Obiettivi Formativi

Il corso si propone di far acquisire i concetti relativi ai processi elettronici di varia natura ed al comportamento delle specie ioniche in soluzione

Learning Goals

The course aims to provide knowledge on the basic concepts of electronic transitions of various origin and the behavior of ionic species in solutions.

Metodi didattici

Il corso prevede 30 h di lezioni frontali e 12 h esercitazioni pratiche di laboratorio

Teaching Methods

oral examination, based on at least three topics.

Prerequisiti

Lo studente deve aver conoscenze di base di chimica-fisica

Prerequisites

The student must have basic knowledge of physical chemistry

Verifiche dell'apprendimento

L’esame Esame orale finale, che verterà su almeno tre argomenti, verificherà il raggiungimento delle conoscenze e la padronanza dei concetti acquisiti.

Assessment

oral examination, based on at least three topics.

Programma del Corso

PROPRIETA’ DELLE SOLUZIONI ELETTROLITICHE (generalità): Definizione e tecniche sperimentali. Pile e elettrolisi: richiami. ELETTROLITI DEBOLI: Teoria di Arrhenius. Legge di diluizione di Ostwald. ELETTROLITI FORTI: Atmosfera ionica. Teoria di Debye - Hückel. Meccanismo della conducibilità. Associazione ionica. Conducibilità a frequenze di potenziale elevato. Coefficienti di attività. Legge limite di Debye - Hückel. Deviazioni dalla legge limite di Debye – Hückel. MOBILITA’ IONICHE: Migrazione indipendente degli ioni. Mobilità ioniche. Numeri di trasporto. Metodo di Hittorf. Metodo del confine mobile. Conducibilità ioniche. Solvatazione ionica. Mobilità degli ioni idrogeno e idrossido. Mobilità ioniche e coefficienti di diffusione. TERMODINAMICA DEI SISTEMI IONICI: Teorie degli ioni in soluzione. Modello di elettrostrizione di Drude e Nernst. Modello di Born. Trattazioni qualitative. CELLE ELETTROCHIMICHE e TECNICHE VOLTAMMETRICHE: Processi ossido-riduttivi chimici ed elettrochimici. La serie elettrochimica. Leggi di Faraday. Tensione di decomposizione. Generalità. Voltammetria ciclica. Applicazioni della voltammetria ciclica. Voltammetria differenziale pulsata. Applicazioni. ELETTROCHIMICA DEI SISTEMI BIOLOGICI: Equilibrio Donnan. Membrana cellulare come conduttore elettrico. Potenziale di membrama a riposo. Misura del potenziale a riposo. Genesi del potenziale a riposo. Canali ionici. Pompa sodio-potassio. Equazione di Goldman- Hodgkin- Katz vs Equazione di Nerst. Sinapsi elettriche e sinapsi chimiche. INTRODUZIONE E PREPARAZIONE DI STATI ECCITATI. Orbitali, configurazioni, stati. Elementi di spettroscopia elettronica e Diagramma di Jablonsky. Principi della teoria perturbativa dipendente dal tempo. DISATTIVAZIONE DI STATI ECCITATI. Processi di disattivazione intramolecolari. Processi di disattivazione non radiativi. Processi di disattivazione radiativi: fluorescenza, fosforescenza. Regole di Kasha. Spettroscopia di emissione. Spettroscopia di eccitazione. Processi bimolecolari. Trasferimento elettronico e trasferimento energetico. Cenni sulla Teoria classica di Marcus. Eccimeri ed ecciplessi. ESEMPI DI APPLICAZIONI IN DISPOSITIVI. esercitazioni pratiche di laboratorio

Course Syllabus

PROPERTIES OF ELECTROLYTE SOLUTIONS (General): Definition and experimental techniques. Cells and electrolysis. WEAK ELECTROLYTES: Arrhenius theory. Ostwald's dilution law. STRONG ELECTROLYTES: Ionic atmosphere Debye – Hückel theory. Mechanism of conductivity. Ionic association. Conductivity at high frequency potentials. Activity coefficients. Debye – Hückel limiting law. Deviations from Debye – Hückel limiting law. IONIC MOBILITY: Independent migration of ions. Ionic mobility. Transport numbers. Hittorf method. Shifting Boundaries. Ionic conductivities. Ionic solvation. Mobility of hydrogen and hydroxide ions. Ionic mobility and diffusion coefficients. THERMODYNAMICS OF IONIC SYSTEMS: Ionic theories of solutions. Drude and Nernst's Electrostriction Model. Born model. Qualitative treatments. ELECTROCHEMICAL CELLS: Redox processes chemical and electrochemical. The electrochemical series. Faraday's laws. Decomposition voltage. VOLTAMMETRIC TECHNIQUES: General. Cyclic voltammetry. Applications of cyclic voltammetry. Differential pulse voltammetry. Applications. ELECTROCHEMISTRY OF BIOLOGICAL SYSTEMS: Donnan equilibrium. Cell membrane as an electrical conductor. Membrane potential and resting voltage. Measurement of the resting potential. Ion channels. Sodium-potassium pump. Equation of Goldman-Hodgkin-Katz vs. Nernst equation. Electrical and chemical synapses. INTRODUCTION AND EXCITED STATE Orbitals, configurations and states. Elements of electronic spectroscopy. Jablonsky diagram. Princes of Time-independent perturbation theory. PHOTOPHYSICAL DEACTIVATION OF EXCITED STATES. Intramolecular processes. Radiationless processes. Radiative decay processes. Fluorescence. Phosphorescence. Kasha's rules. Excitation and emission spectroscopy. Bimolecular processes. Excimers and Exciplexes. Hits on Classical Marcus theory. EXAMPLE OF APPLICATION IN DEVICES practical laboratory exercises