Obiettivi Formativi

Elementi di Chimica Fisica: Il corso fornirà le conoscenze: i) per comprendere e discutere la struttura e le proprietà della materia e le trasformazioni fisiche e chimiche che riguardano atomi e molecole e i loro stati di aggregazione utilizzando mezzi matematici adeguati; ii) dei principi fondamentali della quantomeccanica e la loro correlazione con le proprietà di atomi e molecole al fine di comprendere le loro proprietà spettroscopiche; iii) delle leggi della termodinamica e i fondamenti della cinetica applicate anche ai processi di accumulo e degradazione di inquinanti ambientali. Metodi Sperimentali in Chimica Fisica: Il corso si propone di fornire allo studente la conoscenza dei metodi della chimica fisica sperimentale e la capacità di applicare in laboratorio alcuni principi di termodinamica e cinetica. In particolare, lo studente acquisirà conoscenze relative alla progettazione di esperienze atte a determinare proprietà chimico-fisiche tramite misure sperimentali e comprendere i principi di funzionamento di alcune apparecchiature scientifiche. Obiettivo ulteriore del corso è fornire le conoscenze di base della teoria degli errori per valutare criticamente i risultati ottenuti.

Learning Goals

Elements of Physical Chemistry: The course will provide insights into: i) the structure and properties of matter and the physical and chemical transformations of atoms and molecules and their states of aggregation using the appropriate mathematical methods; ii) the fundamentals of quantum mechanics and their correlation with the properties of atoms and molecules in order to understand their spectroscopic properties; iii) the thermodynamic laws and the fundamentals of kinetic also applied to the processes of accumulation and degradation of environmental pollutants. Experimental methods in Physical Chemistry: The course aims to provide the knowledge of the experimental physical chemistry methodologies and the ability to apply the principles of thermodynamics and kinetics in the laboratory. In particular, the student will acquire knowledge of designing experiences to determine physical-chemical properties through experimental measurements and understand the principles of operation of selected scientific equipment. Further objective of the course is to provide the basic knowledge of the theory of errors to critically evaluate the results obtained.

Metodi didattici

Elementi di Chimica Fisica: lezioni frontali ed esercitazioni numeriche relative agli argomenti trattati Metodi Sperimentali in Chimica Fisica: lezioni forntali e esercitazioni/esperimenti in laboratorio. L'accertamento della frequenza del modulo di laboratorio (obbligatoria come da regolamento) sarà effettuato dal docente ad ogni inizio di lezione in laboratorio.

Teaching Methods

Elements of Physical Chemistry: Frontal lectures and numerical exercise on related topics. Experimental Methods in Physical Chemistry: Frontal lectures and  exercise /experiments in laboratory on related topics. Attendance of the laboratory module (which, as stated in the course guidelines, is compulsory) will be verified by the lecturer at the beginning of each laboratory session.

Prerequisiti

Elementi di Chimica Fisica: I concetti fondamentali di calcolo differenziale e integrale; i concetti di base di meccanica, forza, lavoro, energia, unità di misura SI e quelli di chimica generale e calcolo stechiometrico. Metodi Sperimentali in Chimica Fisica: Oltre alla frequenza contemporanea o precedente delle lezioni del corso “Elementi di Chimica Fisica” sono necessari i contenuti dei corsi di Chimica, Matematica e Fisica del primo anno di corso e che lo studente abbia dimestichezza con i concetti base di chimica e stechiometria.

Prerequisites

Elements of Physical Chemistry: The students should feel confident in using basic mathematical subjects as application of differentiation and integration; in using the fundamentals of physics and general chemistry and stoichiometric calculation. Experimental methods in Physical Chemistry: In addition to the concurrent or previous participation in the lessons of the "Elements of Physical Chemistry” course, the contents of the Chemistry, Mathematics and Physics courses of the first year of lessons are required. Moreover students must be familiar with the basic concepts of chemistry and stoichiometry.

Verifiche dell'apprendimento

Esame complessivo finale costituito da una prova scritta ed una orale. L’esame verterà su almeno tre argomenti, e verificherà il raggiungimento delle conoscenze e la padronanza dei concetti acquisiti sia a livello teorico che sperimentale.

Assessment

The final class grade is based on a written test and an oral examination. The exam deals at least with three topics to verify both the theoretical and experimental approach of the student to the treated issues.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: A000552 - METODI SPERIMENTALI IN CHIMICA FISICA ------------------------------------------------------------ Norme di sicurezza in laboratorio. Elementi di Teoria degli errori. Esperienze di laboratorio: Calorimetria. Determinazione della tensione superficiale. Introduzione e principi delle forze superficiali inter-fase con il Metodo dello stalagmometro. Cenni di cinetica chimica e verifica della legge di Arrhenius. Determinazione della conduttanza equivalente limite di un elettrolita forte. Principi di polarimetria. Determinazione della costante cinetica di una reazione di primo ordine. Principi e funzionamento di uno spettrofotometro - Spettrofluorimetria e processi bimolecolari degli stati eccitati ------------------------------------------------------------ Modulo: 3312 - ELEMENTI DI CHIMICA FISICA ------------------------------------------------------------ Termodinamica classica: I, II e III Principio; Trasformazioni fisiche di sostanze pure; Miscele; Aspetti termodinamici delle reazioni Chimiche. Quantomeccanica (cenni): Dall'atomo di Rutherford all'equazione di Schrodinger. Il principio di indeterminazione. Operatori ed osservabili. Lo spin. Soluzioni esatte dell'equazione di Schrodinger. Cinetica chimica: leggi cinetiche e loro determinazione; principali meccanismi; legge di Arrhenius;\ Teorie cinetiche

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: A000552 - METODI SPERIMENTALI IN CHIMICA FISICA ------------------------------------------------------------ Introduction: Safety in the laboratory. Elements of Error theory. Experimental: Calorimetry. Calorific power of fuel. Berthelot-Mahler bomb calorimeter Determination of surface tension. Reaction activation energy determination (Arrhenius).  Equivalent conductivity of electrolytes in aqueous solution;  Polarimetry in carbohydrate chemistry, especially in the analysis of sugar inversion reaction. Spectrophotometric determination of kinetic constant for a first order reaction; Actinometry; Spectrofluorimetry principles and bimolecular quenching. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3312 - ELEMENTI DI CHIMICA FISICA ------------------------------------------------------------ Classic thermodynamics: I, II and III laws; Physical transformation of pure substances; Mixtures; Thermodynamic aspects of chemical reactions Quantum mechanics (basic aspects): From Rutherford to Schrödinger equation. The uncertainty principle. Operators and observables. Spin.  Exact solutions of Schrödinger equation. Chemical kinetics: reaction rate; determination of the reaction order. examples of reaction mechanisms Arrhenius equation. Collisions theory for the rate constant. Theory of activated complex.