UniCa Chimica Didattica Insegnamenti

Insegnamenti

Seleziona l'Anno Accademico:     2016/2017 2017/2018 2018/2019 2019/2020 2020/2021 2021/2022
Docente
MARIANO ANDREA SCORCIAPINO (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/58]  CHIMICA [58/10 - Ord. 2017]  CHIMICA 6 48

Obiettivi

Conoscenza e comprensione: al termine del corso lo studente raggiungerà conoscenze e capacità di comprensione relativamente alle nozioni teoriche e numeriche di base della meccanica quantistica. Lo studente acquisirà le nozioni utili a derivare, capire e applicare le leggi che determinano la struttura e le caratteristiche spettroscopiche di atomi e molecole.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze e capacità di comprensione in maniera logica ed integrata per risolvere problemi numerici e sostenere adeguate argomentazioni sulla meccanica quantistica.
Autonomia di giudizio: il corso ha l’obiettivo di formare il senso critico dello studente e di sviluppare la sua capacità di interpretare le nozioni fornite, le equazioni ed i risultati, sapendo quindi individuare il modo opportuno per la risoluzione di problemi di base nel campo della meccanica quantistica.
Abilità comunicative: lo studente sarà in grado di integrare le nozioni acquisite in un quadro d’insieme coerente e di esporle verbalmente e tramite l’utilizzo di schemi, grafici e formule in modo appropriato, sintetico ed efficace.
Capacità di apprendimento: lo studente svilupperà la capacità di apprendimento necessaria per intraprendere con sufficiente grado di autonomia studi successivi sulla meccanica quantistica e le tecniche spettroscopiche.

Prerequisiti

È importante che lo studente possieda solide basi di Chimica. Sono inoltre assolutamente necessarie buone basi di Fisica e Matematica, con particolare riferimento a: numeri complessi e trigonometria, risoluzione di sistemi di equazioni lineari, algebra di matrici, limiti e sviluppo in serie di una funzione, derivate, integrali e risoluzione di equazioni differenziali. Rudimenti di calcolo numerico completano il profilo.

Contenuti

Introduzione e Principi: Quantizzazione dell’energia; dualismo onda-particella; dinamica dei sistemi microscopici: l’equazione di Schrödinger; la funzione d’onda; l’interpretazione di Born della funzione d’onda; l’informazione contenuta nella funzione d’onda; il principio di indeterminazione di Heisenberg; i postulati della meccanica quantistica.
Tecniche e Applicazioni: moto traslazionale di una particella libera e di una particella in una scatola; moto traslazionale in due o più dimensioni; effetto tunnel; moto vibrazionale (oscillatore armonico); moto rotazionale in due dimensioni (particella su un anello); moto rotazionale in tre dimensioni (particella su una sfera); lo spin.
Struttura Atomica e Spettri Atomici: Struttura e spettri degli atomi idrogenoidi; orbitali atomici e la loro energia; transizioni spettroscopiche e regole di selezione; struttura degli atomi multielettronici; l’approssimazione orbitalica; gli orbitali del campo autocoerente; spettri di atomi complessi: stati di singoletto e di tripletto.
Struttura Molecolare: L’approssimazione di Born-Oppenheimer; la teoria del legame di valenza (molecole biatomiche omonucleari); la teoria degli orbitali molecolari; lo ione molecolare di idrogeno; molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari; orbitali molecolari di sistemi poliatomici: l’approssimazione di Hückel.

Metodi Didattici

Il corso fornisce 6 CFU di didattica frontale per un totale di 48 ore. Mediante l’impiego di computer e video proiettore, l’uso di software grafica, di materiale video e anche la tradizionale lavagna, verranno presentati gli argomenti seguendo un ordine di complessità crescente. Sono anche previsti momenti di esercitazione pratica alla lavagna, volti allo sviluppo della capacità degli studenti di affrontare e risolvere specifici problemi di calcolo legati agli argomenti trattati a lezione, della stessa tipologia di quelli che verranno proposti durante la prova d’esame.
Per soddisfare esigenze didattiche specifiche connesse alla situazione epidemiologica, è prevista la possibilità di lezioni in diretta streaming o registrazioni delle stesse disponibili on-line. Inoltre, le esercitazioni potranno essere svolte mediante forme di interazione a distanza con i supporti informatici disponibili.

Verifica dell'apprendimento

Descrizione:
L’esame consiste in una prova scritta e una prova orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di 4 esercizi numerici del tipo di quelli svolti durante le lezioni. Completa l’esame il colloquio orale.

Obiettivi:
La prova scritta ha lo scopo di verificare le competenze raggiunte in termini di:
- capacità di collegare in maniera logica i diversi argomenti trattati, e quindi
- capacità di risolvere problemi di base della meccanica quantistica.
La prova orale ha lo scopo di verificare:
- le conoscenze da un punto di vista teorico
- la capacità di esporre gli argomenti in maniera sintetica ma esaustiva
- la capacità di utilizzare un linguaggio scientifico corretto unitamente all’impego di formule e grafici

Modalità:
Durante la prova scritta (2 ore) sarà consentito solo l’uso di una calcolatrice non grafica e delle tabelle (Costanti, Relazioni Utili, Orbitali) fornite dal docente.
Durante la prova orale (circa 1 ora) le domande potranno riguardare un qualunque argomento del programma svolto. Lo studente dovrà dimostrare di saper presentare l’argomento richiesto facendo uso di un’espressione verbale scientificamente corretta, nonché l’uso corretto di equazioni e grafici.
In particolare, sia nella prova scritta che nella prova orale, si deve sempre aver cura di scrivere correttamente tutte le formule, tracciare i grafici completi di tutti i simboli necessari, e quindi procedere alla loro discussione commentando il significato delle grandezze presenti.

Giudizio finale:
Il voto finale, in trentesimi, sarà ottenuto dalla media aritmetica del voto ottenuto nella prova scritta e nella prova orale.

Il voto della prova scritta sarà dato dalla media del voto ottenuto in ciascuno dei 4 esercizi proposti. Il voto per ciascuno degli esercizi verrà attribuito secondo lo schema che segue:

28-30
Lo svolgimento dell’esercizio è corretto e chiaro nei passaggi. Sono stati applicati i metodi più appropriati di risoluzione.
25-27
Lo svolgimento dell’esercizio è formalmente corretto ma non sono stati colti i metodi più appropriati di risoluzione.
22-24
Lo svolgimento dell’esercizio è affetto da errori di distrazione facilmente individuabili (segni o costanti sbagliate).
18-21
Lo svolgimento dell’esercizio è affetto da significativi errori anche se risulta correttamente impostato.
Insufficienza
Gravi errori concettuali o di svolgimento. L’esercizio o la domanda non sono stati compresi.

Il giudizio sul colloquio terrà conto di diversi fattori:
a) Capacità espressiva sia verbale che grafica
b) Linguaggio scientifico
c) Bagaglio di nozioni
d) Capacità di collegamento

Di conseguenza, il voto (in trentesimi) potrà essere:
- Sufficiente (18-20) Capacità espressive modeste. Poche nozioni, livello superficiale, molte lacune, e collegamenti elementari.
- Discreto (21-23) Capacità espressive più che sufficienti. Discreta acquisizione di nozioni, scarso approfondimento, poche lacune, e collegamenti di moderata complessità.
- Buono (24-26) Soddisfacenti capacità espressive. Ampio bagaglio di nozioni, moderato approfondimento, poche lacune. Spirito critico e capacità di collegamento ben rilevabili.
- Ottimo (27-29) Notevoli capacità espressive. Bagaglio di nozioni esteso, approfondito, lacune marginali. Competenza e rilevante attitudine alla sintesi logica.
- Eccellente (30) Elevate capacità espressive. Bagaglio di nozioni molto esteso, approfondito, lacune irrilevanti. Competenza e spiccata attitudine alla deduzione logica.

La lode si attribuisce a candidati nettamente sopra la media, e i cui eventuali limiti espressivi, nozionistici, concettuali, logici risultino nel complesso del tutto irrilevanti.

Testi

TESTI DI RIFERIMENTO
P. Atkins, J. de Paula: Chimica Fisica, 5a edizione italiana, Zanichelli

Altre Informazioni

Saranno fornite le diapositive proiettate a lezione in formato pdf a bassa risoluzione, al solo scopo di fornire una linea guida nello studio. Tale materiale non deve in nessun modo essere considerato sostitutivo o integrativo dei libri di testo suggeriti. Verrà inoltre fornita una raccolta di esercizi numerici corredati di svolgimento e commenti. Infine saranno fornite in formato pdf anche delle tabelle contenenti grandezze fisiche e relazioni utili.

Questionario e social

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