Chimica fisica i
A.A. 2024/2025
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, diagrammi di fase di sistemi binari. Legge di Raoult e di Henry. Proprietà delle soluzioni liquide ideali perfette, ideali diluite e reali. Coefficiente di attività.
Termochimica: variazioni standard di entalpia, entalpie standard di formazione, dipendenza dalla temperatura, misure calorimetriche. delle soluzioni: soluzioni ideali, leggi di Raoult e di Henry, proprietà colligative per soluzioni ideali; soluzioni non ideali, attività, coefficienti di attività e loro determinazione.
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, diagrammi di fase di sistemi binari. Legge di Raoult e di Henry. Proprietà delle soluzioni liquide ideali perfette, ideali diluite e reali. Coefficiente di attività.
Termochimica: variazioni standard di entalpia, entalpie standard di formazione, dipendenza dalla temperatura, misure calorimetriche. delle soluzioni: soluzioni ideali, leggi di Raoult e di Henry, proprietà colligative per soluzioni ideali; soluzioni non ideali, attività, coefficienti di attività e loro determinazione.
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
Matematica, buona conoscenza e utilizzo del calcolo differenziale e integrale.
Conoscenza chimica di base, stechiometria delle reazioni chimiche.
Tali prerequisiti sono acquisiti superando gli esami relativi (Istituzioni di Matematiche e Chimica Generale e Inorganica) del primo anno del Corso di Laurea in Chimica Industriale o corsi equivalenti di altri corsi di laurea scientifici.
Conoscenza chimica di base, stechiometria delle reazioni chimiche.
Tali prerequisiti sono acquisiti superando gli esami relativi (Istituzioni di Matematiche e Chimica Generale e Inorganica) del primo anno del Corso di Laurea in Chimica Industriale o corsi equivalenti di altri corsi di laurea scientifici.
Metodi didattici
Lezioni frontali (6 CFU: 48 ore di lezioni frontali suddivise in due Moduli A e B) con ausilio di proiezioni e/o lavagna "classica" per spiegazioni ulteriori che saranno svolte su richiesta degli studenti.
E' consigliata la frequenza alle lezioni.
E' consigliata 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 Priciples of Chemical Equilibrium, Cambridge University Press.
K. Denbigh, The Priciples of Chemical Equilibrium, Cambridge University Press.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La modalità di esame prevede una prova scritta preliminare consistente nella risoluzione di problemi di termodinamica chimica; la prova è valutata in trentesimi.
Il superamento della prova scritta consente di accedere al colloquio con i due docenti su tutti gli argomenti svolti da entrambi i docenti durante le lezioni (Moduli A e B). Il voto finale dell'esame è espresso in trentesimi e tiene conto della votazione conseguita nella prova scritta.
Al termine dello svolgimento del programma del Modulo A e del Modulo B, vengono svolti compiti scritti in itinere che prevedono la risoluzione di esercizi numerici relativi al programma svolto. Il superamento di ENTRAMBI i compiti in itinere, con votazione espresa in trentesimi, permette di accedere direttamente al colloquio d'esame.
Durante il colloquio, gli studenti saranno chiamati a dimostrare di aver compreso i fondamenti della termodinamica chimica e di essere in grado di sviluppare le equazioni termodinamiche, di saperle applicare in modo logico e di saper argomentare i risultati che si ottengono in applicazione a diversi sistemi illustrati nell'insegnamento.
Il superamento della prova scritta consente di accedere al colloquio con i due docenti su tutti gli argomenti svolti da entrambi i docenti durante le lezioni (Moduli A e B). Il voto finale dell'esame è espresso in trentesimi e tiene conto della votazione conseguita nella prova scritta.
Al termine dello svolgimento del programma del Modulo A e del Modulo B, vengono svolti compiti scritti in itinere che prevedono la risoluzione di esercizi numerici relativi al programma svolto. Il superamento di ENTRAMBI i compiti in itinere, con votazione espresa in trentesimi, permette di accedere direttamente al colloquio d'esame.
Durante il colloquio, gli studenti saranno chiamati a dimostrare di aver compreso i fondamenti della termodinamica chimica e di essere in grado di sviluppare le equazioni termodinamiche, di saperle applicare in modo logico e di saper argomentare i risultati che si ottengono in applicazione a diversi sistemi illustrati nell'insegnamento.
CHIM/02 - CHIMICA FISICA - CFU: 6
Esercitazioni: 8 ore
Lezioni: 44 ore
Lezioni: 44 ore
Docenti:
Chiarello Gian Luca, Gervasini Antonella
Turni:
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