DINAMICA DELLE REAZIONI CHIMICHE CON LABORATORIO

Obiettivi formativi

I risultati di apprendimento attesi, in accordo ai descrittori di Dublino, sono i seguenti: Descrittore 1 (conoscenze e capacità di comprensione): alla fine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze per comprendere i legami esistenti tra la cinetica chimica (macroscopica) e la dinamica delle reazioni chimiche (microscopica). Verranno compresi a livello molecolare i fenomeni che portano alla formazione o rottura di un legame nelle reazioni chimiche. Descrittore 2 (conoscenze e capacità di comprensione applicate): le conoscenze teoriche acquisite verranno applicate allo studio sperimentale di un caso reale di processo di fotodissociazione UV mediante l’utilizzo di un apparato per Spettroscopia Traslazionale dei Fotoframmenti. Verrà misurata la distribuzione di velocità di un fascio molecolare ed identificati i canali primari di dissociazione. Descrittore 3 (Autonomia di giudizio): l’autonomia di giudizio verrà sviluppata durante le prove pratiche di laboratorio. Descrittore 4 (abilità comunicative): mediante il coinvolgimento nelle lezioni frontali e le esercitazioni di laboratorio lo studente sarà stimolato a sviluppare le sue abilità comunicative. Descrittore 5 (capacità di proseguire lo studio in modo autonomo): questo corso si prefigge di fornire le conoscenze di base sulla dinamica delle reazioni chimiche e, più in generale, sullo studio di processi chimici e fisici partendo da una visione microscopica di tali fenomeni. Tale approccio potrà essere esteso autonomamente a molti altri campi di indagine che possono spaziare dalla chimica fisica, chimica organica, ecc.

Canale 1
DOMENICO STRANGES Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Il programma del corso prevede un ciclo di lezioni frontali (40 ore) per acquisire le conoscenze teoriche di base sulla dinamica delle reazioni chimiche e la connessione con la cinetica macroscopica, e un ciclo di esperienze di laboratorio con l’utilizzo della tecnica della Spettroscopia Traslazionale dei Fotoframmenti (12 ore). Gli argomenti trattati nel corso sono i seguenti. Definizione della velocità di una reazione chimica, ordine e molecolarità di una reazione, determinazione dell’ordine di una reazione (2 ore). Elementi di cinetica chimica, reazioni reversibili ed irreversibili, parallele, consecutive, ecc. (4 ore). Dipendenza dalla temperatura delle costanti di velocità e l’equazione di Arrhenius, meccanismi di reazione e dinamica molecolare, soluzione analitica esatta di reazioni complesse, metodi approssimati, esempi di meccanismi di reazioni complesse (2 ore). Collisioni molecolari: elastiche, anelastiche e reattive, sezione d'urto di reazione e probabilità di reazione (2 ore). Relazione tra la dinamica microscopica e la cinetica macroscopica, principio della reversibilità microscopica e quello del bilancio dettagliato (2 ore). Superfici di energia potenziale e loro caratteristiche, dalla PES alla dinamica di reazione (2 ore). Ripartizione dell’energia nelle reazioni esoergiche (PES attrattive e repulsive), requisiti energetici per reazioni con barriera (2 ore). Dinamica delle collisioni bimolecolari, collisioni reattive, funzione d'opacità, fattore sterico, distribuzione angolare nelle collisioni reattive (4 ore). La reazione F + H2 --- HF + H, la tecnica dei fasci molecolari incrociati, esempio di cinetica da stato a stato: la reazione F+H2 (2 ore). Approccio statistico alla dinamica di reazione: la Teoria dello Stato di Transizione (2 ore). Reazioni unimolecolari e la teoria RRKM (6 ore). Fasci molecolari supersonici (3 ore). Tecniche sperimentali per lo studio della dinamica delle reazioni chimiche (2 ore). Spettroscopia Traslazionale dei Fotoframmenti (3 ore). Fotodissociazione del radicale allilico a 248 nm (4 ore). Esperienze di laboratorio: misura della distribuzione di velocità di fasci molecolari supersonici di gas nobili e studio della fotodissociazione del radicale allilico o di un nitrito alchilico a 248 nm mediante spettroscopia traslazionale dei fotoframmenti.
Prerequisiti
Conoscenza della chimica di base, matematica di base, fisica di base, meccanica quantistica (corso di Chimica Fisica II), cinetica classica e termodinamica statistica.
Testi di riferimento
1) J.I. Steinfeld, J.S. Francisco, W.L. Hase, Chemical Kinetics and Dynamics, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1989). 2) Dispense delle lezioni.
Frequenza
La frequenza delle lezioni è facoltativa. La frequenza del laboratorio è obbligatoria.
Modalità di esame
La valutazione finale si baserà su una prova orale in cui lo studente dovrà mostrare di aver appreso i concetti spiegati durante il corso.
Modalità di erogazione
Il corso è organizzato in lezioni frontali per 5 CFU (40 ore) ed esperienze di laboratorio per 1 CFU (12 ore). Nelle ore frontali verranno trattati gli aspetti teorici della dinamica delle reazioni chimiche e le relazioni esistenti con la cinetica microscopica. Nelle ore di laboratorio verranno eseguite esperienze pratiche con la tecnica della Spettroscopia Traslazionale dei Fotoframmenti. La frequenza delle lezioni è facoltativa. La frequenza del laboratorio è obbligatoria.
  • Codice insegnamento1020450
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoChimica
  • CurriculumInorganico - Chimico-Fisico
  • Anno2º anno
  • Semestre1º semestre
  • SSDCHIM/02
  • CFU6