Obiettivi formativi
Il corso introduce ai concetti fondamentali della termodinamica statistica ed alla sue varie applicazioni in chimico.
Prerequisiti
Nozioni di termodinamica chimica e di meccanica quantistica molecolare.
Contenuti dell'insegnamento
I concetti di base della termodinamica statistica. La distribuzione degli stati molecolari. La funzione di partizione molecolare.
Energia interna ed entropia. La relazione tra l’energia interna e la funzione di partizione molecolare. L'entropia statistica.
La funzione di partizione canonica. L'insieme canonico: il concetto di insieme, le configurazioni dominanti, le fluttuazioni della distribuzione piu' probabile.
Sistemi di molecole indipendenti: molecole distinguibili e indistinguibili, l'entropia di un gas monoatomico.
Le relazioni fondamentali della termodinamica statistica: l'energia interna, l'entropia, l'energia di Helmoltz, la pressione, l'entalpia, l'energia di Gibbs.
Le applicazioni chimiche della termodinamica statistica. I contributi alla funzione di partizione molecolare: traslazionale, rotazionale, vibrazionale, ed elettronico. Le energie molecolari medie: i contributi individuali, la capacità termica complessiva. Le equazioni di stato: il gas ideale, le interazioni molecolari e l’equazione di stato del viriale. Le entropie residue allo zero assoluto. La costante di equilibrio in termini delle funzione di partizione molecolare di prodotti e reagenti.
La Teoria cinetica dello stato di transizione. L'equazione di Eyring: la superficie di energia potenziale di reazione e lo stato di transizione; la velocita' di decadimento del complesso attivato e la sua concentrazione. La costante cinetica di Eyring e la struttura del complesso attivato. L'effetto della sostituzione isotopica sulla costante cinetica. Gli aspetti termodinamici: i parametri di attivazione, le reazioni tra ioni.
Bibliografia
Atkins,P., and J. de Paula. PhysicalChemistry. New York, NY: W.H. Freemanand Company, 2001.
