CODICE 110734 ANNO ACCADEMICO 2024/2025 CFU 7 cfu anno 2 SCIENZA DEI MATERIALI 11634 (L-SC.MAT.) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE CHIM/02 LINGUA Italiano SEDE GENOVA PERIODO 1° Semestre MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE La Chimica Fisica è la branca della chimica che ne definisce e sviluppa i principi utilizzando i sottostanti concetti di fisica e il linguaggio della matematica. Studia gli elementi fondamentali della termodinamica applicata ai sistemi chimici, il concetto di energia associato alle reazioni chimiche, e consente di determinare grandezze termodinamiche associate alle trasformazioni di fase e alle reazioni chimiche mediante impiego di strumentazione adeguata. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI Conoscenza e comprensione dei concetti e degli elementi fondamentali della termodinamica applicata ai sistemi chimici. Sviluppo del giudizio critico e della capacità di apprendimento con particolare riferimento alla comprensione del concetto di energia associato alle reazioni chimiche. Sviluppo della capacità di determinare grandezze termodinamiche associate alle trasformazioni di fase e alle reazioni chimiche mediante impiego di strumentazione adeguata. OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO Scopo dell’insegnamento della Chimica Fisica 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 dell'insegnamento, individuando i parametri chimici e fisici di riferimento ed elaborando un’adeguata schematizzazione del processo considerato. Le attività di laboratorio consentiranno allo studente di acquisire la capacità di utilizzare correttamente strumentazione di laboratorio ed elaborare risultati sperimentali stimando correttamente gli errori di misura tipici. PREREQUISITI Per affrontare efficacemente i contenuti dell’insegnamento, svolgere correttamente gli esercizi proposti in aula e le esercitazioni di laboratorio, sono necessarie allo studente le seguenti conoscenze di base: Funzioni reali di una o due variabili reali, con il calcolo differenziale ed integrale; Introduzione al concetto di misura, errore di una misura e propagazione degli errori; Il concetto di interpolazione ed estrapolazione di una funzione; La struttura atomica della materia, elementi e sistema periodico, legame chimico, nomenclatura chimica; gli stati di aggregazione della materia e loro caratteristiche. MODALITA' DIDATTICHE L’insegnamento si compone di lezioni frontali, per un totale di 48 ore, e di una parte di laboratorio pratico di 13 ore. La frequenza ai laboratori è obbligatoria, come da Regolamento didattico. Il laboratorio sarà tenuto dal docente dell’insegnamento, coadiuvato da tutor di laboratorio. All’inizio di ogni attività di laboratorio è prevista una breve introduzione teorica con lo scopo di fornire i principi di base su cui si fondano le metodologie strumentali che verranno utilizzate. Nella parte pratica, gli studenti, suddivisi in gruppi di due o tre e con il supporto dei docenti e dei tutor, dovranno applicare il protocollo sperimentale fornito e le metodiche descritte. Al termine di ogni attività, gli studenti dovranno presentare una breve relazione con i risultati ottenuti dall’attività sperimentale. 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; il Terzo Principio della Termodinamica e il concetto di Entropia da un punto di vista della Termodinamica Statistica; 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, le Proprietà Colligative; gli Elementi base di cristallografia. Le attività di laboratorio verteranno su: Metodi di misura della temperatura e della pressione; Determinazione del calore di combustione di una sostanza; Determinazione del calore di vaporizzazione di un liquido; Determinazione del calore di neutralizzazione; Determinazione delle trasformazioni di fase in una lega binaria e della temperatura di consoluto; Determinazione della capacità termica di un metallo. TESTI/BIBLIOGRAFIA Le dispense proiettate durante le lezioni verranno rese disponibili su Aulaweb. Gli studenti potranno inoltre avvalersi dei seguenti testi di riferimento: P. W. Atkins e J. De Paula – CHIMICA FISICA – Zanichelli (varie edizioni) T. Engel e P. Reid - CHIMICA FISICA - Piccin (varie edizioni) DOCENTI E COMMISSIONI FEDERICO LOCARDI Ricevimento: Sempre, su appuntamento. Commissione d'esame FEDERICO LOCARDI (Presidente) LEZIONI INIZIO LEZIONI Dal 30 settembre 2024 secondo l'orario riportato qui Orari delle lezioni L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy ESAMI MODALITA' D'ESAME L'esame consiste in una prova orale in cui si procede alla verifica della padronanza e comprensione degli argomenti dell'insegnamento. Lo studente accede all'orale dopo aver consegnato le relazioni delle prove di laboratorio, redatte collegialmente dai componenti del gruppo, e aver svolto un breve seminario in aula su un argomento concordato con il docente fra i temi delle attività pratiche svolte. Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni. MODALITA' DI ACCERTAMENTO L'accertamento della comprensione degli argomenti svolti e della preparazione dello studente per il superamento dell'esame avviene attraverso la partecipazione dello studente alle esercitazioni numeriche svolte in aula, la partecipazione attiva ed autonoma alle esercitazioni di laboratorio, la redazione delle relazioni alle esercitazioni di laboratorio, una prova orale svolta in parte in forma seminariale su un argomento proposto dal docente e in parte in forma tradizionale su domande specifiche relative al programma della parte teorica. L’esame orale verterà principalmente sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e avrà lo scopo di valutare non soltanto se lo studente ha raggiunto un livello adeguato di conoscenze, ma se ha acquisito la capacità di analizzare criticamente un problema di termodinamica come quelli che sono stati proposti nel corso delle lezioni frontali. Le relazioni di laboratorio vengono valutate per verificare l’effettiva acquisizione delle competenze pratiche e della capacità di elaborare criticamente i risultati ottenuti. Il seminario di approfondimento consente di verificare l’autonomia del singolo studente nello svolgimento di un tema a sua scelta, la capacità di organizzare e presentare in pubblico un argomento, la capacità di collegare e integrare le conoscenze apprese nel corso delle attività di laboratorio con quelle fornite durante le lezioni frontali. Calendario appelli Data appello Orario Luogo Tipologia Note 04/02/2025 09:00 GENOVA Orale 18/02/2025 09:00 GENOVA Orale 17/06/2025 09:00 GENOVA Orale 08/07/2025 09:00 GENOVA Orale 05/09/2025 09:00 GENOVA Orale 19/09/2025 09:00 GENOVA Orale ALTRE INFORMAZIONI Le lezioni si tengono in presenza e non sono previste modalità telematiche alternative. Nel caso si dovesse procedere con la didattica a distanza per sopravvenute emergenze, tutte le attività, in particolare le esercitazioni di laboratorio, verranno rimodulate. Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: SCIENZA DEI MATERIALI 11634 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare: • la denominazione dell’insegnamento • la data dell'appello • il cognome, nome e numero di matricola dello studente • gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti. Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti. Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche. Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici