Definizioni, scopi e limiti della Termodinamica Stati e proprietà dei sistemi. Variabili indipendenti, funzioni di stato e stato termodinamico. Equilibrio termico, meccanico e chimico. Processi reversibili ed irreversibili. Lavoro nei processi reversibili. Primo Principio della Termodinamica. Calore, lavoro e variazioni di energia interna nelle trasformazioni termodinamiche; capacità termiche; variazioni di entalpia nelle reazioni chimiche e dipendenza dalla temperatura; misure calorimetriche. Secondo Principio della Termodinamica Irreversibilità degli eventi naturali e la funzione entropia come misura dell'irreversibilità delle trasformazioni termodinamiche; secondo principio della termodinamica. Temperatura termodinamica. Variazioni di entropia nei sistemi isolati. Diagrammi entropia-temperatura. Interpretazione dell'entropia in termini statistici, macrostati e microstati. Calcolo del numero di microstati. Equazione di Boltzmann. Entropia e disordine. Entropia nelle trasformazioni di stato. Entropia di mescolamento. Temperatura e sua misura Terzo Principio della Termodinamica Teorema di Nernst ed enunciato di Planck. Cenni alla determinazione sperimentale delle entropie assolute e calcolo dell'entropia assoluta. Equilibrio termodinamico; potenziale termodinamico; energia libera di Gibbs e di Helmoltz. Transizioni di fase del primo ordine e cenni a quelle di ordine superiore. Diagrammi di fase per sistemi ad un solo componente. Sistemi a più componenti: fugacità, attività potenziale chimico, grandezze parziali molari, legge di GibbsDuhem. Metodi sperimentali per la determinazione delle grandezze parziali molari. Regola delle fasi. Soluzioni. Proprietà delle soluzioni: pressione osmotica, innalzamento della temperatura di ebollizione, abbassamento della temperatura di fusione. Equilibrio chimico: costante di equilibrio termodinamica e sua variazione con la temperatura e la pressione. Equilibrio in sistemi a più componenti e fasi. Lavoro utile nelle reazioni chimiche. Equilibrio elettrochimico. Ioni, elettrodi. Attività di ioni in soluzione. Potenziale elettrochimico. Potenziali elettrodici standard. Forza elettromotrice: definizione e misura. Celle elettrochimiche. Teoria delle soluzioni elettrolitiche: teoria di Debye-Hückel (cenni). La conducibilità elettrica in soluzione: resistenza, resistività, conduttanza, conducibilità equivalente. Cinetica chimica La velocità delle reazioni chimiche, equazioni cinetiche integrate (primo, secondo e di n ordine), ordine di reazione e molecolarità, cinetica di reazioni consecutive, ipotesi dello stato stazionario, cinetica di reazioni reversibili, cinetica di reazioni competitive reversibili e irreversibili, competizione fra cinetica e termodinamica in reazioni reversibili, dipendenza dalla temperatura di reazioni semplici (teoria di Arrhenius). Meccanismi di reazione. Metodi sperimentali per la determinazione della velocità di reazione. Cinetica enzimatica di Michaelis Menten. Esperienze di laboratorio 1. Determinazione del calore di combustione dell'acido benzoico. 2. Determinazione di volumi parziali molari mediante misure di densità di soluzioni acquose. 3. Grandezze termodinamiche di una reazione chimica da misure di forza elettromotrice al variare della temperatura. 4. Conduttimetria: determinazione della costante di dissociazione di un acido debole mediante misure della conducibilità equivalente ed equivalente limite. 5. Transizioni di fase del primo ordine: costruzione del diagramma di fase stagno-piombo.

Non ci sono testi di riferimento; lo studente è libero di scegliere il testo che preferisce. Si consigliano: 1. D. Gozzi - Termodinamica Chimica, Edizioni Nuova Cultura 2. P. W. Atkins, J. de Paula - Elementi di Chimica Fisica, quarta edizione italiana, Zanichelli 3. Dispense sulle esperienze di laboratorio scritte dal Prof. Daniele Gozzi: https://www.chem.uniroma1.it/sites/default/files/allegati_insegnamento/dispense%20labChimFis.pdf 4. Dispense su aspetti termodinamici e cinetici di alcuni processi industriali: https://www.chem.uniroma1.it/sites/default/files/allegati_insegnamento/termodinamica%20e%20cinetica%20applicate%20a%20processi%20industriali%20chimici.pdf 5. Dispense di Cinetica Chimica scritte dal Prof. Guido Gigli: https://www.chem.uniroma1.it/sites/default/files/allegati_insegnamento/cinetica_chimica.pdf