66171 - CHIMICA FISICA CON LABORATORIO M

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente sa fornire modelli razionali per la descrizione quantitativa e l'interpretazione dei fenomeni chimici usando metodi fisico matematici. In questo corso ci si focalizza su fenomeni e proprietà di interesse industriale e applicativo cercando da una parte di sviluppare capacità di collegare le proprietà chimico fisiche con i principi fondamentali e dall'altra di acquisire e affinare capacità di descrizione matematica dei fenomeni stessi. Nella parte di laboratorio lo studente sa sviluppare l'approccio chimico fisico ad alcune tematiche di interesse industriale, in pieno accordo con quanto sviluppato nell'insegnamento e focalizzando l'attività sperimentale sulle proprietà superficiali di sistemi chimico fisici.

Contenuti

Richiami di termodinamica dell'equilibrio. Elementi di teoria della probabilità e teorema di Bayes. Elementi di meccanica statistica. Principio di massima entropia. Termodinamica delle interfacce e delle interfasi(tensioni superficiale e interfacciale per sistemi mono- e multi-componente. eccesso superficiale, surfattanti, equazioni di Young-Laplace e Kelvin, isoterma di Gibbs, bagnabilità di superfici, angolo di contatto, equazione di Young). Adsorbimento. Isoterme di Henry, Langmuir, BET. Chimica fisica dei colloidi (doppio strato elettrico, equazione di Poisson-Boltzmann, modello di Gouy-Chapman, lunghezza di schermo di Debye, modello di Stern). Forze di van der Waals tra molecole e particelle mesoscopiche, modello di Hamaker, misura delle forze superficiali. Superfici solide e loro microscopie (elettroniche TEM e SEM, tunnel STM e AFM, e confocale ottica). Elementi di reologia (tensore degli sforzi, corpi elastici, fluidi newtoniani, viscosità, materiali viscoelastici, equazioni costitutive per fluidi non newtoniani). Equazione della diffusione e fenomeni di trasporto. Modellazione molecular mechanics. Tecniche di simulazione Monte Carlo e molecular dynamics. Simulazione stocastica di cinetiche chimiche. Funzioni di correlazione. Dynamic light scattering.

Testi/Bibliografia

dispense distribuite a lezione.
Franco Battaglia and Thomas F. George, ``Fundamentals in Chemical Physics'', (Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1998).
David Chandler, ``Introduction to Modern Statistical Mechanics'', (Oxford University Press, USA, 1987).
Harold L. Friedman, ``A Course in Statistical Mechanics'', (Prentice Hall, Englewood Cliffs NJ, 1985).
James Sethna, ``Entropy, Order Parameters, and Complexity'', 2nd edition, (Oxford University Press, 2006).
Hans-Juergen Butt, Karlheinz Graf, Michael Kappl, ``Physics and Chemistry of Interfaces'', 2nd edition, (Wiley-VCH, 2006).
Richard Pashley and Marilyn E. Karaman, ``Applied Colloid and Surface Chemistry'', (Wiley, Chichester, 2004).
Michael P. Allen and Dominic J. Tildesley, ``Computer Simulation of Liquids'', (Clarendon Press, Oxford, 1987).
Daan Frenkel and Berend Smit, ``Understanding Molecular Simulation: from Algorithms to Applications'', 2nd edition, (Academic Press, San Diego, 2001).
Andrew R. Leach, ``Molecular Modelling: Principles and Applications'', 2nd edition, (Addison Wesley Longman, Essex, 2001).

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni al calcolatore (laboratorio informatico). L'attività di laboratorio si basa sull'utilizzo del sistema operativo Linux come ambiente di lavoro per eseguire esercitazioni pratiche al calcolatore sulle tecniche di modellazione e simulazione presentate a lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto e orale, discussione quaderno di laboratorio, presentazione e discussione di un articolo scientifico.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e sala computer. Laboratorio sperimentale. Programmi di calcolo. Il corso è una combinazione di lezioni frontali ed esercitazioni pratiche. Risorse: videoproiettore, display interattivo, e sala computer, laboratorio sperimentale, programmi per computer.
La presenza alle lezioni frontali non è obbligatoria, tuttavia l'esecuzione delle esercitazioni pratiche sarà più difficile se lo studente non tiene il passo con gli argomenti trattati a lezione.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Roberto Berardi

Consulta il sito web di Silvia Orlandi