CHIMICA FISICA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2017/2018
- Docente
- PAOLA GILLI
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- CHIM/02
Obiettivi formativi
- La chimica fisica fornisce le basi teoriche per la chimica nel suo complesso e per molte discipline affini. In particolare, lo studio della chimica fisica è di fondamentale importanza per una comprensione profonda dei fenomeni chimici, biochimici e farmacologici. Il fine del corso è quello di condurre gli studenti all’acquisizione dei concetti teorici fondamentali e dei procedimenti idonei ad esprimere idee qualitative in forma quantitativa e verificabile.
Prerequisiti
- Concetti di base di chimica generale, matematica e fisica appresi nei corsi del primo anno (Insegnamenti di ‘Chimica generale ed inorganica’ e ‘Matematica ed informatica + Fisica’). Conoscenza dell’analisi matematica (funzioni, derivate, integrali) svolta nel 1° anno CTF, nonché delle nozioni di matematica dei programmi della scuola media superiore (e.g. logaritmi, trigonometria, ecc.).
Contenuti del corso
- Termodinamica - Gas ideali e teoria cinetica dei gas. Forze intermolecolari: interazioni elettrostatiche, forze di dispersione, legami ad idrogeno. Gas reali (equazioni del viriale, di van der Waals, legge degli stati corrispondenti). Prima legge della termodinamica: calore e lavoro. Termochimica. Entropia dal punto di vista statistico e termodinamico. Processi reversibili e spontanei. Disuguaglianza di Clausius. Ciclo di Carnot. Seconda e terza legge della termodinamica. Energie libere di Helmholtz e Gibbs e potenziale chimico. L’equilibrio chimico. Dipendenza della costante di equilibrio da temperatura e pressione. Equazione di Nernst. Equilibri di fase nelle sostanze pure: regola delle fasi di Gibbs, equazioni di Clapeyron e Clapeyron-Clausius. Termodinamica delle soluzioni ideali e reali. Grandezze termodinamiche di mescolamento per soluzioni ideali. Legge di Raoult e di Henry. Proprietà colligative. Diagrammi di stato a 1,2 componenti. Sistemi Colloidali: Classificazione, preparazione e proprietà chimico-fisiche. Tensione superficiale e tensioattivi. Sedimentazione in ultracentrifuga, misure di pressione osmotica, diffusione. Il doppio strato elettrico. Elettroforesi. Il potenziale di Donnan di membrana. Fenomeni di trasporto.
Cinetica Chimica - Velocità di reazione ed equazioni integrate delle cinetiche di ordine 0,1,2. Tempi di dimezzamento. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura: equazione di Arrhenius e teorie degli urti e del complesso attivato. Effetto della sostituzione isotopica sulla velocità di reazione. Catalisi in fase omogenea ed eterogenea. Isoterma di Langmuir. Meccanismi di reazione. Cinetica di reazioni complesse. Cinetica enzimatica in assenza ed in presenza di inibitori. Metodi per lo studio delle reazioni veloci. Metodi didattici
- Il corso prevede 48 ore di didattica frontale in aula.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- Esame orale unico, nessuna prova in itinere. L'esame orale è volto a valutare il raggiungimento degli obiettivi formativi e la comprensione da parte dello studente dei concetti fondamentali del corso. In genere si parte da domande di carattere molto generale sui concetti principali della termodinamica e/o della cinetica a cui seguono domande di approfondimento più specifiche e di complessità crescente. E' necessaria una buona padronanza di formule e grafici, ma per il superamento dell'esame non è sufficiente uno studio mnemonico, è richiesta la comprensione dei concetti principali. E’ auspicabile anche se non indispensabile un discreto livello fisico-matematico ed è particolarmente apprezzata la capacità di collegare e confrontare gli argomenti svolti in diverse parti del corso di Chimica Fisica e/o in altri corsi.
Testi di riferimento
- Raymond Chang – Chimica Fisica (vol. 1 e 2)- Ed. Zanichelli
Peter Atkins, Julio De Paula - Elementi di Chimica Fisica - Ed. Zanichelli
