CHIMICA FISICA III

Oggetto:

CHIMICA FISICA III

Oggetto:

Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica

MFN1168

Docente

Prof. Piero Ugliengo (Titolare del corso)

Corso di studi

Chimica e Tecnologie Chimiche

Anno

2° anno

Tipologia

Caratterizzante

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

CHIM/02 - chimica fisica

Modalità di erogazione

Tradizionale

Lingua di insegnamento

Italiano

Modalità di frequenza

Obbligatoria

Tipologia d'esame

Scritto

Modalità d'esame

L'esame si svolge, di norma, come segue: Lesame si svolge in forma scritta e comprende domande che corrispondono ad elaborazione formale e concettuale dei temi del corso insieme ad esercizi numerici in cui lo studente deve svolgere calcoli numerici semplici o interpretare andamenti nei dati sperimentali utilizzando la regressione lineare. Per la valutazione finale in trentesimi non si peserà ogni esercizio con un punteggio fisso ma il risultato finale deriva da una analisi integrata dellelaborato basata su: stile e chiarezza nella elaborazione dei concetti, cura e rigore numerico nello svolgimento degli esercizi numerici con particolare riferimento alluso corretto delle unità di misura. Lo svolgimento dei passaggi per raggiungere una formula finale è considerato fondamentale per mostrare la comprensione dei concetti. Il docente potrà ritenere insufficiente un elaborato quando alcuni concetti fondamentali, di cui si è data ampia discussione durante le lezioni in aula, non siano corretti, indipendentemente dallo svolgimento di altri esercizi.

Prerequisiti

Matematica
Fisica
Chimica generale ed inorganica
Chimica Organica
Chimica Fisica

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire agli studenti: Fondamenti sulle interazioni intermolecolari e di cinetica chimica fenomenologica, e ceni sui fenomeni di trasporto.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

L’allievo dovrà essere in grado di comprendere il significato di:

•   Interazioni elettrostatiche
•   Forze dispersive e loro ruolo nelle fasi condensate
•   Polarizzazione
•   Legame ad idrogeno e sue proprietà
•   Interazioni e termodinamica
•   Legge di Trouton
•   reazione elementare
•   meccanismo di reazione
•   energia di attivazione di un processo chimico
•   ordine di reazione
•   approssimazione dello stato stazionario
•   reazioni catalizzate
•   isoterma di adsorbimento di Langmuir
•   isoterma BET
•   reazioni alle superfici
•   meccanismo di Langmuir
•   meccanismo di Rideal   •   molecolarità di una reazione
•   velocità di una reazione chimica
•   stadio determinante la reazione
•   tempo di dimezzamento
•   controllo termodinamico e cinetico
•   catalisi enzimatica
•   Inibizione enzimatica
•   fisisorzione e chemisorzione

Parti non svolte nell’AA 2012-2013
•   Interfacce e tensione superficiale.
•   Membrane e cristalli liquidi.
•   Sistemi lontani dall’equilibrio: produzione di entropia, forze e flussi generalizzati, legge fenomenologica lineare.
•   Trasporto di calore.
•   Trasporto di materia (fenomeni idrodinamici; diffusione passiva). Sovrapposizione di più flussi.
•   Fenomeni termo-diffusivi.
•   Stati stazionari e di equilibrio.

Oggetto:

Programma

Argomento	Ore Lez.	Ore Eserc.	Totale Ore
Interazioni inter-molecolari. Interazioni a corto e lungo raggio. Legge di Coulomb. Interazione tra ioni. Costante di Madelung in solidi ionici. Definizione di dipolo elettrico. Interazione ione-dipolo generalizzata e raggio di idratazione. Interazione dipolo-dipolo permanenti. Interazioni di Keesom. Energie libere di interazione. Multipoli elettrici e loro interazioni. Interazioni dipolo-dipolo indotto. Polarizzabilita’ atomica e molecolare. Trattazione semiclassica delle interazioni dispersive di London. Solidi e liquidi di van der Waals. Interazioni repulsive e totali. Il legame ad idrogeno. Ruolo delle forze dispersive in addotti legati con legame ad idrogeno. Aspetti termodinamici delle forze intermolecolari. Regola di Trouton. Forze di interazione in gas, liquidi e solidi. Solidi cristallini amorfi e polimerici. Proprieta’ dei materiali riconducibili alla struttura atomica.	12
Cinetica chimica: note introduttive. Relazione tra cinetica e termodinamica. Esempi intuitivi di controllo cinetico delle reazioni. La definizione operativa di velocita' di reazione. Cinetica chimica e stechiometria di reazione. Relazione tra la velocita’ di reazione e i coefficienti stechiometrici.	4
Ordine di reazione empirico. Relazione tra ordine di reazione e coefficienti stechiometrici. Metodi per la determinazione della legge cinetica. Metodo dell'isolamento. Metodo dei coefficienti angolari iniziali..	4
Concetto di reazione elementare. Molecolarita’. Scrittura delle equazioni cinetiche per le reazioni elementari. Relazione tra ordine di reazione e molecolarità.	4
Leggi cinetiche in forma integrata. Reazioni di ordine 0. Reazioni del primo ordine. Reazioni di secondo ordine. Confronto tra i due. Difficoltà sperimentali nella interpretazione dei dati cinetici. Reazioni vicine all'equilibrio. Relazione tra costanti cinetiche di semireazione e costante di equilibrio termodinamica.	4
Decadimento radioattivo come processo del primo ordine. Datazione radioattiva. Reazioni consecutive. Soluzione analitica esatta. Stadio determinante la velocita' di reazione	2
Approssimazione dello stato stazionario. Temperatura e velocita' di reazione. Legge di Arrhenius. Legge di Arrhenius generalizzata	4
Reazioni con pre-equilibrio. Reazioni di ordine terzo. Energia di attivazione negativa. Tecniche per lo studio delle reazioni ultra-veloci. Tecniche di flusso. Metodi di rilassamento.	4
Reazioni competitive al primo ordine. Controllo termodinamico. Controllo cinetico. Reazioni unimolecolari. Meccanismo di Lindemann-Hinshelwood.	4
Cinetica alle superfici: adsorbimento. Fisisorzione, chemisorzione. Isoterma di Langmuir. Isoterma BET	4
Catalisi e ruolo delle superfici. Meccanismo di Molina per la distruzione dell'ozono stratosferico. Il ghiaccio come catalizzatore.	2
Entalpia isosterica di adsorbimento. Velocita' di adsorbimento. Coefficiente di adsorbimento (sticking probability).Velocita' di desorbimento	2
Reazioni catalizzate da enzimi. Equazione di Lineweaver-Burk. Meccanismo delle reazioni catalizzate da enzimi. Esempio dettagliato di funzionamento enzimatico. La serina proteinasi: meccanismo di azione. Inibizione enzimatica (competitiva, acompetitiva, non competitiva). Esempio numerico dettagliato di linearizzazione.	4
Interfacce e tensione superficiale. Membrane e cristalli liquidi. Sistemi lontani dall’equilibrio: produzione di entropia, forze e flussi generalizzati, legge fenomenologica lineare. Trasporto di calore. Trasporto di materia (fenomeni idrodinamici; diffusione passiva). Sovrapposizione di più flussi. Fenomeni termo-diffusivi. Stati stazionari e di equilibrio.	Questa parte non è stata svolta nell’AA 2012-2013 e non sarà oggetto di esame
Totale	48

Descrizione

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso:

il pdf degli appunti delle lezioni che sono sempre da considerarsi un compendio a libri di testo ufficiali è disponibile come materiale didattico al sito web del docente:
http://chimicaetecnologie.campusnet.unito.it/do/didattica.pl/ShowFile?_id=yi81;field=file;key=fkCrynWZaK87E;t=7341
I testi base consigliati per il corso sono:

P. Atkins e J. de Paula, Chimica Fisica (V edizione italiana), Zanichelli, 2012.

D. A. McQuarrie e J. D. Simon, Chimica Fisica - Un approccio molecolare, Zanichelli, 2000.

J.H. Noggle, Physical Chemistry, Third Edition, HarperCollins College Publishers, 1996.

G.K. Vemulapalli, Chimica Fisica, EdiSes, 1995.

E’ fortemente consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: nessuno
Infine sono di seguito indicati siti internet di interesse: in generale le informazioni su wikipedia sono relativamente corrette ma devono essere criticamente verificate con gli appunti. Si raccomanda la lettura della Nobel lecture di Gerhard Ertl disponibile al link http://www.nobelprize.org/mediaplayer/index.php?id=784 o lo scritto corrispondente disponibile al link http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2007/ertl-slides.pdf per approfondimenti relativi alla catalisi eterogenea e le reazioni oscillanti. Sono inoltre consigliati i seguenti video:

Cinetica enzimatica
http://www.youtube.com/watch?v=hR38o2Ec8b0&feature=related

Reazioni oscillanti

http://en.wikipedia.org/wiki/Belousov%E2%80%93Zhabotinsky_reaction

http://www.youtube.com/watch?v=4I8bnMUv08U

http://www.youtube.com/watch?v=3JAqrRnKFHo

Mappa logistica

http://it.wikipedia.org/wiki/Mappa_logistica

Sintesi dell’ammoniaca
http://www.webalice.it/claudio.casalino/files/ProcessiInd_2012_2.pdf

http://online.scuola.zanichelli.it/scopriamolachimica-files/Schede/Zanichelli_Bagatti_Scopriamo_Cap09_S_Ammoniaca.pdf

Distruzione dell’ozono stratosferico
http://oceanworld.tamu.edu/resources/environment-book/stratosphericozone.html

https://www.google.it/search?q=lacche+per+capelli+anni+60&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:it:official&client=firefox-a&channel=fflb

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