Insegnamento SCIENZE MOLECOLARI APPLICATE

Nome del corso di laurea Scienze chimiche
Codice insegnamento GP004035
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Fernando Pirani
Docenti
  • Fernando Pirani
Ore
  • 47 Ore - Fernando Pirani
CFU 6
Regolamento Coorte 2018
Erogato Erogato nel 2018/19
Erogato altro regolamento
Informazioni sull'attività didattica
Attività Caratterizzante
Ambito Discipline chimiche inorganiche e chimico-fisiche
Settore CHIM/03
Anno 1
Periodo Primo Semestre
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti Proprietà statiche e dinamiche della materia di interesse chimico; proprietà dei gas reali e loro importanza applicativa; importanza ed applicazioni della Teoria Cinetica dei gas; teorema del viriale e funzioni di distribuzione radiale; influenza delle forze intermolecolari sulle proprietà della materia; proprietà dell’acqua; sistemi gas-superficie; applicazioni dei fenomeni di trasporto
Testi di riferimento Dispense distribuite dal docente.
Obiettivi formativi Gli studenti che hanno frequentato il corso
1) Conoscono i principi fondamentali che deterrminano il comportamento cinematico e dinamico degli atomi e molecole in vari ambienti;
2) Conoscono la natura, il ruolo e l’importanza dei fenomeni di trasporto di specie neutre e ioniche in vari ambienti gassosi, e sanno valutare la loro dipendenza dalle proprietà specifiche degli atomi e delle molecole che li determinano;
3) Conoscono la natura delle forze intermlecolari, le leggi che ne determinano il comportamento, sanno descrivere la transizione dai legami deboli non covalenti ai legami chimici primari e l’influenza che i campi di forza hanno sulle strutture dei gas , liquidi e solidi;
4) Sanno ricondurre ad un quadro unificante fenomeni promossi dalla formazione del legame idrogeno, conoscenza fondamentale per il controllo e le applicazioni di molti fenomeni;
5) Sanno distinguere tra chemisorbimento e fisisorbimento e sanno valutare il loro ruolo relativo, requisito importante per il controllo dei fenomeni che avvengono in sistemi gas-superficie;
6) Sanno individuare le tecniche fondamentali per realizzare condizioni di basso, alto ed ultra alto vuoto in varie apparecchiature per la ricerca ed in impianti industriali e sanno scegliere la strumentazione appropriata per la realizzazione ed il controllo delle condizioni richieste.
Prerequisiti Al fine di comprendere e saper affrontare ed approfondire le tematiche avanzate trattate nel corso, lo studente deve possedere le nozioni generali acquisite nei corsi di insegnamenti fondamentali della laurea triennale in Chimica e/o in Fisica.
Metodi didattici Il corso è organizzato nel seguente modo:
-lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti trattati;
-ogni lezione è preceduta da una breve sentesi e puntualizzazione sugli argomenti trattati nelle lezioni precedenti;
-spesso le lezione vengono integrate con lo svolgimento e discussione di esercizi illustrativi;
-le ultime due/tre lezioni sono dedicate alla presentazione ed uso della tecnologia del vuoto e sono previste anche esperienze di laboratorio su moto di fluidi nei canali e sulla produzione, controllo ed applicazione della tecnologia del vuoto.
Altre informazioni Nessuna
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame prevede soltanto la prova orale finale che consiste in una discussione/colloquio sugli argomenti trattati durante il corso. In particolare, verranno poste domande di carattere generale le cui risposte consentiranno di verificare con precisione la capacità che ha lo studente di comunicare quanto acquisito con metodo, proprietà di linguaggio, e soprattutto la sua capacità di sintesi e di collegamento tra vari argomenti trattati. L’esame dura il tempo necessario a verificare quanto sopra.

Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso Discussione generale sulle proprietà statiche e dinamiche della materia di interesse chimico ed effetto delle medie statistiche.
Proprietà dei gas reali e loro importanza applicativa: equazioni di stato e coefficienti del viriale; principio degli stati corrispondenti; transizione liquido-vapore; effetto Joule-Thomson e temperatura di inversione; liquefazione dei gas e criogenia; alcuni casi di grande interesse.
Importanza ed applicazioni della Teoria Cinetica dei gas: velocità di collisione con una superficie; frequenza di collisione a due corpi e cammino libero medio; costante di velocità di reazione bimolecolare; legge di Lambert-Beer; fenomeni di trasporto nei gas puri ed in miscele; conducibilità elettrica e mobilità di ioni nei gas; conducibilità termica ; diffusione; viscosità.
Teorema del viriale e funzioni di distribuzione radiale: applicazioni allo studio macroscopico e microscopico dei gas.
Influenza delle forze intermolecolari sulle proprietà della materia: natura delle forze intermolecolari e processi chimici elementari direttamente condizionati; componenti principali; natura dei legami non covalenti e ruolo della polarizzabilità atomica e molecolare; metodi ab initio, semiempirici ed empirici e loro uso nelle simulazioni di dinamica molecolare; estensione dei metodi semiempirici ed empirici a sistemi complessi; relazione tra struttura molecolare e temperatura di fusione e di ebollizione; struttura e stabilità dei solidi e dei liquidi e funzioni di distribuzione radiale; sistemi con interazioni speciali.
Proprietà dell'acqua: legame idrogeno normale ed anomalo; modelli per descrivere l'acqua; effetto idrofobico ed idrofilico; importanza dei clatrati per immagazzinare e restituire gas intrappolati.
Sistemi gas-superficie: adsorbimento chimico ed adsorbimento fisico; caratteristiche fondamentali del fisisorbimento e sua importanza per l'intrappolamento di gas su superficie; competizione tra adsorbimento e desorbimento.
Applicazioni dei fenomeni di trasporto: misuratori di pressione nei gas; conduttanza di tubazioni in vari regimi di flusso; numero di Reynolds. Conduttanza di capillari; effusione e diffusione gassosa e fenomeni di arricchimento.
I vari argomenti sono integrati con esempi illustrativi.
Tecnologia del vuoto: principi generali della tecnologia del vuoto e delle sue applicazioni sia nel campo della ricerca di base che nel campo industriale
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