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Percorso della pagina
  1. Area di Scienze
  2. Corso di Laurea Triennale
  3. Scienze e Tecnologie Chimiche [E2703Q - E2702Q]
  4. Insegnamenti
  5. A.A. 2022-2023
  6. 3° anno
  1. Chimica Fisica Applicata
  2. Introduzione
Insegnamento Titolo del corso
Chimica Fisica Applicata
Codice identificativo del corso
2223-3-E2702Q099
Descrizione del corso SYLLABUS

Syllabus del corso

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Obiettivi

D1 - CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Descrivere i processi di trasporto ionico in soluzione e in semplici sistemi allo stato solido

2 Descrivere i principi base della conduttimetria in soluzione
3 Descrivere i principi base della elettrochimica in soluzione

D2 - CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Determinare le proprietà di trasporto ionico in semplici sistemi
2 Utilizzare le leggi di Fick
3 Comprendere e utilizzare le equazioni di Nernst e di Butler-Volmer
4 Comprendere e utilizzare i concetti di migrazione e diffusione,

D3 - AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Al termine di questa attività formativa, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di:
1 Scegliere le tecniche più utili per l'analisi delle proprietà di trasporto in soluzione e in semplici sistemi allo stato solido

2 Applicare i concetti di conduttimetria ed elettrochimica allo studio di dispositivi di interesse tecnologico.

D4- ABILITA' COMUNICATIVE
Saper descrivere in forma scritta in modo chiaro e sintetico ed esporre oralmente con proprietà di linguaggio gli
obiettivi, il procedimento ed i risultati delle elaborazioni effettuate.

D5 - CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Risultati attesi:
1 Raccogliere e comprendere le nuove informazioni utili per razionalizzare le proprietà di trasporto ed elettrochimiche
2 Raccogliere e comprendere le informazioni circa l'evoluzione tecnologica di dispositivi elettrochimici di interesse tecnologico, come batterie e celle a combustibile.

Contenuti sintetici

Chimica fisica delle soluzioni elettrolitiche: interazioni ione/solvente, ione/ione, proprietaà di trasporto.

Elettrodica: termodinamica elettrochimica e cinetica elettrochimica

Applicazioni a dispositivi elettrochimici.

Programma esteso

Introduzione, sviluppo storico e ruolo dell’elettrochimica nella scienza moderna.

2. La chimica fisica delle soluzioni elettrolitiche:

a) solvatazione

b) interazioni ione ione e teoria di Debye Huckel

c) trasporto ionico in soluzione: diffusione e migrazione, conducibilità

3. potenziale d'elettrodo: potenziale Volta, di superficie e Galvani, potenziale elettrochimico, teoria del doppio strato elettrico; termodinamica elettrochimica e legge di Nernst, semielementi galvanici;

4. squilibrio di elettrodo sotto corrente:

a) sovratensione di trasferimento di carica, corrente di scambio, coefficiente di trasferimento di carica, equazione di Butler Volmer, casi limite e legge di Tafel,

b) sovratensione di diffusione e corrente limite,

c) altri tipi di sovratensione.

Prerequisiti

Matematica e fisica di base. Termodinamica e cinetica chimica di base.

Modalità didattica

Lezioni frontali

Materiale didattico

Dispense del docente

Bockris Reddy, Modern Electrochemistry 1 – Ionics (second edition)

Bockris Reddy Gamboa-Aldeco, Modern Electrochemistry 2A – Fundamental of Electrodics (second edition)

Bard Faulkner: Electrochemical Methods, Fundamental and Applications (2° Edition)

Periodo di erogazione dell'insegnamento

primo semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

La verifica dell'apprendimento dei risultati previsti dai descrittori D1-D5 viene effettuata mediante un colloquio, durante il quale vengono poste allo studente almeno due domande su diverse parti del programma (conduttimetria, elettrochimica). Il colloquio, oltre ad accertare l'acquisizione di conoscenze e competenze disciplinari, tenderà a verificare le capacità di analisi critica, l’autonomia di giudizio e le capacità espositive dello studente.

Orario di ricevimento

su appuntamento

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ | ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE | CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI | LOTTA CONTRO IL CAMBIAMENTO CLIMATICO
Esporta

Aims

D1 - KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING ABILITY
At the end of this formative activity, the student will have to demonstrate to be able to:
1 Describe the ionic transport processes in solution and in simple solid state systems
2 Describe the basic principles of conductivity in solution
3 Describe the basic principles of electrochemistry in solution

D2 - ABILITY TO APPLY KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
At the end of this formative activity, the student will have to demonstrate to be able to:
1 Determine the ionic transport properties in simple systems
2 Use the laws of Fick
3 Understand and use the Nernst and Butler-Volmer equations
4 Understand and use the concepts of migration and diffusion.

D3 - AUTONOMY OF JUDGMENT
At the end of this formative activity, the student will have to demonstrate to be able to:
1 Choose the most useful techniques for the analysis of transport properties in solution and in simple state solid systems

2 Apply the concepts of conductivity and electrochemistry to the study of devices of technological interest

D4 - COMMUNICATION SKILLS
Knowing how to describe in a clear and concise written form, and to present orally the objectives, the procedure and the results of the processes carried out.

D5 - LEARNING SKILLS
Expected results:
1 Collect and understand new information useful for rationalizing transport and electrochemical properties

2 Collect and understand information about the technological evolution of electrochemical devices of technological interest, such as batteries and fuel cells.

Contents

Ionic conductors: ion-solvent interaction, ion-ion interaction and transport properties.

Fundamentals of Electrodics: electrochemical thermodynamics and kinetics.

Applications to electrochemical devices.

Detailed program

Fundamental aspects, development and the relation of electrochemistry to other science. Ionic conductors: ion-solvent interaction, ion-ion interaction and Debye-Hückel theory; diffusion, migration and conductivity; solid state electrolytes. Fundamentals of Electrodics: electrochemical potential, double-layer theories and adsorption phenomena; electrochemical thermodynamics and Nernst low, electrode types; electron transfer at the interface and overpotential, charge transfer overpotential, exchange current, symmetry factor, Butler Volmer equation and Tafel low, diffusion overpotential and limiting current, other kinds of overpotential.

Electrochemical applications.

Prerequisites

Standard physics and mathematics knowledge. Basic chemical thermodynamics and kinetics.

Teaching form

Lectures

Textbook and teaching resource

Slides

Bockris Reddy, Modern Electrochemistry 1 – Ionics (second edition)

Bockris Reddy Gamboa-Aldeco, Modern Electrochemistry 2A – Fundamental of Electrodics (second edition)

Bard Faulkner: Electrochemical Methods, Fundamental and Applications (2° Edition)

Semester

first semester

Assessment method

The verification of the learning of the results foreseen by the descriptors D1-D5 is carried out through an interview, during which the student is asked at least two questions on different parts of the program (conductivity, electrochemistry). The interview, in addition to ascertaining the acquisition of knowledge and disciplinary skills, will tend to verify the student's capacity for critical analysis, judgment autonomy and expository skills.

Office hours

By appointment

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION | AFFORDABLE AND CLEAN ENERGY | SUSTAINABLE CITIES AND COMMUNITIES | CLIMATE ACTION
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Scheda del corso

Settore disciplinare
CHIM/02
CFU
4
Periodo
Primo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio a scelta
Ore
28
Tipologia CdS
Laurea Triennale
Lingua
Italiano

Staff

    Docente

  • Piercarlo Mustarelli
    Piercarlo Mustarelli

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione manuale
Iscrizione spontanea (Studente)

Obiettivi di sviluppo sostenibile

ISTRUZIONE DI QUALITÁ - Assicurare un'istruzione di qualità, equa ed inclusiva, e promuovere opportunità di apprendimento permanente per tutti
ISTRUZIONE DI QUALITÁ
ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE - Assicurare a tutti l'accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni
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CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI - Rendere le città e gli insediamenti umani inclusivi, sicuri, duraturi e sostenibili
CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI
LOTTA CONTRO IL CAMBIAMENTO CLIMATICO - Adottare misure urgenti per combattere il cambiamento climatico e le sue conseguenze
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