Ateneo - UPO

Attraverso esercitazioni di laboratorio verranno applicati i fondamenti delle spettroscopie IR e UV-Vis, della teoria dei gruppi e della cinetica delle reazioni chimiche. Per informazioni più dettagliate si faccia riferimento al “Programma esteso”.

P.W. Atkins, J. Paula, J. Keeler, “Chimica Fisica", Zanichelli, Bologna (VI edizione italiana);
Collana SCHAUM "Teoria e problemi di Chimica Fisica" - ETAS Libri

L’obiettivo di questo modulo è quello di permettere agli studenti di applicare le nozioni fondamentali riguardanti la cinetica delle reazioni chimiche e i fondamenti delle spettroscopie ottiche a problemi reali, attraverso alcune esperienze di laboratorio. Tali esperienze permetteranno agli studenti di acquisire le conoscenze necessarie e la capacità di utilizzare gli strumenti di normale dotazione presso i laboratori chimici, come spettrofotometro UV-Visibile e spettrofotometro FT-IR.
Abilità comunicative: i risultati delle esperienze verranno dapprima discussi in modo collegiale con gli studenti e poi dovranno essere descritti in una relazione che gli studenti dovranno consegnare e discutere in sede di esame. Le abilità comunicative saranno inoltre stimolate attraverso la stesura del quaderno di laboratorio.
Questo permetterà di acquisire le necessarie abilità comunicative e di acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti sperimentali affrontati nel corso, nonché scrivere relazioni sull'attività di laboratorio e interpretare i risultati degli esperimenti fatti.
Autonomia di giudizio: gli studenti saranno stimolati ad analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni.
Capacità di apprendimento: sarà stimolata la capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiori e per un aggiornamento continuo.

E’ necessario avere acquisito gli argomenti trattati nei corsi di Chimica-Fisica I e Chimica-Fisica II.

Lezioni introduttive alle esperienze pratiche di laboratorio, per richiamare le basi chimico-fisiche necessarie per comprendere le procedure e commentare i risultati. Durante le lezioni introduttive saranno spiegate nel dettaglio gli esperimenti che gli studenti dovranno fare in laboratorio. Lo studente dovrà compilare un quaderno di laboratorio e lavorerà in gruppi (formati da due o al massimo tre studenti) sia per lo svolgimento delle esperienze pratiche che per la preparazione della relazione scritta finale. La capacità di apprendimento e l’autonomia di giudizio sarà insegnata attraverso una discussione collegiale dei risultati ottenuti durante il laboratorio.

Un primo livello di controllo dell'apprendimento viene fatto sulla base di una discussione dei dati ottenuti durante la quale gli studenti illustrano le esperienze realizzate in laboratorio e ne commentano in modo critico i risultati. Questo viene fatto a conclusione di ogni specifico argomento trattato. Un controllo ulteriore viene fatto sulla base di una relazione scritta.

L'esame finale comprenderà la discussione di una relazione di un'esperienza di laboratorio e la verifica dell'apprendimento delle basi teoriche della disciplina.
La frequenza del corso di laboratorio è obbligatoria. E’ richiesto allo studente di compilare un quaderno di laboratorio per sviluppare l’abilità di descrivere un’esperienza svolta e raccogliere dati in modo corretto. Lo studente dovrà inoltre produrre una relazione scritta contenente un’analisi critica dei risultati ottenuti nelle esperienze per sviluppare la capacità di trarre conclusioni dalle esperienze effettuate e le abilità comunicative.
Il giudizio finale si baserà sulla valutazione della relazione scritta e su una prova orale composta da 4 domande, di cui due saranno relative alla discussione di due delle esperienze descritte nella relazione, una verterà sulle basi teoriche (illustrate a lezione) di una delle esperienze svolte, ed una sarà relativa ai principi di funzionamento di uno degli strumenti oppure tecniche usate in laboratorio.
Questa modalità d’esame permette di valutare la capacità di apprendimento, l’abilità di applicarle a casi reali, la capacità di raccogliere e di analizzare criticamente i risultati ottenuti, le abilità comunicative nell’esporre il lavoro svolto.
Per superare la prova lo studente dovrà almeno dimostrare di conoscere ed aver compreso le nozioni di base e le loro applicazioni in laboratorio. L’eccellenza viene raggiunta valutando anche la capacità dello studente di ragionare su argomenti simili a quelli proposti a lezione.
Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.

Parte introduttiva: Verranno analizzati gli aspetti fondamentali della cinetica delle reazioni chimiche. Verranno illustrate le leggi che regolano la velocità delle reazioni chimiche facendo riferimento ad alcune reazioni semplici. Verranno inoltre discusse le leggi relative a reazioni più complesse, con particolare riferimento agli effetti causati dalla presenza di un catalizzatore. Verranno inoltre presentate le modalità di risoluzione di esercizi di cinetica chimica. Parte di Laboratorio: Le esperienze di laboratorio riguarderanno l'uso delle tecniche spettroscopiche IR e UV-Visibile i cui fondamenti saranno richiamati in una lezione introduttiva. Saranno registrati gli spettri roto-vibrazionali di molecule semplici in fase gas (HCl e CO) dalla cui analisi e applicazione dei modelli del rotatore rigido e distorto, oltre che dell’oscillatore armonico, saranno ricavati i momenti di inerzia e le distanze di legame delle molecule. Inoltre, verrà seguita, con l'ausilio delle diverse spettroscopie, la cinetica di una reazione catalizzata in fase omogenea.
Sarà inoltre illustrato agli studenti come redigere in modo efficace relazioni scientifiche e il quaderno di laboratorio e sarà illustrato come utilizzare il materiale didattico per un ulteriore approfondimento.

Conoscenza e comprensione: Conoscenza di base dei metodi spettrofotometrici IR e UV-Vis e basi di cinetica chimica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: abilità di raccogliere dati in modo corretto e di tenere un quaderno di laboratorio; abilità di applicare le conoscenze teoriche all’esecuzione e comprensione degli esperimenti di laboratorio e all’interpretazione dei risultati ottenuti.
Autonomia di giudizio: capacità di analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni.
Abilità comunicative: abilità di relazionare sul lavoro svolto (e più in generale su argomenti chimico-scientifici) in maniera precisa, concisa e chiara, sia per iscritto che oralmente. Capacità di redigere in modo efficace la relazione finale e il quaderno di laboratorio. Acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico.
Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiori e per un aggiornamento continuo.
La capacità di apprendimento viene seguita a lezione tramite la discussione delle esperienze svolte in laboratorio e viene valutata in sede di esame tramite la discussione delle relazione prodotte dallo studente.