Obiettivi formativi
E’ obiettivo del modulo di Chimica Fisica fornire le nozioni fondamentali atte a spiegare ed a interpretare le reazioni e le trasformazioni chimiche, tramite l’impiego di "modelli", peculiarità della Chimica Fisica. Lo studente dovrà familiarizzare con l’uso di modelli di termodinamica classica e statistica, con particolare riferimento allo studio e all’interpretazione dei processi biologici e biochimici, e con i sistemi colloidali, fondamentali nel campo dei prodotti cosmetici e della salute.
Prerequisiti
Non sono indicate propedeuticità,ma è raccomandato di seguire i corsi di Chimica Generale, Matematica e Fisica, prima del corso di Chimica Fisica
Contenuti dell'insegnamento
1. Termodinamica classica applicata a sistemi chimici e biologici con elementi di termodinamica statistica
Principi della termodinamica. Variabili e funzioni di stato. Dipendenza delle grandezze termodinamiche da pressione e temperatura. Termochimica. Calorimetria. Significati sperimentali e molecolari della termodinamica. Concetti introduttivi di termodinamica statistica. Alcuni esempi numerici.
2. Equilibri di fase nelle sostanze pure
Diagrammi di fase. Equazione di Clapeyron e di Clausius-Clapeyron. Liquefazione dei gas e fenomeni critici. Equazione degli stati corrispondenti. Regola delle fasi.
3. Proprietà termodinamiche delle soluzioni e loro applicazioni
Sistemi aperti e quantità molari parziali. Soluzioni ideali e soluzioni reali. Legge di Raoult e legge di Henry. Soluzioni regolari. Funzioni eccesso. Equilibrio fra le fasi nei sistemi binari. Distillazione frazionata. Azeotropo, eutettico, lacuna di miscibilità, formazione di composti. Il potenziale chimico del solvente. Proprietà colligative. Equilibri di fase in presenza di una membrana semipermeabile: pressione osmotica. Soluzioni di macromolecole. Equilibrio di dialisi ed effetto Donnan.
4. Equilibrio in una reazione chimica
Condizioni di equilibrio in una reazione chimica. Energia libera e costante di equilibrio.
5. Elettrochimica
Potenziali normali. Celle elettrochimiche. Elettrodi. Equazione di Nernst. Il potenziometro. Pile di concentrazione. Lo stimolo nervoso.
6. Bioenergetica
Processi passivi e processi attivi. Fenomeni di trasporto: trasporto attivo e passivo. Reazioni endoergoniche ed esoergoniche. Accoppiamento di reazioni.
7. Forze intermolecolari
Legami di Van der Waals. Dipoli permanenti e indotti. Energia potenziale. Distanza di legame.
8. Sistemi colloidali
Classificazione. Forze intermolecolari nei sistemi colloidali. Teoria DLVO. Interfasi solido-gas, liquido-gas, liquido-liquido, solido-liquido. Tensione superficiale e sua determinazione. Lavoro di adesione e di coesione. I tensioattivi: struttura e classificazione. Sistemi micellari in fase acquosa. Microemulsioni. Emulsioni. Cristalli liquidi. Membrane biologiche ed artificiali
Programma esteso
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Bibliografia
- P. W. Atkins, J. De Paula, Chimica Fisica Biologica, vol.1 e 2, Zanichelli, Bologna, 2008
- P. W. Atkins, Elementi di Chimica Fisica, seconda edizione, Zanichelli, Bologna, 2000
Metodi didattici
lezioni frontali con l’ausilio presentazioni ppt a computer, a disposizione degli studenti prima delle lezioni stesse
Modalità verifica apprendimento
Esame scritto su tutto il programma
Altre informazioni
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