scienze geologiche

Il corso intende fornire, in modo conciso e adatto alle applicazioni, la conoscenza delle nozioni di base e delle applicazioni della chimica generale ed inorganica.
L’obiettivo principale è quello di rendere lo studente capace di assimilare e applicare le conoscenze acquisite sia attraverso la risoluzione di semplici esercizi che l’esecuzione di pratiche di laboratorio.
In particolare, lo studente acquisirà le nozioni fondamentali per svolgere esercizi riguardanti problemi elementari di stechiometria, termodinamica e cinetica di base e trattamento elementare degli equilibri chimici (acido-base, precipitazione, complessazione). Da un punto di vista di pratica di laboratorio lo studente acquisirà le competenze per preparare soluzioni standard a titolo noto e acquisirà i rudimenti delle pratiche di titolazione volumetrica (acido-base, precipitazione e complessometrica)

TEORIA:
La materia, gli atomi e le molecole.
Atomo, massa atomica, molecole, massa molecolare, composti ionici, massa formula.
Elementi chimici: il sistema periodico.
Formula minima e formula molecolare. Composizione isotopica. La mole.
Le soluzioni. Le reazioni chimiche e stechiometria.
Acidi, basi e sali.
Equazioni chimiche non redox e redox, bilanciamento.
Rapporti ponderali e volumetrici nelle reazioni. Resa di una reazione.
Tipo e classificazione dei legami chimici.
Gli stati di aggregazione della materia.
Sistemi gassosi.
L’energia chimica.
Fondamenti di cinetica e termodinamica.
Soluzioni. Trattamento quantitativo degli equilibri (acido-base, soluzioni tampone, complessometria, precipitazioni).
LABORATORIO:
Esercizi di stechiometria
LAB1: Sintesi di un complesso a base di Nichel
LAB2: titolazione potenziometrica acido forte – base forte (HCl - NaOH)
LAB3: titolazione per precipitazione – metodo di Mohr per la determinazione dei cloruri
LAB4: Determinazione della cinetica di reazione

È richiesta la conoscenza degli argomenti di base di matematica trattati nei corsi di scuola media superiore. In particolare, si richiede la conoscenza dell’algebra elementare, dei metodi risolutivi delle equazioni e disequazioni di primo e secondo grado, logaritmi, trigonometria e studio di funzione.

Il corso è organizzato in lezioni frontali su tutti gli argomenti del corso per un totale di 48 ore (6 cfu teorici). Inoltre sono previste 4 esperienze pratiche per un totale di 16 ore e 4 esercitazioni in aula per un totale di 20 ore (36 ore, 3 cfu laboratorio).

Il raggiungimento degli obiettivi d'insegnamento è certificato mediante il superamento di un esame in trentesimi. L'esame prevede una prova scritta e una prova orale. La prova scritta si intende superata col voto minimo di 18/30, prerequisito per accedere alla prova orale.
La prova scritta consisterà nella risoluzione di esercizi di stechiometria; in particolare saranno proposti 4 - 6 esercizi che verteranno principalmente sui seguenti argomenti: Formula minima e formula molecolare di un composto, proprietà colligative, soluzioni acido-base e tamponi, equilibri di solubilità, bilanciamento di ossido-riduzioni e calcoli stechiometrici.
Inoltre, alla fine di ogni laboratorio pratico, gli studenti saranno invitati a compilare un questionario su quanto effettuato. I risultati dei questionari saranno valutati dal docente e faranno parte integrate della formulazione del voto finale.

Testi per la parte teorica:

• Kotz-Treichel-Townsed “Chimica” – Edizioni EdiSES.
  Questo testo fornisce tutte le nozioni di base per affrontare l’esame di Chimica.
• Silberberg - Amateis “Chimica” – Edizioni McGraw-Hill.
  Questo testo fornisce tutte le nozioni di base per affrontare l’esame di Chimica. Contiene, inoltre, un'ampia sezione dedicata agli esercizi.
• Atkins-Jones-Laverman “Principi di Chimica” – Edizioni Zanichelli.
  Questo testo presenta numerose schede di approfondimento chimico-fisico, per una comprensione efficace sono richieste maggiori conoscenze di matematica e fisica.
  Eserciziari:
• Bertini-Luchinat-Mani “Stechiometria” – Casa Editrice Ambrosiana
• Giomini-Balestrieri-Giustini “Fondamenti di Stechiometria” – Edizioni EdiSES
• Del Zotto “Esercizi di Chimica Generale” – Edizioni EdiSES
  Bibliografia consigliata: https://parch.unisi.it/usiena/leganto.php?idcourse=15937

Al termine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze di base della meccanica e le competenze necessarie per applicare tali conoscenze ai problemi fisici.
Lo studente avrà quindi la padronanza del linguaggio fisico-matematico e dei concetti fondamentali della meccanica classica e sarà quindi in grado di inquadrare dal punto di vista fisico la fenomenologia naturale e il funzionamento delle apparecchiature tecnologiche.

CONCETTI GENERALI. Grandezze fisiche e loro misura. Sistemi coerenti di unità di misura. Il sistema internazionale (SI). Grandezze scalari e vettoriali. Vettori e algebra vettoriale.
CINEMATICA. Moto unidimensionale lungo una traiettoria: legge oraria del moto; velocità e accelerazione media; velocità e accelerazione istantanea. Moto nello spazio tridimensionale: posizione, velocità e accelerazione come grandezze vettoriali. Accelerazione tangenziale e accelerazione centripeta. Moto circolare uniforme. Cambiamento del sistema di riferimento. Relatività galileiana.
DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE. Definizione di forza, massa, quantità di moto. I tre principi fondamentali della dinamica. La forza peso. Vincoli e forze vincolari. Forza d’attrito statico e d’attrito dinamico. Moto di un corpo soggetto all’attrito viscoso. Lavoro ed energia. Teorema dell’energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Forze elastiche. Energia potenziale elastica. Moto di un corpo soggetto a forze elastiche. Sistemi di riferimento non inerziali. Forze apparenti.
DINAMICA DEI SISTEMI DI CORPI. Sistemi di punti materiali: il centro di massa; forze interne ed esterne al sistema; quantità di moto totale; teorema dell’impulso; principio di conservazione della quantità di moto. Applicazione ai problemi di urto. Moto di rotazione intorno ad un asse. Velocità angolare, periodo e frequenza. Corpi rigidi. Definizione di momento d’inerzia. Momento d’inerzia di corpi di semplice geometria. Teorema degli assi paralleli. L’energia cinetica rotazionale di un corpo, Il momento delle forze e la dinamica del corpo rigido vincolato a ruotare intorno ad un asse fisso. Il moto di rotolamento. Corpi rigidi soggetti alla forza peso. Condizioni di equilibrio: equilibrio stabile, instabile, indifferente. Pendolo matematico e pendolo fisico; isocronismo delle piccole oscillazioni. Il vettore momento della quantità di moto (o momento angolare) e il principio di conservazione del momento della quantità di moto.
LA FORZA GRAVITAZIONALE. La legge di gravitazione universale. Le leggi di Keplero e l’applicazione dei principi di conservazione dell’energia e della quantità di moto alla meccanica dei corpi celesti. La forza di gravità sulla Terra.
CENNI DI TERMOLOGIA.Descrizione microscopica e macroscopica della materia. Significato microscopico delle grandezze macroscopiche di pressione e temperatura.
ELEMENTI DI IDRODINAMICA. Introduzione ai concetti fondamentali di fluido e della fluidodinamica. Equazione di continuità e di moto. La viscosità. Transizione alla turbolenza.
ONDE. Onde meccaniche e elettromagnetiche. Concetti fondamentali dell'ottica geometrica e ottica fisica.

Sono richieste le competenze fondamentali di algebra, geometria e trigonometria che sono oggetto dei corsi di matematica delle Scuole Medie Superiori.

Lezioni frontali ed esercitazioni in classe con risoluzione di problemi. Interazione del docente con la classe, tramite domande, discussioni e verifica delle risoluzioni degli esercizi svolti durante le esercitazioni.

Prova scritta finale.
Nella prova scritta lo studente dovrà dimostrare le sue capacità nel risolvere problemi di fisica su argomenti previsti nel programma.
Sarà verificata la capacità di impostare e risolvere problemi di fisica sugli argomenti di programma.
La prova scritta finale potrà essere sostituita dal superamento con profitto delle prove scritte in itinere.

Un qualsiasi testo universitario di fisica generale (preferibilmente per i corsi della facoltà di Scienze MFN) quali per esempio:
Halliday,Resnick,Walker, Fondamenti di Fisica, Ambrosiana;
Giancoli Fisica, Ambrosiana;
Cutnell,Johnson, Fisica, Zanichelli;
Serway, Jewett - Principi di Fisica, Edises ;
Giambattista, Richardson, Richardson - Fisica generale, McGraw-Hill;
Tipler, Mosca - Corso di Fisica, Zanichelli.

Acquisizione delle nozioni di base per quanto riguarda la Mineralogia.
Acquisizione di informazioni relative alle principali tecniche di indagine
mineralogiche ed alle principali applicazioni nel campo della Geologia,
delle Scienze Ambientali e nelle Scienze dei Materiali

Introduzione alla mineralogia; cenni di geochimica terrestre; strutture ad impacchettamento compatto; tipi di legame chimico nei minerali. Cristallochimica; ambienti genetici; diagrammi di stato (principalmente P/T, T/x), polimorfismo, isomorfismo. Cristallografia morfologica e strutturale; Hauy, indici di Miller; reticoli, simmetrie, gruppi del punto e del piano 2D e 3D, classi cristalline; geminazioni. Mineralogia sistematica. Classificazione dei minerali, classificazione dei silicati. Nesosilicati, ciclosilicati, inosilicati, fillosilicati, tettosilicati. Non silicati: carbonati, solfati, fosfati; alogenuri; ossidi ed idrossidi. Cristallofisica: caratteristiche "macroscopiche". Proprieta scalari-vettoriali e loro rappresentazione, isotropia-anisotropia; densità, proprietà meccaniche (principalmente durezza e sfaldatura); proprietà elettriche (piezoelettricità); proprietà ottiche (trasparenza, riflesso, colore, cause del colore), fenomeni di luminescenza e diffrazione nel visibile. Cristallofisica: interazione tra minerali e luce visibile. Comportamento isotropo ed anisotropo. Assorbimento e colore, pleocroismo. Indice di rifrazione, birifrazione. Il microscopio ottico a luce polarizzata, osservazioni al solo polarizzatore, osservazioni a nicols incrociati, osservazioni a luce convergente. Cristallofisica: interazione tra minerali e raggi X. Diffrazione di raggi X e spettrometria di raggi X. Cenni di microscopia elettronica e microanalisi EDS.

Conoscenze di base di chimica e fisica.

Lezioni frontali, esercitazioni ed attività di laboratorio.

esame orale

Dispense del docente e libro di testo Mineralogia di C. Klein (Zanichelli)

Fornire conoscenze di base sulla storia dell’evoluzione della vita sulla Terra e sulle principali tappe evolutive. Conferire capacità utili alla caratterizzazione di una roccia, in base al suo contenuto fossilifero, con particolare riferimento all’età e all’ambiente deposizionale. Fornire competenze specifiche di tassonomia, paleontologia storica, biologia evolutiva, biostratigrafia, ecc, basilari per lo sviluppo di un percorso di studi nelle Scienze della Terra e della Vita.

Storia della Paleontologia e principali personaggi storici “fondatori della disciplina”. Obiettivi e metodi della Paleontologia. Il concetto di Fossile. Processi biostratinomici: dalla morte di un organismo al rinvenimento dei suoi resti fossilizzati. Le tracce fossili. Storia della teoria evolutiva pre e post Darwin. Evoluzione ed alberi filogenetici; meccanismi dell’evoluzione e speciazione; Microevoluzione e macroevoluzione. Il tempo in geologia e storia della vita sulla Terra. I primi fossili. I primi organismi pluricellulari e la fauna di Ediacara. Evoluzione della vita nei vari periodi geologici dal Cambriano all’attuale con elementi stratigrafici, paleogeografici e paleoclimatici. Esperienze di laboratorio su rocce e fossili di varia età, dal Precambriano al Quaternario anche con attività di microscopio.

Conoscenze di base di Fisica, Chimica, Geologia, Biologia

Lezioni frontali, esercitazioni di laboratorio su rocce e fossili, escursioni sul terreno.

Esame orale

Raffi S. & Serpagli E., 1996, Introduzione alla Paleontologia, UTET, Torino.
Gianfranco Barsotti, Maurizio Gnoli & Andrea Guerrini, 2015. Storia naturale del Pianeta Terra, Pacini Editore, Pisa.
Autori vari: Manuale di paleontologia : fondamenti, applicazioni / a cura della Società paleontologica italiana
Idelson-Gnocchi ed., 2020
Dispense fornite dal docente.

Orale

Obiettivo della formazione, nel rispetto dell'Accordo Stato Regioni in vigore dal 26 gennaio 2012, è fornire informazioni e metodi ritenuti indispensabili per conoscere i rischi specifici nei luoghi di lavoro, conoscere l’utilizzo dei dispositivi di protezione individuale e conoscere il quadro normativo che disciplina la sicurezza e salute sul lavoro. La formazione vuole inoltre sviluppare capacità analitiche (individuazione dei rischi), comportamentali (percezione del rischio) e fornire conoscenze generali sui concetti di pericolo, rischio, danno, misure di prevenzione e protezione.

Concetti di rischio, danno, prevenzione e protezione. Diritti, doveri e sanzioni per i vari soggetti aziendali. Organi di vigilanza, controllo e assistenza. Organizzazione della prevenzione nell’Università di Siena. Ambienti di lavoro, microclima, illuminazione, lavoro a videoterminale, attrezzature di lavoro, rischio elettrico. Rischio incendio, rischio da atmosfere esplosive, gestione emergenze, segnaletica di sicurezza. Gas tecnici. Gestione dei rifiuti. Rischi da agenti chimici e rischi da agenti cancerogeni e/o mutageni. Rischi da agenti biologici. Rischi da agenti fisici. Misure di prevenzione e protezione ed effetti sulla salute degli agenti fisici, chimici e biologici. Sorveglianza sanitaria. Stress lavoro-correlato.

Nessuno

Didattica frontale

Scritto

Nessuno

Fornire le basi conoscitive per lo studio della geologia, delle scienze della terra, della tettonica a placche e della geodinamica.

Fondamenti di geologia e di scienze della terra, con specifici richiami alla tettonica globale, alla deformazione delle masse rocciose ed alla geologia strutturale.

Conoscenza di base di geografia e di geografia astronomica.

L'insegnamento comprende attività didattica erogata attraverso lezioni frontali e seminari, esercitazioni in laboratorio e se possibile escursioni sul terreno in aree significative per la comprensione dell’evoluzione dei sistemi orogenici, con riferimento particolare alla catena appenninica.

Le modalità di verifica di apprendimento nell'ambito dell'insegnamento consistono nel superamento di un esame tramite colloquio orale. Il colloquio verterà sul riconoscimento di campioni rocciosi e sugli argomenti trattati a lezione.

1) Materiale distribuito dal docente agli studenti; 2) J.P. Grotzinger & T.H. Jordan - Capire la Terra, (terza edizione italiana). Zanichelli Ed., Bologna. 3) L. Trevisan & G. Giglia - Introduzione alla Geologia. Pacini Ed., Pisa. 4) A. Iannace - Storia della Terra (prima edizione) - Editori Laterza. 5) A. Moccia - Un tesoro al Piano Terra: la Geologia che non ti aspetti (prima edizione). Cairo Editore, Milano.

Il modulo ha l'obiettivo di fornire gli strumenti di base della geologia stratigrafica e della sedimentologia agli studenti del primo anno, in modo da consentire loro un proficuo sviluppo delle conoscenze negli anni successivi del corso di studio.

Nozioni di Geologia stratigrafica e sedimentologia. Introduzione alle rocce sedimentarie e loro classificazione. Processi di sedimentazione. Processi diagenetici. Alterazione fisica e chimica delle rocce. Trasporto sedimentario. Strutture sedimentarie. Analisi di facies. Processi deposizionali. Ambienti deposizionali. Principi stratigrafici. Tipologie di unità stratigrafiche. Datazioni relative ed assolute. Cenni di Stratigrafia sequenziale.

nessuno

lezioni frontali tramite l'ausilio di software tipo PowerPoint, esercitazioni in laboratorio ed escursione sul campo

Test orale e prova pratica/scritta

Dispense del docente.
Rocce e successioni sedimentarie, UTET.
Geologia del sedimentario, Flaccovio Editore.

Scritto e Orale Congiunti

Modulo I Matematica:
Il corso ha l'obiettivo di far comprendere agli studenti i concetti fondamentali dell'analisi matematica e dell'algebra lineare facendo acquisire una buona padronanza delle tecniche di calcolo.
Modulo II Statistica:
La finalità principale dell’insegnamento è quello di fornire agli studenti una panoramica generale sulla statistica, con particolare attenzione ai concetti base della disciplina. Alla fine del corso, gli studenti dovranno essere in grado di scegliere gli strumenti e le tecniche più adatte a seconda tipo di analisi e al tipo di dati con cui si troveranno a dover lavorare.

Modulo I Matematica:
Elementi di teoria degli insiemi. Insiemi numerici. Cenni di logica proposizionale. Relazioni e funzioni. Limiti di funzioni: proprietà ed applicazioni. Funzioni continue. Calcolo differenziale: derivate, proprietà ed applicazioni. Calcolo integrale: integrazione indefinita, integrale di Riemann, integrazione impropria. Nozione di successione e di serie. Cenni sul calcolo delle equazioni differenziali. Matrici e sistemi di equazioni lineari.
Modulo II Statistica:
1. Introduzione alla Statistica
2. Distribuzione di una variabile
3. Indici di Sintesi di una distribuzione
4. Distribuzioni doppie
5. Analisi dell’associazione tra due variabili
6. Introduzione alla probabilità
7. Elementi di statistica inferenziale

Discussione e soluzione di equazioni, disequazioni e sistemi elementari. Richiami di geometria elementare e di geometria analitica del piano. Funzioni polinomiali di I e II grado. Rette, parabole, circonferenze e iperboli nel piano cartesiano. Equazioni, disequazioni e sistemi di tipo polinomiale e razionale.
Richiami di trigonometria: le funzioni circolari seno, coseno, tangente, cotangente e le loro principali proprietà. Proprietà delle potenze a esponente naturale, intero e razionale. Definizione di logaritmo. Principali proprietà dei logaritmi. Equazioni, disequazioni e sistemi di tipo esponenziale e logaritmico.

Lezioni ed esercitazioni.

Modulo I Matematica:
La verifica dell'apprendimento è suddivisa in due parti.
Prova intermedia: Prova scritta consistente in esercizi sulla prima parte del programma: dalle nozioni introduttive su logica, insiemistica, numeri reali e topologia fino a tutta la parte riguardante la teoria dei limiti e della continuità.
Prova finale: Prova scritta consistente in esercizi riguardanti tutto il programma. Dopo aver superato la prova scritta si deve sostenere la prova orale, avente per obiettivo la verifica della conoscenza e della comprensione sia dei fondamenti teorici che delle applicazioni pratiche degli argomenti oggetto del programma.
Modulo II Statistica:
Esame scritto

Modulo I Matematica:

• Per la teoria uno a scelta tra i seguenti:
  A. Guerraggio, "Matematica", Ed. Pearson.
  A. Guerraggio, "Matematica Generale", Ed. Bollati Boringhieri.
• Per gli approfondimenti: M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa, "Analisi matematica 1", Ed. Zanichelli.
• Per le esercitazioni: Marini, Scianna, "Matematica Generale", Ed. libreriauniversitaria.it.
  Modulo II Statistica:
  Testi consigliati per la preparazione dell’esame:
  1. Dispense fornite dal docente sulla pagina web del corso U-Siena Integra https://elearning.unisi.it/course/view.php?id=14207.
  Testi per approfondimento:
  1. Borra, S., & Di Ciaccio, A. (2021). Statistica: Metodologie per le scienze economiche e sociali (4a ed.). McGraw-Hill, New York. (facoltativo)
  2. Illowsky, B., & Dean, S. (2018). Introductory Statistics (2 a ed.). Rice University. https://openstax.org/details/books/introductory-statistics (facoltativo)
  3. Manly, B. F. J. (2008). Statistics for Environmental Science and Management (2 a ed.). Rice University. https://doi.org/10.1201/9781439878125 (facoltativo)

Scritto