moduli chimica-fisica v ch

MODULI CHIMICA-FISICA V CH
a.s. 2006/2007 prof. Alfredo Tifi
ENERGIA NEI SISTEMI
(settembre – ottobre)
Concetti:. energia cinetica; lavoro meccanico; energia interna come somma di fattori microscopici;
energia cinetica rotazionale, energia vibrazionale, energia potenziale; gradi di libertà; principio di
equipartizione; capacità termica molare; variabili macroscopiche; sistema; sistema chiuso;
ambiente; stato di un sistema macroscopico; variazione di energia in un sistema macroscopico;
funzione di stato; funzioni del processo; calore; lavoro di espansione; entalpia; entalpia standard di
formazione; variazione dell’entalpia di reazione.
Modelli e teorie: teorema di equipartizione dell’energia; legge di Dulong e Petit; primo principio
della termodinamica
Obiettivi:
1. Determinare i gradi di libertà di una molecola e la sua energia media ad alte temperature;
2. Calcolare la capacità termica molare a volume e a pressione costante di un gas a temperatura
ambiente;
3. Calcolare il calore, il lavoro e la variazione di energia interna in trasformazioni a pressione e
volume costante;
4. Calcolare rH e rE di reazioni chimiche.
TRASFORMAZIONI SUL PIANO P-V
(novembre)
Concetti: trasformazione isocora, isobara, isoterma; lavoro massimo; integrale definito; adiabatica;
trasformazione ciclica; trasformazione all’equilibrio meccanico e termico; trasformazione
spontanea.
Obiettivi:
5. Disegnare una trasformazione di un gas nel piano P-V;
6. Calcolare il lavoro come integrale definito nelle trasformazioni isobara e isoterma,
reversibili e irreversibili;
7. Calcolare il calore e le variazioni delle funzioni di stato H ed E nelle trasformazioni isocora,
isobara e isoterma, nel caso reversibile e irreversibile;
8. Calcolare il lavoro e le variazione di P, V e T nelle trasformazioni adiabatiche reversibili e
irreversibili di gas ideali.
IRREVERSIBILITÀ
(dicembre - gennaio)
Concetti: sistema chiuso; ambiente; sistema isolato; spontaneità; irreversibilità della trasformazione
dell’intero sistema isolato; misura della irreversibilità; entropia; entropia statistica; entropia
assoluta; entropia di miscela; massimo di entropia in un sistema chiuso; grado di avanzamento di
una reazione; equilibrio; percorso reversibile; energia libera.
Modelli e teorie: secondo principio della termodinamica; principio di Clausius; teorema di Gibbs;
terzo principio della termodinamica.
Obiettivi:
9. Calcolare il grado di irreversibilità di una trasformazione, ciclica o aperta;
10. Prevedere i segni delle variazioni di entalpia, entropia e di energia libera e la spontaneità in
trasformazioni chimiche, passaggi di stato, ripartizione, trasformazioni sul piano PV, nei
diagrammi di Ellingham e Francis.
11. Determinare la posizione (grado di avanzamento della reazione) dell’equilibrio chimico;
12. Calcolare la costante d’equilibrio di una reazione partendo da dati termodinamici tabulati.
TERMODINAMICA DELLE PILE
(febbraio - marzo)
Concetti: lavoro utile; lavoro elettrico; differenza di potenziale; forza elettromotriche; potenziale di
elettrodo; elettrodo di riferimento; elettrodo di misura; costante di Faraday; celle elettrochimiche;
Modelli e teorie: isoterme di van’t Hoff e di Nernst.
Obiettivi:
13. Calcolare il lavoro elettrico, il calore, le variazioni delle funzioni di stato che si verificano
nei processi elettrochimici;
14. Calcolare il potenziale d’elettrodo
15. Calcolare la costante d’equilibrio dai potenziali di riduzione standard e la FEM della batteria
dai dati delle grandezze termodinamiche.
CIINETICA CHIMICA
(aprile – maggio)
Concetti: velocità di reazione; energia di attivazione; urti efficaci; fattore entropico; fattore
entalpico; molecolarità; costante di velocità; ordine di reazione; catalizzatore; stadio limitante;
intermedio d reazione; cinetica del 1° ordine; cinetica del 2° ordine; cinetica enzimatica.
Modelli e teorie: teoria degli urti; legge di Arrhenius; teoria dello stato di transizione; modello di
Michaelis – Menten del complesso attivato e dello stato stazionario; costante di saturazione, attività
massima, numero di turnover, sito attivo.
Obiettivi:
16. Calcolare la velocità di reazione;
17. prevedere l’effetto dei vari parametri (concentrazioni, temperatura, pressione, stato di
suddivisione e presenza del catalizzatore) sulla velocità di reazione
18. determinare l’ordine di una cinetica da dati sperimentali;
19. determinare la velocità massima e la costante di Micaelis Menten dai dati sperimentali di
una reazione enzimatica;
20. Individuare l’intervallo di linearità in una cinetica enzimatica in base ai parametri del
modello di Micaelis Menten.