Il corso di Chimica Fisica fornisce allo studente la conoscenza dei concetti fondamentali relativi a termodinamica, cinetica ed elettrochimica dei sistemi chimico-fisici. Tali conoscenze saranneino necessarie per la comprensione dei processi che avvengono nei sistemi chimici (e.g. meccanismi di reazione, condizioni ottimali per una sintesi organica, cristallizzazione, distillazione), biochimici (e.g. utilizzo dell'energia, attività degli enzimi) e chimico-farmaceutici (e.g. distribuzione dei farmaci, fattori che incidono sull'interazione farmaco-recettore).

Il corso fornisce inoltre conoscenze basilari sulla struttura molecolare delle sostanze e sulla loro interazione con le onde elettromagnetiche, concetti utili per la comprensione dei metodi spettroscopici, spettrofotometrici e spettrofluorimetrici utilizzati per la determinazione della struttura molecolare e per lo studio della reattività delle sostanze.

1. L'energia nei sistemi microscopici, energie interna, equipartizione dell'energia

2. Gas ideali, teoria cinetica dei gas, gas reali

3. Definizione di sistema termodinamico, calore e lavoro, principio zero, primo principio,  capacità termica, entalpia, funzioni di stato, trasformazioni reversibili

4. Trasformazioni dei gas, trasformazioni cicliche, macchine termiche e macchine frigorifere.

5. Secondo principio, entropia, diseguaglianza di Clausius, terzo principio, funzione di Helmoltz, funzione di Gibbs

6. Termochimica, stato standard, entalpia standard di reazione, legge di Hess, legge di Kirchhoff, entropia standard di reazione, energia libera standard di reazione, passaggi di stato

7. Equazione fondamentale della termodinamica chimica, potenziale chimico di un gas, fugacità

8. Equilibrio di fase, regola delle fasi, diagrammmi di fase, equazione di Clapeyron, equazione di Clausius Clapeyron

9. Soluzioni ideali, entropia ed energia libera di mescolamento, legge di Raoult, legge di Henry, diagrammi di fase a due componenti, distillazione semplice e frazionata, attività

10. Equilibrio chimico, costante di equilibrio

11. Elettrochimica, potenziali standard di elettrodo, equazione di  Nernst, elettrolisi

12. Cinetica chimica, molecolarità, ordine di reazione, costante cinetica, integrazione delle leggi cinetiche del primo, secondo e terzo ordine

13. Reazioni a stadi, stadio limitante, modello dello stato stazionario, cinetica enzimtica

14. Emissione del corpo nero, particella nella scatola, oscillatore armonico, livelli energetici, orbitali atomici

15. Modelli del legame chimico: legame di valenza e orbitale molecolare

16. Transizioni elettroniche, assorbimento, fluorescenza, diagramma di Jablonsky

Sono necessarie le conoscenze acquisite nel corso di Chimica Generale e Inorganica

D1 - Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente dovrà apprendere i principi fondamentali della termodinamica, della cinetica chimica e della strutturistica chimica e comprendere le relazioni che intercorrono tra tali concetti e i principi appresi nel corso di chimica generale, facendo i giusti collegamenti. Dovrà soprattutto apprendere le tecniche matematiche e le approssimazioni tipiche della chimica fisica che ne consentono un utilizzo a fini pratici. Tali abilità verranno valutate attraverso la prova orale.

D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare i principi della chimica fisica per interpretare il comportamento di una sostanza in un sistema complesso. In particolare dovrà utilizzare tali principi in campo farmaceutico al fine di interpretare le proprietà chimiche e biologiche dei farmaci. Tali abilità verranno valutate attraverso la prova orale.

D3 - Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà essere in grado di focalizzare l'aTali abilità verranno valutate attraverso la prova orale.ttenzione sui modelli chimico-fisici da utilizzare per risolvere un determinato problema reale o per interpretare una collezione di dati sperimentali, ossia dovrà, in modo autonomo, capire a quale sezione della chimica teorica ricorrere per risolvere un problema. Queste abilità verranno verificate sia con la prova scritta che attraverso domande orali mirate di tipo applicativo. Tali abilità verranno valutate attraverso la prova scritta.

D4 - Abilità comunicative. Lo studente dovrà essere in grado di descrivere i principi e i concetti appresi durante il corso esprimendosi chiaramente, con termini appropriati e con esempi opportuni. Tale abilità verrà valutata durante il colloquio orale.

D5 - Capacità di apprendimento. Lo studente dovrà essere in grado di costruire il suo percorso di crescita scientifica in maniera critica ed autonoma, essendo in grado di utilizzare correttamente il materiale di studio fornito dal docente e il materiale di approfondimento che lui stesso potrà procurarsi. Queste abilità, per quanto possibile, verranno stimolate dal docente proponendo approfondimenti e fornendo esercizi da risolvere a casa durante il corso, che poi verranno spiegati e discussi durante le lezioni.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Testi di studio

Peter William Atkins Julio de Paula

Elementi di chimica fisica

Quarta edizione italiana condotta sulla settima edizione inglese 2018

ISBN: 9788808220684

Modalità di
accertamento

La verifica dell'apprendimento che ha lo scopo di accertare l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese avviene attraverso il solo esame finale che consiste in una prova scritta. La prova consiste nella risoluzione di due esercizi numerici per il modulo di termodinamica, di un problema numerico per la parte di cinetica chimica e di un quesito numerico teorico per la parte di introduzione alla meccanica quantistica. Gli esercizi e i problemi riguarderanno gli argomenti del programma svolto in aula e saranno redatti secondo tipologie analoghe agli esercizi svolti in aula dal docente. Al candidato verrà inoltre posto un quesito teorico a risposta aperta per ciascun modulo.

Il voto finale, composto come media dei voti riportati nelle prove relative ai due moduli, riflette la valutazione complessiva del candidato

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.