Corso di Laurea Triennale in Chimica
3° Anno di Corso - I Semestre
Università degli Studi di Cagliari
Insegnamento: Chimica Fisica II (Modulo I)
CFU
6 (48 ore)
Docente
Gabriele Navarra
SSD
CHIM/02
tel
+39 070 6754363
fax
+39 070 6754388
e-mail
[email protected]
Web Page
http://www.unica.it/navarra
Orario di Ricevimento
Prima e dopo l’orario di lezione; sempre per appuntamento e per posta
elettronica.
Obiettivi Formativi e Risultati di Apprendimento
Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and Understanding):
Lo studente raggiungerà conoscenze e capacità di comprensione relativamente alle nozioni teoriche
e numeriche di base della Meccanica Quantistica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Applying Knowledge and Understanding):
Lo studente sarà in grado di applicare conoscenze e capacità di comprensione in maniera da
risolvere problemi numerici e sostenere adeguate argomentazioni sulla Meccanica Quantistica.
Autonomia di giudizio (Making Judgements):
Lo studente sarà in grado di dimostrare capacità di interpretare nozioni e dati per inquadrare ogni
argomento nel relativo campo di applicazione, sapendo quindi individuare il modo opportuno per la
sua trattazione o la risoluzione.
Abilità comunicative (Communication Skills):
Lo studente sarà in grado di comunicare le conoscenze raggiunte nella Meccanica Quantistica con
un linguaggio formale ed appropriato, sia nella prova scritta che orale; questa abilità deve anche
estendersi ai campi interdisciplinari di Chimica, Fisica e Matematica.
Capacità di apprendimento (Learning Skills):
Lo studente svilupperà una capacità di apprendimento necessaria per intraprendere con sufficiente
grado di autonomia studi successivi sulle tecniche spettroscopiche.
Requisiti e Propedeuticità:
Lo studente deve aver conseguito una buona preparazione nei corsi precedenti di Chimica, Fisica e
Matematica e possedere una buona conoscenza del calcolo scientifico. In particolare durante le
lezioni frontali verranno utilizzati i seguenti concetti: derivate, integrali, numeri immaginari,
risoluzione di sistemi lineari, determinante di una matrice, limite e sviluppo in serie di una funzione,
risoluzione di equazioni differenziali, fattoriale di un numero, trigonometria.
Durata e Metodo Didattico:
Durata: Il corso si svolge nel primo semestre del 3° anno del Corso di Laurea e prevede 4 ore
settimanali, suddivise in due giorni (2+2), per un totale di 48 ore.
Modalità di Erogazione e Organizzazione della Didattica: Lo studente seguirà cicli di lezioni
frontali in aula e lo svolgimento di esercizi numerici sugli argomenti teorici. A tale scopo verranno
utilizzati strumenti multimediali (computer e proiettore) e strumenti tradizionali (lavagna e gesso).
Autoverifiche Intermedie di Apprendimento:
Lo studente potrà verificare in modo autonomo la propria preparazione attraverso la risoluzione di
esercizi numerici e di test a risposta multipla lungo le varie fasi di svolgimento del corso.
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Frequenza e comportamento a lezione:
La frequenza alle lezioni frontali è fortemente consigliata in quanto verranno effettuati continuamente
richiami sulle conoscenze chimiche, fisiche e matematiche necessarie.
Si suggerisce di svolgere gli esercizi ed i test di autovalutazione come verifica in itinere del proprio
apprendimento.
Il Docente è sempre disponibile, tramite colloqui o scambio di posta elettronica, a qualunque
chiarimento, sia durante il periodo di svolgimento delle lezioni che successivamente.
Programma:
La Teoria Quantistica
Le Origini della Meccanica Quantistica; Gli Insuccessi della Fisica Classica; Il Dualismo OndaCorpuscolo; La Dinamica dei Sistemi Microscopici; L’Equazione di Schroedinger. L’Interpretazione
della Funzione d’Onda Secondo Born; I Principi Quantomeccanici; Operatori ed Osservabili; La
Sovrapposizione ed i Valori Attendibili.
Il Moto Traslazionale; La Particella nella Scatola; Il Moto in Due e Tre Dimensioni; L’Effetto Tunnel; Il
Moto Vibrazionale; I Livelli Energetici; Le Funzioni d’Onda; Il Moto Rotazionale; La Rotazione in Due
e Tre Dimensioni; Lo Spin.
La Struttura Atomica
La Struttura e gli Spettri degli Atomi Idrogenoidi; Gli Orbitali Atomici e la loro Energia; Transizioni
Spettroscopiche e Regole di Selezione; La Struttura degli Atomi Multielettronici; l’Approssimazione
Orbitalica; Gli Orbitali del Campo Autocoerente; Gli Spettri degli Atomi Complessi; Stati di Singoletto
e Stati di Tripletto; L’Accoppiamento Spin-Orbita; Simboli di Termine e Regole di Selezione; L’Effetto
dei Campi Magnetici.
La Struttura Molecolare
La Teoria del Legame di Valenza; La Molecola di Idrogeno; Le Molecole Biatomiche Omonucleari;
La Teoria degli Orbitali Molecolari; La Molecola Ione Idrogeno; La Struttura delle Molecole
Biatomiche; Notazione di Parità e Simboli di Termine; Le Molecole Biatomiche Omonucleari; Il
Principio Variazionale; Metodi Semiempirici e Metodi Ab Inizio; L’Approssimazione di Huckel; La
Teoria delle Bande per i Solidi.
Calcoli Spettroscopici per Alcune Molecole
Testi di Riferimento:
P.W. Atkins, Chimica Fisica, Zanichelli.
D.A. McQuarrie, J.D. Simons, Chimica Fisica Un Approccio Molecolare, Zanichelli.
Dispense del Docente a disposizione all'indirizzo web: www.unica.it/navarra.
Modalità di Verifica/Esame:
Si
Si
Si
No
Prove di verifica intermedie (Autoverifica)
Esame scritto
Esame orale
Prova di laboratorio
Descrizione:
L’esame consiste in una prova scritta seguita dalla prova orale.
La prova scritta ha luogo con la risoluzione di 3-4 esercizi del tipo di quelli svolti durante le ore di
lezione frontale. Durante la prova scritta sarà consentito l’uso della calcolatrice (ma non del telefono
cellulare) e la consultazione delle sole tabelle (Costanti, Relazioni Utili, Orbitali). Testi di esercizi
sono a disposizione all'indirizzo web: www.unica.it/navarra; agli studenti potranno essere proposti
degli esercizi sino alla difficoltà ****. La prova scritta deve essere ultimata entro due ore e mezza.
Durante la prova orale le domande potranno riguardare un qualunque argomento del programma
svolto. Le risposte che lo studente deve fornire sono quelle illustrate durante le lezioni, quelle
contenute negli appunti del docente a disposizione degli studenti e quelle presenti nel testo di
riferimento (Atkins).
In particolare, si deve SEMPRE aver cura di scrivere correttamente tutte le formule, tracciare i grafici
necessari e quindi procedere alla loro discussione commentando il significato delle grandezze
presenti. E' importante saper argomentare la risposta facendo riferimento, quando possibile,
all'interpretazione fornita dalla Meccanica Classica e, quindi, a quella fornita dalla Meccanica
Quantistica.
Valutazione della Prova d’Esame:
La valutazione della prova d’esame (scritta ed orale) avviene in accordo ad una tabella docimologica
che viene messa a conoscenza dello studente all’inizio delle lezioni frontali.
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