Laboratorio di chimica fisica

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
72
Ore totali
SSD
CHIM/02
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento affronta gli aspetti teorici e pratici della cinetica chimica e per questo comprende sia lezioni in aula che esercitazioni di laboratorio. Gli argomenti trattati forniscono le basi della cinetica chimica per una corretta comprensione dello svolgimento delle reazioni in funzione dei parametri che ne governano la velocita', in particolare concentrazione dei reagenti, temperatura, e presenza di specie catalitiche.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente sara' in grado di:
- impostare lo studio cinetico di una reazione chimica e/o catalitica con ottenimento dei parametri significativi legati alla velocita' di reazione e alla sua dipendenza della temperatura
- organizzare la sperimentazione per lo studio cinetico di reazioni chimiche
- stendere una relazione tecnico-scientifica su esperienze svolte in un laboratorio chimico
- collaborare con colleghi in un lavoro di gruppo.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
La didattica per quanto riguarda le lezioni frontali che riguardano l'argomento della cinetica chimica (3 CFU) saranno erogate in presenza (se possibile) e comunque tutte le lezioni saranno registrate e caricate sul sito Ariel del corso rispettando il calendario settimanale delle lezioni per permettere agli studenti di poter apprendere i contenuti con gradualità.
La didattica per quanto riguarda le esercitazioni di laboratorio (3 CFU) si potrà svolgere "in presenza" in forma ridotta per quanto riguarda il numero di ore che ogni studente potrà svolgere in laboratori rispetto alla situazione ordinaria. Per completare questa parte, verranno svolte delle esercitazioni numeriche in cui verrà chiesto ad ogni studente di interpretare matematicamente dati sperimentali applicando le equazioni cinetiche illustrate nel corso delle lezioni.
Programma
Velocità di reazione. Equazione di velocità e costante di velocità. Ordine di reazione e molecolarità. Equazioni cinetiche integrate per gli ordini di reazione principali (ordine zero, primo ordine, secondo ordine e ordine ennesimo di reazione). Tempo di semitrasformazione. Determinazione dell'ordine di reazione: metodo integrale, metodo differenziale, metodo del semiperiodo e metodo dell'isolamento. Reazioni consecutive e approssimazione dello stato stazionario. Reazioni parallele. Reazioni opposte e di equilibrio.
Dipendenza della costante di velocità dalla temperatura. Equazione di Arrhenius. Equazione di Eyring e teoria dello stato di transizione. Reazioni catalizzate. Catalisi omogenea. Catalisi acido-base.
Esperimenti pratici in laboratorio: reazioni isoterme realizzate in reattori batch con catalizzatori omogenei in fase liquida acquosa e in solvente organico e reazione svolta con incremento lineare della temperatura.
Prerequisiti
Conoscenze dei principali strumenti matematici (derivate ed integrali). Conoscenza della chimica inorganica, chimica organica e chimica analitica di base e della chimica analitica strumentale.
Metodi didattici
La didattica si svolgerà attraverso lezioni frontali (o registrate) e esercitazioni pratiche in laboratorio volte a fornire strumenti di conoscenza e operativi.
Il materiale didattico e gli strumenti operativi proposti saranno resi disponibili in formato digitale in modo che gli studenti possano rielaborarli in funzione delle proprie esigenze didattiche.
Materiale di riferimento
- P. Atkins, J. De Paula, Elementi di Chimica Fisica, Zanichelli, 2007, Capitoli 10 e 11; o altre edizioni per i capitoli attinenti gli argomenti del corso.
- Dispense del corso sulla piattaforma ARIEL_UNIMI a tutti gli studenti UNIMI.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Relazione scritta sul lavoro svolto; lavoro di gruppo per la parte delle esercitazioni svolte in presenza e anche per la parte delle elaborazioni matematico-cinetiche.
Esame orale su tutti gli aspetti del corso sia di cinetica chimica sia di cinetica applicata. Gli studenti dovranno dimostrare di aver compreso i fondamenti della cinetica chimica e di essere in grado di sviluppare le principali equazioni cinetiche, di saperle applicare in modo logico. Gli studenti potranno accedere all'esame orale solo se la Relazione sul lavoro svolto in laboratorio e/o le elaborazioni matematico-cinetiche saranno giudicate positivamente.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 24 ore
Turni:
Corso A
Docente: Gervasini Antonella
Docente/i
Ricevimento:
da Martedi a Giovedi ore 14:00-16:00
Edificio 5, corpo B, piano terra, Ufficio R27S
Ricevimento:
lun-ven 10:30-11:30
ufficio docente
Ricevimento:
Su richiesta via e-mail
Stanza R25S Piano rialzato, corpo B del Dipartimento di Chimica