OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento 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

Risultano indispensabili le conoscenze acquisite per i corsi di

Istituzioni di Matematiche

Fisica Generale con laboratorio

Chimica Generale ed inorganica

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali (40 ore) con esercitazioni in aula (24 ore).  N°5 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.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

P. W. Atkins, J. De Paula, Chimica Fisica, Zanichelli, Bologna, 2004.

K.J.Laidler Chemical Kinetics Harper Collins 1987 

Consultazione

V.S.Bagotsky  Fundamentals of Electrochemistry  Wiley Interscience  2006