Obiettivo
Imparare ad utilizzare i concetti, i principi e i modelli della chimica fisica per interpretare la struttura dei sistemi e le loro trasformazioni. Conoscere e saper descrivere la cinetica di una reazione chimica anche mediante l’utilizzo di strumenti matematici.
Apprendimento in: 3-4 settimane circa
L'argomento
La cinetica chimica riguarda lo studio della velocità delle reazioni chimiche e del meccanismo con il quale le reazioni avvengono. L’argomento si presta ad una trattazione multidisciplinare coinvolgendo, nella classe quinta dell’articolazione chimica e materiali, tutte le discipline di indirizzo e matematica. In particolare, grazie ai percorsi proposti dagli insegnanti, principalmente in chiave di didattica laboratoriale, viene introdotta la teoria di base della cinetica di reazione sia da un punto di vista macroscopico (fattori che influenzano la velocità di reazione) sia da un punto di vista microscopico (modello cinetico-molecolare). Gli studenti impareranno a determinare l’ordine di reazione attraverso misure sperimentali e mediante interpretazione di dati cinetici, a misurare la velocità di reazione monitorando la variazione della concentrazione di reagenti o prodotti nel tempo, anche con metodi strumentali. Lo studio cinetico richiede anche di saper integrare equazioni cinetiche in modo analitico e trattare casi più complessi attraverso metodi numerici di integrazione, anche mediante l’utilizzo di strumenti informatici. E’ affrontato anche lo studio delle reazioni enzimatiche, fondamentali dal punto di vista biochimico, in particolare è approfondito il meccanismo di funzionamento di un’enzima Micheliano e lo studio della cinetica enzimatica secondo il modello di Michaelis-Menten. Dal punto di vista industriale, inoltre, viene approfondito lo studio dei catalizzatori in fase eterogenea, dei reattori chimici e dei relativi sistemi di controllo; sono presentati anche dei processi di chimica di base dove l’aspetto cinetico riveste un ruolo chiave.
Attività
La verifica degli apprendimenti avviene attraverso la somministrazione di una prova multidisciplinare che comprende domande aperte ed esercizi sull'argomento dal punto di vista delle diverse discipline coinvolte.