66689 - CHIMICA FISICA II CON LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze: a) sui principi di meccanica quantistica e loro applicazioni nella descrizione della struttura e delle proprietà di atomi e molecole b) sulle proprietà dei prodotti e dei materiali e sulle loro applicazioni; c) sull' applicazione metodiche sperimentali e strumentali di laboratorio per l'inserimento in laboratori di ricerca, di controllo e di analisi ; d) su come reperire, elaborare e presentare, anche mediante metodologie informatiche, risultati di ricerche sperimentali, bibliografiche, dati tecnici e informazioni di carattere brevettuale. Nella parte di Laboratorio lo studente ha la capacità di tradurre in termini pratico-applicativi le conoscenze di base acquisite nelle parti istituzionali. Durante il suo svolgimento si ricorre ampiamente a metodiche sperimentali e strumentali avanzate, indispensabili all'inserimento dei neo-laureati in moderni laboratori di ricerca, di controllo e di analisi cinetica e interpretazione meccanicistica delle reazioni chimiche, di catalisi, di tensiometria e di reologia.

Contenuti

Prerequisiti

Per poter comprendere il corso è necessario aver seguito e assimilato gli insegnamenti che seguono (anche senza aver affrontato gli esami corrispondenti):

• Chimica generale
• Matematica
• Fisica

 

Meccanica Quantistica:

• Introduzione storica alla meccanica quantistica.
• Richiamo sui fondamenti matematici (vettori, numeri complessi, matrici, operatori, statistica).
• Postulati della Meccanica Quantistica.
• Sistemi semplici (particella libera, particella nella scatola, oscillatore armonico, moto rotazionale, atomo idrogenoide).
• Spin dell'elettrone e sue conseguenze (principio di Pauli e principio di esclusione).
• Metodi di approssimazione.
• Metodi autoconsistenti (Hartree-Fock).
• Atomi polielettronici e tavola periodica.
• Molecole e legame chimico.
• Orbitlai molecolari e la combinazione lineare di orbitali atomici. Set di base. 
• Il concetto della superficie di energia potenziale e metodi per la sua esplorazione

Le lezioni verranno accompagnate da esercitazioni svolti in aula e da un laboratorio informatico sulla simulazione della reattività chemica al computer.

 

Cinetica chimica:

• Velocità di una reazione e le leggi della cinetica;
• Leggi integrati;
• Metodo di isolamento e vellcità iniziali;
• Dipendenza della velocità dalla temperatura;
• Reazioni competitive, consecutive e vicino all'equilibrio;
• Meccanismi compless.

Le lezioni verranno accompagnate da esercitazioni svolti in aula e da laboratori sperimentali riguardanti:

• Determinazione della cinetica di una reazione di idrolisi tramite conduttimetria
• Determinazione della cinetica di una retrofotoisomerizzazione tramite spettroscopia UV-Vis
• Diagramma di fase per un sistema binario solido­-liquido
• Calorimetria in soluzione.
• Viscosimetria cinematica capillare
• Transizione di fase di un cristallo plastico tramite spettroscopia FT-IR

Testi/Bibliografia

Dispense on-line (in italiano), necessarie e sufficienti per il corso.

Per chi desidera approfondire:

1) D.A. McQuarrie e J.D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare, Zanichelli
2) A. Atkins e R.S. Friedman, Meccanica Quantistica Molecolare, Zanichelli

Metodi didattici

• lezioni frontali
• esercitazioni in aula
• laboratorio informatico
• laboratori sperimentali

La frequenza alle attivita' di laboratori (sperimentali e teorico) è obbligatoria e verrà accertata mediante firma di un foglio al termine di ogni esperienza di laboratorio. Eventuali deroghe saranno oggetto di valutazione da parte del docente responsabile delle attività pratiche di laboratorio. La presenza alle lezioni è consigliato ai fini dell'apprendimento.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento di tutti gli studenti dei moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Meccanica quantistica:

La valutazione degli studenti sara' basata su 3 componenti:

1. Prova scritta su domande teoriche e problemi numerici. Non sono ammessi strumenti ausiliari

2. Prova prattica (al computer)

3. Relazione sul laboratori informatico

 

Cinetica chimica:

La valutazione degli studenti sara' basata su 3 componenti:

1. Quaderno di laboratorio. Ogni relazione nel quaderno di laboratorio sara' valutata sulla base dei seguenti criteri: organizzazione, comprensione dell'esperimento, chiarezza, completezza, leggibilita' e coerenza interna.

2. Capacita' globali in laboratorio. In ogni esperienza, il livello di capacita' sara' valutato considerando attenzione nella preparazione e nell'esecuzione dell'esperimento, pulizia, presenza e puntualità.

3. Esame scritto (durata 90 minuti) che prevede la soluzione di un problema di cinetica. Non sono ammessi strumenti ausiliari

Strumenti a supporto della didattica

1) Dispense on-line.
2) Materiale supplementare on-line (esercitazioni, registrazioni delle lezioni)
3) Macchine linux con programmi di chimica computazionale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Artur Nenov

Consulta il sito web di Tommaso Salzillo