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Chimica Fisica

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Anno accademico 2010/2011

Codice dell'attività didattica
FAR0020
Docente
Gloria BERLIER (Titolare del corso)
Corso di studi
[f003-c502] laurea a ciclo unico in chimica e tecnologia farmaceutiche - a torino
Anno
2° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
CHIM/02 - chimica fisica
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Lo scopo del corso è fornire agli studenti i concetti fondamentali della termodinamica, della cinetica chimica, della struttura della materia e della spettroscopia elettronica. Il corso è organizzato in lezioni frontali relative ala parte teorica (circa 56 ore) ed in una parte di esercitazioni numeriche (20 ore) in cui si vogliono fornire agli studenti gli strumenti per superare la prova scritta.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Ci si aspetta che gli studenti acquisiscano le nozioni fondamentali relative ai concetti di temperatura, calore ed energia, funzioni di stato e processi reversibili; che conoscano i principi della termodinamica e l'utilizzo del potenziale chimico (energia libera) per descrivere equilibri (equilibrio chimico, diagrammi di fase, sistemi elettrochimici, membrane). Sono richieste nozioni relative ai concetti di funzione d'onda, all'effetto di concentrazione e temperatura sulla velocità di una reazione ed ai concetti fondamentali della cinetica (rate determining step, ipotesi dello stato stazionario, complesso attivato e stato di transizione, meccanismi di reazione). Gli studenti dovrebbero acquisire conoscenze di base relative ai sistemi colloidali ed ai fenomeni legati all'interazione della radiazione UV-Vis con molecole organiche (fenomeni di assorbimento ed emissione, intensità degli spettri).

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Programma

PHYSICAL CHEMISTRY
8 CFU
Dr Gloria Berlier
Tel.011-6707856, e-mail: gloria.berlier@unito.it
Laboratorio di Spettroscopia
Department of Inorganic, Physical and Material Science, Via P. Giuria 7
Duration: 56 hours lessons + 19 hours exercises
Consulting hours: please contact me by e-mail or phone to fix a meeting

Specific educational objectives
The aim of the course is to provide students the basic concepts of thermodynamics, chemical kinetics and spectroscopy.

Requirements
Knowledge of mathematical analysis (functions, derivatives, differentials, integrals) developed during the first year CTF course of Mathematics, and of mathematics from secondary school (logarithms, trigonometry etc).  Knowledge of the general concepts of chemistry and physics developed in the General and Inorganic Chemistry and Physics first year CTF courses.

Programme
After an introduction about the microscopic and macroscopic approaches for the description of a system, the following topics will be developed:

1) The gas phase
Ideal gases and laws: laws of Boyle,  Charles and of perfect gases. Kinetic theory of gases, mixtures of ideal gases, partial pressures (law of Dalton). Non-ideal (real) gases. Van der Waals equation.
2) Classical thermodynamics
Potential energy of two particles. Mechanical, chemical and thermal equilibrium. Definition of state equations. Reversible and irreversible processes.
First principle of thermodynamic. Work and heat. Adiabatic and non-adiabatic processes. State functions: internal energy, enthalpy, constant pressure and volume thermal capacities (Cp e Cv). Thermochemistry. Standard and reaction entalphy, exothermic and endothermic processes, formation enthalpy, Hess law.
Second principle of thermodynamic. Kelvin and Clausius postulates. Carnet cycle. Entropy and free Gibbs and Helmholtz energy. Thermodynamics fundamental equations. Dependence upon pressure and temperature.
Third principle of thermodynamic. Nerst theorem. Absolute entropy.
Thermodynamics of mistures. Free energy of a solution. Ideal and non-ideal solutions. Raoult and Henry laws. Partila molar quantitites. Activity and activity coefficient. Chemical potential. Open systems. Colligative properties.
Physical trans formations of pure substances. State diagrams. Stability of phases and state transitions. Clapeyron and Clausius-Clapeyron equations. Phases, components and freedom degrees. Binary systems. Azeotropic mixtures.
Chemical equilibrium and free energy. Thermodynamics equilibrium constant. Gibbs-Helmholtz eqaution. Van’t Hoff equation.
3) Electrochemistry. Electrodes and  electrochemical cells. Electromotive force and free energy. Nerst equation. Determination of standard potentials and activity coefficients.
Elettrodi e celle elettrochimiche. Forza elettromotrice ed energia libera. L’equazione di Nerst. Determinazione dei potenziali standard e di coefficienti di attività.
4) Membrane phenomena. Donnan membrane equilibrium. Membrane potentials.
5) Chemical kinetics. Rate of chemical reactions. Kinetics equations. Reaction order. Arrhenius equation. Reaction mechanisms. Consecutive and parallel reactions. Enzyme catalyzed reactions. Activated complex model.
6) Structure. Basic concepts of quantum mechanics. Schrödinger equation. Wave functions. Indetermination principle. Molecular Orbitals and schemes of M.O. for simple molecules (H2, HF, CO, NO). Introduction to colloidal systems.
7) Electronic spectroscopy. Radiation-matter interaction. UV-Vis absorption and emission (fluorescence and phosphorescence) spectroscopies.

The course also includes numerical exercises.

Exam modality
The exam is oral, after passing a written test about numerical exercises.

Suggested/reference texts
P.W. Atkins, J. De Paula "Chimica Fisica", Ed. Zanichelli; stessi autori “Chimica Fisica Biologica” Ed. Zanichelli.

Testi consigliati e bibliografia

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P.W. Atkins, J. De Paula "Chimica Fisica ", Ed. Zanichelli; P.W. Atkins, J. De Paula “Chimica Fisica Biologica 1 e 2” Ed. Zanichelli.



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Note

L'esame consiste di una prova scritta (esercitazioni numeriche) e di una prova orale. Per accedere alla prova orale sugli argomenti teorici del corso è necessario superare la prova scritta.

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Ultimo aggiornamento: 15/09/2011 15:35

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