Laboratorio di chimica fisica i

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
72
Ore totali
SSD
CHIM/02
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il corso si propone di combinare l'illustrazione degli aspetti piu' significativi della termodinamica chimica con esperienze sperimentali volte alla raccolta di dati sperimentali, alla relativa elaborazione numerica e alla stima dell'errore sui parametri termodinamici ottenuti.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente apprende i principi che determinano le condizioni di spontaneità delle reazioni chimiche e ne verifica sperimentalmente la validita'. Apprende, inoltre, come trattare serie di dati raccolti tramite misure strumentali e come stendere una relazione corredata da grafici ed elaborazioni numeriche. Nelle attivita' di laboratorio, impara a collaborare coi colleghi.
Programma e organizzazione didattica

Corso A

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Le proprietà dei gas. Teoria cinetica dei gas. Distribuzione di Maxwell-Boltzman. Gas reali. Primo Principio della Termodinamica. Calore e lavoro. Calorimetria. Capacità termiche. Entalpia. Transizioni isoterme ed adiabatiche di gas perfetti. Secondo principio. Variazioni di entropia di sistema ed intorno. Terzo principio. Macchine termiche. Energie di Helmoltz e di Gibbs. Equazione di Gibbs-Helmoltz. Potenziale chimico. Descrizione termodinamica delle miscele. Equazione di Gibbs-Duhem. Diagrammi di stato di sostanze pure. Stabilità di fase e transizioni. Equazioni di Clapeyron e Clausius-Clapeyron. Equilibrio chimico. Effetti di temperatura e pressione sull'equilibrio. Equazione di van't Hoff.

Durante il Laboratorio Sperimentale vengono determinate grandezze chimico-fisiche (valori di ΔU e ΔH, K equilibrio, CMC di tensioattivi) tramite la raccolta di dati sperimentali (dati calorimetrici, spettrofotometrici, di conducibilità, tensioni di vapore) che vengono poi diagrammati ed elaborati sulla base di relazioni termodinamiche.
Prerequisiti
Conoscenze di base di matematica e fisica
Metodi didattici
Lezioni frontali e laboratorio didattico
Materiale di riferimento
- P. W. Atkins, J. de Paula - Physical Chemistry - 9th ed. (2011) o successive, Oxford University Press.
- Materiale didattico fornito dal docente.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame verificherà che gli studenti abbiano compreso le leggi fondamentali della termodinamica chimica all'equilibrio e che sappiano applicare le suddette leggi per risolvere problemi pratici di termodinamica chimica. Al termine del laboratorio, gli studenti devono consegnare una relazione tecnica sulle esperienze svolte, la cui valutazione viene espressa in trentesimi e pesa per il 30 % ai fini della determinazione del voto finale. L'esame vero e proprio consiste in uno scritto, in cui gli studenti dovranno risolvere esercizi e test a scelta multipla di termodinamica, seguito da un orale in cui saranno interrogati sulla teoria della termodinamica di base. L'esame (scritto + orale) pesa per il 70 % ai fini della determinazione del voto complessivo.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 24 ore

Corso B

Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Le proprietà dei gas. Teoria cinetica dei gas. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann. Gas reali. Primo Principio della Termodinamica. Calore e lavoro. Calorimetria. Capacità termiche. Entalpia. Transizioni isoterme ed adiabatiche di gas perfetti. Secondo principio. Variazioni di entropia di sistema ed intorno. Terzo principio. Macchine termiche. Energie di Helmholtz e di Gibbs. Equazione di Gibbs-Helmholtz. Potenziale chimico. Descrizione termodinamica delle miscele. Equazione di Gibbs-Duhem. Diagrammi di stato di sostanze pure. Stabilità di fase e transizioni. Equazioni di Clapeyron e Clausius-Clapeyron. Equilibrio chimico. Effetti di temperatura e pressione sull'equilibrio. Equazione di van't Hoff.
Durante il Laboratorio Sperimentale vengono determinate grandezze chimico-fisiche (valori di ΔU e ΔH, K equilibrio, CMC di tensioattivi) tramite la raccolta di dati sperimentali (dati calorimetrici, spettrofotometrici, di conducibilità, tensioni di vapore) che vengono poi diagrammati ed elaborati sulla base di relazioni termodinamiche.
Prerequisiti
Conoscenze di base di matematica e fisica
Metodi didattici
Lezioni frontali e laboratorio didattico
Materiale di riferimento
- P. W. Atkins, J. de Paula - Physical Chemistry - 9th ed. (2011) o successive, Oxford University Press.
- Materiale didattico fornito dal docente.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame verificherà che gli studenti abbiano compreso le leggi fondamentali della termodinamica chimica all'equilibrio e che sappiano applicare le suddette leggi per risolvere problemi pratici di termodinamica chimica. Al termine del laboratorio, gli studenti devono consegnare una relazione tecnica sulle esperienze svolte, la cui valutazione viene espressa in trentesimi e pesa per il 30 % ai fini della determinazione del voto finale. L'esame vero e proprio consiste in uno scritto, in cui gli studenti dovranno risolvere esercizi e test a scelta multipla di termodinamica, seguito da un orale in cui saranno interrogati sulla teoria della termodinamica di base. L'esame (scritto + orale) pesa per il 70 % ai fini della determinazione del voto complessivo.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 24 ore
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento (via e-mail)
Studio Prof. Lo Presti (R21S), Dipartimento di Chimica, Piano Terra, Ala Sud