moduli chimica-fisica iv ch

MODULI CHIMICA-FISICA IV CH
a.s. 2006/2007 prof. Alfredo Tifi
LEGAMI INTERMOLECOLARI
(settembre)
Concetti: differenza di elettronegatività; legame eteropolare; legame apolare; repulsione tra coppie
elettroniche di valenza; simmetria/asimmetria della distribuzione elettronica; molecola polare e
apolare; dipolo; legame intermolecolare; forze dipolo-dipolo; legame a idrogeno; legame H
intramolecolare; dipolo istantaneo; dipolo indotto; forze di London.
Modelli e teorie: teoria VSEPR.
Obiettivi:
1. Stabilire la polarità o meno di un legame;
2. Prevedere la disposizione geometrica delle coppie di legame intorno a un atomo centrale e la
conseguente simmetria della distribuzione elettronica, sulla base della teoria VSEPR;
3. Stabilire la polarità/apolarità di una molecola sulla base delle differenze di elettronegatività
e della simmetria della molecola;
4. Riconoscere la presenza di legami dipolo-dipolo, legami a idrogeno o di forze di London in
semplici sostanze molecolari e comparare la differente entità di tali forze in serie omologhe
di sostanze.
I GAS
(ottobre - novembre)
Concetti: energia cinetica traslazionale; urto molecolare; variazione di velocità e forza; pressione;
energia cinetica molare; distribuzione delle velocità e delle energie. Coefficiente di compressibilità;
isoterma di Boyle; coefficiente di pressione interna; forza intermolecolare; covolume; volume
molare; dimensioni molecolari; densità; temperatura di Boyle; temperatura di liquefazione, isoterme
dei gas reali; punto critico; equilibrio liquido-vapore; espansione/compressione adiabatica; effetto
Joule Thomson; temperatura di inversione.
Modelli e teorie: teoria cinetico molecolare (Clausius Krönig). Modello di gas ideale. Modello di
van der Waals.
Obiettivi:
5. Calcolare l’energia cinetica media traslazionale e la velocità quadratica media di una
molecola di un gas dalla temperatura, dal peso molecolare e dalla pressione e densità;
6. descrivere come si modifica la distribuzione delle energie e delle velocità al variare della
temperatura;
7. determinare le deviazioni dall’idealità di un gas reale, in termini di coefficiente di
compressibilità, a partire dal valore della densità;
8. tracciare la curva del coefficiente di compressibilità in funzione della pressione per
temperature inferiori e superiori alla temperatura di Boyle e riconoscere le situazioni di
prevalenza dei coefficienti a e b.
9. interpretare le deviazioni dal comportamento ideale di un gas in base al modello di van der
Waals;
10. calcolare la pressione di un gas a temperatura e volume dati secondo i modelli ideale e di
van der Waals e compararla con la pressione effettiva.
11. descrivere le deviazioni dall’idealità delle isoterme di compressione dei gas e vapori reali, in
termini di isoterma critica, punto critico, diagramma di Andrews e curva di Mathias,
pressione e temperatura di liquefazione a T = cost e a P = cost.
12. correlare le diverse grandezze che definiscono le deviazioni dall’idealità di un gas reale
(temperatura di critica, temperatura di liquefazione) con i parametri del modello di vdW;
13. calcolare l’entità della variazione di temperatura connessa con l’espansione adiabatica di un
gas in base al calore specifico a pressione costante ed ai parametri di van der Waals.
STATI CONDENSATI
(dicembre – gennaio)
Concetti: forza viscosa; gradiente di velocità; forza di taglio; viscosità dinamica; velocità limite;
perdita di carico viscosa; flusso laminare/turbolento; numero di Reynolds; influenza della
temperatura sulla viscosità (liquidi e gas). Diffusione; moto browniano. Tensione interfacciale
lineare; energia superficiale; innalzamento capillare; lavoro di adesione; lavoro di coesione; angolo
di contatto; stalagmometro; tensioattivi. Cristallo; amorfo; anisotropia; reticolo cristallino; cella
elementare; sistemi cristallografici; interferenza costruttiva/distruttiva; riflessione selettiva;
trasmissione selettiva; diffrattogramma; distanze e angoli reticolari; numero di coordinazione;
strutture impaccate; cella hcp; cella ccp.
Modelli e teorie: leggi dei Bragg e di Fraunhofer della diffrazione.
Obiettivi:
14. Definire la viscosità in termini di grandezze fisiche correlate;
15. calcolare la velocità di flusso in regime viscoso attraverso un tubo sottile e la velocità limite
di un oggetto sferico in moto in un fluido.
16. calcolare l’ampiezza della distribuzione diffusione in funzione del tempo e il coefficiente di
diffusione di una particella di raggio r.
17. Calcolare la massa di liquido in un capillare, di una goccia sospesa a uno stalagmometro,
che può essere sorretta da una membrana liquida.
18. Calcolare il lavoro di adesione e l’angolo di contatto (bagnabilità di una superficie)
19. Descrivere il meccanismo di azione dei tensioattivi.
20. Elencare le caratteristiche peculiari di un solido cristallino
21. riconoscere li sette sistemi cristallini;
22. ricavare le dimensioni reticolari dagli angoli di diffrazione e dalla lunghezza d’onda.
23. determinare il numero di atomi contenuti nella cella elementare e il numero di
coordinazione dei vari tipi di impaccamento.
ENERGIA NEI SISTEMI
(febbraio – marzo)
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:
24. Determinare i gradi di libertà di una molecola e la sua energia media ad alte temperature;
25. Calcolare la capacità termica molare a volume e a pressione costante di un gas a temperatura
ambiente.
26. Calcolare il calore, il lavoro e la variazione di energia interna in trasformazioni a pressione e
volume costante.
27. Calcolare rH e rE di reazioni chimiche.
TRASFORMAZIONI SUL PIANO P-V
(aprile – maggio)
Concetti: trasformazione isocora, isobara, isoterma; integrale definito; adiabatica; trasformazione
ciclica; trasformazione reversibile; trasformazione irreversibile.
Obiettivi:
28. Disegnare una trasformazione di un gas nel piano P-V;
29. Calcolare il lavoro come integrale definito nelle trasformazioni isobara e isoterma,
reversibili e irreversibili;
30. Calcolare il calore e le variazioni delle funzioni di stato H ed E nelle trasformazioni isocora,
isobara e isoterma, nel caso reversibile e irreversibile;
31. Calcolare il lavoro e le variazione di P, V e T nelle trasformazioni adiabatiche reversibili e
irreversibili di gas ideali.