CHIMICA FISICA 2

L’insegnamento rientra tra le attività formative caratterizzanti del corso di laurea triennale in Chimica e Tecnologie Sostenibili (curriculum di Scienze e Tecnologie Chimiche) 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 delle/dei laureate/i 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, le/gli studentesse/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. Inoltre, è importante che le/gli studentesse/studenti conoscano alcuni argomenti trattati nel corso di Chimica Inorganica come la struttura elettronica dell'atomo e la teoria degli orbitali molecolari.

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. Equazioni cinetiche integrate e metodo dell'integrazione. Tempo di dimezzamento di un reagente. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura. 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 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. Applicazioni della teoria dei gruppi puntuali nella meccanica quantistica: simmetria degli orbitali atomici, orbitali ibridi, operatori di proiezione, combinazioni lineari di adatta simmetria (SALC), orbitali molecolari.

• P. Atkins, J. De Paula, J. Keeler. Chimica Fisica, sesta ed. it., Zanichelli, Bologna, 2020.
• A. Gambi. Esercizi di Chimica Fisica, Zanichelli, Bologna, 2013.
• F. A. Cotton, Chemical Applications of Group Theory, 3rd edition, New York, John Wiley & Sons, 1990.

Per la parte di cinetica chimica il metodo di verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta mentre per la parte di meccanica quantistica (MQ) l’esame è solo orale.

Lo scritto di cinetica chimica consiste in due o tre esercizi da risolvere e due o tre domande a cui rispondere. Il punteggio massimo assegnato ad ogni esercizio o domanda dipende dal loro numero e dalla loro difficoltà. Tale prova mira a verificare l’acquisizione dei concetti presentati durante le lezioni e la loro applicazione. La durata della prova scritta è di novanta minuti ed è consentito soltanto l’uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di un formulario fornito dal docente. La prova scritta di cinetica chimica può essere sostituita da una prova scritta intermedia, da svolgersi nella seconda metà del corso.

La prova orale di meccanica quantistica consiste in tre o quattro domande riguardanti i contenuti del corso. L’ultima domanda riguarda le applicazioni della teoria dei gruppi alla MQ e potrebbe consistere nella risoluzione di un esercizio alla lavagna. Le/Gli studentesse/studenti dovranno dimostrare l’apprendimento degli argomenti trattati a lezione e la capacità di esporli in maniera formale. La prova orale di meccanica quantistica ha una durata di circa 40 minuti.

Il voto finale sarà la media aritmetica tra voto della prova scritta di cinetica chimica e di quella orale di 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

LA STRUTTURA E I CONTENUTI DELL'INSEGNAMENTO POTRANNO SUBIRE VARIAZIONI IN CONSEGUENZA DELL'EPIDEMIA DI COVID-19.

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