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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
CHIMICA INDUSTRIALE
Insegnamento
LABORATORIO DI CHIMICA FISICA
SCO2045559, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
CHIMICA INDUSTRIALE
SC1157, ordinamento 2014/15, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese LABORATORY OF PHYSICAL CHEMISTRY
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Scienze Chimiche
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile VINCENZO AMENDOLA CHIM/02
Altri docenti SABRINA ANTONELLO CHIM/02

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Discipline chimiche inorganiche e chimico-fisiche CHIM/02 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
Turni
LABORATORIO 4.0 48 52.0 2
LEZIONE 2.0 16 34.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 02/03/2020
Fine attività didattiche 12/06/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2014

Syllabus
Prerequisiti: Conoscenze di base di matematica, fisica, chimica fisica e chimica generale e in particolare:
CHIMICA GENERALE ED ORGANICA:
Il metodo scientifico. Stati di aggregazione della materia. Miscele (omogenee, eterogenee) e sostanze pure. Il numero atomico ed il numero di massa. Isotopi. Unità di massa atomica. Massa atomica relativa. Mole. Formula minima, formula molecolare. Numeri di ossidazione. Bilanciamento chimico. Bilanciamento di reazioni non-redox, e redox. Il legame chimico: covalente, ionico e metallico. Struttura dell’atomo secondo la meccanica quantistica. Equazione di Schrödinger. Principio di esclusione di Pauli. Proprietà acido/base degli ossidi. Teoria LCAO-MO per molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari. Orbitali molecolari e stati HOMO-LUMO. Legge del gas perfetto. Legge di Dalton. Teoria cinetica dei gas. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann delle velocità molecolari. Gas reali. Equazione di Van der Waals. Interazioni intermolecolari. Struttura dei solidi.
Equilibrio chimico. Legge di azione di massa. Principio di Le Chatelier. Termodinamica chimica. Prima e seconda legge della termodinamica. Energia libera di Gibbs. Criteri di spontaneità di una reazione chimica. Relazione tra costante di equilibrio e ΔG°.
Equilibri in soluzione. Elettroliti forti e deboli. Acidi e basi. Idrolisi dei sali. Soluzioni tampone. Sali poco solubili. Introduzione ai diagrammi di fase p, T per un componente. Regola delle fasi. Diagrammi di fase per miscele a due componenti volatili. Legge di Raoult. Distillazione. Miscele azeotropiche. Proprietà colligative. Elettrochimica. Potenziale standard di riduzione. Equazione di Nernst. Le pile. L’elettrolisi. Leggi di Faraday. La sovratensione. Cinetica chimica. La velocità e l’ordine di reazione. Energia di attivazione. Equazione di Arrhenius.
MATEMATICA:
Nozioni di base. Numeri reali. Disequazioni. Elementi di trigonometria. Esponenziali e logaritmi. Sommatorie. Limiti. Funzioni continue. Derivate. Retta tangente al grafico di una funzione. Teoremi fondamentali del calcolo differenziale. Massimi e minimi relativi e assoluti. Funzioni trigonometriche esponenziali e logaritmiche. Studio di una funzione. Integrali definiti. Volumi di solidi di rotazione. Lunghezze di grafici di funzione. Integrali generalizzati.
Serie numeriche. Nozioni generali. Serie di Taylor e di Mac Laurin.
Equazioni differenziali del primo ordine lineari e a variabili separabili. Modelli descritti da equazioni differenziali lineari del primo ordine. Equazioni differenziali del secondo ordine lineari a coefficienti costanti.
Funzioni di più variabili. Limiti. Continuità. Derivate parziali. Differenziabilità. Piani tangenti. Curve di livello. Derivata direzionale. Vettore gradiente. Massimi e minimi relativi. Punti di sella. Massimi e minimi vincolati.
FISICA:
Grandezze fisiche e unità di misura. Lavoro ed energia: lavoro di una forza, potenza, energia cinetica, forze conservative, energia potenziale e conservazione dell’energia meccanica.
principio di inerzia e concetto di forza, leggi di Newton, forza di attrito.
CHIMICA FISICA
Principi della termodinamica. Potenziali termodinamici. Proprietà termodinamiche delle sostanze pure. Equilibri di fase delle sostanze pure. Proprietà termodinamiche dei sistemi a più componenti. Soluzioni ioniche. Celle galvaniche e loro descrizione termodinamica. Elettricità e correnti elettriche. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Potenziale elettrico di una carica e di una distribuzione di cariche. Induzione elettrostatica. Conduttori. Isolanti. Correnti elettriche. Legge di Ohm. Legge di Joule. Semiconduttori. Elettromagnetismo. Equazioni di Maxwell. Diffrazione della luce.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Apprendimento del “metodo sperimentale” per la misura di grandezze fisiche con relative incertezze.
Misure dirette e indirette.
Applicazione della teoria di propagazione dell'errore sperimentale.
Verifica e consolidamento di concetti della Termodinamica (energia libera di Gibbs, entropia, entalpia di reazione) e della Spettroscopia (assorbimento e fluorescenza).
Diffusione di sostanze molecolari in mezzi fluidi.
Applicazione dei modelli matematici per l'interpretazione dei risulati sperimentali.
Capacità di redigere relazioni scientifiche sul lavoro svolto.
Modalita' di esame: Colloquio orale sui contenuti delle lezioni d’aula sulle esperienze condotte in laboratorio. Il colloquio orale prevede un minimo di due domande di carattere generale sugli argomenti trattati a lezione, sulle esperienze di laboratorio e sulle relazioni di laboratorio.
Il voto finale terrà conto degli esiti del colloquio e delle relazioni sull’attività svolta in laboratorio.
Criteri di valutazione: Capacità di esporre le nozioni introdotte durante il corso durante l'esame orale.
Capacità di esporre gli argomenti in modo logico durante l'esame orale.
Capacità di redigere delle relazioni scientifiche sulle esperienze di laboratorio svolte.
Capacità di instaurare connessioni logiche tra i diversi argomenti trattati durante il corso.
Contenuti: - Lezioni in aula:
Cenni alla teoria degli errori nelle misure di laboratorio.
Cenni all’utilizzo di strumenti informatici per l’analisi dei dati.
Teoria della Conducibilità ionica in soluzione.
Processi diffusivi in fase liquida.
Richiamo alle Spettroscopie di assorbimento UV-Vis e di emissione di fluorescenza.
Sistemi elettrochimici e termodinamica di equilibrio, variazioni di G, H e S legati a processi redox.
Illustrazione delle esperienze, delle metodologie e della strumentazione con particolare riguardo alla elaborazione dei dati sperimentali.
- Esperienze di laboratorio:
Sono programmate 6 esperienze:
Determinazione della conducibilità ionica di un elettrolita forte in fase acquosa;
Determinazione del coefficiente di diffusione di una molecola colorante in fase acquosa (via UV/VIS);
Studio dei fenomeni di quenching collisionale della fluorescenza;
Nanosensore per la quantificazione colorimetrica di un peptide;
Determinazione di grandezze termodinamiche da misure di f.e.m. di una pila;
Determinazione di grandezze termodinamiche da misure di ciclovoltammetria.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni teoriche introduttive in aula seguite da esperienze di laboratorio.
Le esperienze di laboratorio si compongono sia di una parte pratica che di una parte di elaborazione dati svolta con l'assistenza di un docente.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Dispense dei docenti e articoli specialistici consigliati a lezione.
Libro di testo come indicato di seguito.
Testi di riferimento:
  • Atkins, P. W.; De_Paula, Julio, Atkins' physical chemistryPeter Atkins, Julio De Paula. Oxford: Oxford university press, 2014.

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Questioning
  • Quiz o test a correzione automatica per feedback periodico o per esami

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Salute e Benessere Istruzione di qualita' Acqua pulita e igiene Energia pulita e accessibile