502121 - CHIMICA FISICA E LABORATORIO - MOD. 1

Dopo una introduzione generale sui principi della termodinamica, si passano ad esaminare le equazioni di stato dei gas ideali e reali, facendo qualche accenno ai fondamenti della teoria cinetica dei gas. Si considera quindi il primo principio della termodinamica in termini di calore e lavoro. Questi concetti vengono formalizzati tramite l'introduzione delle funzioni di stato energia interna ed entalpia, e le loro relazioni. In questo modo si possono introdurre in maniera quantitativa gli aspetti energetici che governano le trasformazioni in generale e le trasformazioni chimiche in particolare, attraverso i concetti fondamentali della termochimica: entalpia di formazione, entalpia integrale di dissoluzione, entalpia di reazione e loro dipendenza dalla temperatura. Gli aspetti sperimentali della termochimica vengono introdotti grazie alla calorimetria.
Si passa quindi a considerare il secondo principio della termodinamica: si introduce la funzione entropia come indicatore della direzione di evoluzione di un sistema, e poi alla espressione della entropia assoluta di una sostanza grazie al terzo principio della termodinamica. L'insufficienza dell'entropia come potenziale chimico porta di conseguenza all'introduzione della funzione energia libera (di Gibbs e di Helmoltz). Ciò permette di discutere le condizioni di equilibrio chimico in un sistema e la dipendenza della costante di equilibrio di una reazione chimica da pressione e temperatura.
Gli equilibri di fase in sistemi a un componente vengono discussi tramite le equazioni di Clapeyron e di Clausius Clapeyron, e la regola delle fasi.
Si passano quindi in esame gli equilibri di fase in sistemi a due componenti: equilibrio liquido-vapore a pressione e temperatura costante, e gli equilibri solido-liquido, esaminando i principali tipi di diagrammi di fase e la loro interpretazione. Concludono questa parte del corso la discussione delle proprietà di miscele liquide ideali e reali (attività e coefficiente di attività, volumi molari parziali, proprietà colligative) e delle condizioni di equilibrio in sistemi elettrochimici attraverso l'introduzione del potenziale elettrochimico.

Parte di chimica quantistica:
La crisi della fisica classica e la introduzione della meccanica quantistica. La equazione di Schroedinger e l’interpretazione di Born della funzione d’onda. La teoria quantistica: tecniche ed applicazioni: il moto di una particella in una scatola, il moto vibrazionale, il rotore rigido. Struttura e spettri dell’atomo idrogenoide.