Chimica fisica i
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
Si vuole stimolare la comprensione degli aspetti teorici e pratici della Termodinamica Chimica, interpretando i fenomeni chimici mediante leggi di validita' generale. Si studieranno gli scambi di energia tra il sistema in studio e l'ambiente nelle condizioni in cui il sistema e' in equilibrio oppure in cui il sistema tende ad evolvere spontaneamente.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente acquisisce conoscenze di Termodinamica applicabili a sistemi di interesse chimico in condizioni di equilibrio. Utilizza la Termodinamica classica nello studio di equilibri di fase in sistemi monocomponente e a piu' componenti e nella trattazione dell'equilibrio chimico. Lo studente acquisisce le competenze necessarie per comprendere i principi fisici che sono alla base dei fenomeni chimici ed e' introdotto alle applicazioni della termodinamica a semplici problemi applicativi.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Le proprietà dei gas: gas perfetti e miscele gassose perfette, gas reali, equazioni di stato.
Il primo, il secondo e il terzo principio della Termodinamica: lavoro, energia interna, calore, entalpia, entropia, energie di Helmholtz e di Gibbs, l'equazione fondamentale, il potenziale chimico.
Equilibri di fase: regola delle fasi, diagrammi di stato, equilibri di fase in sistemi a un solo componente, l'equazione di Clausius-Clapeyron.
La tensione di vapore di componenti puri e soluzioni, diagrammi di fase di sistemi binari. Proprietà colligative. Legge di Raoult e di Henry. Proprietà delle soluzioni liquide ideali perfette, ideali diluite e delle soluzioni reali. Coefficiente di attività e loro determinazione.
Termochimica: variazioni standard di entalpia, entalpie standard di formazione e loro dipendenza dalla temperatura, misure calorimetriche.
Equilibri di reazione: costante di equilibrio per reazioni in fase gassosa e in soluzione, liquida; dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura, reazioni di equilibrio in fase eterogenea e reazioni di equilibrio simultanee e indipendenti.
Soluzione numerica di problemi di termodinamica chimica.
Il primo, il secondo e il terzo principio della Termodinamica: lavoro, energia interna, calore, entalpia, entropia, energie di Helmholtz e di Gibbs, l'equazione fondamentale, il potenziale chimico.
Equilibri di fase: regola delle fasi, diagrammi di stato, equilibri di fase in sistemi a un solo componente, l'equazione di Clausius-Clapeyron.
La tensione di vapore di componenti puri e soluzioni, diagrammi di fase di sistemi binari. Proprietà colligative. Legge di Raoult e di Henry. Proprietà delle soluzioni liquide ideali perfette, ideali diluite e delle soluzioni reali. Coefficiente di attività e loro determinazione.
Termochimica: variazioni standard di entalpia, entalpie standard di formazione e loro dipendenza dalla temperatura, misure calorimetriche.
Equilibri di reazione: costante di equilibrio per reazioni in fase gassosa e in soluzione, liquida; dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura, reazioni di equilibrio in fase eterogenea e reazioni di equilibrio simultanee e indipendenti.
Soluzione numerica di problemi di termodinamica chimica.
Prerequisiti
Per affrontare e comprendere con profitto gli argomenti trattati in questo insegnamento, è necessario possedere una solida conoscenza e una buona padronanza degli strumenti del calcolo differenziale e integrale.
Risultano inoltre indispensabili la conoscenza della chimica di base e della stechiometria delle reazioni chimiche.
Tali prerequisiti si acquisiscono con il superamento degli esami relativi agli insegnamenti del primo anno del corso di laurea in Chimica Industriale, o di insegnamenti equivalenti previsti in altri corsi di laurea scientifici.
Risultano inoltre indispensabili la conoscenza della chimica di base e della stechiometria delle reazioni chimiche.
Tali prerequisiti si acquisiscono con il superamento degli esami relativi agli insegnamenti del primo anno del corso di laurea in Chimica Industriale, o di insegnamenti equivalenti previsti in altri corsi di laurea scientifici.
Metodi didattici
Lezioni frontali (6 CFU totali) divise in 44 ore di lezioni frontali in aula (5.5 CFU) e suddivise in due Moduli, A e B, più 8 ore di esercitazioni numeriche (0.5 CFU) con ausilio di proiezioni video e di lavagna "classica" per spiegazioni ulteriori che saranno svolte su richiesta degli studenti.
E' fortemente onsigliata la frequenza alle lezioni.
E' fortemente onsigliata la frequenza alle lezioni.
Materiale di riferimento
P.W. Atkins, J. De Paula, Physical Chemistry, Oxford University Press, 9th edition, o altre edizioni per i capitoli attinenti gli argomenti trattati.
K. Denbigh, The Principles of Chemical Equilibrium, Cambridge University Press.
K. Denbigh, The Principles of Chemical Equilibrium, Cambridge University Press.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame si articola in una prova scritta preliminare, che consiste nella risoluzione di problemi numerici di termodinamica chimica ed è valutata in trentesimi.
Il superamento della prova scritta consente l'accesso al colloquio orale con entrambi i docenti responsabili dei Moduli A e B, nel quale saranno discussi tutti gli argomenti trattati durante le lezioni.
Il voto finale, espresso in trentesimi, è determinato come media aritmetica delle valutazioni ottenute nei colloqui orali relativi ai due moduli e nella prova scritta.
Al termine dei programmi dei Moduli A e B, sono inoltre proposti due compiti scritti in itinere, ciascuno basato sulla risoluzione di esercizi numerici sviluppati durante le lezioni. Il superamento di entrambi i compiti in itinere, con valutazioni espresse in trentesimi, consente l'accesso diretto al colloquio orale, senza necessità di sostenere la prova scritta finale.
Durante il colloquio, gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito una solida comprensione dei fondamenti della termodinamica chimica, di saper sviluppare e applicare correttamente le equazioni termodinamiche e di essere in grado di argomentare criticamente i risultati ottenuti, in riferimento ai diversi sistemi trattati nel corso dell'insegnamento.
Il superamento della prova scritta consente l'accesso al colloquio orale con entrambi i docenti responsabili dei Moduli A e B, nel quale saranno discussi tutti gli argomenti trattati durante le lezioni.
Il voto finale, espresso in trentesimi, è determinato come media aritmetica delle valutazioni ottenute nei colloqui orali relativi ai due moduli e nella prova scritta.
Al termine dei programmi dei Moduli A e B, sono inoltre proposti due compiti scritti in itinere, ciascuno basato sulla risoluzione di esercizi numerici sviluppati durante le lezioni. Il superamento di entrambi i compiti in itinere, con valutazioni espresse in trentesimi, consente l'accesso diretto al colloquio orale, senza necessità di sostenere la prova scritta finale.
Durante il colloquio, gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito una solida comprensione dei fondamenti della termodinamica chimica, di saper sviluppare e applicare correttamente le equazioni termodinamiche e di essere in grado di argomentare criticamente i risultati ottenuti, in riferimento ai diversi sistemi trattati nel corso dell'insegnamento.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Esercitazioni: 8 ore
Lezioni: 44 ore
Lezioni: 44 ore
Docenti:
Chiarello Gian Luca, Gervasini Antonella
Siti didattici
Docente/i
Ricevimento:
Tutti i giorni previo appuntamento
Ricevimento:
Su richiesta via e-mail
Stanza R25S Piano rialzato, corpo B del Dipartimento di Chimica