Chimica Fisica: Termodinamica, Cinetica e Spettroscopia

Flashcard di vocabolario tecnico e concettuale basate sulle lezioni di Chimica Fisica, coprendo i principi della termodinamica, cinetica chimica, interazioni intermolecolari e spettroscopia molecolare.

Organismi fototrofi

Organismi che utilizzano l'assorbimento della luce come apporto di energia e, tramite cromofori e proteine come clorofilla e caroteni, la trasformano in energia chimica.

Organismi eterotrofi

Organismi che ottengono l'apporto energetico necessario alla vita incorporandolo tramite molecole biologiche.

ATP (Adenosina trifosfato)

Molecola che può idrolizzarsi spontaneamente per produrre ADP e P rilasciando un pacchetto di energia utilizzato dai sistemi biologici.

Termodinamica statistica

Disciplina che correla le proprietà atomiche e molecolari con le proprietà macroscopiche della materia.

Moto di traslazione

Movimento di una particella o molecola lungo i tre assi spaziali $x$, $y$ e $z$.

Moto di rotazione

Movimento di una molecola attorno a un asse che ne attraversa il centro di massa, causandone il cambio di orientazione.

Moto di vibrazione

Distorsione periodica di una lunghezza o di un angolo di legame all'interno di una molecola.

Distribuzione di Boltzmann

Equazione che descrive la popolazione di uno stato energetico $i$-esimo come $N_i = e^{-\frac{E_i}{k_b \times T}}$, dove $E_i$ è l'energia dello stato e $k_b$ la costante di Boltzmann.

Sistema aperto

Un sistema che scambia sia materia che energia con l'ambiente circostante.

Sistema chiuso

Un sistema che scambia solo energia, ma non materia, con l'ambiente circostante.

Sistema isolato

Un sistema che non può scambiare né energia né materia con l'ambiente circostante.

Variabili estensive

Grandezze che dipendono dalle dimensioni del campione e sono additive sui sottosistemi, come il volume o l'energia interna.

Variabili intensive

Grandezze che non dipendono dalle dimensioni del campione e non sono additive, come la temperatura o la pressione.

Lavoro ($W$)

Moto organizzato contro una forza che si oppone al moto stesso; in termodinamica è calcolato come il prodotto tra forza e spostamento $W = F \times x$.

Equilibrio meccanico

Condizione che si realizza quando la pressione interna di un sistema è uguale alla pressione esterna.

Processo reversibile

Trasformazione in cui è possibile ripristinare lo stato precedente con una variazione infinitesima delle variabili, mantenendo il sistema in equilibrio meccanico in ogni fase.

Capacità termica ($C$)

Rapporto tra il calore $q$ fornito a un corpo e il salto di temperatura $\triangle T$ che ne deriva: $C = \frac{q}{\triangle T}$.

Processo esotermico

Processo durante il quale il sistema rilascia energia sotto forma di calore verso l'ambiente.

Processo endotermico

Processo durante il quale il sistema assorbe energia sotto forma di calore dall'ambiente circostante.

Entalpia ($H$)

Proprietà termodinamica definita come la somma dell’energia interna $U$ e del prodotto pressione-volume $pV$: $H = U + pV$.

Legge di Hess

Principio secondo cui l'entalpia standard di una reazione complessiva è pari alla somma delle entalpie standard delle singole reazioni in cui può essere suddivisa.

Entropia ($S$)

Misura termodinamica del disordine e della dispersione di un sistema, legata al numero di microstati $W$ dalla formula di Boltzmann $S = k_b \times \text{ln}(W)$.

Energia libera di Gibbs ($G$)

Funzione di stato definita come $G = H - TS$ che funge da criterio di spontaneità per processi a pressione e temperatura costanti.

Potenziale chimico ($\nu$)

Energia molare parziale che misura la capacità di una sostanza di partecipare a un processo chimico o fisico all'interno di una miscela.

Legge di Raoult

Afferma che la pressione di vapore parziale di un componente in una soluzione ideale è data dal prodotto tra la sua frazione molare e la sua pressione di vapore allo stato puro.

Legge di Henry

Afferma che la pressione di vapore di un soluto volatile in una soluzione diluita è proporzionale alla sua frazione molare tramite una costante specifica $K_B$.

Attività chimica ($a_j$)

Misura dell'efficacia o della concentrazione corretta di una specie in una miscela reale per descriverne il potenziale chimico.

Pressione osmotica ($\tau$)

Pressione necessaria per arrestare il flusso spontaneo di solvente attraverso una membrana semipermeabile verso una soluzione.

Legge di Van’t Hoff

Equazione per la pressione osmotica in soluzioni diluite: $\tau = [B] \times R \times T$, dove $[B]$ è la concentrazione molare del soluto.

Regola delle fasi di Gibbs

Equazione $F = C - P + 2$ che mette in relazione i gradi di libertà ($F$), il numero di componenti ($C$) e il numero di fasi ($P$) di un sistema all'equilibrio.

Punto triplo

Punto in un diagramma di fase dove coesistono in equilibrio dinamico lo stato solido, liquido e gassoso di una sostanza.

Interazioni di Van der Waals

Forze intermolecolari deboli che includono interazioni dipolo-dipolo, dipolo-dipolo indotto e forze di dispersione di London.

Legame a idrogeno

Interazione dipolo-dipolo specifica che avviene quando un atomo di idrogeno legato a un atomo elettronegativo è attratto da un altro atomo elettronegativo.

Costante dielettrica relativa ($\rho_r$)

Proprietà di un mezzo che quantifica la sua capacità di schermare le interazioni elettrostatiche tra cariche elettriche.

Clatrati

Strutture ordinate a "gabbia" formate da molecole d'acqua unite da legami a idrogeno attorno a un soluto apolare.

Energia di attivazione ($E_a$)

Aumento minimo di energia potenziale necessario affinché i reagenti possano trasformarsi nei prodotti superando lo stato di transizione.

Velocità di reazione

Grandezza che esprime la variazione della concentrazione dei reagenti o dei prodotti nell'unità di tempo: $v = - \frac{1}{a} \times \frac{d[A]}{dt}$.

Metodo del flusso interrotto

Tecnica sperimentale per studiare reazioni rapide in cui il flusso dei reagenti viene bloccato improvvisamente in una camera di osservazione spettrofotometrica.

Complesso attivato

Aggregato atomico instabile che corrisponde al massimo di energia lungo la coordinata di reazione nello stato di transizione.

Molecolarità

Numero di molecole o atomi che partecipano come reagenti in un singolo stadio elementare di una reazione chimica.

Stato stazionario (Approssimazione)

Assumere che la variazione della concentrazione di un intermedio di reazione nel tempo sia nulla: $\frac{d[I]}{dt} \thickapprox 0$.

Costante di Michaelis ($K_M$)

Concentrazione di substrato alla quale la velocità di una reazione enzimatica è pari alla metà della velocità massima $v_{max}$.

Numero di turnover ($k_{cat}$)

Numero massimo di molecole di substrato convertite in prodotto per ogni sito attivo dell'enzima nell'unità di tempo.

Spettroscopia

Studio delle interazioni tra la radiazione elettromagnetica e la materia, basato sulla transizione tra livelli energetici quantizzati.

Condizione di Bohr

Relazione secondo cui la frequenza $\nu$ della radiazione emessa o assorbita è proporzionale al salto energetico tra due livelli: $\triangle E = h \times \nu$.

Emissione stimolata

Processo in cui un fotone incidente induce una molecola eccitata a decadere verso uno stato inferiore emettendo un fotone coerente.

Momento di dipolo di transizione

Parametro quantomeccanico che misura la ridistribuzione della carica durante una transizione e determina l'intensità della banda spettrale.

Legge di Lambert-Beer

Relazione che correla l'assorbanza alla concentrazione e al cammino ottico: $A = \rho \times [J] \times L$, dove $\rho$ è il coefficiente di assorbimento molare.