508337 - CHIMICA FISICA E SAGGI BIOFISICI

insegnamento

ID:

508337

Durata (ore):

48

CFU:

SSD:

CHIMICA FISICA

Anno:

2025

Periodo di attività

Secondo Semestre (02/03/2026 - 12/06/2026)

Obiettivi Formativi

Il corso si propone di integrare le informazioni ricevute nei corsi di base di chimica, approfondendo lo studio della termodinamica e della cinetica chimica.

Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di:
- aver acquisito il significato fisico delle funzioni termodinamiche U, H, S, G e A.
- saper calcolare le entalpie e le entropie di reazione e valutare la loro dipendenza dalla temperatura.
- saper calcolare la costante di equilibrio delle reazioni chimiche.
- aver acquisito il significato fisico dell'ordine di una reazione e conoscere i metodi sperimentali per la determinazione dell'ordine di una reazione.
- saper individuare la relazione tra ordine e meccanismo di una reazione (ad esempio, reazioni unimolecolari e reazioni a catena).
- conoscere i concetti fondamentali della spettroscopia vibrazionale.
- sapersi orientare nell’interpretazione dell'aspetto tipico di uno spettro IR, individuando le diverse zone dello spettro stesso (zona delle vibrazioni localizzate e della impronta digitale).
- aver acquisito la capacità di interpretare gli spettri IR delle principali classi di composti organici (idrocarburi, alcoli, eteri, ammine e composti carbonilici).
- conoscere i principi della tecnica di calorimetria differenziale a scansione a compensazione di potenza e a flusso di calore.

Prerequisiti

Matematica:
significato fisico di derivata e di integrale. Derivazione ed integrazioni di funzioni semplici. La equazione di una retta: metodo dei minimi quadrati.
Fisica:
concetti elementari della termodinamica.
Chimica:
1)Bilanciamento di reazioni chimiche. Reazioni esotermiche e endotermiche
2) Equilibrio chimico e legge dell'azione di massa
3) Conoscenza dei fattori dai quali dipende la velocità di una reazione chimica. La equazione di Arrhenius.
Buona conoscenza delle unità di misura del SI.

Metodi didattici

Per la parte di chimica fisica sono previste lezioni frontali con la risoluzione discussa di semplici esercizi numerici per chiarire i concetti appena esposti. La parte di spettroscopia IR prevede: 1) lezioni frontali 2) esercitazione alla interpretazione discussa di spettri IR di molecole organiche semplici 3) Descrizione in laboratorio sul funzionamento di uno spettrofotometro FT-IR e sulle diverse tecniche di campionamento nell'IR.

Verifica Apprendimento

L'esame orale consiste di due parti che possono essere sostenute dallo studente sia separatamente che contemporaneamente. Per la parte di chimica fisica (termodinamica e cinetica) verrà proposto, prima del termine del corso, un elenco di argomenti; fra questi, gli studenti potranno scegliere un argomento da esporre all’inizio dell’esame. L'esame proseguirà su altre parti di programma non comprese nell'argomento che lo studente ha scelto di presentare. Nella parte di Spettroscopia infrarossa gli studenti dovranno commentare e interpretare uno/due spettri di molecole organiche (scelti fra quelli visti a lezione). Infine una breve domanda sulle altre tecniche di indagine illustrate durante il corso.

Testi

Appunti forniti dal docente. Per la parte di spettroscopia vengono resi disponibili tutti gli spettri discussi in classe. Materiale supplementare per le tecniche termiche di indagine. Per la parte di termodinamica il testo di riferimento è Peter Atkins, Julio de Paula – Elementi di chimica fisica – Zanichelli (quarta ed. italiana, settima ed. inglese)

Contenuti

Le proprietà dei gas. L'equazione di stato del gas perfetto. Gas perfetti e gas reali. Il Primo principio della termodinamica. Calore, lavoro, energia interna ed entalpia. La capacità termica. L'entalpia delle transizioni di stato e la loro misura. Le reazioni di combustione e i combustibili biologici. La variazione dell'entalpia con la temperatura. Il secondo principio della termodinamica. Entropia e secondo principio. Variazioni di entropia associate a riscaldamento e a transizioni di stato. Variazioni di entropia del sistema e dell’ambiente. Entropia assoluta e terzo principio della termodinamica. Entropia standard di reazione. L'energia libera di Gibbs e la spontaneità della reazione. L’equilibrio chimico. I fondamenti termodinamici. Variazione dell'energia libera con la composizione. Le reazioni all’equilibrio. L'energia libera standard di reazione. Effetto di temperatura, pressione e catalizzatori. Lo studio della velocità di reazione. Definizione della velocità di reazione. Leggi cinetiche e ordine di reazione. Metodi per la determinazione dell’ordine di reazione.Le leggi cinetiche integrate. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura. I meccanismi di reazione: la approssimazione di Lindemann ed il metodo dello stato stazionario. Alcuni esempi: le reazioni a catena e le reazioni unimolecolari. Tecniche di indagine chimico-fisica. Spettroscopia Vibrazionale. Tecniche termiche di indagine: la calorimetria differenziale a scansione a compensazione di potenza e a flusso di calore. L'analisi termogravimetrica. La spettroscopia FRET (Fluorescence resonance Energy Transfer). La microscopia elettronica a scansione.

Lingua Insegnamento

Italian

Altre informazioni

In riferimento alle linee di indirizzo per le modalità didattiche (a.a. 2023/2024), per gli studenti iscritti al corso che certificano di trovarsi in una delle condizioni indicate nell’allegato A, i docenti forniranno il materiale didattico previsto per tutti gli studenti del corso e concorderanno fino a 2 ore di ricevimento settimanali, anche online. Il ricevimento dovrà essere concordato via posta elettronica con almeno una settimana di anticipo. Le modalità di esame resteranno invariate rispetto a quelle descritte per tutti gli studenti del corso.