MODULI CHIMICA-FISICA V CH
ENERGIA NEI SISTEMI
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 raggiunti:
1.
2.
3.
4.
Determinare i gradi di libertà di una molecola e la sua energia media ad alte temperature;
Calcolare la capacità termica molare a volume e a pressione costante di un gas a temperatura ambiente;
Calcolare il calore, il lavoro e la variazione di energia interna in trasformazioni a pressione e volume costante;
Calcolare rH e rE di reazioni chimiche.
TRASFORMAZIONI SUL PIANO P-V
Concetti: trasformazione isocora, isobara, isoterma; lavoro massimo; integrale definito; adiabatica; trasformazione
ciclica; trasformazione all’equilibrio meccanico e termico; trasformazione spontanea.
Obiettivi raggiunti:
5.
6.
7.
8.
Disegnare una trasformazione di un gas nel piano P-V;
Calcolare il lavoro come integrale definito nelle trasformazioni isobara e isoterma, reversibili e irreversibili;
Calcolare il calore e le variazioni delle funzioni di stato H ed E nelle trasformazioni isocora, isobara e
isoterma, nel caso reversibile e irreversibile;
Calcolare il lavoro e le variazione di P, V e T nelle trasformazioni adiabatiche reversibili e irreversibili di gas
ideali.
IRREVERSIBILITÀ
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 raggiunti:
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, trasformazioni sul piano PV.
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
Concetti: lavoro utile; lavoro elettrico; differenza di potenziale; forza elettromotrice; 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 raggiunti:
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
Concetti: velocità di reazione; energia di attivazione; urti efficaci; fattore entropico; fattore entalpico; molecolarità;
costante di velocità; ordine di reazione; catalizzatore; 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 raggiunti, in parte già sviluppati in chimica delle fermentazioni.
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 Michaelis 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 Michaelis
Menten.
