Introduzione: stati di aggregazione della materia, Stato fisico, Proprietà intensive ed estesive della materia.Teoria quantistica, struttura atomica e legame chimico.
Proprietà dei gas: Equilibrio termico, principio zero della termodinamica, Concetto di temperatura fenomenologico, Scala empirica della temperatura. Gas reali, Equazione di van der Waals, cenni alla teoria cinetica dei gas.
Primo principio della termodinamica: Conservazione dell’energia, lavoro, calore e primo principio, capacità termica. Espansione libera. Entalpia, processi adiabatici.
Termochimica: Trasformazioni fisiche, entalpia delle transizioni di stato, trasformazioni chimiche, entalpie di combustione, Legge di Hess, entalpia standard di formazione , entalpie di formazione e modelli molecolari, variazione di entalpia di reazione con la temperatura.
Secondo principio della termodinamica: entropia, Ciclo di Carnot, Cenni di termodinamica statistica.
Terzo principio della termodinamica: entropia assoluta, energia di gibbs, Cenni di termodinamica statistica.
Gli equilibri di fase e termodinamica della transizione: Potenziali termodinamici e loro derivazione come transformate di Legandre (U,H,F,G). Potenziale chimico gas ideale, Equazione di Gibbs-Helmoltz, Transizioni di fase del primo ordine, equazione di Clausius Clapeyron, diagrammi di fase per componenti puri, regola delle fasi. Grandezze parziali molari, equazione di Gibbs-Duhem.
Proprietà delle miscele: Miscele semplici, Soluzioni ideali, Legge di Raoult, Legge di Henry, potenziale chimico in soluzioni ideali. Proprietà colligative: abbassamento tensione di vapore, abbassamento e innalzamento crioscopico, pressione osmotica.
Equilibrio chimico: grado di avanzamento della reazione, affinità ed energia libera di reazione. Costante di equilibrio, dipendenza dell’equilibrio dalla pressione e dalla temperaura, efetto del catalizzatore, Equilibri eterogenei.
Sistemi elettrochimici: introduzione, potenziale chimico in un campo elettrico, celle galvaniche, pila Daniell, termodinamica delle celle galvaniche.
Cinetica: cinetica chimica, spettrofotometria, velocità di reazione, dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura, teoria degli urti e e dello stato di transizione. Avvicinamento all’equilibrio e cinetica del ripiegamento delle proteine, meccanismi di reazione, rezioni in soluzione, . Catalisi omogenea ed enzimi.
La struttura dei solidi cristallini: concetti base, celle unitarie, strutture cristalline dei solidi, calcolo della densità, polimorfismo e allotropia, sistemi cristallini, materiali cristallini e non cristallini (amorfi), diffrazione ai raggi X: determinazione delle strutture cristalline. Imperfezione nei solidi. Tecniche chimico fisiche di caratterizzazione dei solidi: microsocopia elettronica a scansione e trasmissione. microscopia a forza atomica, spettroscopia EDX, spettroscopia infrarossa e UV-visibile, fisisorbimento di azoto, etc.
