LABORATORIO DI CHIMICA FISICA 1

L’insegnamento di Chimica Fisica 1 e Laboratorio è uno dei corsi formativi di base del corso di laurea in Chimica e Tecnologia Sostenibili. Nel Modulo 2 viene approfondita la prospettiva applicativa delle nozioni di chimica fisica trattate nel Modulo 1; parte dell’attività didattica riguarda pertanto esperienze di laboratorio per la determinazione di grandezze chimico-fisiche di particolari sistemi fisici, compresi l’approfondimento dei principi teorici sottesi, la strumentazione necessaria, il calcolo degli errori. L’ultima parte del corso verte sulla risoluzione di esercizi e problemi che permettono di applicare le nozioni teoriche apprese nel Modulo 1 e apprezzarne le potenzialità.

1. Conoscenza e comprensione
i. Utilizzare alcune nozioni di base presentate nel Modulo 1 per comprendere la progettazione di esperienze atte a determinare proprietà chimico-fisiche tramite misure sperimentali e per comprendere i principi di funzionamento di alcune apparecchiature scientifiche; utilizzare la teoria degli errori per valutare criticamente i risultati ottenuti.
ii. Rivedere le nozioni teoriche presentate nel Modulo 1 da un punto di vista applicativo.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
i. Utilizzare le nozioni apprese per determinare sperimentalmente alcune proprietà chimico-fisiche di particolari sistemi quali leghe metalliche, miscele liquide binarie, soluzioni, gas. Stendere una relazione scientifica sull’attività di laboratorio.
ii. Applicare e sviluppare strumenti di elaborazione delle nozioni presentate nel Modulo 1 per risolvere problemi ed esercizi nell’ambito della chimica fisica e della termodinamica.

3. Capacità di giudizio
i. Valutare le principali cause di errore sui risultati sperimentali ottenuti (consapevolezza del ruolo della sensibilità della strumentazione utilizzata, della procedura seguita, di eventuali imprecisioni operative, ecc.); saper confrontare i risultati ottenuti con i dati di letteratura e comprendere le cause di eventuali scostamenti significativi.
ii. Mettere in pratica le potenzialità del metodo logico-deduttivo applicando le nozioni apprese nel Modulo 1 per risolvere esercizi e problemi.

4. Abilità comunicative
i. Interagire in laboratorio con i/le compagni/e di gruppo per realizzare le esperienze di laboratorio coordinando le diverse attività richieste.
ii. Esporre in modo sintetico, logico e con vocabolario appropriato quanto eseguito (nelle relazioni di laboratorio) e quanto appreso (nel corso del colloquio orale).

5. Capacità di apprendimento
i. Saper prendere appunti durante le lezioni, riconoscendo i percorsi logici proposti dalla docente e identificando le informazioni più importanti.
ii. Registrare correttamente e compiutamente l’attività di laboratorio, anche compilando i report di fine turno messi a disposizione dalla docente quale strumento di autovalutazione.

Aver raggiunto gli obiettivi formativi di Istituzioni di Matematica con Esercitazioni 1 e Fisica Generale 1, possibilmente avendone superato gli esami. In particolare è necessario da un lato avere una discreta padronanza del calcolo differenziale e integrale e dall’altro conoscere i concetti base della fisica generale e della teoria degli errori.

In relazione agli obiettivi formativi e ai risultati di apprendimento attesi, i contenuti del corso possono essere così suddivisi:

Preparazione delle esperienze di laboratorio
- equilibrio solido-liquido di miscele binarie (completamente miscibili, immiscibili, parzialmente miscibili con eutettico)
- proprietà delle miscele binarie liquide (in particolare indice di rifrazione, densità e viscosità e relative grandezze di eccesso)
- entalpia di soluzione a diluizione infinita di un sale in acqua
- calori specifici molari di un gas (tramite spettroscopia IR e termodinamica statistica)
- illustrazione dei criteri di stesura delle relazioni di laboratorio, inclusi il calcolo degli errori delle grandezze determinate sperimentalmente e la valutazione critica dei risultati ottenuti

Esperienze di laboratorio
- misure calorimetriche: studio dell’equilibrio solido-liquido della lega stagno-piombo mediante la registrazione di termogrammi di raffreddamento e misure di calorimetria differenziale a scansione; misura dell’entalpia di soluzione a diluizione infinita di un sale in acqua.
- misure di proprietà chimico-fisiche: studio della miscela binaria liquida acqua-acetone attraverso misure a diversa composizione di indice di rifrazione (mediante rifrattometro di Abbe), di densità (mediante densimetro a peso costante) e di viscosità (mediante viscosimetro di Ostwald) e determinazione delle corrispondenti grandezze di eccesso.
- Misure di spettroscopia IR: determinazione dei calori specifici di un gas mediante lo studio dello spettro di assorbimento nel medio infrarosso, utilizzando in combinazione le corrispondenti formule della termodinamica statistica appresi nel Modulo 1

Esercizi e problemi di applicazione delle principali leggi studiate nel Modulo
- lavoro
- primo principio della termodinamica
- termochimica
- secondo principio della termodinamica
- equilibrio chimico
- equilibri di fase

Gli/le studenti possono utilizzare qualsiasi testo di Chimica Fisica a livello universitario, in accordo con le tipologie di esercizi, problemi ed esperienze svolti.
Si suggeriscono, a scelta:
D. GAZZILLO: Termodinamica e… , Gruppo Editoriale L’Espresso, 2010
P. ATKINS, J. DE PAULA: Chimica Fisica, 5° ed. ita. Zanichelli, Bologna, 2012
P. ATKINS, J. DE PAULA: Elementi di Chimica Fisica, 4° ed. ita. Zanichelli, Bologna, 2018

La verifica dell’apprendimento si articola in tre passi: prova di laboratorio, prova scritta e prova orale. La frequenza richiesta per l’attività di laboratorio è di almeno cinque turni sui sei previsti, tenendo conto della possibilità di usufruire di un turno aggiuntivo dedicato a eventuali recuperi.
La prova di laboratorio consiste nella stesura (una per ogni gruppo di studenti) di relazioni relative alle esperienze svolte; in tali relazioni sono richiesti l’utilizzo di un linguaggio appropriato, un’esposizione sintetica ma completa dei principi utilizzati e di quanto eseguito in laboratorio, il calcolo delle grandezze richieste e dei relativi errori, nonché una discussione critica dei risultati ottenuti basata sull’analisi della metodologia applicata e sul confronto con corrispondenti dati di letteratura.
La prova scritta consiste nella risoluzione di due esercizi relativi alla teoria presentata nel Modulo 1 di tale corso e affini per difficoltà e contenuti a quanto svolto in aula in preparazione. La sua durata è di un’ora e mezza - due, e sono consentiti l’utilizzo di calcolatrice scientifica e la consultazione alla cattedra dei libri di testo suggeriti e di un formulario messi a disposizione dalla docente. Al termine della prova la corretta risoluzione degli esercizi viene proposta alla lavagna dalla docente.
La prova orale, della durata approssimativa di mezz’ora, consiste nella discussione di quanto elaborato dallo/a studente/studentessa nella prova scritta e in una o più domande relative all’attività di laboratorio, atte anche alla verifica dell’effettiva partecipazione dello/a studente/studentessa all’elaborazione e alla stesura delle relazioni di gruppo. In tale discussione allo/a studente/studentessa è richiesta capacità espositiva, utilizzo di un linguaggio appropriato e assimilazione dei contenuti appresi durante il corso.
Il punteggio finale viene determinato in base ai punteggi ottenuti nelle prove scritte e orale, integrato (in positivo o in negativo) con le valutazioni conseguite nelle relazioni di laboratorio.

L’insegnamento è ripartito in:
i. Lezioni frontali, divise in due blocchi. Il primo blocco precede le esercitazioni di laboratorio e vede la preparazione delle stesse, riprendendo i concetti fondamentali di termodinamica e di chimica fisica su cui si basano le esperienze proposte e illustrando le modalità di esecuzione, i principi di funzionamento delle apparecchiature che verranno impiegate e le norme di sicurezza e di smaltimento rifiuti. Il secondo blocco segue la conclusione delle esercitazioni di laboratorio ed è dedicato alla preparazione della prova scritta, riprendendo le principali leggi chimico-fisiche trattate nel Modulo 1 del corso e applicandole per risolvere esercizi e problemi.
ii. Esercitazioni di laboratorio, in cui gli/le studenti lavorando a gruppi mettono in pratica quanto appreso nelle lezioni preparatorie, con l’ausilio oltre che della docente anche di opportuno materiale informativo di supporto. Al termine di ogni turno di laboratorio gli/le studenti sono chiamati a compilare una scheda di report che servirà loro per verificare di avere svolto correttamente l’esperienza e di averne raccolto adeguatamente i dati; tale report, anche se discusso in laboratorio con la docente, non viene considerato per il calcolo del voto finale in quanto inteso come strumento di autovalutazione del lavoro svolto durante la giornata.
Nella piattaforma “Moodle” di Ateneo è a disposizione degli/delle studenti materiale didattico (il materiale proiettato in aula comprendente le schede di sicurezza dei reagenti impiegati, le schede di supporto per l’attività di laboratorio, istruzioni per l’esecuzione di alcune elaborazioni automatiche dei dati e la raccolta delle prove scritte di esame assegnate in precedenza).

Sostenibilità:
1 CFU - dispense e materiali di approfondimento e autovalutazione online

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento:
Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA disabilita@unive.it.

scritto e orale