Programma - Università degli Studi di Messina

COMPLEMENTI DI CHIMICA
CFU 5 (50 h)
DOCENTE: prof.ssa Lo Schiavo Sandra [email protected]
Dipartimento di Chimica inorganica, chimica analitica e chimica fisica
CFU 5 = 50 h di insegnamento
N. ore
Lezioni/Esercitazioni
N. ore
Lezioni/Laboratorio
Totale ore Didattica
N. ore Studio
Individuale
Totale Impegno
Orario
20
30
50
75
125
PARTE INTRODUTTIVA
- La natura della materia. Gli stati della materia.
- La struttura atomica. Fallimento della fisica classica e la meccanica ondulatoria. Le proprietà
perodiche. Legame chimico: legame ionico e legame covalente. La struttura molecolare: modello
VSPR. Teoria del legame di valenza e degli orbitali molecolari. Composti di coordinazione. Gli
elementi di transizione. Composti di coordinazione. Agenti chelanti. EDTA. Gli stati della materia
e loro proprietà. Le reazioni chimiche: aspetti quantitativi, termodinamici e cinetici.
PARTE I
Cenni di Chimica nucleare. Energia di legame nucleare. Stabilità dei nuclei. Reazioni di
decadimento nucleare. Fissione e fusione nucleare. Applicazioni di radionuclidi. La radioattività. La
radiochimica e l'ambiente. Il radon. Radionuclidi nell' ambiente acquatico.
PARTE II
I° principio della Termodinamica
Sistemi termodinamici. Le variabili termodinamiche. Le funzioni di stato. Calore, lavoro, energia
interna e primo principio della termodinamica. L'entalpia. Cp e Cv. Termochimica. Determinazione
dei calori di reazione. Bomba calorimetrica. Entalpie standard. L'entalpia nei cambiamenti chimici
e fisici. Legge di Hess. Entalpie standard di formazione. Energie di legame. Cicli termochimici.
Secondo e terzo principio della termodinamica.
Entropia. Definizione statistica e termodinamica dell'entropia. Variazione di entropia nell'ambiente.
Il secondo principio della termodinamica. Entropia nelle trasformazioni irreversibili. Le funzioni di
Helmholtz e di Gibbs e lavoro massimo. L'entropia nelle transizioni di stato. Variazione di entropia
nelle trasformazioni più comuni. Terzo 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 della funzione di Gibbs dalla
temperatura (equazione di Gibbs Helmholtz) e dalla pressione. Gas reali e fugacità. Stato standard
dei gas reali. Misura delle fugacità. Gli equilibri di fase. Equazione di Clausius-Clapeyron. Curve
limite fra fasi (solido-liquido, liquido-vapore, solido-vapore). Determinazione dell'entalpia di
transizione. Diagramma di stato did H20 e di CO2.
Le miscele. Grandezze molari parziali. Volume molare parziale. Funzione di Gibbs molare parziale.
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. Distillazione.
Reazioni chimiche. Reazioni chimiche spontanee. Grado di avanzamento di una reazione. La
funzione di Gibbs di reazione. Costanti di equilibrio e loro dipendenza da pressione e temperatura.
Equazione di van't Hoff. Le reazioni accoppiate. La termodinamica dell'ATP. Il metabolismo
aerobico ed anerobico
Cenni di ELETTROCHIMICA
Conduttometria
Dissociazione elettrolitica. Conducibilità elettrica delle soluzioni elettrolitiche. Celle di
conducibilità. Conducibilità specifica. Conducibilità equivalente. Le celle elettrochimiche.
L'elettrochimica dell' equilibrio. Celle elettrochimiche. Semi-reazioni ed elettrodi. Relazione
- Equazione di Nerst. Variazione della forza elettromotrice con la temperatura
standard e standard biologica. Elettrodi a membrana e pH-metro.
Cenni di CINETICA CHIMICA
Cenni alla teoria cinetica dei gas. Velocità di reazione. Tecniche Sperimentali. Equazione cinetica.
Ordine di reazione. Determinazione dell'ordine di reazione. Reazioni elementari e molecolarità.
Equazione di Arrhenius. Reazioni consecutive. Approssimazione dello stato stazionario.
Meccanismo di pre-equilibrio. Meccanismo di Michaelis-Menten. Reazioni unimolecolari. Energia
di attivazione apparente. Teoria degli urti per la costante di velocità. Reazioni in soluzione. Teoria
del complesso attivato Entalpia ed entropia di attivazione.
PARTE III
Argomenti di Chimica ambientale.
Proprietà generali dei singoli gruppi e chimica degli elementi più rappresentativi: H, Si, N, P, O, S,
Cl, F. Specie inquinanti delle acque: Metalli pesanti e loro complessi; cadmio e arsenico, stagno e
suoi complessi, l'asbesto (amianto), fosfati, gli ossidi del carbonio e di zolfo, ossidi di azoto.
Cenni di chimica dell'atmosfera. Le reazioni fotochimiche. Smog fotochimico. I
clorofluorocarburi. L'SO2 e le piogge acide.