OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si prefigge lo scopo di presentare allo studente gli aspetti fondamentali dell’elettrochimica, della cinetica e della catalisi. Verranno fornite le principali informazioni per la conoscenza e la comprensione dell’elettrochimica applicata (batterie primarie e secondarie, celle a combustibile), della cinetica (reazioni in fase gas e in soluzione) e della catalisi (catalisi omogenea, catalisi eterogenea con Isoterma di Langmuir, catalisi enzimatica e meccanismo di Michaelis-Menten).

PREREQUISITI

Istituzioni di Matematiche

Fisica Generale con laboratorio

Chimica Generale ed inorganica

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali (48 ore) con esercitazioni in aula (12 ore). Esperienze di laboratorio sia di elettrochimica sia di cinetica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Elettrochimica

• I principi: conducibilità elettrica in soluzione, mobilità e numeri di trasporto. Attività e coefficienti di attività. Il potenziale elettrochimico e l’equazione di Nerst. Potenziali elettrodici standard.
• Tipi di elettrodi. Celle galvaniche: celle chimiche e celle a concentrazione. Alcune applicazioni della misura della forza elettromotrice.
• Elettrochimica applicata: pile primarie (Leclanchè, Mallory, Zn-Ag, Zn-aria, litio,), pile secondarie (Pb-acido, Ni-Cd, NiMH, Li ion, Li-S e Na-S). Effetto memoria e processi di carica.  Pile a combustibile: i principi, l’efficienza termodinamica, perdite reali, struttura di una pila a combustibile. Descrizione delle diverse pile a combustibile.

Cinetica

• Reazioni di ordine semplice e analisi cinetica dei dati sperimentali. Fattori che influenzano la velocità di reazione: la temperatura e l’equazione di Arrhenius.
• Teorie delle reazioni chimiche (teoria delle collisioni e teoria dello stato di transizione). Superfici a energia equipotenziale. Meccanismi di reazione in soluzione in fase gas (ipotesi dello stato stazionario e Rate Determining Step) con esempi (decomposizione dell’ozono, formazione acido bromidrico, reazione esplosiva ossigeno-idrogeno. Meccanismi di reazione in soluzione (il concetto di diffusione, la pressione interna, reazioni tra ioni, costante dielettrica e forza ionica)

Catalisi

• Catalisi omogenea (acido-base e trasferimento protonico).  Reazioni su superficie solida (adsorbimento fisico e adsorbimento chimico). Isoterma di Langmuir: adsorbimento semplice, adsorbimento con dissociazione, adsorbimento competitivo. Reazioni monomolecolari e bimolecolari. Catalisi enzimatica: meccanismo di Michaelis-Menten, inibizione dell’enzima, effetto del pH.