CdSFISICA
Codice224CC
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| CHIMICA FISICA E LABORATORIO | CHIM/02 | LEZIONI | 48 |
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Al termine delle attività didattiche, lo studente dovrebbe essere in grado di dimostrare una conoscenza approfondita dei principali argomenti della termodinamica chimica e della spettroscopia molecolare. In particolare, sarà in grado di discutere i processi di equilibrio in chimica acquisendo una visione unitaria di equilibri chimici e di fase, nonché della direzione delle trasformazioni spontanee in termini di potenziali chimici delle sostanze coinvolte. Inoltre acquisirà conoscenze di base riguardo alla spettroscopia molecolare UV-Vis e IR, con particolare riferimento alla struttura degli stati molecolari (elettronici e vibrazionali) coinvolti nei processi considerati. Per quanto riguarda il laboratorio, lo studente dovrebbe essere a conoscenza delle più comuni tecniche sperimentali utilizzate per la determinazione delle variazioni delle funzioni termodinamiche di stato correlate con processi specifici (combustione, vaporizzazione, ecc.) e con la registrazione di spettri UV visibili, IR e di fluorescenza.
Upon completion the student should be able to demonstrate solid knowledge of the main topics of chemical thermodynamics and molecular spectroscopy. In particular, he or she will be able to discuss equilibria in chemistry acquiring a unified view of both chemical and phase equilibria and the direction of spontaneous changes in terms of chemical potentials of substances. He or she will also acquire basic knowledge about UV-Vis and IR molecular spectroscopy, and particularly about the structure of the molecular states (electronic and vibrational) involved in such processes. As concerns practical lab, the student should become also familiar with the most common experimental techniques employed for the determination of thermodynamic function changes related to specific processes (combustion, vaporization, ecc) and with the recording of UV-visible, IR and fluorescence spectra.
La verifica delle conoscenze acquisite avverrà tramite l'esame finale, dove lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di discutere dei dgli argomenti trattati nel corso usando appropriata terminologia e di saperli applicare alla soluzione di semplici prolemi.
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss and apply the main course contents using the appropriate terminology.
Methods:
- Final oral exam
Al termine del corso lo studente dovrebbe essere in grado di:
- affrontare lo studio di un sistema termodinamico inquadrandolo in termini di reversibilità/spontaneità dei processi che hanno luogo.
- dedurre le principali caratteristiche spettroscopiche (UV-vis, IR, Fluorescenza) di molecole di data struttura.
At the end of the course the student should be able:
- To address the study of a thermodynamic system by framing it in terms of reversibility/ spontaneity of the processes that take place.
- To deduce the main spectroscopic features (UV-vis, IR, Fluorescence) of molecules of given structure.
Le capacità acquisite verranno monitorate dal docente nel corso delle esercitazioni di laboratorio durante le quali saranno proposti specifici problemi che richiedono, preliminarmente all'attività sperimentale, un inquadramento da un punto di vista concettuale.
The acquired skills will be monitored by the teacher during the lab sessions where specific problems will be proposed that require a conceptual framing, prior to the experimental activity.
Al termine del corso, e in particolare delle esercitazioni di laboratorio, lo studente dovrebbe essere in grado di:
- condurre attività sperimentale in un laboratorio chimico in condizioni di sicurezza e di buona pratica.
- acquisire opportuna accuratezza e precisione nella raccolta e trattamento di dati sperimentali.
At the end of the course, and in particular of the lab sessions, the student should be able:
- To conduct experimental activity in a chemical laboratory under safe and good practice.
- To acquire suitable accuracy and precision in the collection and processing of experimental data.
L'acquisizione di un idoneo comportamento in laboratorio è costantemente verificato dal docente che è presente a tutte le attività didattiche e interagisce con tutti gli studenti presenti in laboratorio anche attraverso il personale tecnico che presta assistenza.
The acquisition of a suitable laboratory behavior is constantly verified by the teacher who is present at all teaching activities and interacts with all the students present in the lab also through the technical assistance personnel.
Le conoscenze di base, necessarie per seguire con profitto il corso sono:
- Fondamenti di meccanica quantistica.
- Fondamenti di chimica generale: rudimenti di teoria atomica e molecolare, nomenclatura chimica, stechiometria.
Basic knowledge of quantum mechanics and of general chemistry (atomic and molecular theory, chemical nomenclature, stoichiometry).
Il corso si articola in lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio.
Durante le esercitazioni di laboratorio gli studenti sono organizzati in gruppi di lavoro.
In laboratorio è sempre presente personale tecnico di supporto.
La frequenza alle lezioni è caldamente consigliata. E' obbligatoria la partecipazaione ad almeno due terzi delle esercitazioni di laboratorio.
The course is divided into lessons face to face and laboratory exercises.
During laboratory sessions, students are organized into workgroups.
Technical support staff is always present at the lab.
Lessons attendance is strongly recommended. It is compulsory to attend at least two-thirds of the lab exercises.
Il corso fornisce nozioni sui temi principali della termodinamica chimica e della spettroscopia molecolare. Per quanto riguarda la termodinamica, dopo una breve discussione sulle proprietà dei gas, si introducono la prima, la seconda e la terza legge e si sviluppa la loro applicazione in chimica. Vengono considerate le trasformazioni fisiche di sostanze pure, le proprietà di miscele semplici e l'equilibrio chimico. Per quanto riguarda la spettroscopia molecolare, viene anzitutto caratterizzata la struttura degli stati molecolari elettronici, vibrazionali e rotazionali. Vengono quindi considerate le principali regole di selezione per le spettroscopie UV-Vis e IR, e la correlazione fra struttura molecolare e caratteristiche degli spettri.
The course provides notions on the main topics in chemical thermodynamics and molecular spectroscopy. As concerns thermodynamics, after a short discussion on the properties of gases, first, second and third laws are introduced and their application in chemistry are developed. Much emphasis is put in physical transformations of pure substances, properties of simple mixtures and chemical equilibrium. As for molecular spectroscopy, first the molecular states are characterized in terms of electronic, vibrational and rotational states. Then, the main selection rules for the UV-Vis and IR spectroscopy are introduced, and the correlation between spectral features and molecular structure is discussed.
Non è indicato nessun libro di testo obbligatorio, ma ne sono indicati diversi a scelta dello studente. I più significativi sono Chimica Fisica di P. Atkins e J. de Paula, Physical Chemistry. A molecular approach di D.A. McQuarrie e, per approfondimenti sulla parte di termodinamica, I principi dell'equilibrio chimico di K. Denbigh.
No mandatory textbook is indicated, but several textbook are indicated at student's choice. The most significant are Physical Chemistry by P. Atkins and J. de Paula, Physical Chemistry. A molecular approach by D.A. McQuarrie and, for further insight on the thermodynamics part, The principles of chemical equilibrium by K. Denbigh.
Fermo restando l'obbligo di partecipare ad almeno due terzi delle esercitazioni di laboratorio, lo studente non frequentante è invitato ad effettuare uno o più colloqui con i docenti, in preparazione delle sessioni di laboratorio. Non sono previste variazioni nel programma né nelle modalità di esame.
Notwithstanding the obligation to attend at least two-thirds of the lab exercises, the non-frequenting student is invited to attend one or more receptions with the lecturers in preparation for the laboratory sessions. There are no changes in the program or exam.
- L'esame è costituito da una prova orale.
- Lo studente sarà valutato sulla base della capacità dimostrata di discutere e applicare i contenuti principali del corso utilizzando la terminologia appropriata.
- Durante la prova orale potrà essere richiesto allo studente di risolvere, o quanto meno impostare, semplici problemi relativi agli argomenti oggetto del corso.
- il colloquio non avrà esito positivo se il candidato mostrerà ripetutamente l'incapacità di mettere in relazione parti del programma e nozioni che deve usare in modo congiunto per rispondere in modo corretto ad una domanda.
- The exam consists of an oral exam.
- The student will be assessed on the basis of demonstrated ability to discuss and apply the main contents of the course using the appropriate terminology.
- During the oral examination, students may be asked to solve, or at least set up, simple problems related to the topics covered.
- The exam will not be successful if the candidate repeatedly shows not to be able to relate parts of the program and notions he must use in a joint way to properly answer a question.