Chimica fisica ii/laboratorio di chimica fisica ii
A.A. 2022/2023
Learning objectives
L'insegnamento si propone di approcciare gli aspetti basilari della cinetica chimica, della catalisi e dell'elettrochimica.
Expected learning outcomes
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.
Course syllabus and organization
Edizione unica
Periodo
Primo semestre
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 MariangelaEducational website(s)
Professor(s)
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