Chimica Fisica 1 Modulo A Chimica e Chimica Industriale Dario Bressanini .

Chimica Fisica 1 Modulo AChimica Fisica 1 Modulo A

Chimica e Chimica IndustrialeChimica e Chimica Industriale

Dario BressaniniDario Bressanini

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© Dario Bressanini 2

InformazioniInformazioni Laureato a Milano. Dottorato a MilanoLaureato a Milano. Dottorato a Milano

Corsi diCorsi di Chimica Fisica 1 (Modulo A)Chimica Fisica 1 (Modulo A) I annoI anno

PROPEDEUTICOPROPEDEUTICO Programmazione e SimulazioneProgrammazione e Simulazione 3 Crediti 3 Crediti III annoIII anno

(Linguaggio C)(Linguaggio C)

Chimica Fisica degli alimentiChimica Fisica degli alimenti 7 Crediti 7 Crediti II anno sp.II anno sp.

Ricevimento: Tel. 031-3286622 Ricevimento: Tel. 031-3286622 [email protected] Via Lucini 3 - ComoVia Lucini 3 - Como

mailto:[email protected]


OrarioOrario

Martedì Martedì 9-12 9-12 2.12.1

Mercoledì 9Mercoledì 9-11-11 2.12.1


Struttura del CorsoStruttura del Corso

Lezione con slides powerpointLezione con slides powerpoint scaricabili dascaricabili da

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Esercitazioni con la Dr.ssa Esercitazioni con la Dr.ssa Silvia TarascoSilvia Tarasco

Generalmente il martedì (non tutte le settimane)Generalmente il martedì (non tutte le settimane)

Alcuni argomenti extraAlcuni argomenti extra Correlati alla termodinamica, Correlati alla termodinamica, ma non strettamente materia di esamema non strettamente materia di esame

Anche su vostra richiestaAnche su vostra richiesta


EsameEsame

Compito scritto + orale max 2 settimaneCompito scritto + orale max 2 settimane 2 Appelli tra giugno e luglio2 Appelli tra giugno e luglio 1 appello a settembre1 appello a settembre 1 appello a febbraio1 appello a febbraio NONNON ci saranno altri appelli ci saranno altri appelli

Lo scritto è valido solo per un appelloLo scritto è valido solo per un appello

Contribuisce al voto finaleContribuisce al voto finale


Consigli in ordine sparsoConsigli in ordine sparso La matematica e’ La matematica e’ fondamentalefondamentale ... ma non è sufficiente! ... ma non è sufficiente!

La Teoria e’ La Teoria e’ indispensabileindispensabile per passare lo scritto. per passare lo scritto.

… … IMPARATE A STUDIARE … IMPARATE A STUDIARE …

Fate degli esercizi. Rifate gli esercizi fatti a lezioneFate degli esercizi. Rifate gli esercizi fatti a lezione

Se qualche cosa non è chiara Se qualche cosa non è chiara CHIEDETECHIEDETE!! Prof. Bressanini: teoriaProf. Bressanini: teoria Dr.ssa Tarasco: eserciziDr.ssa Tarasco: esercizi

Studiate con regolarità. Studiate con regolarità. NONNON rimanete indietro. rimanete indietro.

Fissatevi una media da mantenere.Fissatevi una media da mantenere.


Libri di TestoLibri di Testo

Atkins:Physical Chemistry6th edition




Spunti e Spunti e Materiale Materiale SupplementareSupplementare

BibliotecaBiblioteca

World Wide WebWorld Wide Web La vita di tutti i giorni….La vita di tutti i giorni….

(giornali, TV, fumetti, pubblicita’...)(giornali, TV, fumetti, pubblicita’...)


Le Basi Della ChimicaLe Basi Della Chimica


Le Basi Della ChimicaLe Basi Della Chimica

Cinetica, SpettroscopiaCinetica, Spettroscopia Complementi di Chimica FisicaComplementi di Chimica Fisica III annoIII anno

Meccanica Quantistica e Termodinamica StatisticaMeccanica Quantistica e Termodinamica Statistica Chimica FisicaChimica Fisica II annoII anno

TermodinamicaTermodinamica Chimica Fisica 1 Modulo AChimica Fisica 1 Modulo A I annoI anno


Requisiti di MatematicaRequisiti di Matematica Risoluzione di equazioni. Proprieta’ delle funzioni Risoluzione di equazioni. Proprieta’ delle funzioni

elementari (potenze, logaritmi, esponenziali)elementari (potenze, logaritmi, esponenziali)

Capacita’ di tracciare grafici a partire da funzioniCapacita’ di tracciare grafici a partire da funzioni

Calcolo differenziale in una variabileCalcolo differenziale in una variabile DerivateDerivate Differenziali Differenziali IntegraliIntegrali

Calcolo delle derivate parzialiCalcolo delle derivate parziali


Natura e MatematicaNatura e Matematica

“il Grande libro della Natura e’ scritto nel linguaggio della matematica, e non possiamo capirla se prima non ne capiamo i simboli“

Galileo Galilei

“il Grande libro della Natura e’ scritto nel linguaggio della matematica, e non possiamo capirla se prima non ne capiamo i simboli“

Galileo Galilei

“In science, there is only physics; all the rest is stamp collecting”

Ernest Rutherford

“In science, there is only physics; all the rest is stamp collecting”

Ernest Rutherford


Chimica e MatematicaChimica e Matematica

“The underlying physical laws necessary for the mathematical theory of a large part of physics and the whole of chemistry are thus completely known, and the difficulty is only that the exact application of these equations leads to equations much too complicated to be soluble”

P.A.M. Dirac - 1929

“The underlying physical laws necessary for the mathematical theory of a large part of physics and the whole of chemistry are thus completely known, and the difficulty is only that the exact application of these equations leads to equations much too complicated to be soluble”

P.A.M. Dirac - 1929

"We are perhaps not far removed from the time, when we shall be able to submit the bulk of chemical phenomena to calculation”

Joseph Louis Gay-Lussac - 1808

"We are perhaps not far removed from the time, when we shall be able to submit the bulk of chemical phenomena to calculation”

Joseph Louis Gay-Lussac - 1808


Scienze e MatematicaScienze e Matematica1700 – Fisica Classica1800 – Elettromagnetismo1800 – Termodinamica1900 – Meccanica Quantistica1940 – Chimica1970 – Biologia1980 – Economia

1700 – Fisica Classica1800 – Elettromagnetismo1800 – Termodinamica1900 – Meccanica Quantistica1940 – Chimica1970 – Biologia1980 – Economia

Every attempt to employ mathematical methods in the study of chemical questions must be considered profoundly irrational and contrary to the spirit of chemistry… If mathematical analysis should ever hold a prominent place in chemistry – an aberration which is happily almost impossible – it would occasion a rapid and widespread degeneration of that science.

Auguste Compte

Every attempt to employ mathematical methods in the study of chemical questions must be considered profoundly irrational and contrary to the spirit of chemistry… If mathematical analysis should ever hold a prominent place in chemistry – an aberration which is happily almost impossible – it would occasion a rapid and widespread degeneration of that science.

Auguste Compte

Non tutti la pensavano alla stessa maniera …Non tutti la pensavano alla stessa maniera …


La Chimica FisicaLa Chimica Fisica Termodinamica ClassicaTermodinamica Classica Termodinamica StatisticaTermodinamica Statistica Meccanica Quantistica, struttura Atomica e MolecolareMeccanica Quantistica, struttura Atomica e Molecolare ElettrochimicaElettrochimica Cinetica Chimica Cinetica Chimica (velocita’ delle reazioni)(velocita’ delle reazioni)

SpettroscopiaSpettroscopia (IR, UV, NMR, X, EPR, Laser…)(IR, UV, NMR, X, EPR, Laser…)

Chimica ComputazionaleChimica Computazionale (simulazioni al calcolatore)(simulazioni al calcolatore)

La Chimica Fisica fornisce anche un supporto agli altri La Chimica Fisica fornisce anche un supporto agli altri settori della chimica (organica, analitica, etc.) sia a livello settori della chimica (organica, analitica, etc.) sia a livello concettuale (es. concettuale (es. OrbitaliOrbitali) che di tecniche sperimentali (es. ) che di tecniche sperimentali (es. NMR, IR, etc.)NMR, IR, etc.)


Sviluppi attuali della Sviluppi attuali della Chimica FisicaChimica Fisica

Sviluppo e utilizzo di nuove spettroscopie (Laser, NMR 2D,…)Sviluppo e utilizzo di nuove spettroscopie (Laser, NMR 2D,…) Calcoli teorici Calcoli teorici ab initioab initio di proprieta’ di atomi e molecole di proprieta’ di atomi e molecole Predizione di reazioniPredizione di reazioni ““design” di reazioni chimiche organichedesign” di reazioni chimiche organiche Progettazione di farmaciProgettazione di farmaci Astrochimica. Paleochimica. Chimica atmosferica (buco Astrochimica. Paleochimica. Chimica atmosferica (buco

dell’ozono, Effetto serra,…)dell’ozono, Effetto serra,…) Predizione di proprieta’ di liquidi e solidi. “material design”Predizione di proprieta’ di liquidi e solidi. “material design” Concettuale: Cosa sono le molecole? Cosa e’ un legame? Concettuale: Cosa sono le molecole? Cosa e’ un legame?

Esistono gli atomi nelle molecole?Esistono gli atomi nelle molecole?


Che cos’è una molecola?Che cos’è una molecola?

HH22 CC33 c-Cc-C33H H CC55 CC55H H CC66H H CHCH33CC33N N CHCH22CHOH CHOH

AlF AlF CC22HH l-Cl-C33H H CC44HH l-Hl-H22CC44 CHCH22CHCN HCOOCHCHCN HCOOCH33

CHCH22OHCHOOHCHO

AlCl AlCl CC22OO CC33N N CC44SiSi CC22HH44 CHCH33CC22H H CHCH33COOH? COOH?

CC22 CC2S2S CC33O O l-Cl-C33HH22 CHCH33CNCN HCHC55N N CC77H HCOH HCO CH2D+ CH2D+

CH CH CHCH22 CC33S S c-Cc-C33HH22 CHCH33NC NC HCOCHHCOCH33 HH22CC66 CHCH44 CH3SHCH3SH

CH+ CH+ HCNHCN CC22HH22 CHCH22CNCN CHCH33OHOH NHNH22CHCH33 CNCN

c-Cc-C22HH44O O HC3NH+ HC3NH+ HC2CHOHC2CHO

COCO HCOHCO++ HCCN HCCN HCHC33NN NH NH22CHO CHO

COCO++ HCS+HCS+ HCNH+ HCNH+ HC2NC HC2NC C C55N N

CP CP HOC+HOC+ HNCOHNCO HCOOHHCOOH

CSi CSi HH22OO HNCS HNCS H2CHNH2CHN

HCl HCl HH22SS HOCO+ HOCO+ H2C2OH2C2O

KCl KCl HNCHNC HH22COCO H2NCNH2NCN

NHNH HNOHNO H2CN H2CN HNC3HNC3

NO NO MgCNMgCN HH22CSCS SiH4SiH4

Molecole presenti in comete, nebulose, spazio interstellare…


La TermodinamicaLa Termodinamica

E’ alla base della ChimicaE’ alla base della Chimica

E’ la prima E’ la prima teoriateoria assiomaticaassiomatica completa che studiate completa che studiate

A theory is the more impressive the greater the simplicity of its premises, the more different are the kinds of things it relates, and the more extended is its range of applicability. Therefore, the deep impression which classical thermodynamics made upon me. It is the only physical theory of universal content which I am convinced, that within the framework of applicability of its basic concepts, will never be overthrown.

Albert Einstein

A theory is the more impressive the greater the simplicity of its premises, the more different are the kinds of things it relates, and the more extended is its range of applicability. Therefore, the deep impression which classical thermodynamics made upon me. It is the only physical theory of universal content which I am convinced, that within the framework of applicability of its basic concepts, will never be overthrown.

Albert Einstein


Termodinamica ChimicaTermodinamica Chimica Il nostro approccio segue la termodinamica “classica”, Il nostro approccio segue la termodinamica “classica”,

sviluppata da Gibbs, Maxwell, Helmoltz, Kelvin, sviluppata da Gibbs, Maxwell, Helmoltz, Kelvin,

Clausius e altri, con in più l’assioma Clausius e altri, con in più l’assioma dell’esistenza degli dell’esistenza degli

atomi e delle molecoleatomi e delle molecole..

Partiamo dalle proprieta’ dei Gas e arriviamo Partiamo dalle proprieta’ dei Gas e arriviamo

all’equilibrio chimicoall’equilibrio chimico..

Studiamo le proprieta’ della materia, lo Studiamo le proprieta’ della materia, lo scambio di scambio di

energiaenergia e la e la spontaneitaspontaneita’ delle ’ delle trasformazionitrasformazioni..


Termodinamica ChimicaTermodinamica Chimica Enunceremo esplicitamente gli Enunceremo esplicitamente gli assiomiassiomi su cui è su cui è

costruitacostruita

Utilizzeremo esempi dalla vita di tutti i giorni per Utilizzeremo esempi dalla vita di tutti i giorni per

spiegare concetti termodinamici (... e diventerete anche spiegare concetti termodinamici (... e diventerete anche

cuochi/cuoche migliori cuochi/cuoche migliori ))

Studieremo la Termodinamica dei sistemi in Studieremo la Termodinamica dei sistemi in equilibrioequilibrio


RumfordRumford

17821782

CarnotCarnot

1820’s1820’s

Joule, Kelvin, ClausiusJoule, Kelvin, Clausius

1840’s1840’s-60’s-60’s

HelmholtzHelmholtz

18821882

`

GibbsGibbs

1880’s-90’s1880’s-90’s

CaratheodoryCaratheodory

19091909

OnsagerOnsager

1930’s1930’s

SlaterSlater

19391939

PrigoginePrigogine

1950’s1950’s

Katchalsky&Katchalsky&CurranCurran

Broecker&Broecker&OversbyOversby

1960’s-70’s1960’s-70’s

MitchellMitchellCollinsCollinsHoulsbyHoulsby

1970’s,80’s,90’s1970’s,80’s,90’s

TruesdellTruesdellColemanColeman

NollNoll

1950’s-60’s1950’s-60’s

BowenBowen

19801980

Sviluppo della Sviluppo della TermodinamicaTermodinamica


La Termodinamica La Termodinamica intorno a noiintorno a noi


Importanza della Importanza della TermodinamicaTermodinamica

La Termodinamica e’ La Termodinamica e’ necessarianecessaria se si vuole discutere di: se si vuole discutere di: Global WarmingGlobal Warming Effetto SerraEffetto Serra Protocollo di KyotoProtocollo di Kyoto InquinamentoInquinamento Energia pulite (???), alternative, rinnovabili,…Energia pulite (???), alternative, rinnovabili,… ……

Vorrei che nei parlamenti entrasse qualche politico che chiacchierasse di meno ma conoscesse bene la termodinamica

Tullio Regge, La Repubblica 6/15/2001

Vorrei che nei parlamenti entrasse qualche politico che chiacchierasse di meno ma conoscesse bene la termodinamica

Tullio Regge, La Repubblica 6/15/2001


Una Buona Teoria Una Buona Teoria ScientificaScientifica

Spiega i difetti delle teorie precedentiSpiega i difetti delle teorie precedenti e le inglobae le ingloba

Ha caratteristiche predittiveHa caratteristiche predittive

Spiega fenomeni complessi in termini di fenomeni più Spiega fenomeni complessi in termini di fenomeni più

semplici (in chimica, fenomeni atomici e molecolari)semplici (in chimica, fenomeni atomici e molecolari)

È elegante e semplice (Rasoio di Occam)È elegante e semplice (Rasoio di Occam)

"The great tragedy of Science - the slaying of a beautiful hypothesis by an ugly fact."

T.H. Huxley

"The great tragedy of Science - the slaying of a beautiful hypothesis by an ugly fact."

T.H. Huxley


Rasoio di OccamRasoio di Occam

Entia non sunt multiplicanda Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatempraeter necessitatem

William van Occam (1290-1349)William van Occam (1290-1349)

Spiegazioni piu’ semplici dello Spiegazioni piu’ semplici dello stesso fenomeno sono da preferire stesso fenomeno sono da preferire a spiegazioni piu’ complicate.a spiegazioni piu’ complicate.


EsempiEsempi

Meccanica Classica NewtonianaMeccanica Classica Newtoniana Meccanica QuantisticaMeccanica Quantistica Relativita’ SpecialeRelativita’ Speciale Relativita’ GeneraleRelativita’ Generale Elettrodinamica QuantisticaElettrodinamica Quantistica GUT ?GUT ?

Astrologia e OroscopiAstrologia e Oroscopi

OmeopatiaOmeopatia

Cristalloterapia, Fiori di Bach, …Cristalloterapia, Fiori di Bach, …

……??


Evoluzione della ScienzaEvoluzione della Scienza

““Ho mal d’orecchioHo mal d’orecchio””

2000 BC2000 BC “ “Tieni, Succhia questa radice miracolosaTieni, Succhia questa radice miracolosa””

10001000 ADAD “ “QuellaQuella radice e’ veleno. Recita questa preghieraradice e’ veleno. Recita questa preghiera””

18501850 ADAD “ “Questa preghiera e’ superstizione.Questa preghiera e’ superstizione. Bevi questa pozione Bevi questa pozione””

19401940 ADAD “ “Questa pozione e’ veleno. Ingoia questa pillolaQuesta pozione e’ veleno. Ingoia questa pillola””

19851985 ADAD “ “Questa pillola non funziona.Questa pillola non funziona. Prendi questo antibiotico Prendi questo antibiotico””

20002000 ADAD “ “ Questo antibiotico non e’ Biologico e Naturale. Questo antibiotico non e’ Biologico e Naturale. Tieni, succhia questa radice biodinamica Tieni, succhia questa radice biodinamica””

Chimica Fisica 1 Modulo A Chimica e Chimica Industriale Dario Bressanini .

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