9797735 - CHIMICA FISICA

Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente acquisisce le conoscenze delle leggi base della chimica e della fisica necessarie per comprendere l’origine e l’evoluzione di fenomeni chimici, biochimici e biologici e delle loro applicazioni in campo farmaceutico.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente acquisisce i principi della termodinamica e come questi permettono o pongono dei limiti nelle varie trasformazioni energetiche.

Capacità di apprendimento: lo studente diventa capace di applicare i modelli chimico-fisici per la razionalizzazione degli esperimenti.

Autonomia di giudizio: dopo aver consolidato i concetti base, lo studente sviluppa la sua capacità critica nel valutare e interpretare i dati che gli permettono di intraprendere autonomamente ricerche successive nel settore chimico-farmaceutico

Capacità di risoluzione di problemi numerici: le basi teoriche sono applicate dallo studente sia per valutare criticamente le possibili soluzioni ai problemi analitici che per sostenere argomentazioni in ambito chimico-biologico.

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche sui concetti base e sulle molteplici e applicazioni in ambito chimico-farmaceutico.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

"Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Santina Chiechio."

E' necessario aver superato l'esame di chimica generale I, informatica e matematica, e fisica del primo anno.

Frequenza obbligatoria secondo le norme del regolamento didattico del CdS in CTF come riportato nel link: http://www.dsf.unict.it/corsi/lm-13_ctf/regolamento-didattico.

TERMODINAMICA

I principio della termodinamica. Lavoro e Calore. Funzioni di stato: energia interna, entalpia, capacità termica a pressione e volume costante. Cicli termodinamici, processi reversibilie e irreversibili. Termochimica. Entalpia standard, entalpie di reazione, entalpie di formazione, energia di legame, processi endotermici esotermici. La legge di Hess. Tecniche sperimentali: calorimetri, TGA, DTA, DSC e ITC. Metabolismo energetico, potere calorico degli alimenti e quoziente respiratorio. II principio della termodinamica. Entropia e processi spontanei. Variazioni di entropia con la temperatura e pressione e nelle transizioni di fase. III principio della termodinamica. Entropia assoluta. Energia libera di Gibbs. Dipendenza dell’energia di Gibbs dalla pressione. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio termodinamico. Equilibri omogenei ed eterogenei. Effetto della temperatura sull’equilibrio. Energetica e rendimento dei cicli biochimici.

ELETTROCHIMICA

Conducibilità di soluzioni di elettroliti, conduttometria e titolazioni conduttometriche. Potenziali elettrodici, semicelle, pile, equazione di Nernst. Potenziali standard di riduzione e sue applicazioni in campo chimico e biochimico. Elettrolisi.

CINETICA CHIMICA

Velocità delle reazioni chimiche, ordine di reazione. Forma integrata delle equazioni cinetiche di ordine zero, di primo e di secondo. Reazioni competitive, consecutive e all'equilibrio. Farmacocinetica: somministrazione endovena, orale e flebolisi. Meccanismi di reazione e ordine di reazione. Catalisi e processi autocatalitici, propagazione di una epidemia. Effetto della temperatura sulla velocità di reazione: equazione di Arrhenius.

TECNICHE DI INDAGINE DELLA STRUTTURA DELLE MOLECOLE

Breve introduzione alla meccanica quantistica. Descrizione dei vari moti atomici e relative tecniche spettroscopiche. Spettroscopie vibrazionali: infrarosso, Raman e resonant-Raman. Spettroscopia elettronica, orbitali molecolari, cromofori. Processi fotofisici e fotochimici. La fotosintesi clorofilliana. Laser ed emissione stimolata.

1. Sono disponibili gli appunti delle lezioni.

2. Engel T., Reid P., "Chimica Fisica" PICCIN. 

3. G.K. Vemulapalli “Chimica Fisica” Ed. EDISES

4. P.W. Atkins, J. De Paula "Chimica Fisica Biologica" Volume 1, Ed. Zanichelli

5. A Gambi "Esercizi di chimica fisica" Ed. Zanichelli

Le date di esami sono pubblicate nel sito del Dipartimento di Scienze del Farmaco e della Salute: 

http://www.dsf.unict.it/corsi/lm-13_ctf/calendario-esami 

L'esame consiste di una prova scritta e di una prova orale.

La prova scritta richiede la risoluzione di tre esercizi numerici sui seguenti argomenti:

cinetica chimica;

primo principio della termodinamica;

secondo principio della termodinamica;

elettrochimica. 

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Santina Chiechio.

Determinare la costante di velocità della reazione del 1° ordine, di idrolisi del saccarosio in soluzione acquosa, catalizzata da acidi,

 C₁₂H₂₂O₁₁  +  H₂O  -->   C₆H₁₂O₆  +  C₆H₁₂O₆

Saccarosio                      Glucosio      Fruttosio

sapendo che la concentrazione iniziale è 0.06 M e che dopo 3 minuti è pari a 0.052 M.

Inoltre, calcolare la velocità di reazione iniziale e dopo 3 minuti.

Il calore prodotto dal metabolismo di una  persona è di 100 kcal/ora. Se il corpo fosse un sistema isolato di quanto aumenterebbe la temperatura dopo due ore? A quanti grammi di glucosio corrisponde il calore rilasciato? Se si assume che l’unica forma di raffreddamento del corpo sia la vaporizzazione dell’acqua prodotta dalla sudorazione, quanti grammi di acqua dovrebbero evaporare per mantenere costante la temperatura corporea.

Si assuma che la massa della persona è di 75 kg e la sua capacità termica sia pari a 1 kcal/kg. Il DH_evaporazione dell’acqua è 540 kcal/kg.

Calcolare la variazione di energia libera standard e la costante K per la reazione:
N_2(g) +  O_2(g) +  Cl_2(g) = 2NOCl_(g)
dai dati seguenti, riferiti a 298 K :
               DH°_formazione                  S°

                 kcal/mol             cal/(mol×K)

N_2(g)               0                        45.8 
O_2(g)               0                        49.0
Cl_2(g)              0                        53.3
NOCl_(g)     +12.6                      63.0
In che direzione procederà la reazione chimica quando tutte le specie chimiche hanno pressione parziale unitaria.

Si calcoli la variazione di energia libera standard e la costante di equilibrio, a 25 °C, della reazione :

2 Cr³⁺ + 3 Cu_(s) = 2 Cr_(s) + 3 Cu²⁺

sapendo che E°_Cu2+/Cu = 0.34 V ed E°_Cr3+/Cr = -0.74 V.

In che direzione procederà la reazione chimica quando tutte le specie chimiche hanno attività pari ad uno.

Schematizzare un apparato sperimentale per realizzare una pila con le specie chimiche ad attività unitaria indicando la polarità in flusso degli elettroni nel circuito esterno e il flusso delle cariche del ponte salino.