Introduzione all'insegnamento

Approccio macroscopico e microscopico. Sistema e ambiente. Coordinate termodinamiche

Equilibrio termodinamico

Principio zero della termodinamica: il concetto di temperatura. Scale di temperatura. Interpretazione molecolare della temperatura (Boltzmann)

Legge dei gas ideali e teoria cinetica dei gas

Distribuzione di Maxwell-Boltzmann (la velocità delle molecole). Equazione di van der Waals per i gas reali. Energia potenziale di Lennard-Jones. Definizione di lavoro; lavoro in un sistema idrostatico. Processi reversibili

Primo principio della termodinamica. Enunciati; definizione di calore. Energia interna di un gas ideale

Lavoro in un processo reversibile. Processi a volume costante. Processi a pressione costante. L'entalpia. Differenza tra energia interna ed entalpia. Introduzione alla termochimica

Legge di Hess. Entalpia di formazione di specie ioniche. Entalpia di dissoluzione. La capacità termica o calore specifico. Significato, utilità e definizione in termini di derivate parziali. Calcolo della variazione di energia interna ed entalpia per variazioni di T. Legge di Kirchoff. Entalpia di legame. Interazioni intermolecolari. Momento di dipolo permanente.

Interazioni intermolecolari. Interazione dipolo/dopolo in un fluido. Polarizzabiità. Interazioni dispersive (London). Caratteristiche ed importanza. Relazione con il potenziale di Lennard Jones. Effetto su proprietà macroscopiche (temperatura di ebollizione). Il legame idrogeno: definizione e caratteristiche

Il legame idrogeno: effetto cooperativo (H2O: piccoli aggregati, ghiaccio e acqua liquida, il DNA). Il potenziale elettrostatico molecolare (cenni). Il secondo principio. Carnot; enunciati di Kelvin, di Carnot e di Butler. Entropia ed enunciato assiomatico

Enunciato assiomatico del secondo principio. L'entropia come funzione di stato. Dimostrazione per gas ideali. L'entropimetro (cenni). Il ciclo di Carnot. Il rendimento di una macchina termica. Calcolo dell'entropia per transizioni di fase, variazione di T, espansione di un gas, miscelazione di due gas

Calcolo di calore, lavoro, variazione di energia interna, entalpia e capacità termica

Interpretazione molecolare dell'entropia. L'equazione di Boltzmann. Relazione tra entropia e probabilità. Stato di equilibrio come stato a più alta probabilità. Probabilità di uno stato termodinamico associata al numero di modi in cui è possibile realizzare lo stato. Entropia come quantità di informazione. Terzo principio della termodinamica ed entropia assoluta. Entropia standard.

L'energia libera. Equazioni fondamentali della termodinamica. Dipendenza di G da p e T. Dipendenza di G dalla pressione

Tensione di vapore. Legge di Raoult e di Henry. Dipendenza dell'energia libera dalla concentrazione. Soluzioni ideali e soluzioni reali. Attività e coefficiente di attività. Forza ionica. Energia libera parziale molare. Potenziale chimico per descrivere sistemi aperti. Eqz fondamentali della termodinamica per sistemi aperti

Dipendenza dell'energia libera del solvente dalla quantità di soluto. Calcolo delle 4 proprietà colligative partendo dal concetto di equilibrio. La pressione osmotica. Gli equilibri di membrana. L'equilibrio di membrana di Donnan

Esercizi su calcolo di calore, lavoro, variazione di energia interna ed entalpia. Calcolo della variazione di entropia

Potenziale di membrana e trasporto attivo. Diagrammi di fase di sostanze pure. H2O e CO2. Equazione di Clapeyron e di Clausius-Clapeyron

La varianza. Diagrammi di fase di miscele: Tvs composizione. Distillazione semplice e frazionata. Azeotropo altobollente e bassobollente. Liquidi parzialmente immiscibili (diagrammi di fase L/L). Distillazione di liquidi parzialmente miscibili. Diagrammi di fase S/L e applicazioni farmaceutiche (cenni). Diagrammi di fase ternari

Concetto di driving force e reazioni accoppiate in sistemi biologici. Equilibrio chimico, relazione tra K e  DG°. Dipendenza di G dalla temperatura, dipendenza di K dalla temperatura (eqz di Gibbs Helmholtz e di van't Hoff). Reazioni favorite o sfavorite da un aumento di T. Introduzione all'elettrochimica. Celle galvaniche ed elettrolisi. Configurazione di una cella galvanica

Esercizi sul calcolo dell'entropia

Elettrochimica. Generalità su elettrodi, pile e batterie. Potenziale standard di riduzione. Equazione di Nerst. Cenni a processi assimilabili e celle elettrochimiche in organismi viventi. Potenziale standard in ambiente basico e a pH 7. Esercizi

esercizi energia libera ed elettrochimica

Cinetica. Introduzione. Definizione e misura della velocità di reazione. Equazione cinetica e ordine di reazione. Leggi cinetiche integrate

Linearizzazione per identificare l'ordine di reazione (utilizzo di desmos e foglio excel). Meccanismo di reazione, reazioni elementari e molecolarità. Reazioni in stadi, RDS e approssimazione dello stato stazionario.

Esercizi elettrochimica e cinetica

Eqz di Arrhenius. Considerazioni quantitative. Intepretazione dei parametri A ed Ea. Relazione con K di equilibrio (van't Hoff). Teoria delle collisioni; urti efficaci. Fattore di frequenza e orientazione degli urti. Complesso attivato e stato di transizione. Coordinata di reazione (significato)

Reazioni radicaliche. I catalizzatori. Cinetica enzimatica. Descrizione fenomenologica e modello di Michealis e Menten. Legge cinetica corrispondente. Significato di vmax e di k2.

Effetti di inibizione in cinetica enzimatica. Esercizi tipo Arrhenius

Cenni ai fallimenti della fisica classica (emissione del corpo nero, effetto fotolettrico, diffrazione elettronica). Il dualismo onda-particella e la quantizzazione dell'energia. Il principio di indeterminazione. L'eqz di Schroedinger e la funzione d'onda. Interpretazione di Born della funzione d'onda. Introduzione alla teoria degli orbitali molecolari

Teoria degli orbitali molecolari (H2, O2, HF, CO). Orbitali di frontiera.  Sistemi colloidali. Generalità. Effetto Tyndall e moto Browniano. DLS (cenni)

Stabilità dei sistemi colloidali. Doppio strato elettrico e potenziale zeta