metodi di datazione: C-14, Rb-Sr, Sm-Nd, uranio e torio. Retta isocrona e curva concordia. Condizioni necessarie per l’applicazione dei metodi radiochimici nelle scienze geologiche. (10 ore lezione frontale)

• Attività di laboratorio e campagna: norme di comportamento in laboratorio; determinazione di parametri semplici (temperatura, conducibilità, pH, potenziale di ossido-riduzione); escursione didattica in ambiente carbonatico (12 ore)

Metodi Didattici

Lezioni frontali con proiezione di file ppt e spiegazioni alla lavagna (48 ore). Attività pratiche in laboratorio e campagna (12 ore). Esercitazioni individuali e in gruppo (studio assistito da concordare con gli studenti).

Verifica dell'apprendimento

• Durante le lezioni frontali: gli studenti sono chiamati a rispondere individualmente a domande sugli argomenti trattati. Durante le attività di laboratorio e campagna: gli studenti sono chiamati a effettuare individualmente e in gruppo misure di parametri chimici. Durante le esercitazioni: gli studenti svolgono individualmente test (risposta aperta) ed esercizi scritti su tematiche specifiche del corso.

• Durante l'esame finale orale: lo studente deve rispondere a domande sugli argomenti sviluppati durante le lezioni frontali.

• Il punteggio della prova d'esame è attribuito mediante un voto espresso in trentesimi. Per superare l'esame (voto non inferiore a 18/30) lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza sufficiente sulla distribuzione degli elementi chimici nella litosfera, atmosfera e idrosfera; aver acquisito una conoscenza elementare della geochimica isotopica; essere in grado di interpretare un grafico (es. diagrammi di Roozeboom, diagrammi Eh-pH, diagramma con isocrona).

• Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso.

Testi

Testi di riferimento:
G. Ottonello "Principi di geochimica", Zanichelli, 1991 (Cristallochimica, Termodinamica, Termochimica, Geochimica dei gas e delle soluzioni)
A. Longinelli, S. Deganello “Introduzione alla geochimica”, UTET, 1999 (Cosmochimica, Geochimica isotopica)

Testi di approfondimento:
Treatise on Geochemistry, 2nd Edition ( Turekian & Holland, Editors), Elsevier Science, 2013

Altre Informazioni

Materiale didattico di supporto: schede per gli studenti a cura del docente (file pdf disponibile nel sito web del CdS).
Il nostro Ateneo fornisce supporto agli studenti affetti da disturbi specifici dell'apprendimento (DSA). Chi fosse interessato può trovare maggiori informazioni nel sito web: http://corsi.unica.it/scienzegeologiche/info-dsa/

Gli studenti lavoratori (studenti part time) sono invitati a concordare col docente attività personalizzate per ovviare alle assenze dalle lezioni causate da impegni di lavoro

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