CINETICA CHIMICA E LABORATORIO

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2018/2019
Docente
JUSEF HASSOUN
Crediti formativi
8
Periodo didattico
Primo Semestre
SSD
CHIM/02

Obiettivi formativi

Conoscenza e comprensione
Scopo del corso “Cinetica Chimica e Laboratorio” è di fornire al laureato piena comprensione dei principi fondamentali che determinano la velocità della trasformazione chimica, completando le conoscenze fornite dagli altri corsi di Chimica Fisica (Termodinamica Chimica in particolare) che prevedono una conoscenza approfondita dei principi e delle applicazioni della chimica fisica, dei fondamenti fisici alla base della chimica, e della struttura della materia. Vengono fornite le nozioni fondamentali e le leggi cinetiche che governano le trasformazioni chimiche, mettendo lo studente in grado di comprendere e studiare i meccanismi di reazione.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Il laureato è in grado di applicare in modo critico le varie conoscenze fondamentali della cinetica delle reazioni acquisite che gli permettono l’interpretazione teorica dei meccanismi dei processi osservati e l’utilizzo pratico delle tecniche sperimentali ad essi associati (che vengono illustrate anche durante la parte di laboratorio prevista dal corso). In particolare, il laureato è in grado di applicare le nozioni di cinetica dei processi per interpretazione delle reazioni chimiche ed i processi chimico-fisici; il laureato è a conoscenza dei fenomeni di trasporto e delle loro implicazioni nei sistemi chimici ed è in grado di applicare tali conoscenze alla descrizione di sistemi reali.

Prerequisiti

Il corso “Cinetica Chimica e Laboratorio” richiede una conoscenza solidamente fondata di Fisica e Matematiche (i programmi completi dei corsi per chimici) e una buona conoscenza di Termodinamica Chimica, come fornita dalla frequenza del corso Chimica Fisica I.

Contenuti del corso

Concetti fondamentali: stechiometria delle reazioni chimiche, velocità di consumo e formazione, progresso e velocità di reazione, variazioni di volume durante le reazioni. Equazioni cinetiche empiriche: ordini di reazione, costanti di reazione. Analisi dei risultati degli studi di Cinetica Chimica: metodo differenziale, metodo basato su integrazione (primo, secondo ed ennesimo ordine), metodo di isolamento, reazioni in sistemi a flusso, tecniche di studio di reazioni molto veloci, influenza della temperatura sulla velocità delle reazioni chimiche. Energia di Attivazione e trattamento empirico dell'energia di attivazione. Sostituzione isotopica. Reazioni parallele e consecutive, trattazione basata sull'approssimazione dello stato stazionario, stadio cineticamente determinante. Reazioni Elementari in Fase Gassosa: meccanismo di Lindemann- Hinshelwood. Cinetica di polimerizzazione. Fotochimica: rendimento quantico, meccanismi di quenching, cinetica di Stern-Volmer. Teoria degli urti: requisito energetico e requisito sterico, meccanismo RRK. Leggi di Fick: reazioni controllate dalla diffusione. Superfici di energia potenziale e traiettorie di reazione. Teoria dello stato di transizione. Equazione di Eyring e considerazioni termodinamiche. Reazioni tra ioni. Trasferimento di elettroni e teoria di Marcus. Trasferimento di elettroni agli elettrodi: equazione di Butler-Volmer. Catalisi in fase omogenea: esempi. Catalisi in fase eterogenea: Adsorbimento chimico e fisico. Isoterme di adsorbimento: Langmuir, BET. Entalpia isosterica. Meccanismo di Langmuir- Hinshelwood. Catalisi enzimatica. Meccanismo di Michaelis-Menten e meccanismi di inibizione.

Metodi didattici

Il corso è basato su lezioni teoriche e esperienze di laboratorio, opportunamente illustrate nel dettaglio prima dell'inizio delle attività sperimentali. Gli studenti devono scrivere una relazione per ogni esperienza fatta, in cui, oltre all'esposizione dei dati e alla loro elaborazione, è richiesto un commento interpretativo, basato sulle conoscenze acquisite nelle lezioni teoriche.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento è verificato preliminarmente nella discussione delle diverse esperienze di laboratorio, ed all'atto della stesura delle relazioni, che è prevista dopo il completamento di ciascun esperimento.
Vengono inoltre eseguite due prove scritte parziali (circa a metà ed a fine corso) o, in alternativa, una unica prova scritta dopo il corso, che devono essere sostenute dagli studenti prima della verifica finale mediante esame orale.
Sia durante le prove scritte che durante quella orale si pongono allo studente varie domande, in genere esercizi numerici durante la prova scritta e domande teoriche durante quella orale. Le domande sono atte alla verifica della piena comprensione dei principi fondamentali e le leggi cinetiche che determinano la velocità delle trasformazioni chimiche, l’interpretazione teorica dei meccanismi dei processi osservati, l’utilizzo pratico delle tecniche sperimentali ad essi associati, l’applicazione delle nozioni di cinetica per interpretazione delle reazioni chimiche, dei processi chimico-fisici, dei fenomeni di trasporto, e per la descrizione di sistemi reali.

Testi di riferimento

P. Atkins, J. De Paula - "Chimica Fisica", Zanichelli, BO