1. Conoscenza e capacità di comprensione: al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di conoscere i principi ed i risultati fondamentali della termodinamica classica e della cinetica chimica.

2. Conoscenza e capacità di comprensione applicate: al termine del corso lo studente dovrà saper applicare i
principi e i risultati della termodinamica classica e della cinetica chimica alla risoluzione di semplici problemi ed esercizi.

3. Autonomia di giudizio: lo studente saprà riconoscere situazioni in cui l'applicazione di un' approccio
basato sui principi trattati risulta vantaggioso nel risolvere in modo qualitativo o quantitativo problematiche inerenti
le scienze chimiche ed affini.

4. Abilità comunicative: al termine del corso lo studente saprà esprimersi in modo appropriato su temi riguardanti
la termodinamica chimica e la cinetica con proprietà di linguaggio e sicurezza di esposizione.

5. Capacità di apprendere: al termine del corso lo studente sarà in grado di approfondire, con un alto grado di autonomia,
concetti di termodinamica classica e cinetica che possano risultare necessari in corsi di formazione superiore.

Conoscenze di chimica generale e matematica (corsi di Chimica Generale ed Inorganica e Matematica I con esercitazioni)

CHIMICA FISICA I

1. Principi della termodinamica, principio zero e definizione di temperatura.
2. Proprietà dei gas: il gas ideale, collisioni molecolari, i gas reali, equazioni di stato.
3. Cenni sulle funzioni a più variabili: proprietà differenziali, differenziali esatti e integrali di linea.
4. Prima legge della termodinamica: energia interna, calore e lavoro, termochimica.
5. Seconda e terza legge della termodinamica: ciclo di Carnot, entropia e
calcolo dei cambi entropici. Teorema del calore di Nernst e
terza legge, funzioni di stato ausiliarie.
6. Trasformazioni fisiche delle sostanze pure: diagrammi di fase, equazione di Clausius,
classificazione delle transizioni di fase, interfase liquido-vapore.
7. Miscele binarie semplici: soluzioni ideali, quantità parziali molari e potenziale chimico,
termodinamica del processo di mescolamento, soluzioni non ideali e attività.
8. Proprietà colligative.
9. Equilibri di fase per sistemi a più componenti:
regola delle fasi, distillazione delle miscele e azeotropi, sistemi binari
in fase condensata e analisi termica.
10. Equilibrio chimico: Costante di equilibrio termodinamica, dipendenza della costante di equilibrio
da temperatura e pressione, equilibri in soluzione liquida.
11. Proprietà termodinamiche delle soluzioni elettrolitiche: attività ioniche, conducibilità.
Celle elettrochimiche: potenziale di cella ed equazione di Nernst.
Grandezze termodinamiche da misure di fem, misure di pH.
12. Cinetica Chimica: velocità di reazione, legge cinetica e costante di velocità, processi elementari.
Reazioni con forma cinetica semplice.
Approssimazione dello stato stazionario, Effetto della temperatura sulla velocità di reazione.

LABORATORIO DI CHIMICA FISICA I
1. Determinazione di un calore di combustione
2. Determinazione di un entalpia di reazione con metodo calorimetrico
3. Determinazione di un diagramma di fase liquido/vapore per un sistema formante un azeotropo
4. Determinazione della costante di dissociazione di CH3COOH da misure di conducibilità
5. Cinetica della reazione di iodurazione dell’acetone
6. Cinetica di idrolisi dell’acetato di etile con tecnica pH-stat

1. P. Atkins, J. de Paula, Atkin's Physical Chemistry, 7th Ed. Oxford University Press, Oxford, UK, 2002.
2. R. S. Berry, S. A. Rice, J. Ross, Physical Chemistry, 2nd Ed. Oxford University Press, Oxford, UK, 2000.
3. D. Kondepudi, I. Progogine, Modern Thermodynamics: from heat engines to dissipative structures, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, UK, 1998.
4. K. Denbigh, The principles of Chemical Equilibrium with applications in Chemistry and Chemical Engineering, 4th Ed. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1981.
5. J. E. Espenson, Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms, McGraw-Hill Series in Advanced Chemistry, McGraw-Hill, Inc. 1981.
6. H. Dewoe, Thermodynamics and Chemistry, disponibile in rete (http://www.chem.umd.edu/thermobook)
Esistono versioni italiane delle opere 1. e 4. (quest'ultima datata). Un numero di volumi è inoltre disponibile per consultazione nella biblioteca
del dipartimento.
La pagina dedicata del corso sulla piattaforma moodle2 contiene tutto il materiale didattico presentato durante le lezioni frontali: presentazioni in formato PDF contenenti tutte le derivazioni illustrate in aula e una vasta selezione di esercizi risolti, schemi delle relazioni di laboratorio, materiale audiovisivo e un ampio database di esercizi a risposta multipla che può essere usato in preparazione alla prova scritta dell'esame finale.

CHIMICA FISICA I Principi della termodinamica 1. Introduzione 2. Sistemi e variabili termodinamiche 3. Principio zero e definizione di temperatura Proprietà dei gas 1. Il gas ideale ed il termometro a gas ideale 2. Teoria cinetico-molecolare del gas ideale 3. Collisioni molecolari e cammino libero medio 4. Distribuzione di Maxwell delle velocità molecolari 5. I gas reali 6. Equazioni di stato e principio degli stati corrispondenti Funzioni a più variabili (cenni) 1. Rappresentazioni grafiche 2. Derivate parziali 3. Il differenziale totale 4. Proprietà differenziali 5. Differenziali esatti e integrali di linea Prima legge della termodinamica 1. Energia interna e la prima legge 2. Stati di equilibrio e reversibilità 3. Lavoro e calore 4. Termochimica e calorimetria 5. Applicazioni Seconda e terza legge della termodinamica 1. Seconda legge: postulati di Clausius e Kelvin-Planck 2. Ciclo di Carnot e macchine termiche 3. Scala termodinamica delle temperature assolute 4. Proprietà dei processi ciclici ed entropia 5. Calcolo dei cambi entropici 6. Teorema del calore di Nernst e terza legge 7. Funzioni di stato ausiliarie Trasformazioni fisiche delle sostanze pure 1. Diagrammi di fase per una sostanza pura 2. Aspetti termodinamici 3. Classificazione delle transizioni di fase 4. Interfase liquido-vapore: tensione superficiale e azione capillare Miscele binarie semplici 1. Soluzioni ideali 2. Quantità parziali molari 3. Il potenziale chimico 4. Termodinamica del processo di mescolamento 5. Soluzioni non ideali: attività, coefficiente di attività e stati standard Proprietà colligative 1. Abbassamento crioscopico 2. Innalzamento ebullioscopico 3. Pressione osmotica Equilibri di fase per sistemi a più componenti 1. Regola delle fasi 2. Sistemi binari che coinvolgono il vapore 3. Distillazione delle miscele e azeotropi 4. Sistemi binari in fase condensata e analisi termica 5. Diagrammi di fase di soluzioni acquose saline 6. Formazione di composti intermedi in diagrammi complessi Equilibrio chimico 1. Potenziale di reazione, quoziente di reazione e costante di equilibrio termodinamica 2. Relazioni tra costante termodinamica e costanti di equilibrio pratiche 3. Dipendenza della composizione di equilibrio dalla pressione 4. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura 5. Equilibri in soluzione liquida Proprietà termodinamiche delle soluzioni elettrolitiche 1. Funzioni termodinamiche di formazione degli ioni 2. Attività ioniche 3. Conducibilità delle soluzioni elettrolitiche 4. Celle elettrochimiche: potenziale di cella ed equazione di Nernst 5. Potenziali standard e loro determinazione sperimentale 6. Grandezze termodinamiche da misure di fem 7. Misure di pH Cinetica Chimica 1. Velocità di reazione, legge cinetica e costante di velocità 2. Processi elementari 3. Reazioni con forma cinetica semplice 4. Determinazione sperimentale degli ordini di reazione 5. Reazioni del I ordine reversibili 6. Metodi di rilassamento 7. Reazioni consecutive del I ordine 8. Approssimazione dello stato stazionario 9. Reazioni unimolecolari in fase gassosa 10. Pre-equilibri 11. Effetto della temperatura LABORATORIO DI CHIMICA FISICA I 1. Determinazione di un calore di combustione 2. Determinazione di un entalpia di reazione con metodo calorimetrico 3. Determinazione di un diagramma di fase liquido/vapore per un sistema formante un azeotropo 4. Determinazione della costante di dissociazione di CH3COOH da misure di conducibilità 5. Cinetica della reazione di iodurazione dell’acetone 6. Cinetica di idrolisi dell’acetato di etile con tecnica pH-stat

Lezioni frontali in aula supportate da presentazioni (beamer o powerpoint) Esercitazioni in laboratorio nelle quali gli studenti (suddivisi in gruppi di 3-4 persone) eseguono le esperienze illustrate durante le lezioni frontali, con la supervisione del docente e del tutor.

Per qualsiasi altra informazione contattare il docente del corso

L'esame consiste di una prova scritta e di una prova orale, a cui lo studente accede previo superamento del test scritto.

Il test scritto consiste di 15 esercizi (tutti di uguale peso, e generalmente di carattere numerico) a risposta multipla (4 possibili risposte).
Lo scopo è di testare l'abilità dello studente nell' applicare conoscenze e comprensione e la sua autonomia di giudizio.
La prova scritta viene superata con un punteggio maggiore o uguale a 18/30.

La griglia di valutazione adottata è la seguente:
- Eccellente (30 - 30 e lode): ottima conoscenza degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio,
ottima capacità analitica.
- Molto buono (27 - 29): buona conoscenza degli argomenti, notevole proprietà di linguaggio,
buona capacità analitica.
- Buono (24-26): buona conoscenza dei principali argomenti, discreta proprietà di linguaggio; lo/la
studente/essa mostra una adeguata capacità analitica.
- Soddisfacente (21-23): lo/la studente/essa non mostra piena padronanza degli argomenti
principali dell'insegnamento, pur possedendone le conoscenze fondamentali; mostra comunque
soddisfacente proprietà di linguaggio e sufficiente capacità analitica.
- Sufficiente (18-20): minima conoscenza degli argomenti principali dell'insegnamento e del
linguaggio tecnico, limitata capacità analitica.
- Insufficiente: lo/la studente/essa non possiede una conoscenza accettabile dei contenuti dei
diversi argomenti del programma.

Eventuali cambiamenti alle modalità qui descritte, che si rendessero necessari per garantire l'applicazione dei protocolli di sicurezza legati all'emergenza COVID19, saranno comunicati nel sito web di Dipartimento, del Corso di Studio e dell'insegnamento

Questo insegnamento approfondisce argomenti strettamente connessi a uno o più obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite