PRESENTAZIONE

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Lo studente acquisirà i concetti fondamentali della termodinamica applicata ai sistemi chimici quali il calore e l’energia associati alle trasformazioni di fase e alle reazioni chimiche. Il concetto di equilibrio chimico viene considerato in funzione delle variabili ambientali (tipicamente pressione e temperatura) per cui lo studente sarà in grado di valutare le condizioni energeticamente più favorevoli per predire come far avanzare (o retrocedere quando opportuno) una reazione. Saranno inoltre presentati gli aspetti fondamentali della cinetica delle reazioni in fase gas e in soluzione, e della catalisi omogenea ed eterogenea.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Scopo dell’insegnamento  è quello di fornire i concetti fondamentali della termodinamica applicata ai sistemi chimici quali il calore e l’energia associati alle trasformazioni di fase e alle reazioni chimiche. Il concetto di equilibrio chimico viene considerato in funzione delle variabili ambientali (tipicamente pressione e temperatura) per cui lo studente sarà in grado di valutare le condizioni energeticamente più favorevoli per predire come far avanzare (o retrocedere quando opportuno) una reazione. Lo studente acquisirà la capacità di risolvere problemi sui contenuti del corso, individuando i parametri chimici e fisici di riferimento ed elaborando un’adeguata schematizzazione del processo considerato. Saranno inoltre presentati gli aspetti fondamentali della cinetica delle reazioni in fase gas e in soluzione, e della catalisi omogenea ed eterogenea.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali in cui, alla presentazione dell’argomento da parte del docente con il supporto di slide o altri supporti, segue una fase di riflessione con domande stimolo per comprendere il grado di apprendimento, e lo svolgimento di esercizi con la partecipazione degli studenti

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma dell'insegnamento prevede la presentazione e discussione dei seguenti argomenti: Generalità e nomenclatura termodinamica; Le proprietà dei gas; i Concetti di Lavoro, Calore ed Energia; il Concetto di Capacità Termica; il Primo Principio della Termodinamica e sua applicazione alla Termochimica; il ciclo di Born-Haber; il Secondo Principio della Termodinamica; il Calcolo dell’Energia Libera di Gibbs, l’Equazione di Gibbs-Helmoltz, l’Equazione di Vant’Hoff, il Potenziale chimico; le Trasformazioni di fase delle sostanze pure e l’Equazione di Clausius-Clapeyron; gli Equilibri di fase e la Regola delle fasi di Gibbs; la Termodinamica delle Miscele, le Soluzioni Ideali e le Soluzioni Reali; Elementi di cinetica chimica: concetti di velocità e ordine di reazione, molecolarità e maccanismo delle reazioni; Reazioni in serie. Reazioni in parallelo. Reazioni reversibili; Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura (equazione di Arrhenius).

Le esercitazioni in aula saranno semplici applicazioni di quanto trattato nella parte teorica e, in particolare, verranno eseguiti: Esercizi di ripasso sulle proprietà dei gas perfetti e reali; Applicazioni del 1° principio della termodinamica, esempi di calcolo dell'entalpia, applicazione della legge di Hess e dell’equazione di Kirchhoff, applicazione dell’equazione di Clasius-Clapeyron; Applicazioni del 2° principio della termodinamica, calcolo della variazione di entropia di una reazione in diverse condizioni termodinamiche, entropia di miscela; Valutazione della spontaneità di una reazione; Calcolo dell'energia libera di Gibbs per trasformazioni in diverse condizioni termodinamiche; Esercizi sui processi di equilibrio nelle reazioni chimiche omogenee con applicazione dell'equazione di Vant'Hoff; Uso dei potenziali termodinamici;  Esempi dell'influenza della temperatura e della pressione sugli equilibri chimici.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale bibliografico per la preparazione dell'esame è costituito dalle dispense delle lezioni fornite dai docenti.

Gli studenti potranno inoltre avvalersi di approfondimenti sui testi di riferimento:

M. Compiani, C. La Rosa, P. Sassi – CHIMICA FISICA – UTET (2023)

P. W. Atkins e J. De Paula – CHIMICA FISICA – Zanichelli (varie edizioni)

A. Gambi - ESERCIZI DI CHIMICA FISICA - Zanichelli

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MAURIZIO FERRETTI (Presidente)

STEFANO ALBERTI

MAILA CASTELLANO

MARINA ALLOISIO (Presidente Supplente)

FEDERICO LOCARDI (Presidente Supplente)

SILVIA VICINI (Presidente Supplente)

LEZIONI

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy