PROGRAMMA DEL CORSO DI CHIMICA FISICA 1 CON LABORATORIO a.a

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Renzo Pastore
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1 PROGRAMMA DEL CORSO DI CHIMICA FISICA 1 CON LABORATORIO a.a NOTA durante lo svolgimento del corso, sulla base di criteri di opportunita, potrei apportare qualche modifica al programma, che sara mia cura tenere aggiornato in questo documento. Per cui, la versione definitiva di questo documento sara quella presente alla fine del corso Testo seguito: Peter Atkins, Julio de Paula, Chimica fisica, 5 a ed. italina, condotta sulla 9 a ed. inglese, casa editrice Zanichelli, Bologna Nota: la successione degli argomenti trattati non coincide necessariamente con quella del testo; inoltre alcune sezioni del testo riportate piu sotto sono state trattate solo parzialmente oppure diversamente. Definizioni preliminari Termodinamica; sistema; sistemi aperti, chiusi, isolati; stato; variabili di stato; variabili intensive ed estensive; equazioni e funzioni di stato; processo termodinamico; processi reversibili e irreversibili. Atkins, cap. 1 Il gas perfetto 1.1 Gli stati dei gas La pressione La temperatura 1.2 Le leggi dei gas Le leggi dei gas una per una La legge del gas perfetto Le miscele di gas Frazione molare e pressione parziale I gas reali 1.3 Le interazioni molecolari Il fattore di compressione La condensazione Le costanti critiche 1.4 L equazione di van der Waals Atkins, cap. 2 I concetti basilari 2.1 Lavoro, calore ed energia

2 2.2 Il primo principio L energia interna dei gas La conservazione dell energia Lavoro e calore 2.3 Il lavoro di espansione L espressione genrale del lavoro L espansione libera L espansione contro una pressione costante L espansione reversibile L espansione reversibile isotermica La capacita termica 2.5 L entalpia La definizione di entalpia La variazione dell entalpia al variare della temperatura La relazione tra le capacita termiche La termochimica 2.7 Le variazioni standard dell entalpia L entalpia dei cambiamenti fisici L entalpia di trasformazione chimica La legge di Hess 2.8 L entalpia standard di formazione L entalpia di reazione basata selle entalpie di formazione 2.9 La dipendenza dell entalpia di reazione dalla temperatura Atkins, cap. 4 Il verso della trasformazione spontanea 4.1 La dispersione dell energia 4.2 L entropia La definizione termodinamica dell entropia La disuguaglianza di Clausius 4.3 Le variazioni di entropia a seguito di processi specifici L entropia delle transizioni di stato alla temperatura di transizione L espansione del gas perfetto La variazione dell entropia con la temperatura 4. Il terzo principio della termodinamica Soffermiamoci sul sistema 4.5 L energia di Helmholtz e l energia di Gibbs I criteri di svolgimento spontaneo Alcune osservazioni a proposito dell energia di Helmholtz Il lavoro massimo Alcune osservazioni sull energia di Gibbs Il lavoro massimo non espansivo 4.6 L energia standard di Gibbs molare

3 Atkins, cap. 5 Combiniamo il primo e il secondo principio 5.1 L equazione fondamentale Le proprieta dell energia di Gibbs 5.3 Considerazioni generali 5.4 La variazione dell energia di Gibbs con la temperatura 5.5 La variazione dell energia di Gibbs con la pressione Liquidi e solidi I gas Atkins, cap. 6 I diagrammi di stato 6.1 La stabilita delle fasi 6.2 I limiti di fase Punti critici e punti di ebollizione Punti di fusione e punti tripli Stabilita delle fasi e transizioni di stato 6.4 Il criterio termodinamico dell equilibrio 6.5 La dipendenza della stabilita dalle condizioni La dipendenza della stabilita delle fasi dalla temperatura La riposta della fusione alla pressione applicata 6.6 L ubicazione dei limiti di fase La pendenza delle curve limite La curva limite solido liquido La curva limite liquido vapore La curva limite solido vapore Atkins, cap. 7 La descrizione termodinamica delle miscele 7.1 Le grandezze molari parziali L energia di Gibbs parziale molare 7.2 La termodinamica del mescolamento L energia di Gibbs del mescolamento 7.3 Il potenziale chimico dei liquidi Le soluzioni ideali Le soluzioni diluite ideali Le proprieta delle soluzioni 7.4 Le miscele liquide Le soluzioni ideali 7.5 Le proprieta colligative Le caratteristiche comuni alle proprieta colligative

4 7.5.2 L innalzamento ebullioscopico L abbassamento crioscopico La solubilita L osmosi Le attivita 7.6 L attivita del solvente 7.7 L attivita del soluto Le soluzioni diluite ideali I soluti reali Atkins, cap. 8 Fasi, componenti e gradi di liberta 8.1 Definizioni 8.2 La regola delle fasi I sistemi a un solo componente Atkins, cap. 9 Le reazioni chimiche spontanee 9.1 Il minimo dell energia di Gibbs L energia di Gibbs di reazione 9.2 La descrizione dell equilibrio Gli equilibri del gas perfetto La reazione in generale La risposta degli equilibri alle condizioni 9.3 Come gli equilibri rispondono alla pressione 9.4 Come gli equilibri rispondono alla temperatura L equazione di van t Hoff Il valore di K alle varie temperature Atkins, cap. 25 La cinetica chimica empirica 25.2 La velocita di reazione La definizione di velocita Leggi e costanti cinetiche L ordine di reazione La determinazione della legge cinetica 25.3 Le leggi cinetiche integrate Le reazioni del primo ordine Tempo di dimezzamento e costate di tempo Le reazioni del secondo ordine 25.4 Le reazioni che tendono all equilibrio Le reazioni del primo ordine prossime all equilibrio

5 25.5 La dipendenza della velocita di reazione dalla temperatura I parametri di Arrhenius L interpretazione dei parametri La giustificazione delle leggi cinetiche 25.6 Le reazioni elementari 25.7 Le reazioni elementari consecutive La variazione della concentrazione nel tempo Lo stadio cineticamente determinante L approssimazione dello stato stazionario Il preequilibrio 25.8 Le reazioni unimolecolari Il meccanismo di Lindemann-Hinshelwood

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Capitolo 1 Prima legge 1

Indice Capitolo 1 Prima legge 1 1.1 Sistema e ambiente 1 1.2 Scambi di energia 2 1.3 Energia di un sistema 3 1.4 Energia come funzione di stato 5 1.5 Lavoro 5 1.6 Sistema chiuso 7 1.7 Notazione 7 1.8 Proprietà