00122 - CHIMICA FISICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce: - i concetti fondamentali relativi alla termodinamica, cinetica e elettrochimica di sistemi fisici, chimici, biochimici e chimico-farmaceutici - è in grado di comprendere gli aspetti energetici e cinetici dei meccanismi delle reazioni chimiche con particolare riguardo a quelle di interesse biologico, farmaceutico e farmacologico; - sa valutare criticamente la coerenza fra meccanismi ipotizzati per i sistemi chimico-fisici e i comportamenti sperimentalmente osservati.

Contenuti

Termodinamica

Introduzione. Sistemi termodinamici. Calore, lavoro ed energia interna. Entropia e suo significato statistico. Temperatura assoluta.

Equilibrio termodinamico (termochimica). Funzioni di stato ausiliarie: entalpia, energie libere di Gibbs e Helmholtz. Equazioni fondamentali. Capacità termiche. Termochimica.

Equilibrio di fase. Transizioni ed equilibri di fase (sistemi a un componente). Regola delle fasi. Grandezze molari parziali, soluzioni ideali e reali, attività. Transizioni ed equilibri di fase (sistemi a due componenti). Diagrammi di fase.

Equilibrio Chimico. Miscele reattive: equilibrio chimico e costanti di equilibrio. Effetto della temperatura sull'equilibrio con esercitazioni/effetto pressione

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Cinetica Chimica

Introduzione alla cinetica di reazione. Definizione di velocità di reazione, ordine di reazione, molecolarità, processi elementari, unità di misura delle costanti cinetiche. Esempi ed esercizi numerici.

Integrazione delle equazioni cinetiche (prim’ordine, second’ordine a uno o due reagenti, ordine n a un reagente) e loro applicazioni. Tempi dimezzamento, relazione tra cinetica di processi elementari e stechiometria. Esempi ed esercizi numerici.

Processi cinetici non-elementari (reazioni consecutive, reazioni simultanee e consecutive complesse), costruzione loro equazioni cinetiche differenziali. L'equilibrio chimico come processo non-elementare. Equazioni cinetiche consecutive illustrate per mezzo della soluzione analitica e approssimazione dello stato stazionario. Risoluzione di cinetiche consecutive complesse: approssimazione dello stato stazionario e del pre-equilibrio. Esempi ed esercizi numerici.

Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura: Equazione di Arrhenius. Esempi ed esercizi numerici.

Catalisi enzimatica. Definizioni e meccanismo di reazione Michaelis-Menten. Diagramma di Lineweaver-Burk.

Testi/Bibliografia

 

Per tutti i moduli:

P.W Atkins, J. De Paula, J. Keeler Chimica Fisica, VI ed. it., Zanichelli (2020)

R. Cervellati, Lezioni di cinetica chimica sperimentale e interpretativa, Ed. CompoMat

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Per termodinamica: dispense di termodinamica (disponibili online su virtuale), dispense di esercitazioni di termodinamica (disponibili online su virtuale)

Per cinetica: Slide, appunti delle lezioni e dispense, esercizi e loro risoluzione. Tutto il materiale è disponibile online su Virtuale.

Metodi didattici

• Le lezioni frontali saranno mirate alla comprensione teorica e all'utilizzo pratico di strumenti per risoluzione di problemi di termodinamica e di cinetica chimica.
• Le lezioni saranno accompagnate da esercizi numerici, che affiancheranno la trattazione teorica, con verifiche dell'apprendimento attraverso quiz di autovalutazione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento che ha lo scopo di accertare l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese avviene attraverso il solo esame finale che consiste in una prova scritta. La prova consiste nella risoluzione di 3 esercizi numerici per il modulo di termodinamica e di 3 esercizi numerici per la parte di cinetica. Gli esercizi e i problemi riguarderanno gli argomenti del programma svolto in aula e saranno redatti secondo tipologie analoghe agli esercizi svolti in aula dal docente.

Il voto finale, composto come media dei voti riportati nelle prove relative ai due moduli, riflette la valutazione complessiva del candidato.

 

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Per quanto riguarda la verifica dell’apprendimento, l’uso dell’IA è vietato. Ogni utilizzo costituisce violazione dell’integrità accademica.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, proiettore, esercitazioni numeriche, supporto video, virtuale e quiz di autovalutazione (attraverso l’utilizzo di virtuale o di Kahoot)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giovanni Valenti

Consulta il sito web di Cristina Puzzarini