UniCa Chimica Didattica Insegnamenti

Insegnamenti

Seleziona l'Anno Accademico:     2017/2018 2018/2019 2019/2020 2020/2021 2021/2022 2022/2023
Docente
ANNA MARIA GIOVANNA MUSINU (Tit.)
SILVIA PORCEDDA
Periodo
Ciclo Annuale Unico 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/58]  CHIMICA [58/00 - Ord. 2012]  PERCORSO COMUNE 13 128

Obiettivi

Modulo I:
Conoscenza e comprensione:
Lo studente dovrà acquisire le conoscenze sui principi termodinamici, elettrochimici e cinetici che regolano le condizioni di equilibrio e l’evoluzione dei processi chimici e fisici dei sistemi non reagenti e reagenti. Lo studente dovrà essere in grado di comprendere un quesito in relazione ai principi chimico fisici trattati.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente sarà in grado di applicare tali principi ai sistemi ideali e reali: equilibri tra le fasi, reazioni chimiche, macchine termiche. Lo studente sarà in grado di applicare la conoscenza nella risoluzione di esercizi numerici utilizzando il corretto formalismo matematico.
Autonomia di giudizio:
Lo studente dovrà applicare autonomamente le nozioni apprese, ma anche operare in contesti interdisciplinari
Modulo II:
Conoscenza e comprensione:
Lo studente dovrà conoscere i principi che stanno alla base delle determinazioni chimico fisiche indagate.In particolare, verrà acquisita dallo studente la conoscenza delle principali tipologie di diagrammi di stato e delle grandezze che evidenziano lo scostamento dal comportamento ideale dei sistemi reali a due componenti.Lo studente dovrà essere in grado di comprendere un quesito di tipo chimico fisico.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Gli studenti dovranno padroneggiare il formalismo chimico fisico, eseguire correttamente delle determinazioni sperimentali ed analizzare i dati concernenti grandezze termodinamiche e sistemi affrontati da un punto di vista concettuale nelle lezioni frontali. Dovranno inoltre essere in grado di leggere differenti diagrammi di stato di composti puri e miscele. Lo studente dovrà essere in grado di impostare la risoluzione di esercizi numerici di tipo chimico fisico. In laboratorio gli studenti, lavorando in gruppo, dovranno imparare ad organizzare lo svolgimento dell’esperimento.
Autonomia di giudizio:
Lo studente dovrà riuscire ad individuare le connessioni tra teoria e determinazioni sperimentali edoperare le scelte più opportune nell’esecuzione degli esperimenti e nella stesura delle relazioni contenenti l’elaborazione dei dati sperimentali.
Abilità comunicative:
Le abilità comunicative verranno migliorate grazie al lavoro di stesura delle relazioni ed alla preparazione necessaria per poter sostenere la prova orale.
Capacità di apprendimento:
La capacità di apprendimento verrà sviluppata nelle ore di studio individuale, durante la risoluzione degli esercizi ed in particolare nella stesura delle relazioni e nell’elaborazione dei dati mediante fogli calcolo e programmi di grafica.

Prerequisiti

Conoscenze richieste: Conoscenza della Chimica Generale, della fisica di base e padronanza degli strumenti matematici di base (insegnamento di Istituzioni di Matematica I).

Contenuti

Modulo I (7 CFU)
I parte (5 CFU) TERMODINAMICA
Proprietà dei Gas: gas ideali e miscele, pressioni parziali. Gas reali e miscele (Van der Waals, fattore di compressibilità). Variabili critiche, diagramma di Andrews, fluidi supercritici.
Primo Principio: Energia, lavoro, calore, principio conservazione energia, lavoro di espansione, trasformazioni reversibili e irreversibili, energia interna, entalpia, capacità termiche, Cp e Cv. Effetto Joule-Thompson, espansioni isoentalpiche, trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare, isocore. Entalpia standard, di reazione, di formazione e di combustione. Legge di Hess e di Kirchhoff.
Secondo Principio: Dispersione dell’energia, definizione termodinamica e statistica dell’entropia, entropia e disordine, processi reversibili e irreversibili.Distribuzione di Maxwell-Boltzman. Ciclo di Carnot, rendimento di una macchina termica. Terzo principio. Entropia molare standard. Entropia assoluta. Energia Libera: Lavoro massimo, lavoro utile, energia libera di Helmholtz e di Gibbs, dipendenza della funzione di Gibbs da T e P. Fasi e stabilità, equilibri di fase. Diagrammi di stato di un singolo componente (acqua, anidride carbonica, carbonio).
Miscele: Grandezze molari parziali, volume ed energia libera, equazione di Gibbs-Duhem, proprietà di miscelamento (energia libera, volume, entalpia). Proprietà colligative. Sistemi a due e tre componenti.
II parte (1 CFU) ELETTROCHIMICA
L’equilibrio: Teoria di Debye Huckel. Celle elettrochimiche e Semireazioni. Tipi di elettrodi. Potenziali di equilibrio. Legge di Nernst. Forza elettromotrice. Celle a concentrazione. Esempi applicativi: Accumulatori al Piombo. Celle al Litio. Celle a Combustibile.
III parte (1 CFU) CINETICA
Velocità di reazione, eq. integrata primo e secondo ordine. Eq. Arrhenius. Energia di attivazione
Modulo II (6 CFU)
Introduzione al corso. Convenzioni IUPAC in chimica fisica.
Bomba calorimetrica: Principio di funzionamento e valutazione del deltaT coinvolto. Determinazione sperimentale del calore di combustione a volume costante di saccarosio, acido salicilico, vanillina ed altre.
Diagrammi di stato di sistemi a due componenti. Regola delle fasi, regola della corda e regola della leva. Lettura dei diversi tipi di diagrammi di stato.
Panoramica sugli equilibri liquido-liquido. Descrizione dettagliata della determinazione del diagramma di stato relativo all’equilibrio liquido – liquido del sistema acqua + fenolo.
Diagrammi di stato relativi all’equilibrio liquido - solido. Panoramica su alcuni tipi di diagrammi di stato relativi a miscele binarie di metalli. Temperatura e composizione eutettica. Procedura sperimentale relativa alla determinazione dei diagrammi di stato dall’analisi delle curve di raffreddamento per il sistema Bi+Sn.
Diagrammi di stato relativi all’equilibrio liquido-vapore. Pressione di vapore e legge di Raoult. Deviazioni dalla legge di Raoult. Miscele azeotropiche. Determinazione della composizione di un liquido da misure di indice di rifrazione. Individuazione della composizione azeotropica per il sistema 1-propanolo + acqua.
Quantità parziali molari. Definizione delle grandezze di miscelamento. Relazione tra densità e volume molare medio. Applicazione del metodo delle intercette per la determinazione dei volumi parziali molari. Calcolo del volume d’eccesso. Principio di funzionamento del densimetro a tubo vibrante. Calibrazione. Determinazione sperimentale, mediante densimetria, dei volumi parziali molari dei componenti nel sistema acqua + etanolo.
Elementi sulla conduzione elettrolitica. Determinazione della costante di acidità di un acido debole a partire dai valori di conducibilità. Determinazione sperimentale della costante di acidità dell'acido tricloroacetico in acqua.
Viscositmetria. Determinazione sperimentale della viscosità di miscele 1,2,3-propantriolo + etanolo a diverse temperature.

Metodi Didattici

Lo studente seguirà cicli di lezioni frontali in aula e svolgimento di esercizi numerici sugli argomenti svolti, per un totaledi 48 ore (6 CFU). A tale scopo verranno utilizzati strumenti multimediali (computer e proiettore) e strumenti tradizionali (lavagna e gesso).

Verifica dell'apprendimento

Modulo I:
modalità d'esame:
3 Prove di verifica intermedie o esame scritto finale.
Descrizione: Durante il corso ci saranno 3 prove scritte di verifica intermedie (di cui: il primo sui gas ideali e reali, sulle funzioni di stato Energia Interna ed entalpia, il secondo sulle funzioni di stato entropia ed energia libera e il terzo su elettrochimica e cinetica). Ciascuna prova è costituita da 18 domande a risposta multipla e 4 esercizi numerici, al fine di accertare le conoscenze e competenze acquisite dallo studente relativamente agli argomenti trattati. Ciascuna domanda ha un punteggio compreso tra 0 e 1, calcolato in relazione al numero di risposte corrette, e ciascun esercizio ha un punteggio compreso tra 0 e 3 calcolato in relazione alla frazione di esercizio svolto. Le prove potranno essere ripetute, sia parzialmente che come unica prova generale, in caso di esiti non sufficienti.
Modulo II
Modalità d'esame:
Per poter superare l’esame è necessario aver svolto le esercitazioni numeriche, aver eseguito tutte le determinazioni sperimentali previste, aver presentato le relative relazioni contenenti l’elaborazione dei risultati e, infine, superare una prova orale. La prova orale del modulo II del presente corso può essere sostenuta solo dopo aver superato positivamente il modulo I.
Valutazione:
La valutazione del modulo II terrà conto per il 50 % della prova orale e per il 50 % delle capacità sperimentali dimostrate in laboratorio, valutate in relazione alle esercitazioni numeriche e alle relazioni.
Ogni elaborato ed ogni risposta, ad un particolare quesito, data per iscritto o in forma orale, viene valutata secondo la Tabella Docimologica.
Il voto finale sarà calcolato come media pesata dei voti dei due moduli


TABELLA DOCIMOLOGICA
Voto Criterio di Valutazione
30 Lode La risposta è ineccepibile sotto ogni punto di vista.
28 - 30 La risposta al quesito è diretta, concettualmente e formalmente corretta, completa ed articolata. Dove opportuno vengono esposte e descritte le deduzioni matematiche. L’esposizione è particolarmente ricca e precisa e si avvale di spunti critici e personali; la proprietà di linguaggio e le conoscenze sono appropriate in ogni singolo dettaglio. Lo studente è in grado di fare collegamenti tra argomenti diversi.
25-27 La risposta al quesito è formalmente corretta ma non sono stati adottati i metodi più appropriati di risoluzione. L’esposizione è chiara e fluida; la proprietà di linguaggio è adeguata e le conoscenze sono buone anche se non particolarmente ricche nei dettagli.
22-24 La risposta al quesito è affetta da imprecisioni o da errori di distrazione L’esposizione è chiara ma affetta da esitazioni o ripetizioni; la proprietà di linguaggio è limitata ma le conoscenze sono adeguate pur con qualche incertezza.
18-21 La risposta al quesito, anche se correttamente impostata, è affetta da significativi errori ed imprecisioni. L’esposizione è poco chiara; la proprietà di linguaggio è limitata e le conoscenze sono appena sufficienti. Lo studente non è in grado di fare collegamenti tra argomenti diversi.
Insuff. Lo studente commette gravi errori concettuali o di svolgimento. La domanda non viene compresa o non viene fornita la risposta.

La valutazione finale globale sarà data dalla media pesata, in proporzione ai CFU, dei risultati conseguiti nei due moduli.

Testi

Testi consigliati:
P.W. Atkins, Chimica Fisica, Ed. Zanichelli
G.M. Barrow, Chimica Fisica,EdZanichelli
Robert A. Alberty “Physical Chemistry” seventh edition, John Wiley & sons, New York, 1987

Altre Informazioni

maggiori informazioni nel sito web
del corso di studi http://people.unica.it/chimica/
A disposizione degli studenti le Slides delle lezioni
E-mail musinu@unica.it

Questionario e social

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