Chimica fisica ii/laboratorio di chimica fisica ii

A.A. 2020/2021
12
Crediti massimi
136
Ore totali
SSD
CHIM/02
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di approcciare gli aspetti basilari della cinetica chimica, della catalisi e dell'elettrochimica.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente acquisira' conoscenze di cinetica chimica e di elettrochimica, e sapra' applicarle in semplici esperimenti di laboratorio.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Tutte le lezioni frontali di Chimica Fisica II e le relative esercitazioni numeriche verranno registrate e rese disponibili agli studenti secondo l'orario ufficiale delle lezioni.
Tutte le lezioni frontali del corso di Laboratorio, 32 ore, vengono tenute a distanza in modalità asincrona, caricando sul sito ARIEL pacchetti di lezioni da 20-25 minuti. Sono previsti dei momenti di approfondimento/chiarimenti sincroni (max 2 ore/settimana) in momenti compatibili con l'orario canonico delle altre lezioni frontali tenute in modalità sincrone.
Le quattro esperienze di laboratorio verranno tenute in presenza.
Tutte e quattro le esperienze saranno videoregistrate preventivamente così che tutti, anche coloro che non potranno/vorranno venire, vedranno la loro esecuzione
Ogni studente, che lo vorrà/potrà, effettuerà almeno due esperienze in presenza (quattro pomeriggi pari a 16 ore di laboratorio). Poiché tra gli obiettivi del corso vi è l'elaborazione critica dei dati sperimentali, per le esperienze che non farà gli verranno forniti i dati sperimentali da elaborare, così che l'elaborato finale del laboratorio di tutti gli studenti del corso sia completo dell'elaborazione di tutte e quattro le esperienze
Prerequisiti
Conoscenze di matematica e di fisica, acquisite nei corsi del primo anno della laurea triennale in Chimica, e di Termodinamica Chimica di base, acquisite nell'insegnamento di Laboratorio di Chimica Fisica I (secondo anno della laurea triennale in Chimica).
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Durante la prova di esame orale verranno affrontati tutti gli argomenti presentati durante le lezioni frontali. Sarà richiesta la risoluzione di esercizi di cinetica chimica e problemi connessi agli argomenti svolti. Verrà verificata la capacità di commentare e discutere le equazioni ed i grafici presentati a lezione.
Per i 3 crediti di laboratorio lo studente dovrà produrre un elaborato scritto in cui dovrà elaborare e commentare criticamente i dati sperimentali.
Modulo: Chimica fisica II
Programma
Cinetica chimica: Espressioni e costanti di velocità, reazioni di ordine zero, uno, due e superiore. Reazioni parallele, consecutive e opposte, approssimazione dello stato stazionario; il meccanismo di reazione, lo stadio limitante la velocità.
Effetto della temperatura: equazione di Arrhenius, teoria delle collisioni per reazioni bimolecolari e unimolecolari; teoria dello stato di transizione, superfici di energia potenziale, equazione di Eyring, parametri di attivazione.
Catalisi acido-base ed enzimatica. Catalisi eterogenea: adsorbimento, meccanismo di Langmuir-Hinshelwood. Reazioni a catena ed esplosive. Aspetti cinetici delle reazioni fotoindotte e della fotocatalisi.
Termodinamica delle miscele. Richiamo di concetti di base di termodinamica chimica. Comportamento non ideale: la fugacità. Transizioni di fase: stabilità delle fasi, diagrammi di fase. Termodinamica di miscele: le soluzioni ideali, ideali diluite e reali. L'attività del soluto e del solvente. Le proprietà colligative. Diagrammi di fase di sistemi binari: diagrammi temperatura-composizione, diagrammi di fase liquido-liquido, diagrammi di fase liquido-solido.
Interazioni molecolari. Proprietà elettriche delle molecole: momento di dipolo elettrico, polarizzabilità, polarizzazione. Interazioni fra dipoli, interazioni repulsive e totali.
Metodi didattici
Lezioni con l'ausilio di proiezioni. Svolgimento di esercitazioni numeriche.
Materiale di riferimento
- Dispense di Cinetica Chimica e Catalisi, scritte dal docente
- Testo raccomandato: P. Atkins and J. De Paula. "Atkins' Physical Chemistry - 9th edition". Oxford University Press.
Modulo: Laboratorio di chimica fisica II
Programma
Elettrochimica: Richiamo dei concetti elettrochimici di base. Potenziale Volta, di superficie e Galvani. Il potenziale del doppio strato elettrico. L'equazione di Nernst. I modelli del doppio strato elettrico e la capacità del doppio strato. L'effetto del solvente e dell'elettrolita. Cinetica elettrochimica: Equazione di Butler Volmer, approssimazione a bassa e alta sovratensione. Retta di Tafel. Densità di corrente di scambio e fattore di simmetria. Corrente limite di diffusione.
Laboratorio: Idrolisi acida di un estere; reazione ad orologeria; catalisi enzimatica; bromurazione di un chetone; determinazione della densità di corrente di scambio e del fattore di simmetria per la reazione di riduzione dell'ossigeno.
Metodi didattici
Lezioni registrate con ausilio di proiezioni e supervisione di esperienze svolte dagli studenti nel laboratorio didattico.
Materiale di riferimento
Testi raccomandati:
· J.O.M. Bockris, A.K.N. Reddy "Modern Electrochemistry - 2A" Kluwer Academic Publishers;
· Allen J. Bard, Larry R. Faulkner; "ELECTROCHEMICAL METHODS: Fundamentals and Applications" - Wiley and Sons INC, New York.
· P. Atkins and J. de Paula. "ATKINS' PHYSICAl CHEMISTRY - 8th edition". W. H. Freeman and Company, New York.
Moduli o unità didattiche
Modulo: Chimica fisica II
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 40 ore

Modulo: Laboratorio di chimica fisica II
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Esercitazioni: 16 ore
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 16 ore
Turni:
Corso A
Docente: Vertova Alberto
Corso B
Docente: Longhi Mariangela

Docente/i
Ricevimento:
lun-ven 10:30-11:30
ufficio docente
Ricevimento:
dal lunedì al venerdì ore 9-18, su appuntamento
presso lo studio del docente in via Golgi 19, Edificio 5, Corpo A, II piano, stanza 2024-O
Ricevimento:
martedi-mercoledi 11.30-13
studio - piano terra, ala sud
Ricevimento:
mercoledì ore 14-16; venerdì ore 14-16
Dipartimento di Chimica - sezione di Elettrochimica 2° piano