PRESENTAZIONE

L’insegnamento di Chimica Fisica 2 con Laboratorio, focalizzato sulla studio della ciniteca chimica e dell’ elettrochimica, consente allo studente di completare le conoscenze chimico fisiche di base necessarie allo studio e alla modellizzazione di sistemi chimici complessi.

OBIETTIVI E CONTENUTI

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).

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento si prefigge lo scopo di presentare allo studente concetti teorico-pratici della cinetica chimica, della catalisi, dell’elettrochimica e dell’elettrocinetica. Verranno forniti i concetti fondamentali per la comprensione dell’elettrochimica applicata, della cinetica in fase gas /soluzione, della catalisi omogenea, eterogenea ed enzimatica. Al termine del corso si prevede che lo studente abbia acquisito familiarità con le derivazioni analitco-matematiche necessarie alla comprensione agli elementi fondamentali di cinetica ed elettrochimica. Lo studente dovrà altresi aver acquisito capacità sperimentali e conoscenze teorico-pratiche tali da condurre in autonomia esperimenti necessari allo studio di fenomeni chimico fisici in funzione del tempo. Infine, lo studente dovrà aver acquisto la capacita di descrivere in modo chiaro e conciso l’attività sperimentale nel quaderno di laboratorio e di  elaborare , razionalizzare e commentare in modo critico i dati sperimentale all’interno del fascicolo di laboratorio.

PREREQUISITI

Risultano indispensabili le conoscenze acquisite nei  corsi base di fisica e Matematica, e nei corsi  Chimica Fisica 1 e Chimica Generale ed inorganica.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali focalizzate sul programma dell’insegnamento (40 ore) esercitazione numeriche guidate (24 ore) volte al consolidamento delle conoscenze teoriche e alla acquisizione di un metodo di risoluzione di problemi numerici. Gli studenti, divisi in piccoli gruppi, svolgeranno attività di laboratorio volte al consolidamento delle conoscenze teoriche e allo sviluppo della capacità di progettazione di esperimenti volti allo studio di fenomeni chimico fisici in funzione del tempo. La frequenza delle lezioni frontali è ritenuta indispensabile per lo svolgimento delle attività di laboratorio.

PROGRAMMA/CONTENUTO

CINETICA CHIMICA E CATALISI

-)Concetti di velocità e ordine di reazione. Molecolarità e maccanismo delle reazioni. Reazioni in serie. Reazioni in parallelo. Reazioni reversibili. Analisi cinetica dei dati sperimentali. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura (equazione di Arrhenius). Teoria delle reazioni chimiche (teoria delle collisioni e teoria dello stato di transizione). Cinetica Delle Reazioni Complesse. Catalisi e catalizzatori. Catalisi omogenea ed eterogenea. Isoterma di Langmuir: adsorbimento semplice. Catalisi enzimatica.

ELETTROCHIMICA

Principi di elettrochimica:conduzione elettrica in soluzione, mobilità e numeri di trasporto. Attività e coefficienti di attività. Il potenziale elettrochimico e l’equazione di Nerst. Potenziali elettrodici standard. Il potenziale elettrochimico e le celle ; 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.

 LABORATORIO

Almeno 4 esperienze pratiche basate sugli argomenti teorici trattati durante l’insegnamento

Il programma dettagliato varrà discusso con gli durante il corso.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

P.Atkins - J de Paola Chimica Fisica- 2012 (quinta edizione) Zanichelli Bologna

Laidler -Meiser Chimica Fisica 1999 Editoriale Grasso Bologna

E.L.Cussler Diffusion 1997 Cambridge University Press -USA

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

DAVIDE PEDDIS (Presidente)

SAWSSEN SLIMANI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 26 febbraio 2024

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile all'indirizzo EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame verrà articolato  nel modo seguente

Durante il semestre saranno svolte due verifiche focalizzate rispettivamente sulla cinetica chimica e sull’ elettrochimica. In ciascuna esercitazione lo studente dovrà rispondere a domande teoriche e risolvere esercizi numerici. Per gli studenti che superano le due verifiche con votazione non inferiore a 24/30 e avranno valutazione positiva relativamente al quaderno di laboratorio e al fascicolo di laboratorio (vd. descrizione nel seguito), l'esame sarà considerato superato con la votazione acquisita e comunque non superiore a 26/30. Sarà a discrezione  dello studente richiedere di sostenere l'esame orale per approfondire la valutazione consentendo eventualmente l’assegnazione di un punteggio superiore.

L'esame orale è condotto da due docenti di ruolo e ha una durata minima di 45 minuti

Gli studenti che non supereranno le verifiche scritte svolte durante il semestre dovranno sostenere un esame scritto contenente sia domande teoriche sia esercizi numerici su tutti gli argomenti del programma Per gli studenti che supereranno l’esame scritto con votazione non inferiore a 24/30 e avranno valutazione positiva relativamente al  quaderno di laboratorio e al fascicolo di laboratorio, l'esame sarà considerato superato con la votazione acquisita e cmq non superiore a 26/30. Sarà scelta dello studente richiedere di sostenere l'esame orale per approfondire la valutazione consentendo eventualmente l’assegnazione di un punteggio superiore.

-) Preparazione del quaderno di laboratorio contenente un dettagliato resoconto di tutte le attività sperimentali e di calcolo svolte in laboratorio. Il quaderno di Laboratorio, redatto personalmente da ciascuno studente, deve essere consegnato al docente almeno dieci giorni prima dell’esame.

-) Preparazione del fascicolo di laboratorio redatto secondo modalità che verranno discusse dettagliatamente durante le lezioni. In generale il fascicolo di laboratorio dovrà contenere: a. descrizione dettagliata dei fondamenti teorici e degli aspetti sperimentali delle esperienze di laboratorio; b. elaborazione, razionalizzazione e valutazione critica dei risultati degli esperimenti ottenuti. Il fascicolo di laboratorio, redatto da piccoli gruppi di studenti, dovrà essere consegnate al docente almeno dieci giorni prima dell’esame.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’accertamento del raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi avverrà attraverso la valutazione combinata dell’esame scritto, del quaderno di laboratorio e del fascicolo di laboratorio. In particolare:

-) L’esame scritto (orale ove richiesto) consentirà oltre alla valutazione della conoscenza degli argomenti oggetto dell’insegnamento, la verifica della capacità di ragionamento dello studente e della sua abilità nella risoluzione di esercizi numerici. Durante l’esame scritto (orale ove richiesto) saranno inoltre oggetto di valutazione la proprietà di linguaggio e l’utilizzo appropriato di lessico specialistico.

-) La valutazione del quaderno di laboratorio consentirà di verificare la capacità critiche di osservazione e di ragionamento dello studente nella pianificazione e nella esecuzione dell’attività sperimentale. Verranno altresì valutate la capacità di descrivere in modo chiaro organico e dettagliato l’attività di laboratorio.

-) la valutazione del fascicolo di laboratorio consentirà di verificare la capacità dello studente di razionalizzare l’attività sperimentale svolta, elaborando e commentando in modo critico i risultati sperimentali ottenuti durante le attività’ di laboratorio. Sara altresì possibile valutare la capacità degli studenti di organizzare un testo scientifico di media lunghezza in modo razionale ed omogeno. Infine, verrà valuta la capacità degli studenti di lavorare in team.