CHIMICA FISICA

Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente acquisisce le conoscenze delle leggi base della chimica e della fisica necessarie per comprendere l’origine e l’evoluzione di fenomeni chimici, biochimici e biologici e delle loro applicazioni in campo farmaceutico.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente acquisisce i principi della termodinamica e come questi permettono o pongono dei limiti nelle varie trasformazioni energetiche.
Capacità di apprendimento: lo studente diventa capace di applicare i modelli chimico-fisici per la razionalizzazione degli esperimenti.
Autonomia di giudizio: dopo aver consolidato i concetti base, lo studente sviluppa la sua capacità critica nel valutare e interpretare i dati che gli permettono di intraprendere autonomamente ricerche successive nel settore chimico-farmaceutico
Capacità di risoluzione di problemi numerici: le basi teoriche sono applicate dallo studente sia per valutare criticamente le possibili soluzioni ai problemi analitici che per sostenere argomentazioni in ambito chimico-biologico.

Abilità comunicative: Lo studente è in grado di presentare, in contesti sia accademici sia professionali, conoscenze e applicazioni della chimica fisica, utilizzando un linguaggio tecnico-scientifico appropriato.

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche sui concetti base e sulle molteplici e applicazioni in ambito chimico-farmaceutico.

Secondo quanto riportato nel RDA, Art. 12 - Crediti Formativi Universitari (CFU), nel carico standard di 25 ore di impegno complessivo dello/a studente/ssa, corrispondente a un credito, possono rientrare: a) 7 ore dedicate a lezioni frontali o attività didattiche equivalenti e le restanti allo studio individuale; b) almeno 12 e non più di 15 ore dedicate a esercitazioni in aula o attività assistite equivalenti (laboratori) e le restanti allo studio e alla rielaborazione personale;

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

"Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Santina Chiechio."

E' necessario aver superato l'esame di chimica generale I, informatica e matematica, e fisica del primo anno.

Frequenza obbligatoria secondo le norme del regolamento didattico del CdS in CTF come riportato nel link: http://www.dsf.unict.it/corsi/lm-13_ctf/regolamento-didattico.

TERMODINAMICA

Primo principio della termodinamica. Lavoro e Calore. Funzioni di stato: energia interna, entalpia, capacità termica a pressione e volume costante. Termochimica. Entalpia standard, entalpie di reazione, entalpie di formazione, energia di legame, processi endotermici esotermici. La legge di Hess. Tecniche sperimentali: calorimetri, TGA, DTA, DSC e ITC. Metabolismo energetico, potere calorico degli alimenti e quoziente respiratorio. Secondo principio della termodinamica. Entropia e processi spontanei. Variazioni di entropia con la temperatura e pressione e nelle transizioni di fase. Terzo principio della termodinamica, entropia assoluta. Energia libera di Gibbs. Dipendenza dell’energia di Gibbs dalla pressione. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio termodinamico. Equilibri omogenei ed eterogenei. Effetto della temperatura sull’equilibrio. Energetica e rendimento dei cicli biochimici.

ELETTROCHIMICA

Conducibilità di soluzioni di elettroliti, conduttometria e titolazioni conduttometriche. Potenziali elettrodici, semicelle, pile, equazione di Nernst. Potenziali standard di riduzione e sue applicazioni in campo chimico e biochimico. Elettrolisi.

CINETICA CHIMICA

Velocità delle reazioni chimiche, ordine di reazione. Forma integrata delle equazioni cinetiche di ordine zero, di primo e di secondo. Reazioni competitive, consecutive e all'equilibrio. Farmacocinetica: somministrazione endovena, orale e flebolisi. Meccanismi di reazione e ordine di reazione. Catalisi e processi autocatalitici, propagazione di una epidemia. Effetto della temperatura sulla velocità di reazione: equazione di Arrhenius.

TECNICHE DI INDAGINE DELLA STRUTTURA DELLE MOLECOLE

Breve introduzione alla meccanica quantistica. Descrizione dei vari moti atomici e relative tecniche spettroscopiche. Spettroscopie vibrazionali: infrarosso e Raman. Spettroscopia elettronica, orbitali molecolari, cromofori. Processi fotofisici e fotochimici. La fotosintesi clorofilliana. Laser ed emissione stimolata.

1. Sono disponibili gli appunti delle lezioni.

2. Engel T., Reid P., "Chimica Fisica" PICCIN. 

3. G.K. Vemulapalli “Chimica Fisica” Ed. EDISES

4. P.W. Atkins, J. De Paula "Chimica Fisica Biologica" Volume 1, Ed. Zanichelli

5. A Gambi "Esercizi di chimica fisica" Ed. Zanichelli

Le date di esami sono pubblicate nel sito del Dipartimento di Scienze del Farmaco e della Salute: 
http://www.dsf.unict.it/corsi/lm-13_ctf/calendario-esami 
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

L'esame consiste di una prova scritta e di una prova orale.
La prova scritta richiede la risoluzione di tre esercizi numerici sui seguenti argomenti:
- cinetica chimica;
- primo principio della termodinamica;
- secondo principio della termodinamica;
- elettrochimica. 
CRITERI DI VALUTAZIONE
L’esame finale sarà valutato sulla base dei seguenti indicatori pesati ugualmente e coerente a quanto descritto nei risultati di apprendimento attesi (Descrittori di Dublino):
- capacità di elaborazione personale e iniziativa operativa;
- capacità di esposizione;
- comprensione scientifica dell'argomento.
Pertanto, il voto finale tiene conto di vari fattori sottoelencati.
Qualità delle conoscenze, abilità, competenze possedute e/o manifestate:
a) appropriatezza, correttezza e congruenza delle conoscenze
b) appropriatezza, correttezza e congruenza delle abilità
c) appropriatezza, correttezza e congruenza delle competenze
Modalità espositiva:
a) Capacità espressiva;
b) Utilizzo appropriato del linguaggio specifico della disciplina;
c) Capacità logiche e consequenzialità nel raccordo dei contenuti;
d) Capacità di collegare differenti argomenti trovando i punti comuni e istituire un disegno generale coerente, ossia curando struttura, organizzazione e connessioni logiche del discorso espositivo;
e) Capacità di sintesi anche mediante l’uso del simbolismo proprio della materia e l’espressione grafica di nozioni e concetti, sotto forma per esempio di formule, schemi, equazioni.
Qualità relazionali:
Disponibilità allo scambio e all’interazione con il docente durante il colloquio.
Qualità personali:
a) spirito critico;
b) capacità di autovalutazione;
c) capacità di risolvere problemi;
d) capacità di prendere decisioni.
Sulla base di quanto sopra riportato, il giudizio può essere:
a) Sufficiente (da 18 a 20/30)
Il candidato dimostra poche nozioni acquisite, livello superficiale, molte lacune. Capacità espressive modeste, ma comunque sufficienti a sostenere un dialogo coerente; capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di livello elementare; scarsa capacità di sintesi e capacità di espressione grafica piuttosto stentata; scarsa interazione con il docente durate il colloquio.
b) Discreto (da 21 a 23)
Il candidato dimostra discreta acquisizione di nozioni, ma scarso approfondimento, poche lacune; capacità espressive piú che sufficienti a sostenere un dialogo coerente; accettabile padronanza del linguaggio scientifico; capacità logiche e consequenzialità nel raccordo degli argomenti di moderata complessità; più che sufficiente capacità di sintesi e capacità di espressione grafica accettabile.
c) Buono (da 24 a 26)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni piuttosto ampio, moderato approfondimento, con piccole lacune; soddisfacenti capacità espressive e significativa padronanza del linguaggio scientifico; capacità dialogica e spirito critico ben rilevabili; buona capacità di sintesi e capacità di espressione grafica più che accettabile.
d) Ottimo (da 27 a 29)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso, ben approfondito, con lacune marginali; notevoli capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico; notevole capacità dialogica, buona competenza e rilevante attitudine alla sintesi logica; elevate capacità di sintesi e di espressione grafica.
e) Eccellente (30)
Il candidato dimostra un bagaglio di nozioni molto esteso e approfondito, eventuali lacune irrilevanti; elevate capacità espressive ed elevata padronanza del linguaggio scientifico; ottima capacità dialogica, spiccata attitudine a effettuare collegamenti tra argomenti diversi; ottima capacità di sintesi e grande dimestichezza con l’espressione grafica.
 La lode si attribuisce a candidati nettamente sopra la media, e i cui eventuali limiti nozionistici, espressivi, concettuali, logici risultino nel complesso del tutto irrilevanti.
Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Santina Chiechio.

Determinare la costante di velocità della reazione del 1° ordine, di idrolisi del saccarosio in soluzione acquosa, catalizzata da acidi,

 C₁₂H₂₂O₁₁  +  H₂O  -->   C₆H₁₂O₆  +  C₆H₁₂O₆

Saccarosio                      Glucosio      Fruttosio

sapendo che la concentrazione iniziale è 0.06 M e che dopo 3 minuti è pari a 0.052 M.

Inoltre, calcolare la velocità di reazione iniziale e dopo 3 minuti.

Il calore prodotto dal metabolismo di una  persona è di 100 kcal/ora. Se il corpo fosse un sistema isolato di quanto aumenterebbe la temperatura dopo due ore? A quanti grammi di glucosio corrisponde il calore rilasciato? Se si assume che l’unica forma di raffreddamento del corpo sia la vaporizzazione dell’acqua prodotta dalla sudorazione, quanti grammi di acqua dovrebbero evaporare per mantenere costante la temperatura corporea.

Si assuma che la massa della persona è di 75 kg e la sua capacità termica sia pari a 1 kcal/kg. Il DH_evaporazione dell’acqua è 540 kcal/kg.

Calcolare la variazione di energia libera standard e la costante K per la reazione:
N_2(g) +  O_2(g) +  Cl_2(g) = 2NOCl_(g)
dai dati seguenti, riferiti a 298 K :
               DH°_formazione                  S°

                 kcal/mol             cal/(mol×K)

N_2(g)               0                        45.8 
O_2(g)               0                        49.0
Cl_2(g)              0                        53.3
NOCl_(g)     +12.6                      63.0
In che direzione procederà la reazione chimica quando tutte le specie chimiche hanno pressione parziale unitaria.

Si calcoli la variazione di energia libera standard e la costante di equilibrio, a 25 °C, della reazione :

2 Cr³⁺ + 3 Cu_(s) = 2 Cr_(s) + 3 Cu²⁺

sapendo che E°_Cu2+/Cu = 0.34 V ed E°_Cr3+/Cr = -0.74 V.

In che direzione procederà la reazione chimica quando tutte le specie chimiche hanno attività pari ad uno.

Schematizzare un apparato sperimentale per realizzare una pila con le specie chimiche ad attività unitaria indicando la polarità in flusso degli elettroni nel circuito esterno e il flusso delle cariche del ponte salino.