Chimica Fisica I - I blog di Unica

Università degli Studi di Cagliari
Corso di Laurea triennale in Chimica
Chimica Fisica I
CFU
7
SSD
CHIM/02
Anno Accademico 2010-2011
Docente
Bruno Marongiu
Tel.
+39 070 675 4412
Fax.
+39 070 675 4388
E-mail
[email protected]
Orario di ricevimento
Tutti i giorni dalle 9.00 alle 12.00
Obiettivi Formativi:
Conoscenze:
Il corso di Chimica Fisica si propone di studiare i principi termodinamici che regolano le condizioni di equilibrio dei
sistemi non reagenti e reagenti
Capacità
Lo studente sarà in grado di applicare tali principi ai sistemi reali: equilibri tra le fasi, reazioni chimiche, macchine
termiche
Comportamenti
Lo studente dovrà applicare autonomamente le nozioni apprese, ma anche operare in contesti interdisciplinari
Conoscenze richieste
Il corso è consigliato agli studenti che abbiano superato gli esami di Matematica e di Fisica I
PROGRAMMA
Proprietà dei Gas: Modello gas ideale, eq. sui gas ideali (Boyle, Gay-Lussac,), miscele gas ideali, pressioni parziali (Dal
ton). Gas reali e miscele di gas reali, interazioni molecolari, eq. gas reali, (Van der Waals, coefficienti del viriale, 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, capacita termiche, Cp e Cv, Esperienze di Joule-Thompson, espansioni
isoentalpiche, trasformazioni adiabatiche, isoterme, isobare, isocore.
Termochimica: Entalpia standard, entalpie di reazione, processi endotermici e esotermici, entalpie di formazione, Legge di
Hess, legge di Kirchoff, Entalpie di combustione (bomba calorimetrica), entalpie di miscelamento.
Secondo Principio: Dispersione dell’energia, entropia, definizione termodinamica e statistica dell’entropia, entropia e
disordine, variazioni di entropia nei processi reversibili e irreversibili. Transizioni di fase, degradazione dell’energia, ciclo
di Carnot, rendimento di una macchina termica. Terzo principio, entropia e probabilità.
Energia Libera: Lavoro massimo, lavoro utile, energia libera di Helmholtz e di Gibbs, criterio di spontaneità di un
processo, equazioni fondamentali, dipendenza della funzione di Gibbs dalla temperatura e dalla pressione, potenziale
chimico, potenziale chimico in una miscela, fugacità.
Trasformazioni Fisiche Sostanze Pure: Variazioni del potenziale chimico con la temperatura e la pressione, fasi, stabilità
delle fasi, equilibri di fase, studio quali- e quantitativo delle trasformazioni di stato, equazioni di Clapeyron, ClausiusClapeyron e Antoine, diagrammi di stato (acqua, anidride carbonica, carbonio).
Miscele: Grandezze molari parziali, volume ed energia libera, equazione di Gibbs-Duhem, proprietà di miscelamento
(energia libera, volume entalpia,..) di miscele ideali e di miscele reali, funzioni d’eccesso e coefficienti di attività. Proprietà
colligative, innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico, pressione osmotica, legge della solubilità ideale.
Diagrammi di Stato: Regola delle fasi, sistemi ad un componente e a due componenti, regola della leva, diagrammi
composizione-pressione e composizione-temperatura. Equilibri liquido-liquido, lacune di miscibilità, temperature critiche
di soluzione. Equilibri liquido-solido, eutetico. Equilibrio liquido-vapore, azeotropi. Sistemi a tre componenti, diagrammi
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triangolari.
Equilibrio Chimico: Reazioni chimiche spontanee, grado di avanzamento della reazione, energia di Gibbs della reazione,
reazioni eso- ed endo-termiche, costante di equilibrio di reazione, variazione della costante di equilibrio con la temperatura
e con la pressione. equazione di Van’t Hoff, principio di Le Chatelier.
Cinetica. Definizione di velocità di reazione. Forme più usuali dell’equazione cinetica (legge di potenze). Dipendenza
della velocità dalle concentrazioni (ordini di reazione). Molecolarità (reazioni elementari). Reazioni cineticamente
reversibili. Compatibilità termodinamica delle equazioni cinetiche. Dipendenza della velocità dalla temperatura (equazione
di Arrhenius).
Elettrochimica: L’Equilibrio: Le celle elettrochimiche; Semireazioni ed elettrodi ; Tipi di elettrodo; Potenziali di
equilibrio; La legge di Nernst; Voltaggio di cella; Forza elettromotrice delle celle elettrochimiche; Termodinamica delle
celle; Celle a concentrazione. –
La dinamica: I processi agli elettrodi; La sovratensione; Elettrolisi; Produzione ed accumulo di energia; Esempi.
TESTI CONSIGLIATI : P.W. Atkins, Chimica Fisica, Ed. Zanichelli.
Modalità di verifica/esame:
Prove di verifica intermedie
Esame scritto
X Esame orale
Prova di laboratorio
Descrizione:
Durante il colloquio orale verranno accertate le competenze acquisite dallo
studente relativamente agli argomenti trattati nel corso.
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