CHIMICA FISICA 2

L’insegnamento rientra tra le attività formative caratterizzanti del corso di laurea triennale in Chimica e Tecnologie Sostenibili e consente di acquisire la conoscenza e la comprensione delle basi della cinetica chimica e dei concetti principali della meccanica quantistica. La cinetica chimica studia la velocità delle reazioni e questa branca della chimica è molto importante sia da un punto di vista pratico che teorico. Anche le conoscenze di meccanica quantistica sono importanti nella formazione dei/delle laureati/e in chimica in quanto questa teoria è alla base della chimica e della spettroscopia.

I risultati di apprendimento attesi sono la conoscenza e la comprensione dei concetti presentati a lezione e la capacità di utilizzarli per risolvere problemi teorici e pratici. Inoltre, gli/le studenti dovranno saper comunicare le conoscenze apprese e i risultati delle loro applicazioni utilizzando una terminologia appropriata.

I prerequisiti del corso sono gli obiettivi formativi degli insegnamenti di Istituzioni di Matematica con Esercitazioni 1 e 2 e di Fisica Generale 1 e 2. In particolare è opportuno che gli/le studenti conoscano le basi del calcolo differenziale e integrale.

I contenuti del corso sono suddivisi in due parti: (1) cinetica chimica, (2) meccanica quantistica; all'inizio della prima lezione verrà fatta una breve presentazione del corso.

- PRIMA PARTE: CINETICA CHIMICA
Velocità di reazione. Leggi cinetiche e ordine di reazione. Principali tecniche sperimentali per monitorare lo stato di avanzamento di una reazione chimica. Metodo dell'isolamento. Metodo delle velocità iniziali. Esercizi. Equazioni cinetiche integrate e metodo dell'integrazione. Tempo di dimezzamento di un reagente. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura: equazione di Arrhenius. Meccanismi di reazione. Reazioni elementari e molecolarità. Reazioni elementari consecutive, opposte e parallele. Pre-equilibrio. Determinazione delle equazioni cinetiche mediante la tecnica di rilassamento. Reazioni uni-molecolari in fase gassosa. Reazioni a catena. Reazioni esplosive. Reazioni fotochimiche. Catalisi. Catalisi omogenea. Catalisi enzimatica: legge di Michaelis-Menten. Catalisi eterogenea. Adsorbimento fisico e chimico. Isoterme di adsorbimento. Meccanismi di reazioni catalizzate su superfici solide. Teoria degli urti e teoria del complesso attivato delle velocità di reazione.

- SECONDA PARTE: MECCANICA QUANTISTICA
Le origini della meccanica quantistica: la radiazione del corpo nero. Dualismo onda-particella: effetto fotoelettrico, relazione di de Broglie, diffrazione degli elettroni. L'equazione di Schrödinger. Interpretazione della funzione d'onda. Postulati della meccanica quantistica. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Moto traslazionale di una particella libera e di una particella in una scatola. Effetto tunnel. L'oscillatore armonico. Il moto rotazionale in due e tre dimensioni. Quantizzazione spaziale e modello vettoriale del momento angolare. Momento angolare di spin. L'atomo idrogenoide e lo spettro di emissione dell'atomo di idrogeno. Orbitali s, p e d. La struttura degli atomi multielettronici. Unità atomiche. L'approssimazione orbitalica. Il principio di Pauli. Energia dei sottrostrati. Il principio di aufbau e la regola di Hund. Energie di ionizzazione degli atomi multielettronici. Il metodo di Hartree-Fock (HF). L'approssimazione di Born-Oppenheimer. Teoria del legame di valenza (cenni). Teoria degli orbitali molecolari. Principio variazionale. Approssimazione LCAO. Orbitali molecolari sigma e pi-greco legante e antilegante. Ordine di legame. Molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari. Orbitali molecolari delle molecole poliatomiche.

• P. Atkins, J. De Paula. Chimica Fisica, quinta ed. it., Zanichelli, Bologna, 2012.
• A. Gambi. Esercizi di Chimica Fisica, Zanichelli, Bologna, 2013.

Per la parte di cinetica chimica il metodo di verifica dell’apprendimento è suddiviso in una prova scritta e una orale mentre per la parte di meccanica quantistica la verifica è solo orale.

Lo scritto di cinetica chimica consiste in una serie di esercizi e/o problemi da risolvere. Tale prova mira a verificare l’acquisizione dei concetti presentati durante le lezioni e la loro applicazione. La durata della prova scritta è di un’ora ed è consentito soltanto l’uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di un formulario fornito dal docente.

La prova orale sia di cinetica chimica che di meccanica quantistica consiste in una serie di domande riguardanti i contenuti del corso. Gli/le studenti dovranno dimostrare l’apprendimento degli argomenti trattati a lezione e la capacità di esporli in maniera formale. La prova orale per ciascuna delle due parti ha una durata di circa 30 minuti.

Il voto finale terrà conto dei risultati conseguiti nella prova scritta di cinetica chimica e in quelle orali di cinetica chimica e meccanica quantistica.

L’insegnamento è organizzato in lezioni frontali, comprensive di esercitazioni con risoluzione di problemi.

Nella piattaforma “Moodle” di Ateneo è presente tutto il materiale didattico proiettato durante le lezioni.

Italiano

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

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