ITIS e Liceo
S. T. “E. Molinari “ – Milano- a.s. 2010-11
Triennio Chimica
OBIETTIVI
DISCIPLINARI GENERALI
Alla fine del corso di chimica fisica del quarto anno lo studente deve avere acquisito conoscenze relative alle proprietà dei sistemi nei diversi stati di aggregazione, operando passaggi fra aspetti macroscopici e microscopici, effettuando misure e applicando leggi e modelli. Deve saper discutere ed effettuare calcoli sulle trasformazioni fisiche e chimiche dei sistemi, attraverso lo studio delle funzioni termodinamiche, applicando i principi della termodinamica classica e dandone spiegazione a livello microscopico, applicando perciò tutte le conoscenze acquisite nei corsi paralleli di chimica e matematica. Lo studio delle condizioni di equilibrio comincerà in quarto anno con gli equilibri di fase. Lo studente deve possedere un adeguato linguaggio specifico e la capacità di discutere dei contenuti del corso anche in relazione ad altre discipline.
Risorse
· Libro di testo: S. Pasquetto ,L. Patrone – “ Chimica Fisica” vol 2°- Zanichelli Ed.
· Software: Programmi disponibili in Istituto
· Laboratorio: Esperienze su stati di aggregazione , termochimica, cinetica, equilibrio
Tempi
del percorso formativo
Ore previste: tre ore settimanali 99 ore annuali (33 settimane)
Modalità di verifica e di recupero: se non diversamente specificato, le verifiche avvengono per mezzo di interrogazioni orali, esercitazioni scritte.
Recupero curricolare
Contenuti
e obiettivi disciplinari del modulo (preventivati/sviluppati)
1° Modulo
: Stati di aggregazione - stato
solido
Tempi di realizzazione
10 ore (settembre )
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Contenuti e attività didattiche svolte
nel modulo |
Obiettivi specifici del modulo |
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Curve di riscaldamento e stato solido, isotropia e anisotropia Legami chimici: teoria V.B. e O.M. Teoria delle bande nei solidi Conducibilità elettrica Indagine RX, reticoli Tipi di solidi e loro proprietà Allotropia e Polimorfismo Cenni su superfici e catalisi eterogenea Lezioni frontali, software |
Nozioni, conoscenza del modello e proprietà |
Modalità di verifica e di recupero
Verifiche orali
2° Modulo
: Stati di aggregazione - stato liquido
Tempi di realizzazione
10ore (ottobre)
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Contenuti e attività didattiche svolte
nel modulo |
Obiettivi specifici del modulo |
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Modello nei liquidi Viscosità , dipendenza dalla temperatura, misure Tensione superficiale, dipendenza dalla temperatura, misure Lezioni frontali Laboratorio: caratterizzazione di un liquido puro ( densità , viscosità , viscosità e temperatura,indice di rifrazione, confronto con dati tabulati) |
Sapere definizioni, nomenclatura e uso del linguaggio simbolico, calcoli quantitativi |
3° Modulo
: Stati di aggregazione – stato gassoso
Tempi di realizzazione
15ore (ottobre-dicembre)
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Parametri di stato ,unità di misura, equazione di stato per gas a comportamento ideale e trasformazioni ,rappresentazione grafica e interpretazione mediante il modello dei gas. Miscele gassose : pressini parziali, composizione percentuale massa molare media. Dissociazione gassosa: grado di dissociazione, reazioni di equilibrio ed espressione della costante di equilibrio. Gas a comportamento reale: fattore di compressibilità , pressione e temperatura. Equazione di Van der Waals. Liquefazione dei gas: diagramma di Andrews e valori critici. Pressione di vapore e temperatura, equazione di Clausius- Clapeyron Teoria cinetica dei gas: equazione di Clausius- Kronig, teorema dell’equipartizione dell’energia,calori specifici e temperatura Lezioni frontali e software |
Saper effettuare semplici calcoli relativi a trasformazioni su gas ed equilibri in fase gassosa. Saper discutere a livello chimico fisico e matematico leggi e grafici |
4° Modulo
: Termodinamica chimica – introduzione e Primo principio della T.
Tempi di realizzazione
10ore (gennaio)
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Scopo della termodinamica, sistemi T. e loro classificazione , parametri di stato , funzioni di stato e non, trasformazioni spontanee e quasi statiche. Il lavoro, l’esperienza di Joule e la definizione di energia interna e di calore. Calore specifico. Scambio termico. Enunciato del Primo Principio, sua formulazione, convenzioni sui segni. Definizione di entalpia Lezioni frontali |
Conoscenza del linguaggio specifico, comprensione ed esposizione dei concetti, uso adeguato degli strumenti matematici |
5° Modulo
: Applicazioni del Primo Principio a trasformazioni fisiche di sostanze
pure
Tempi di realizzazione
10ore (febbraio)
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Trasformazioni reversibili e spontanee su gas ideali, calcolo di parametri e funzioni termodinamiche nei due casi , e loro confronto ,rappresentazioni grafiche. Passaggi di fase di sostanze pure e variazioni delle funzioni T. |
Descrizione dei fenomeni, previsione delle variazioni di parametri e funzioni , calcoli |
6° Modulo
: Applicazione del Primo Principio a reazioni chimiche - Termochimica
Tempi di realizzazione
10 ore (febbrai-marzo)
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Reazioni eso ed endotermiche, misure di calore di reazione QP e QV , DE e DH. Funzioni di stato e legge di Hess . Reazioni di formazione e stato standard. Entalpia di reazione e temperatura Energia di legame . Lezioni frontali Laboratorio: verifica della legge di Hess |
Conoscenza di concetti ed esecuzione di calcoli , previsione qualitativa del calore di reazione |
7° Modulo
:Il Secondo principio, il Terzo principio della Termodinamica, l’energia libera
Tempi di realizzazione
20 ore (marzo-aprile)
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Spontaneità delle trasformazioni in sistemi isolati. Definizione statistica e termodinamica della funzione entropia S. Equivalenza dei due approcci. Entropia del sistema e dell’ambiente. Bilancio entropico ed enunciato del 2° Principio. Applicazione a trasformazioni fisiche (gas ideali e passaggi di stato) reversibili e spontanee. Applicazione a reazioni chimiche: terzo principio ed entropia standard. Variazione di entropia e temperatura. Dal criterio entropico all’energia libera. Sua definizione e campo di spontaneità in funzione della temperatura . Rappresentazione grafica. |
Concetti, esemplificazioni su sistemi di comune osservazione, previsione di spontaneità,calcoli relativi |
8° Modulo
:Equilibri di fase in sistemi ad un componente puro
Tempi di realizzazione
15 ore (aprile-maggio)
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Curve di riscaldamento e loro interpretazione L’energia libera , l’equazione di Clapeyron e di Clausius Clapeyron. Sistemi eterogenei e regola delle fasi Diagramma di stato dell’acqua Proprietà colligative delle soluzioni Lezioni frontali |
Concetti, esemplificazioni , calcoli relativi |