29225 - FONDAMENTI DI CHIMICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce i principi di base della Chimica, e più specificamente: comprende il linguaggio degli argomenti chimici; comprende il significato delle reazioni chimiche ed effettuare calcoli stechiometrici; descrive le caratteristiche chimico-strutturali della materia nei diversi stati di aggregazione; è in grado di correlare la struttura chimica dei materiali alle loro proprietà; comprendere gli aspetti energetici e cinetici delle trasformazioni chimiche.

Contenuti

La struttura atomica della materia. Atomi e molecole; pesi atomici e pesi molecolari; la mole ed il numero di Avogadro. Il modello nucleare dell'atomo; gli isotopi. Nuclidi stabili e radionuclidi. L'origine della radioattività.

La struttura elettronica degli atomi.Cenno al modello di Bohr-Sommerfeld. Principio di indeterminazione. Le onde di De Broglie e l'impostazione della meccanica ondulatoria. La funzione d'onda e il suo significato. I numeri quantici e loro significato. Orbitali atomici. Principio di esclusione di Pauli e regola di Hund. Configurazioni degli atomi degli elementi nel loro stato fondamentale. Il sistema periodico e le proprietà periodiche degli elementi.

Il legame chimico. Il legame ionico e l'energia reticolare. Il ciclo di Born-Haber. Proprietà dei solidi ionici. Il legame covalente, legami di tipo sigma e di tipo pi-greco. Legami covalenti polari. La geometria molecolare. Molecole polari ed apolari.  Cenni alla Teoria del Legame di Valenza e la teoria degli Orbitali Molecolari (LCAO-OM). Ibridazione. Molecole con elettroni delocalizzati: risonanza e energia di risonanza. L'esempio del benzene. Il legame metallico: proprietà principali dei solidi metallici; il modello a bande nei solidi. I legami deboli: il legame a idrogeno; interazioni dipolari (di Van der Waals).

Le reazioni chimiche. Equazioni stechiometriche e il loro significato. Bilanciamento delle reazioni (senza e con trasferimento di elettroni). Reazioni con reagente limitante. Calcoli stechiometrici e rendimento di una reazione. Nomenclatura e classi più importanti di composti inorganici.

Le soluzioni. Definizione; i diversi modi per esprimere la composizione (unità adimensionali; unità fisiche; unità chimiche).

Lo stato gassoso. Gas ideale. Equazione generale dei gas perfetti. Gas rale. Equazione di Van der Waals. Coefficiente di comprimibilità. 

Lo stato liquido. Proprietà fisiche dei liquidi. Tensione di vapore.  Effetto del soluto sulla tensione i vapore.

Lo stato solido (cenni). Solidi amorfi e solidi cristallini. Reticoli di Bravais. Solii ionici, covalenti e molecolari.

Termochimica e termodinamica. Lavoro, calore, il primo principio, l'energia interna e l'entalpia. Calore specifico e calore molare. Le equazioni termochimiche; entalpie standard di reazione, di formazione e di combustione. La legge di Hess e sue applicazioni. Il secondo principio e l'entropia. Energia libera di Gibbs e condizioni di spontaneità per una reazione chimica.

L'equilibrio chimico. Significato ed espressioni della costante di equilibrio K.  Posizione dell'equilibrio. Il principio di Le Chatelier: effetto di P e T sulla K.

Equilibri ionici in soluzione acquosa. Autoprotolisi dell'acqua e la scala del pH. Acidi e basi secondo Arrhenius e Brönsted-Lowry. Le reazioni acido-base. Comportamento anfiprotico. Reazioni di neutralizzazione, cenni all'analisi volumetrica. Indicatori di pH. Soluzioni tampone. Il prodotto di solubilità e l'effetto dello ione comune.

Cinetica chimica. La velocità di una reazione. Fattori che influenzano la velocità di reazione. Costante cinetica ed equazioni cinetiche del primo e del secondo ordine. Molecolarità ed ordine di reazione. Complesso attivato e meccanismi di reazione. Equazione di Arrhenius; energia di attivazione; coordinata di reazione. Effetto della temperatura sulla costante cinetica. Cenni alla catalisi omogenea ed eterogenea.

 

Testi/Bibliografia

Per la parte teorica è consigliato uno dei testi seguenti:

T. L. BROWN, H. E. LEMAY, B. E. BURSTEN, C. J. MURPHY, P. M. WOODWARD,  FONDAMENTI DI CHIMICA III ed (o successiva) Edises, Napoli

P.W. ATKINS, L. JONES, PRINCIPI DI CHIMICA, 2a ed., Zanichelli, BOLOGNA,

M. SILBERBERG, CHIMICA, LA NATURA MOLECOLARE DELLA MATERIA E DELLE SUE TRASFORMAZIONI  3a ed. McGraw Hill.

A. MICHELIN, A. MUNARI, FONDAMENTI DI CHIMICA PER LE TECNOLOGIE, CEDAM, PADOVA,

Per la parte di esercitazioni:

• si possono risolvere i problemi in fondo ai capitoli nei testi sopra indicati (ove presenti)
• nel sito del corso sono a disposizione degli studenti esercizi preparari sulla traccia di quelli svolti nelle esercitazioni in aula;

si possono infine consultare i testi:

• R.A. MICHELIN, M. MOZZON, A. MUNARI, TEST ED ESERCIZI DI CHIMICA, CEDAM, PADOVA,

• P. MANARESI, E. MARIANUCCI, PROBLEMI DI CHIMICA PER INGEGNERIA, ESCULAPIO, BOLOGNA,

[Si tratta di testi di riferimento consigliati, utili per approfondimenti di varie parti del programma; non sono adottati ufficialmente]. Maggiori chiarimenti saranno forniti nel corso della prima lezione.

Metodi didattici

Il corso prevede lezioni in aula accompagnate da esercitazioni sull'applicazione dei concetti spiegati nelle lezioni

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La valutazione sarà effettuata con un esame orale.

In accordo con le linee guida rilasciate dall'Ateneo, aggiornate in funzione dell'evoluzione della situazione sanitaria dovuta alla SARS-Cov 19, gli studenti potranno scegliere di sostenere l'esame in presenza oppure da remoto.

 

 

 

Strumenti a supporto della didattica

Utilizzo di videoproiettore e pc portatile per la proiezione dei lucidi Materiale didattico a supporto delle lezioni sarà messo a disposizione in anticipo sul sito del corso nella piattaforma Insegnamenti on-line di Unibo

Virtual Learning Environment

Sulla stessa piattaforma saranno disponibili esercizi in preparazione dell'esame finale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maurizio Fiorini