Corso di laurea in Chimica e Tecnologie Chimiche

L'insegnamento fornisce i principi fondamentali che governano le proprietà  ed il comportamento della materia mediante un approccio macroscopico/ fenomenologico ma anche  microscopico. Lo studente potrà applicare la propria conoscenza tecnico-scientifica di base per affrontare le problematiche in campo chimico. In particolare avrà la competenza nell'interpretare i dati derivati dalle osservazioni sperimentali e misurazioni  e relazionarli ad una teoria appropriata.

Più in dettaglio, l'insegnamento fornisce i fondamenti della termodinamica classica. Introduce il concetto di funzione di stato; partendo dalle leggi  fondamentali, introduce i potenziali termodinamici e le relazioni che li legano; fornisce le condizioni generali di naturalità e di equilibrio nei sistemi chiusi. Descrive le proprietà termodinamiche dei miscugli gassosi, liquidi e solidi; ricava le condizioni specifiche di equilibrio di fase e di reazione; fornisce la capacità di leggere i diagrammi di fase.

DIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariati

Conoscenza delle equazioni fondamentali della termodinamica, capacità di applicarle, sapendo inquadrare correttamente un problema termodinamico.
Conoscenza delle proprietà delle soluzioni, delle condizioni per gli equilibri di fase e di reazione e la loro dipendenza dalle variabili fisiche e chimiche. Capacità di interpretazione dei diagrammi di fase binari ed in particolare delle sezioni isobare che descrivono l’equilibrio liquido-vapore, solido-liquido e solido solido.

DIDATTICA ALTERNATIVA: Risultati dell'apprendimento attesi invariati

L'insegnamento prevede lezioni frontali per un totale di 7 CFU (56 ore; gli argomenti di calorimetria prevedono 4 ore di lezione in laboratorio) e esercitazioni per un totale di 1 CFU (16 ore). La frequenza è fortemente consigliata.

DIDATTICA ALTERNATIVA: Il corso è erogato in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università in relazione al DM "#IoRestoaCasa" con:

Materiale didattico pubblicato su Campusnet e moodle: lezioni asincrone (registrate); incontri periodici durante ore di lezione tramite meeting Webex e successiva disponibilita' su Campusnet e Moodle della videoriunione

• Comunicazione con gli studenti: email per domande di carattere personale

Per l'a.a 2019-2020, a partire dalla sesione di aprile 2020, gli esami si svolgeranno in modalità telematica. Per la sessione di aprile, a cui possono partecipare gli studeni che hanno seguito l'insegnemanto negli anni precedenti, erogato in presenza, l'esame si svolgerà in una forma scritta equivalente a quella d elle sessioni che l'anno preceduta: 3 quesiti a risposta aperta (che valgono 4 punti ciascuno) e 3 esercizi (che valgono 6 punti ciascuno). Il tempo a disposizione è di 3 ore. Viene valutata la capacità di impostare correttamente il problema (se viene usata l'equazione giusta), la capacità di elaborare i dati (se i calcoli vengono eseguiti correttamente, se le unità di misura sono quelle giuste), la capacità di spiegare e di commentare quanto scritto. La somma dei punteggi di quesiti ed esercizi è 30

Per gli appelli a partire dalla sessione estiva 2020: LEGGERE ATTENTAMENTE FINO IN FONDO

Per gli appelli a partire dalla sessione estiva 2020, e fintanto che si dovrà utilizzare la modalità telematica, l’esame si svolgerà sempre in forma scritta, e sarà basato su 2 domande aperte e 2 esercizi, ed il tempo complessivo a disposizione per lo svolgimento sarà di 2 h, con gli incrementi dovuti per le studentesse/studenti con disabilità sensoriali e con DSA.

Tale formato verrà mantenuto per gli studenti e le studentesse della coorte 2019-2020, a cui l'insegnamento è stato erogato a distanza, anche quando sarà possibile tornare a svolgere gli esami in aula. In questo caso, per le studentesse e gli studenti delle coorti precedenti si tornerà invece al formato indicato più sopra (3 domande, 3 esercizi, 3 h).

Tornando al formato "2 domande, 2 esercizi, 2 h", le domande, anche articolate, saranno finalizzate alla verifica non solo delle conoscenze, ma anche della comprensione delle stesse. I quesiti non riguarderanno quindi aspetti meramente nozionistici (quali definizioni, enunciati, etc), ma richiederanno, ad esempio, di associare dei commenti agli aspetti di conoscenza, anche in termini di spiegazione dei passaggi formali necessari per pervenire all’obiettivo di una dimostrazione, collegamenti tra contenuti correlati di argomenti diversi.

Quanto agli esercizi, dato che durante l’insegnamento in modalità a distanza è stato possibile mettere a disposizione solo gli svolgimenti già eseguiti e completi, anche se con un commento, e non presentarne lo svolgimento passo a passo, gli esercizi, che costituiranno argomento di esame, saranno dello stesso tipo di quelli presentati e commentati in associazione all’insegnamento, e che sono disponibili nel materiale didattico e su Moodle (con commento) anche per gli studenti degli anni accademici precedenti.

Anche per gli esercizi verrà richiesto non solo di svolgere i passaggi formali, ma di riportare considerazioni sui criteri di scelta del metodo da adottare per la risoluzione.

In base a queste considerazioni, a ciascuna delle risposte ai quesiti verrà assegnato fino un massimo di 9 punti, mentre allo svolgimento di ciascun esercizio verrà assegnato fino ad un massimo di 6 punti, per un totale di 30 punti. In caso di svolgimenti particolarmente brillanti la commissione potrà assegnare la lode.

Vista l’eccezionalità del momento, per le sessioni che prevedono due appelli, in caso di esito insufficiente o di non accettazione del voto conseguito al primo appello sarà consentito ripetere l’esame nell’ambito della stessa sessione.  Tale possibilità era già prevista per chi si ritira nel corso della prova, e viene mantenuta.

Per quanto riguarda gli aspetti tecnici e pratici dello svolgimento dell’esame:

1) qualche giorno prima della data dell’appello verrà eseguita una simulazione della modalità di consegna, che prevede che i fogli su cui si sono scritti risposte e svolgimenti degli esercizi vengano fotografati, e le foto inviate ai docenti tramite la piattaforma Moodle

2) gli iscritti all’appello verranno suddivisi in gruppi di numerosità indicativamente pari a 10, ciascuno dei quali svolgerà la prova tramite una sessione Webex dedicata, a cui saranno collegati due componenti della commissione, che sarà costituita dai docenti dell’insegnamento e da cultori della materia nominati dal Dipartimento

3) le norme per assicurare il corretto svolgimento della prova sono quelle contenute nelle Linee Guida inviate dall’Ateneo al corpo docente, relative anche agli esami di profitto scritti, che per la modalità riportata più sopra indicano:

“Esami scritti su carta.
Lo studente svolge l’esame scrivendo su carta. Si applica a esami scritti di qualsiasi tipo, in particolare a esami che richiedano scrittura da parte dello studente di formule, schemi, grafici, disegni oltre a semplice testo. L’esame si svolge con Webex in videoconferenza tra il docente e gli studenti. La sorveglianza viene effettuata dal docente, che chiede allo studente di posizionare la videocamera del proprio dispositivo in modo da inquadrare il foglio su cui sta scrivendo e, possibilmente, lo studente e l'ambiebte immediatamente circostante.

Al termine della prova lo studente invia al docente il proprio elaborato come file pdf o jpg ottenuto digitalizzando quanto scritto mediante scanner (se disponibile) o fotografando le pagine con il telefonino o il tablet. Ogni sessione di esame può coinvolgere un numero limitato di studenti (indicativamente non più di 20) per consentire al docente una sorveglianza effettivamente efficace, ma anche per limitare i possibili problemi di connessione di rete, essendo necessario assicurare un collegamento costante tra il docente e ogni singolo studente.

In caso di esami con un elevato numero di studenti si possono attivare sottocommissioni che svolgeranno gli esami in sessioni parallele con prove di eguale complessità, ma diverse.
Per una migliore gestione dei tempi e per rendere più semplice la raccolta degli elaborati, si consiglia, anche per questa soluzione, di utilizzare la piattaforma Moodle. “

Inoltre, come negli esami in aula viene chiesto di depositare i telefoni cellulari di cui si è in possesso sulla cattedra, verrà chiesto di posizionarli nel campo di ripresa della videocamera, con lo schermo rivolto verso il basso. Eventuali esigenze diverse verranno valuate nel caso si presentino, e le relative modalità definite durante il collegamento per la simulazione della consegna.

Fondamenti di Termodinamica.

Premesse: dalle proprietà microscopiche dei sistemi chimici alle proprietà macroscopiche, stato di equilibrio, equazioni di stato e funzioni di stato. Lo zeresimo principio. Equazione di stato del gas perfetto e la teoria cinetica dei gas. I gas reali: l’equazione di stato del viriale e la temperatura di Boyle; l’equazione di Van der Waals. Le costanti critiche. Il principio degli stati corrispondenti.  Il primo principio: Lavoro, calore ed energia interna. Entalpia. Calori specifici. Il primo principio in azione:termochimica. II secondo principio: entropia e temperatura termodinamica, reversibilità e irreversibilità. Energia di Helmholtz e di Gibbs. Le quattro equazioni fondamentali per un sistema chiuso. Le condizioni di naturalità e di equilibrio in un sistema chiuso. Il terzo principio: entropie convenzionali ed energie di Gibbs standards.

Termodinamica Chimica

Le sostanze pure: potenziale chimico e condizioni di equilibrio di fase, il concetto di varianza, i diagrammi di fase. Le curve di monovarianza e l’equazione di Clapeyron. Le curve di sublimazione e di ebollizione e l’equazione di Clausius-Clapeyron. Il punto critico. Ordine delle transizioni di fase. I miscugli omogenei: grandezze di mescolamento, grandezze molari parziali, potenziali chimici. La reazione chimica in fase omogenea: le condizioni generali di naturalità e di equilibrio. I miscugli eterogenei: condizioni generali di equilibrio di fase, di reazione e regola delle fasi. Proprietà dei  miscugli gassosi: i miscugli di gas ideali; i miscugli gassosi reali e l’approssimazione di Lewis - Randall. La reazione chimica : le grandezze standard di reazione e le costanti di equilibrio. L’influenza delle variabili fisiche sullo spostamento dell’equilibrio.  Proprietà dei miscugli condensati ideali e non: l’attività relativa e i coefficienti di attività. Le grandezze di eccesso. I contributi dei termini entalpici ed entropici alle deviazioni dall’idealità. Soluzioni diluite ideali. Le convenzioni per gli stati di riferimento nei miscugli condensati. 

DIDATTICA ALTERNATIVA: Programma invariato

• Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso il sito web del corso, dove lo studente troverà anche alcuni appunti scritti per esteso degli argomenti trattati a lezione.
• Non viene consigliato un testo specifico, ma è fortemente consigliata la consultazione di uno buon testo di base di Chimica Fisica per   approfondimenti ed integrazioni. Alcuni suggerimenti: 1) I. N. Levine - PHYSICAL CHEMISTRY – McGraw-Hill International Editions. Chemistry Series. 2) G.K. Vemulapalli - CHIMICA FISICA, EdiSES; 3) Laidler-Meisner – CHIMICA FISICA, Editoriale Grasso; 4) P. W. Atkins - CHIMICA FISICA, Zanichelli (IV  edizione). Tutti i testi sono consultabili in biblioteca o nello studio della docente del corso.