ID:
715
Durata (ore):
42
CFU:
6
Url:
CHIMICA/PERCORSO COMUNE Anno: 2
Anno:
2023
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (25/09/2023 - 12/01/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Conoscere i principi termodinamici che regolano gli scambi energetici tra sistemi chimici e la conversione tra differenti forme di energia (es. energia chimica in energia elettrica). Conoscere le leggi che regolano l’equilibrio chimico in sistemi a più componenti e a più fasi.
Prerequisiti
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 didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche
Verifica 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.
Testi
- Peter W. Atkins, Julio De Paula "Chimica Fisica" Zanichelli (VI edizione italiana).
- Peter W. Atkins, Julio De Paula "Elementi di Chimica Fisica" Zanichelli (IV edizione italiana).
- T. ENGEL, P. REID
"CHIMICA FISICA
Termodinamica, Termodinamica statistica e Cinetica" PICCIN
Del testo scelto, fra quelli consigliati, si considerino solo i capitoli dedicati ai contenuti trattati a lezione.
- Peter W. Atkins, Julio De Paula "Elementi di Chimica Fisica" Zanichelli (IV edizione italiana).
- T. ENGEL, P. REID
"CHIMICA FISICA
Termodinamica, Termodinamica statistica e Cinetica" PICCIN
Del testo scelto, fra quelli consigliati, si considerino solo i capitoli dedicati ai contenuti trattati a lezione.
Contenuti
TERMODINAMICA CLASSICA:
• Proprieta' dei gas;
• Primo, Secondo e Terzo Principi della Termodinamica;
• Trasformazioni fisiche delle sostanze pure;
• Miscele;
• Aspetti termodinamici delle reazioni chimiche;
• Elettrochimica dell’equilibrio
PROGRAMMA ESTESO
LE PROPRIETA' DEI GAS: Gas perfetti. Le leggi dei gas. Distribuzione delle velocità. Distribuzione di Maxwell (Cenni). Gas reali. Fattore di compressione. Equazioni di stato viriali. Equazione di van der Waals. Le isoterme per i gas reali. Costanti critiche. Principio degli stati corrispondenti.
PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA:
Sistemi termodinamici. Variabili termodinamiche. q, w, U e I principio. Il lavoro di espansione. Cv. L'entalpia. Cp. Trasformazioni adiabatiche. Funzioni di stato e differenziali esatti. Dipendenza di U e di H dalla temperatura. Effetto Joule-Thomson. Relazione tra Cv e Cp. Termochimica. Misure calorimetriche per determinare ΔU e ΔH. Variazione di entalpia standard. L'entalpia nei cambiamenti chimici e fisici. La legge di Hess. L'entalpia standard di formazione. Cicli termochimici. Dipendenza dell'entalpia di reazione dalla temperatura: legge di Kirchoff.
SECONDO E TERZO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: Entropia. Definizione statistica e termodinamica dell'entropia. Variazione di entropia nell'ambiente. Il II principio della termodinamica. Entropia nelle trasformazioni irreversibili. Disuguaglianza di Clausius. Le funzioni di Helmholtz e di Gibbs e lavoro massimo. Le relazioni di Maxwell. S nelle transizioni di stato. Variazione di entropia nelle trasformazioni più comuni. Misura dell'entropia. III principio della termodinamica ed entropia assoluta. Criterio per l'equilibrio e la direzione della trasformazione in sistemi chiusi ed aperti (equazione di Gibbs). Potenziale chimico. Funzione di Gibbs molare standard. Dipendenza di G dalla temperatura (equazione di Gibbs Helmholtz) e dalla pressione. Gas reali e fugacità. Stato standard dei gas reali. Misura della fugacità.
TRASFORMAZIONI FISICHE DELLE SOSTANZE PURE: Diagrammi di stato. La stabilità delle fasi. Posizione e pendenza delle curve limite di fase. Equazione di Clapeyron. Equazione di Clausius-Clapeyron. Curve limite fra fasi. Determinazione dell'entalpia di transizione. Transizioni di fase.
LE MISCELE: Grandezze molari parziali. Volume molare parziale. Funzione di Gibbs molare parziale. Equazione di Gibbs-Duhem. La regola delle fasi. Funzione di Gibbs di mescolamento per i gas ideali. Sistemi ideali e reali. Potenziale chimico dei liquidi: soluzioni ideali. Equilibrio liquido-vapore. Leggi di Raoult e di Henry. Le proprietà colligative. La solubilità. Soluzioni reali ed attività (Attività del solvente. Attività del soluto. Determinazione dell'attività per un soluto non volatile). Attività e molalità. Miscele di liquidi volatili. Regola della leva. Distillazione. Miscele azeotropiche.
REAZIONI CHIMICHE: Reazioni chimiche spontanee. Grado di avanzamento di una reazione. L'affinità e la funzione di Gibbs di reazione. Costanti di equilibrio e loro dipendenza da pressione e temperatura. Equazione di van't Hoff.
L'ELETTROCHIMICA DELL'EQUILIBRIO: Celle elettrochimiche. Semi-reazioni ed elettrodi. Relazione tra E e ΔG. Equazione di Nernst. Dipendenza delle fem dalla temperatura.
• Proprieta' dei gas;
• Primo, Secondo e Terzo Principi della Termodinamica;
• Trasformazioni fisiche delle sostanze pure;
• Miscele;
• Aspetti termodinamici delle reazioni chimiche;
• Elettrochimica dell’equilibrio
PROGRAMMA ESTESO
LE PROPRIETA' DEI GAS: Gas perfetti. Le leggi dei gas. Distribuzione delle velocità. Distribuzione di Maxwell (Cenni). Gas reali. Fattore di compressione. Equazioni di stato viriali. Equazione di van der Waals. Le isoterme per i gas reali. Costanti critiche. Principio degli stati corrispondenti.
PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA:
Sistemi termodinamici. Variabili termodinamiche. q, w, U e I principio. Il lavoro di espansione. Cv. L'entalpia. Cp. Trasformazioni adiabatiche. Funzioni di stato e differenziali esatti. Dipendenza di U e di H dalla temperatura. Effetto Joule-Thomson. Relazione tra Cv e Cp. Termochimica. Misure calorimetriche per determinare ΔU e ΔH. Variazione di entalpia standard. L'entalpia nei cambiamenti chimici e fisici. La legge di Hess. L'entalpia standard di formazione. Cicli termochimici. Dipendenza dell'entalpia di reazione dalla temperatura: legge di Kirchoff.
SECONDO E TERZO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: Entropia. Definizione statistica e termodinamica dell'entropia. Variazione di entropia nell'ambiente. Il II principio della termodinamica. Entropia nelle trasformazioni irreversibili. Disuguaglianza di Clausius. Le funzioni di Helmholtz e di Gibbs e lavoro massimo. Le relazioni di Maxwell. S nelle transizioni di stato. Variazione di entropia nelle trasformazioni più comuni. Misura dell'entropia. III principio della termodinamica ed entropia assoluta. Criterio per l'equilibrio e la direzione della trasformazione in sistemi chiusi ed aperti (equazione di Gibbs). Potenziale chimico. Funzione di Gibbs molare standard. Dipendenza di G dalla temperatura (equazione di Gibbs Helmholtz) e dalla pressione. Gas reali e fugacità. Stato standard dei gas reali. Misura della fugacità.
TRASFORMAZIONI FISICHE DELLE SOSTANZE PURE: Diagrammi di stato. La stabilità delle fasi. Posizione e pendenza delle curve limite di fase. Equazione di Clapeyron. Equazione di Clausius-Clapeyron. Curve limite fra fasi. Determinazione dell'entalpia di transizione. Transizioni di fase.
LE MISCELE: Grandezze molari parziali. Volume molare parziale. Funzione di Gibbs molare parziale. Equazione di Gibbs-Duhem. La regola delle fasi. Funzione di Gibbs di mescolamento per i gas ideali. Sistemi ideali e reali. Potenziale chimico dei liquidi: soluzioni ideali. Equilibrio liquido-vapore. Leggi di Raoult e di Henry. Le proprietà colligative. La solubilità. Soluzioni reali ed attività (Attività del solvente. Attività del soluto. Determinazione dell'attività per un soluto non volatile). Attività e molalità. Miscele di liquidi volatili. Regola della leva. Distillazione. Miscele azeotropiche.
REAZIONI CHIMICHE: Reazioni chimiche spontanee. Grado di avanzamento di una reazione. L'affinità e la funzione di Gibbs di reazione. Costanti di equilibrio e loro dipendenza da pressione e temperatura. Equazione di van't Hoff.
L'ELETTROCHIMICA DELL'EQUILIBRIO: Celle elettrochimiche. Semi-reazioni ed elettrodi. Relazione tra E e ΔG. Equazione di Nernst. Dipendenza delle fem dalla temperatura.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
CHIMICA
Laurea
3 anni
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Persone
Persone
Professori/esse Ordinari/e
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