Il corso si propone di fornire le conoscenze chimico-fisiche di base per la comprensione dei modelli teorici della struttura atomica e del legame chimico, della spettroscopia molecolare e della cinetica chimica. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di comprendere e maneggiare i principi di base dei metodi quantomeccanici e spettroscopici e delle loro applicazioni alla determinazione della struttura elettronica e geometrica dei sistemi molecolari semplici. Conoscerà inoltre le leggi e teorie di base della cinetica chimica nonchè le principali metodologie per lo studio teorico e sperimentale delle reazioni chimiche.
Il corso ha l’obiettivo di offrire allo studente competenze specifiche nel campo della Chimica Fisica.
La formazione è finalizzata principalmente allo sviluppo di competenze cognitive riguardanti i principi teorici di base da trasferire al livello tecnico/pratico, per mezzo di esperienze di laboratorio opportunamente congegnate.
Conoscenza delle nozioni di base di Termodinamica. Nozioni di base di Chimica Generale. Nozioni di Matematica: nozioni di base sulle funzioni reali e complesse (campo di esistenza, derivabilità, integrabilità); capacità di sviluppare ed usare semplici derivate e risolvere semplici integrali; comprensione dell'uso di equazioni differenziali del 1° e del 2° ordine. Conoscenze di base di Fisica Generale, includenti nozioni di meccanica classica, di elettricità, magnetismo ed ottica.
Concetti di Fisica e Matematica di base
Frequenza obbligatoria. Sono ammesse assenze nei limiti definiti dal vigente Regolamento Didattico di Ateneo.
Come da regolamento didattico
I– Descrizione quantistica della struttura di atomi e molecole
II- Interazione radiazione-materia e spettroscopia molecolare
III– Cinetica Chimica
Il corso è articolato in una serie di esperimenti di laboratorio come riportato nella sezione PROGRAMMAZIONE
P.W.Atkins - Chimica Fisica - Zanichelli, Bologna, 2000.
D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare, Zanichelli, Bologna, 2000.
Gli studenti possono trovare il materiale didattico sul sito Studium relativo al corso.
Gli studenti, in accordo con il programma e con le tipologie di esperienze svolte nel corso, possono servirsi del supporto di qualsiasi testo ritengano opportuno.
CHIMICA FISICA II E LABORATORIO (Mod. 1) | |||
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | * | Postulati della meccanica quantistica e funzioni d'onda e operatori | cap.4 D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.11 P.W.Atkins - Chimica Fisica |
2 | * | Equazione di Schrodinger e sue applicazioni a sistemi semplici: Particella in una buca di potenziale unidimensionale. Particella in una buca di potenziale tridimensionale. Effetto tunnel. Oscillatore armonico ed anarmonico. Rotatore rigido.. | cap.2 e 3 D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.12 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
3 | * | Trattazione quantistica dell’atomo di idrogeno. | Cap.6 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.13 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
4 | * | Trattazione quantistica di atomi polielettronici. | Cap.8 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.13 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
5 | * | Trattazione quantistica del legame chimico in molecole diatomiche e poliatomiche. | Cap.9 -10 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.14 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
6 | * | Cenni alla struttura elettronica dei solidi. | Appunti di lezioni. |
7 | * | • Principi di base di spettroscopia molecolare. Interazione radiazione-materia. Equazione di Schrödinger dipendente dal tempo. Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo. Regole di selezione per transizioni radiative. | Cap.6 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.13 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
8 | * | Popolazione degli stati e distribuzione di Boltzmann. Spettroscopie convenzionali e non-convenzionali. Approssimazione di Born-Oppenheimer per le spettroscopie. Molecole biatomiche: separazione dei modi vibrazionali e rotazionali. | Cap.13 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.16 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
9 | * | Spettroscopie rotazionali e vibrazionali | Cap.13 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.16 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
10 | * | Spettroscopia elettronica | Cap.13 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.17 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
11 | * | Stati elettronici eccitati e processi fotofisici. | Cap.15 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.17 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
12 | * | Leggi di velocità delle reazioni chimiche. Leggi cinetiche semplici e costanti cinetiche. Integrazione di equazioni cinetiche semplici. | Cap.28 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.24 e 25 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
13 | * | Meccanismi di reazione. . Teoria degli urti: sfera di collisione, sezione d’urto, energia degli urti e fattore sterico. Teoria dello stato di transizione. Lo studio sperimentale degli urti molecolari. Distribuzione angolare e delle velocità dei prodotti d | Cap.29 e 30 - D. A. McQuarrie, J. D. Simon, Chimica Fisica: un approccio molecolare - Cap.26 e 27 - P.W.Atkins Chimica Fisica |
CHIMICA FISICA II E LABORATORIO (Mod. 2) | |||
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Introduzione del corso | Dispense | |
2 | Sicurezza in laboratorio | Dispense | |
3 | Analisi dei dati sperimentali e cenni di teoria degli errori | J.R.taylor - Introduzione All'Analisi Degli Errori | |
4 | Linee guida per la stesura delle relazioni | Dispense | |
5 | Cinetica di iodurazione dell’acetone | Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli | |
6 | Cinetica di idrolisi dell’acetato di etile | Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli | |
7 | Verifica della legge di stern-volmer | Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli | |
8 | Spettri ft-ir di composti carbonilici in fase solida e liquida | Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli | |
9 | Spettro elettronico di assorbimento dello I2 | Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli | |
10 | Spettro elettronico di assorbimento di polieni coniugati | Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli | |
11 | Calcolo dell’ energia libera di superficie | Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli | |
12 | Isoterme di langmuir-blodgett | Chimica fisica, Libro di Julio De Paula e Peter Atkins, Zanichelli |
a) Compito scritto, con semplici esercizi di calcolo su argomenti del corso, propedeutico all'ammissione all'esame orale.
b) Esame orale.
Esami di profitto a fine corso
Sarà effettuata una prova in itinere - Risposta a domande aperte e risoluzione di semplici esercizi di calcolo su argomenti del corso.
La valutazione dei risultati è finalizzata all'autovalutazione degli studenti e non sarà considerata ai fini della votazione dell'esame finale.
Non è prevista una prova di fine corso.