ITIS e Liceo
S. T. E. Molinari Milano- a.s. 2010-11
Triennio Chimica
L'obiettivo principale dell'apprendimento di questa materia č costituito dalla
acquisizione di una metodologia scientifica, cosģ specificata:
- Acquisizione del concetto di modello interpretativo
- Acquisizione del metodo di approccio termodinamico all'analisi
che preveda le seguenti fasi:
1) definizione dell'obiettivo di indagine
2) scelta del sistema o dell'ipotesi del modello di del sistema
3) individuazione dell'ambiente
4) rappresentazione dei fenomeni in termini di interscambi sistema/ambiente
5) scelta dei parametri di controllo
6) correlazione delle variabili mediante equazione di stato
7) elaborazione delle funzioni di stato e loro interpretazione microscopica, in relazione al modello
Ų Libro di testo: S. Pasquetto Chimica fisica Vol. II/III - Zanichelli
Ų Libri per lapprofondimento: Atkins Chimica fisica Zanichelli
Cozzi, Protti, Ruaro Analisi tecnica Vol. A - Zanichelli
Ų Software
Ore previste: 3 ore settimanali 99 ore annuali (33 settimane)
MODULO 0 : PREREQUISITI
|
Contenuti
del modulo |
Obiettivi
specifici del modulo |
|
Unitą 1: 1° e 2° Principio della Termodinamica Ų Richiami dei concetti di calore e lavoro, funzione di stato e di percorso Ų Definizione di energia interna Ų Enunciato del 1° Principio della termodinamica Ų Enunciato del 2° Principio della termodinamica Ų Definizione termodinamica e statistica di entropia Ų Ciclo di Carnot |
Saper: Ų enunciare e applicare la relazione matematica del 1° Principio Ų enunciare e applicare la definizione termodinamica di entropia Ų rappresentare su grafici P/V le trasformazioni di un gas perfetto |
MODULO 1 : EQUILIBRI CHIMICI
|
Contenuti
del modulo |
Obiettivi
specifici del modulo |
|
Unitą 1: Energia libera ed equilibri chimici Ų definizione di energia libera Ų relazione matematica della variazione di G con P e T (dG) Ų isoterma e Isobara di Van't Hoff Ų applicazioni termodinamiche: diagramma di Elingham e di Francis Ų definizione di energia libera molare e potenziale chimico m Ų grado di avanzamento di una reazione, x e grafico G/x |
Saper: Ų enunciare ed applicare la definizione di Energia libera Ų calcolare dalle tabelle DG0 e K eq. Ų prevedere l'evoluzione di un sistema chimico e calcolare le concentrazioni all'equilibrio |
MODULO 2 : EQUILIBRI DI FASE
|
Contenuti
del modulo |
Obiettivi
specifici del modulo |
|
Unitą 1: Sistemi ad un componente Ų Dimostrazione dellequazione di Clapeyron e di Clausius- Clapeyron Ų diagramma di stato a un componente (acqua e anidride carbonica) Ų regola delle fasi (senza dimostrazione) |
Saper: Ų dimostrare lequazione di Clapeyron e di Clausius-Clapeyron Ų rappresentare graficamente le tre curve: l/v, s/v, s/l Ų leggere alcuni diagrammi Ų applicare la regola delle fasi Ų risolvere esercizi applicativi |
|
Unitą 2: Sistemi a due componenti (I parte) Ų pressione di vapore Ų legge di Raoult e Legge di Henry e relativi campi di validitą Ų calcolo del DG di mescolamento e di DS di mescolamento nel caso di gas perfetti ed estrapolazione ai liquidi. Ų Grandezze parziali molari: volume Ų composizione in fase vapore Ų diagramma isobaro di vaporizzazione Ų miscele zeotrope e azeotrope Ų distillazione frazionata. Distillazione azeotropa. Distillazione in corrente di vapore. Distillazione estrattiva Ų equilibrio liquido-gas e legge di Henry |
Saper: Ų descrivere il modello di soluzione ideali da un punto di vista termodinamico Ų enunciare la legge di Raoult e di Henry e precisarne i limiti di validitą Ų costruire dallequazione di Clapeyron, applicando la legge di Raoult e di Dalton, il diagramma isobaro per due liquidi ideali Ų spiegare il principio teorico che č alla base della distillazione frazionata, distillazione azeotropica, distillazione in corrente di vapore, distillazione estrattiva Ų applicare la legge di Henry allequilibrio liquido-gas Ų il significato fisico di grandezza parziale molare |
|
Unitą 3: Proprietą colligative Ų definizione di proprietą colligativa Ų applicazione della legge di Raoult per valutare l'influenza della quantitą di soluto sulla temperatura di ebollizione e solidificazione di una soluzione Ų innalzamento ebullioscopico Ų abbassamento crioscopico Ų pressione osmotica Ų proprietą colligative di soluzione acquose elettrolitiche Ų diagramma di due liquidi parzialmente miscibili |
Saper: Ų definire le proprietą colligative e le caratteristiche delle soluzioni ad esse collegate Ų ricavare la relazione tra labbassamento della pressione di vapore, linnalzamento ebullioscopico, labbassamento crioscopico, la pressione osmotica e la molalitą della soluzione Ų definire il significato di Keb e Kcr Ų interpretare le proprietą colligative mediante la variazione del potenziale chimico del solvente, puro e in soluzione, in funzione della temperatura Ų risolvere esercizi inerenti alle sopracitate relazioni , in particolare calcolare il peso molecolare del soluto e il grado di dissociazione di un elettrolita dalle proprietą colligative |
|
Unitą 4: Sistemi a due componenti (II parte) e a tre componenti Ų diagramma di fase a miscibilitą completa allo stato liquido e completa, parziale e non miscibilitą allo stato solido Ų formazione di un composto Ų equilibrio eutettico e peritettico Ų diagramma ternario triangolare Ų estrazione con solvente parzialmente miscibile |
Saper: Ų leggere il diagramma di stato isobaro di una lega binaria a completa miscibilitą allo stato liquido e completa immiscibilitą, o completa o parziale miscibilitą allo stato solido Ų mettere in relazione la curva di raffreddamento di una miscela binaria immiscibile o completamente miscibile allo stato solido con il relativo diagramma di stato isobaro Ų applicare la regola delle fasi ai diagrammi sopracitati Ų ricavare, dato un diagramma ternario triangolare, la composizione di un sistema rappresentato da un punto P al suo interno Ų leggere un diagramma ternario relativo a tre liquidi di cui due coppie completamente miscibili e una coppia parzialmente miscibile e la relativa applicazione alla tecnica di estrazione con solvente |
MODULO 3 : CINETICA
|
Contenuti
del modulo |
Obiettivi
specifici del modulo |
|
Unitą 1: Nozioni e concetti fondamentali Ų obiettivi dello studio della cinetica di una reazione Ų velocitą di reazione e fattori che la determinano Ų equazione cinetica del 1°, 2°, 0 ordine Ų tempo di dimezzamento Ų ordine e molecolaritą. |
Saper: Ų rappresentare in un grafico concentrazione/tempo, velocitą/tempo l'andamento di una reazione del 1°, 2° e O ordine Ų data una serie di valori sperimentali concentrazione/tempo determinare l'ordine di reazione e la costante specifica Ų la definizione di tempo di dimezzamento e il relativo andamento in funzione dell'ordine di reazione |
|
Unitą 2: Teoria della cinetica delle reazioni Ų distribuzione dellenergia cinetica delle molecole Ų teoria degli urti molecolari efficaci ed equazione di Arrhenius Ų trasformazioni energetiche e teoria del complesso attivato |
Saper: Ų interpretare mediante la teoria degli urti molecolari efficaci i fattori che influenzano la velocitą di reazione e l'equazione di Arrhenius Ų interpretare mediante la teoria del complesso attivato la variazione di energia potenziale in funzione della c.d.r. |
|
Unitą 3: Catalisi Ų i catalizzatori: funzione e loro caratteristiche Ų catalisi omogenea: generalitą ed esemplificazioni Ų catalisi eterogenea: generalitą ed esemplificazioni Ų catalisi enzimatica: peculiaritą degli enzimi Ų cinetica enzimatica: modello di Michaelis-Menten ed enzimi allosterici, legge di Michaelis-Menten ed equazione di Linweawer-Burk. Ų inibizione enzimatica Ų catalisi industriale |
Saper: Ų le proprietą fondamentali dei catalizzatori e il loro meccanismo di azione Ų la distinzione tra catalisi omogenea ed eterogenea Ų elencare gli stadi successivi di catalisi eterogenea Ų quali sono le caratteristiche dei catalizzatori biologici Ų
interpretare
l'andamento della velocitą di reazione enzimatica in funzione della concentrazione
del substrato secondo il modello di Michaelis-Menten
e per un enzima allosterico |
MODULO 4 : ELETTROCHIMICA
|
Contenuti
del modulo |
Obiettivi
specifici del modulo |
|
Unitą 1: Conversione dell'energia
chimica in energia elettrica Ų trasformazione dell'energia chimica in energia elettrica: le celle galvaniche Ų il potenziale dell'elettrodo Ų il potenziale di diffusione Ų lavoro elettrico e spontaneitą delle reazioni Ų espressione del potenziale di un elettrodo: l'equazione di Nernst Ų tipi di elettrodi e relativa simboleggiatura ed espressione del potenziale Ų
calcolo del
potenziale relativo dell'elettrodo: potenziale di riduzione e scala
elettrochimica dei potenziali rappresentazione convenzionale di una cella
galvanica e calcolo teorico della f.e.m. Ų relazione tra la costante di equilibrio e i potenziali standard Ų elettrodi di riferimento e di misura Ų misura della f.e.m. di una pila: potenziometri e voltmetri elettronici (cenni) |
Saper: Ų la funzione e le parti costituenti una cella galvanica Ų l'origine del potenziale dell'elettrodo Ų l'origine del potenziale di diffusione, inconvenienti e rimedi Ų ricavare l'equazione di Nernst Ų applicare l'equazione di Nernst ai vari tipi elettrodi Ų come si misurano i potenziali standard di riduzione Ų come si schematizza una cella galvanica e come si calcola la f.e.m. Ų ricavare dai potenziali standard il valore della Keq Ų le caratteristiche degli elettrodi di riferimento e di misura, le relative schematizzazioni ed espressione del potenziale di riduzione |
|
Unitą 2: Applicazione degli elementi galvanici Ų potenziometria diretta e indiretta Ų titolazioni potenziometriche: definizione campo e condizioni di applicazione Ų curve di titolazione potenziometriche: punto di equivalenza e altri punti notevoli Ų pile a secco e a combustibile |
Saper: Ų calcolare il pH e Kps da misure dirette della f.e.m. Ų come viene condotta una titolazione potenziometrica e le condizioni di applicazione Ų spiegare l'andamento di una curva di titolazione potenziometrica, individuare il punto di equivalenza e calcolare teoricamente il relativo potenziale |
|
Unitą 3: Conversione dell'energia
elettrica in energia chimica Ų celle elettrolitiche e leggi di Faraday Ų tensione teorica minima e tensione pratica di elettrolisi Ų fattori che modificano il voltaggio applicato: caduta ohmica, polarizzazione di concentrazione e sovratensione o polarizzazione cinetica Ų ordine di scarica catodica e anodica, la codeposizione |
Saper: Ų la funzione e le parti costituenti una cella elettrolitica Ų applicare le leggi di Faraday Ų calcolare la tensione teorica minima Ų quale č l'origine della caduta ohmica, della polarizzazione di concentrazione e della sovratensione Ų spiegare come i fattori sopracitati modificano la tensione minima da applicare Ų data una soluzione acquosa con pił sostanze ossidabili e riducibili prevedere lordine di scarica anodica e catodica |
|
Unitą 4: Applicazioni industriali Ų raffinazione elettrolitica del rame Ų preparazione della soda caustica Ų accumulatori |
Saper: Ų descrivere la raffinazione elettrolitica del rame Ų descrivere la preparazione della soda caustica con cella a diaframma e cella a mercurio |
|
Unitą 5: Conduttivitą delle soluzioni
degli elettroliti Ų grandezze fisiche principali: conduttanza, conduttanza specifica, conduttanza equivalente, conduttanza equivalente limite Ų legge dell'indipendente mobilitą degli ioni (legge di Kolrausch) Ų equazione di Arrehenius e di Ostwald e relativi limiti di validitą Ų titolazioni conduttometriche Ų numero di trasporto e determinazione della conduttanza equivalente ionica |
Saper: Ų definire le seguenti grandezze fisiche, le relative unitą di misura e da quali fattori dipendono: conduttanza, conduttanza specifica, conduttanza equivalente e conduttanza equivalente limite Ų come si determina la conduttanza equivalente limite per gli elettroliti forti e gli elettroliti deboli (legge di Kohlraush) Ų applicare l'equazione di Arrhenius e di Ostwald per il calcolo del grado di dissociazione e costante di dissociazione di un elettrolita debole Ų spiegare il grafico per la titolazione conduttimetrica acido forte-base forte e acido debole-base forte Ų calcolare la conduttanza equivalente ionica limite dai numeri di trasporto |
Se il livello della classe lo consente potranno essere affrontati i seguenti argomenti:
Ų equilibri di ripartizione: assorbimento cromatografico, estrazione con solventi e ripartizione
Ų principi generali della voltametria: polarografia
Ų termodinamica statistica: calcolo della probabilitą matematica (P), macrostati e microstati e probabilitą termodinamica (W), equazione di Boltzmann e andamento statistico in funzione della temperatura, dispersione probabilitą e stabilitą ( orbitali degeneri risonanza e delocalizzazione ), equilibrio chimico ed equazione statistica di Boltzmann
Modalitą di verifica
Le verifiche sia formative sia sommative saranno effettuate secondo le seguenti tipologie:
Ų quesiti a risposta singola
Ų problemi a soluzione rapida
Modalitą di recupero ed approfondimento
|
Recupero/Sostegno |
|
Approfondimento |
|
Curriculare |
Extracurriculare |
Curriculare |
|
N° ore Recupero in itinere mediante esercizi in classe |
N° ore Metodo (1) |
N° ore Metodo (2) |
Metodo (1): riproporre gli stessi argomenti con modalitą diverse, organizzando specifiche attivitą per gruppi, assegnando esercizi personalizzati, strutturando corsi di recupero e sostegno.
Metodo (2): sviluppare progetti individuali e di gruppo, partecipare a concorsi, elaborare tesine, sviluppare ricerche per larea di progetto, proporre letture supplementari e partecipazione a conferenze e seminari.