Università degli studi dell'Insubria

CHIMICA FISICA I (MODULO B)

A.A. di erogazione 2017/2018

Laurea triennale in CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE
 (A.A. 2016/2017)

Docenti

CORONGIU GIORGINA
Anno di corso: 
2
Crediti: 
9
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
90

Questo insegnamento è composto da:

Poiché tutti gli insegnamenti di chimica riguardano molecole e loro proprietà, obbiettivo di questo corso è di insegnare in modo semplice, a studenti del secondo anno del corso di Laurea Triennale in Chimica, concetti e metodi di chimica fisica (meccanica quantistica e spettroscopia molecolare) che sono alla base di tutte le discipline chimiche. Scopo del corso è quello di fornire una visione razionale della struttura e proprietà di atomi e molecole e di garantire l’acquisizione da parte degli studenti della basi necessarie per una eventuale laurea magistrale.

Corso di Chimica Generale e conoscenze di base dei Corsi di Matematica e Fisica del primo anno.

Introduzione alla meccanica quantistica. Il corpo nero. Effetto fotoelettrico. Spettro dell’atomo di idrogeno. Atomo di Bohr. Dualità onda-particella. Principio di indeterminazione di Heisenberg. L’equazione di Schrödinger. Operatori. Funzioni d’onda. Autovalori e autofunzioni. Valori medi. Principio di sovrapposizione. Postulati della meccanica quantistica. Particella libera. Particella nella scatola mono-dimensionale. Particella nella scatola tri-dimensionale. Teoria dell’elettrone libero. L’oscillatore armonico classico. Oscillatore armonico quanto-meccanico. Effetto Tunnel. Rotore libero. Molecola diatomica rigida. Momento angolare. Atomo di idrogeno e sistemi idrogenoidi: energia, funzioni d’onda e densità di probabilità, funzioni radiali e angolari. Effetto Zeeman. Spin elettronico e operatori di spin. Teorema variazionale e metodo perturbativo. Atomo di elio: stato fondamentale e stati eccitati. Principio di esclusione di Pauli. Atomi a molti elettroni. Tavola periodica e principio di Aufbau. Proprietà atomiche. Potenziali di ionizzazione e affinità elettronica. Term Symbols e configurazioni elettroniche. Regole di Hund. Spettri atomici e regole di selezione. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Metodo del legame di valenza per la molecola di idrogeno; orbitali ibridi e strutture di risonanza in molecole poli-atomiche. Metodo dell’orbitale molecolare. Lo ione della molecola di idrogeno: energia e descrizione dell’orbitale molecolare. Metodo LCAO-MO, configurazioni elettroniche per molecole diatomiche omo- ed etero-nucleari. Confronto metodo VB e metodo MO. Metodo di Hückel. Orbitali ibridi. Momento di dipolo. Introduzione alla simmetria. Elementi di simmetria e operazioni di simmetria. Assi di simmetria e operazioni di rotazione. L’operazione di riflessione e i piani di simmetria. L’operazione di inversione e il centro di simmetria. Asse improprio. Definizione di gruppo puntuale di simmetria. Identificazione dei gruppi puntuali di molecole. Simmetria e momento di dipole e attività ottica. La tabella dei caratteri. Le idee base della spettroscopia. Coefficienti di Einstein, regole di selezione e popolazione dei livelli. Equazione di Schrödinger e il moto nucleare. Spettroscopia rotazionale di molecole diatomiche. Spettroscopia rotazionale di molecole poli-atomiche. Spettroscopia Raman per stati rotazionali. Spettroscopia IR. Oscillatore armonico e anarmonico. Potenziale di Morse. Regole di selezione e armoniche. Spettroscopia vibrazionale-Raman. Spettri vibro-rotazionali. Spettri vibrazionali di molecole poli-atomiche. Spettroscopia elettronica e regole di selezione. Spettri di assorbimento elettronico di molecole diatomiche e il principio di Franck-Condon. Legge di Lambert Beer. Determinazione dell’energia di dissociazione. Spettri elettronici di molecole poliatomiche, i cromofori. Fluorescenza e fosforescenza. Lasers. Spettroscopia foto-elettronica. Introduzione alla risonanza magnetica nucleare. Momento angolare di spin nucleare e momento magnetico nucleare. Livelli energetici in risonanza magnetica nucleare e la frequenza di Larmor. Lo strumento NMR. Costanti di schermo e spostamento chimico. Accoppiamento internucleare spin-spin. Come interpretare uno spetto. Tempi di rilassamento.

Lezioni frontali

L’esame consiste in una verifica scritta (5-6 esercizi che coprono tutto il programma) e di un colloquio orale. Lo studente può accedere alla prova orale solo dopo aver superato la prova scritta. La parte principale del colloquio consiste nell’accertare la capacità dello studente di esporre in modo chiaro e ragionato elementi semplici di teoria.

R.J. Silbey, R.A. Alberty, M.G. Bawendi, Physical Chemistry. John Wiley & Sons, Inc.
P. Atkins, J. De Paula, Physical Chemistry, Oxford University Press.
D.A. McQuarrie, J.D. Simon, Physical Chemistry: A Molecular Approach. Univ. Science Books.

Per eventuali chiarimenti, gli studenti possono contattare il professore via e-mail per fissare un appuntamento.

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A.A. 2017/2018

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 2
Curriculum: PERCORSO COMUNE