Chimica fisica ii/laboratorio di chimica fisica ii
A.A. 2021/2022
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.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Periodo
Primo semestre
Tutte le lezioni frontali di Chimica Fisica II e le relative esercitazioni numeriche verranno tenute in presenza e in streaming 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
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 il modulo di laboratorio verranno richiesti:
- la stesura di una relazione scritta, che verrà valutata prima dell'esame orale, sulle esperienze di laboratorio ed i dati raccolti;
- l'illustrazione ed il commento di una esperienza svolta in laboratorio;
- verrà verificata la capacità di presentare, commentare e discutere i fenomeni e le equazioni presentate a lezione;
- la discusione dei grafici presentati a lezione, in relazione ai fenomeni elettrochimici che li determinano;
- sarà richiesta la capacità di risolvere esercizi e problemi connessi ai temi svolti;
Per il modulo di laboratorio verranno richiesti:
- la stesura di una relazione scritta, che verrà valutata prima dell'esame orale, sulle esperienze di laboratorio ed i dati raccolti;
- l'illustrazione ed il commento di una esperienza svolta in laboratorio;
- verrà verificata la capacità di presentare, commentare e discutere i fenomeni e le equazioni presentate a lezione;
- la discusione dei grafici presentati a lezione, in relazione ai fenomeni elettrochimici che li determinano;
- sarà richiesta la capacità di risolvere esercizi e problemi connessi ai temi svolti;
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.
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.
- Testo raccomandato: P. Atkins and J. De Paula. "Atkins' Physical Chemistry - 9th edition". Oxford University Press.
Modulo: Laboratorio di chimica fisica II
Programma
I contenuti del corso rispecchiano gli obbiettivi e i learning outcomes:
- termodinamica della cella galvanica;
- i potenziali di Volta, di superficie e Galvani; il potenziale elettrochimico; formazione del doppio strato elettrico. I modelli di Helmholtz, Guy-Chapmann e Stern;
- La legge limite di Debye Huckel;
- La cinetica elettrochimica: equazione di Butler Volmer e retta di Tafel;
- La densità di corrente limite;
- Introduzione ai diagrammi di Pourbaix.
Esperienze di laboratorio
- Cinetica dell'idrolisi acida di un estere;
- Cinetica della Clock reaction;
- Cinetica enzimatica;
- Cinetica della reazione di riduzione elettrochimica dell'Ossigeno sull'elettrodo a disco rotante;
- Cinetica della bromurazione di un chetone
- termodinamica della cella galvanica;
- i potenziali di Volta, di superficie e Galvani; il potenziale elettrochimico; formazione del doppio strato elettrico. I modelli di Helmholtz, Guy-Chapmann e Stern;
- La legge limite di Debye Huckel;
- La cinetica elettrochimica: equazione di Butler Volmer e retta di Tafel;
- La densità di corrente limite;
- Introduzione ai diagrammi di Pourbaix.
Esperienze di laboratorio
- Cinetica dell'idrolisi acida di un estere;
- Cinetica della Clock reaction;
- Cinetica enzimatica;
- Cinetica della reazione di riduzione elettrochimica dell'Ossigeno sull'elettrodo a disco rotante;
- Cinetica della bromurazione di un chetone
Metodi didattici
Lezioni registrate con ausilio di proiezioni e supervisione di esperienze svolte dagli studenti nel laboratorio didattico.
Materiale di riferimento
Verranno messe a disposizione sulla piattaforma ARIEL le presentazioni Power Point presentate e discusse a lezione.
Testi raccomandati:
- J.O.M. Bockris, A.K.N. Reddy "Modern Electrochemistry - 2A" Kluwer Academic Publishers;
- J Atkins. "Atkins' Physical Chemistry" - W. H. Freeman and Company New York.
Testi raccomandati:
- J.O.M. Bockris, A.K.N. Reddy "Modern Electrochemistry - 2A" Kluwer Academic Publishers;
- J Atkins. "Atkins' Physical Chemistry" - 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
Lezioni: 40 ore
Docenti:
Dozzi Maria Vittoria, Selli Elena
Modulo: Laboratorio di chimica fisica II
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 24 ore
Lezioni: 24 ore
Docenti:
Longhi Mariangela, Vertova Alberto
Turni:
Corso A
Docente:
Vertova AlbertoCorso B
Docente:
Longhi MariangelaDocente/i
Ricevimento:
su appuntamento
ufficio docente
Ricevimento:
Previo appuntamento via email
Ufficio
Ricevimento:
mercoledì ore 14-16; venerdì ore 14-16
Dipartimento di Chimica - sezione di Elettrochimica 2° piano