Obiettivi formativi
<p>l’obbiettivo dell’insegnamento è di fornire allo studente gli strumenti per comprendere le principali caratteristiche e comportamento della materia, guidandolo alla comprensione delle principali leggi della fisica e della chimica e alla risoluzione di problemi chimici </p>
<p>STABILIRE E SVILUPPARE I PRINCIPI ATTI A SPIEGARE ED AD INTERPRETARE LE REAZIONI E LE TRASFORMAZIONI CHIMICHE; <br />
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<p> INSEGNARE L’UTILIZZO DEI “MODELLI”, PECULIARITÀ DELLA CHIMICA FISICA; <br />
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<p> FORNIRE LE NOZIONI FONDAMENTALI DI TERMODINAMICA E CINETICA, CON PARTICOLARE ENFASI PER GLI ASPETTI CHE COSTITUISCONO LE BASI PER L'INTERPRETAZIONE DELL’ENERGETICA DEI SISTEMI BIOLOGICI; <br />
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<p>MOSTRARE COME UNA LETTURA IN CHIAVE TERMODINAMICA COSTITUISCA LA BASE PER LA COMPRENSIONE DEI PRINCIPALI MECCANISMI CONNESSI CON LA CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI (ATTIVITÀ DELL’ACQUA, ETC.); <br />
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<p>INTRODURRE I PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA CHIMICA COLLOIDALE, FONDAMENTO DELLE CARATTERISTICHE STRUTTURALI E FUNZIONALI DEGLI ALIMENTI. <br />
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Prerequisiti
nessuno
Contenuti dell'insegnamento
<p> o Contenuti dell'insegnamento: <br />
1)definizione di sistema e ambiente, sistemi isolati, chiusi e aperti; 2) definizione di funzioni di stato; 3) energia: energia cinetica ed energia potenziale; calore e lavoro; entalpia, energia libera ed entropia. 4) l¡¯atomo: protoni, neutroni, elettroni; struttura elettronica: teoria di Bohr e teoria ondulatoria; 5) il sistema periodico; 6) i legami chimici: legame ionico, legame covalente (teoria di Lewis, Valence bond theory and molecular orbital theory): forma delle molecole: legame di idrogeno:forze di van der Waals e di London; 7) le reazioni chimiche, calcoli stechiometrici; 8) stato gasoso: gas ideali e gas reali; 9) stato liquido.evaporazione e tensione di vapore: temperatura di ebollizione e la sua variazione con la pressione. 10) stato solido: sublimazione e tensione di vapore: temperatura di fusione e al sua variazione con la pressione; 11) diagramma dello stato dell¡¯H2O e di CO2; 12) stato di soluzione: soluti e solventi:bilanci entalpici ed antropici nel processo di soluzione:solubilit¨¤, soluzioni ideali e reali: leggi di Rault e di Henry; diagrammi di stato di soluzioni acquose di soluti non volatili; distillazione frazionata, 13) l¡¯equilibrio chimico: equilibri omogenei e eterogenei, definizione di attivit¨¤: Kc, Kp, quoziente di reazione Q; il principio dell¡¯equilibrio mobile; 14) acidi e basi secondo Arrhenius, Bronstead and Lewis; forza degli acidi e delle basi; equilibri in soluzione: Ka, Kb; pH; idrolisi; soluzione tampone; titolazione acido-base; indicatori; 15) Sali poco solubili ed equilibri di solubilit¨¤: Kps; 16) termodinamica: primo principio: dU e dH: calorimetria; entalpia di legame, entalpia di formazione, entalpia di combustione; leggi di Hess; secondo principio: definizione di entropia e del suo significato fisico; relazione fra G,H e S; definizione di ¦¤G di reazione (¦¤Gr) e Q: grado di avanzamento delle reazioni: reazioni chimiche ¡°¦¤H driven ¡± e ¡°¦¤S driver¡±; 17) elettrochimica: le pile; equazione di Nernst; relazione fra ¦¤Gr e la differenza di potenziale fra gli elettrodi: pile a concentrazione; il pH-metro; elettrolisi; 18) cinetica chimica: equazioni cinetiche; ordine di reazione e sua determinazione; reazioni di ordine zero, I¡ã e II¡ã; tempo di dimezzamento; reazioni elementari e meccanismi di reazione; teoria delle collisioni; 20) chimica inorganica: idrogeno, azoto, ossigeno, zolfo, fosforo, alogeni e i principali elementi di transizione. </p>
<p>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. CONCETTI INTRODUTTIVI DI TERMODINAMICA STATISTICA. ENTROPIA: APPROCCIO CLASSICO E STATISTICO CON RELATIVI ESEMPI. <br />
EQUILIBRI DI FASE NELLE SOSTANZE PURE. CONDIZIONI DI EQUILIBRIO FRA LE FASI. DIAGRAMMI DI FASE. EQUAZIONE DI CLAPEYRON E DI CLAUSIUS-CLAPEYRON. LIQUEFAZIONE DEI GAS E FENOMENI CRITICI. EQUAZIONE DEGLI STATI CORRISPONDENTI. REGOLA DELLE FASI. <br />
PROPRIETÀ TERMODINAMICHE DELLE SOLUZIONI. SISTEMI APERTI E QUANTITÀ MOLARI PARZIALI. SOLUZIONI IDEALI E SOLUZIONI REALI. ATTIVITÀ E FUGACITÀ. L’ATTIVITÀ DELL’ACQUA NEGLI ALIMENTI. 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. <br />
EQUILIBRIO IN UNA REAZIONE CHIMICA. CONDIZIONI DI EQUILIBRIO. ENERGIA LIBERA E COSTANTE DI EQUILIBRIO. DEFINIZIONE DEGLI STATI STANDARD. ATTIVITÀ E FORZA IONICA. <br />
FORZE INTERMOLECOLARI. DIPOLI PERMANENTI E INDOTTI, POLARIZZABILITÀ. FORZE DI VAN DER WAALS. POTENZIALE DI LENNARD-JONES. INTERAZIONI IDROFOBICHE. COEFFICIENTE DI RIPARTIZIONE. <br />
CENNI SUI SISTEMI COLLOIDALI. INTRODUZIONE ALLO STATO COLLOIDALE ED ALLA STABILITÀ DEI SISTEMI DISPERSI. CLASSIFICAZIONE. TENSIONE SUPERFICIALE ED ENERGIA LIBERA DI SUPERFICIE. FORZE INTERMOLECOLARI NEI SISTEMI COLLOIDALI. TEORIA DLVO. I TENSIOATTIVI: STRUTTURA E CLASSIFICAZIONE. SISTEMI MICELLARI IN FASE ACQUOSA. EMULSIONI. EMULSIONANTI E STABILIZZANTI IN CAMPO ALIMENTARE. MICROEMULSIONI. CRISTALLI LIQUIDI LIOTROPICI E TERMOTROPICI. <br />
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Programma esteso
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Bibliografia
<p>P.W. Atkins, L. Jones: Chimica Generale, Zanichelli (1998); <br />
S. S. Zumdahl: Chimica, Zanichelli (1993) <br />
P. Michelin Lausarot, G. A. Vaglio: Stechiometria per la Chimica Generale, Piccin (2005) <br />
Gianluigi Ingletto: Esercizi di Chimica, UNI.NOVA (2006) <br />
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<p>P. W. ATKINS,J. DE PAULA: ELEMENTI DI CHIMICA FISICA, TERZA EDIZIONE ITALIANA, ZANICHELLI, BOLOGNA (2007). <br />
- A. SCHIRALDI, ELEMENTI DI CHIMICA FISICA, CISALPINO, MILANO (1993). <br />
- LAIDLER, MEISER, CHIMICA FISICA, EDITORIALE GRASSO, BOLOGNA, (1999). <br />
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Metodi didattici
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Modalità verifica apprendimento
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Altre informazioni
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