91305 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

Conoscenze e abilità da conseguire

L’insegnamento si propone di fornire le nozioni di base di chimica e la capacità di applicare tali conoscenze alla soluzione di problemi numerici e pratici. In particolare, gli studenti saranno in grado di: comprendere e descrivere la composizione, struttura e reattività delle molecole; usare la Tavola periodica come base di razionalizzazione dei fenomeni chimici; effettuare calcoli stechiometrici utilizzando i concetti di mole, di concentrazione, di pH, di solubilità; applicare i principi generali che regolano l'equilibrio delle reazioni chimiche a sistemi omogenei ed eterogenei; applicare i concetti dell’elettrochimica ai processi chimici; riconoscere i composti inorganici.

Contenuti

Il corso è diviso in 2 moduli tenuti dai Proff. Lucia Maini, Enrico Rampazzo:

Chimica - modulo di 6 crediti (60 ore)

Introduzione alla Chimica: l’importanza della chimica come scienza di base. Introduzione al metodo scientifico ed allo spirito critico.

Classificazione chimica della materia: sostanze e miscele - elementi e composti - sistemi omogenei ed eterogenei. Considerazioni sulle limitazioni delle misure sperimentali.

L'atomo: Teoria atomica - Composizione degli atomi, numero atomico e di massa – Isotopi e peso atomico - La struttura atomica e cenni delle teorie quantistiche - Orbitali atomici, numeri quantici, spin. - Orbitali negli atomi polielettronici e ordine di riempimento - Configurazioni elettroniche degli elementi.

Tavola Periodica: relazione con le configurazioni elettroniche- Energie di ionizzazione; affinità elettroniche; Dimensioni atomiche e loro andamenti periodici.

I composti: Formule minime e molecolari – Valenza; grado di ossidazione e sua determinazione. Nomenclatura. Mole, numero di Avogadro e numero di moli. Composti binari con O (ossidi) e loro nomenclatura. Classificazione dei loro prodotti di idrolisi. Composti binari con H.

Legame chimico: Concetti generali, la condivisione delle coppie elettroniche. Numero di legami, molecole e strutture infinite. Strutture di Lewis di molecole e ioni poliatomici (cariche formali, espansione dell'ottetto). - Geometria molecolare in relazione con le formule di struttura (metodo VSEPR) – previsioni sulla polarità delle molecole in funzione di geometria ed elettronegatività - Risonanza - Isomerie - peso molecolare e peso formula.

Legame ionico: energia reticolare e reticolo cristallino; stechiometria dei composti ionici.

Legami covalenti: Accenni alla teoria del Legame di Valenza e configurazione elettronica. Cenni sulla teoria degli orbitali molecolari. Legame dativo: accettori e donatori.

Tipo di legame e posizione all’interno della tavola periodica. Valenza, grado di ossidazione, numero di coordinazione.

Interazioni molecolari non covalenti: di Van der Waals, di London, legami a idrogeno. Metalli e non-metalli, cenni sul legame metallico.

Elementi di chimica inorganica: Richiami delle proprietà periodiche (configurazione elettronica, principali gradi di ossidazione, elettronegatività). Proprietà acido-base e redox dei principali elementi. Introduzione ai composti di coordinazione.

Stati di aggregazione: Stati di aggregazione della materia: proprietà generali di solidi, liquidi e gas. Allotropia. Relazione tra P, T e V nei gas; modello teorico dei gas; equazione di stato. Deviazioni dalla legge dei gas ideali - Miscele di gas ideali; pressioni parziali - Cambiamenti di stato- Diagrammi di stato.

Soluzioni: Generalità - Metodi per indicare la concentrazione di una specie: percento in peso e volume, frazione molare, molalità, molarità. Conversioni tra di esse - Solubilità e soluzioni sature - Soluzioni elettrolitiche: elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione; coeff. di van’t Hoff - Caratteristiche di soluzioni ideali, diluite e concentrate.

Reazioni chimiche: Reazioni ed equazioni chimiche; legge di conservazione di massa e bilanciamento - Reazioni di ossidoriduzione e loro bilanciamento. - Reazioni in soluzione: forma ionica delle loro equazioni- Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche - cenni sul peso equivalente -Calcoli stechiometrici.

Equilibri chimici: Reazioni complete ed incomplete; Spontaneità di una reazione; Quoziente di reazione; legge di azione di massa; costante di equilibrio - Equilibri omogenei ed eterogenei. Solubilità e prodotto di solubilità. - Effetto di pressione, volume, quantità di reagenti e prodotti sugli equilibri - Effetto del calore e della temperatura sugli equilibri - Principio di Le Chatelier - Equilibri simultanei - calcoli stechiometrici.

Acidi e basi: Teoria protonica degli acidi e delle basi; acidi e basi coniugati. Reazioni di autoprotolisi; prodotto ionico dell'acqua. - Determinazione della forza di acidi e di basi: Ka e Kb e classificazione. Acidi e basi poliprotici. - Relazione tra struttura molecolare e proprietà acido-base. Proprietà acido-base di ioni. - Acidità e basicità di soluzioni acquose: pH e pOH. - Reazioni tra acidi e basi. Acidità e basicità di soluzioni di sali. Reazioni tra acidi e sali o basi e sali. - Proprietà delle soluzioni tampone- Calcoli stechiometrici.

Elettrochimica e Celle galvaniche: Celle galvaniche. f.e.m. e potenziali di riduzione; uso dei potenziali. equazione di Nerst; Pile a concentrazione, corrosione, elettrolisi.

Testi/Bibliografia

E' fondamentale utilizzare il materiale didattico fornito, comprendente diapositive, esempi svolti ed esercizi (https://virtuale.unibo.it/), unitamente agli appunti di lezione.

E' consigliato di integrare lo studio con un testo UNIVERSITARIO dedicato a corsi di Chimica Generale ed Inorganica di primo livello.

Alcune indicazioni tra le molte possibilità:

- Balzani, Moggi, Prodi, Venturi, "CHIMICA: FONDAMENTI E PROSPETTIVE", Bononia University Press, 2021

TESTI DI ESERCITAZIONI / ESERCIZI

- P. Michelin Lausarot, G. A. Vaglio “Stechiometria per la chimica generale”Ed. Piccin-Nuova Libraria

- Maurizio Bruschi, “Stechiometria e laboratorio di chimica generale. Eserciziario.” Pearson. ISBN: 889190256X

- A. Peloso, F. Demartin, "Fondamenti ed esercizi di Chimica Generale ed Inorganica", Ed. Progetto Padova. ISBN 9788887331400

-Ivano Bertini, Claudio Luchinat, Fabrizio Mani, "Stechiometria. Un avvio allo studio della chimica", CEA sesta edizione, ISBN 8808820238

Gli studenti già in possesso di altri testi di studio sono invitati a confrontarsi con il docente per verificarne i contenuti.

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula con presentazioni power point per l'illustrazione degli aspetti teorici del corso. Presentazione tramite applicazioni online di animazioni ed immagini utili per la comprensione di contenuti e fenomeni descritti nel corso (geometria molecolare, equilibri acido-base...).

Svolgimento di esercizi alla lavagna riguardanti i principali argomenti trattati, con particolare riferimento ad esempi utili per affrontare la prova d’esame. Lavori di gruppo e presentazioni da parte degli studenti.

Esercitazioni: svolgimento di esercizi alla lavagna, riguardanti i principali argomenti trattati, con particolare riferimento ad esempi utili per affrontare la prova d’esame.

La frequentazione delle lezioni e la consultazione del materiale didattico è fondamentale al superamento della prova finale.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti dovranno sostenere una prova scritta della durata di 90 minuti per valutare le conoscenze e la capacità di risolvere esercizi numerici.

Esempi di argomenti: bilanciamento di una reazione di ossido-riduzione e calcoli stechiometrici - reagente limitante, equilibri acido-base, proprietà colligative, solubilità, celle galvaniche, previsione della geometria molecolare di piccole molecole o ioni inorganici, calcoli legati alla concentrazione ed alla preparazione di soluzioni.

Gli studenti dovranno sostenere anche una prova orale per valutare la comprensione degli argomenti trattati nel programma. Per accedere alla prova orale è necessario aver ottenuto un voto maggiore od uguale a 18/30 nella prova scritta.

Il superamento dell’esame avviene con voto complessivo superiore o uguale a 18/30.

NB: alla prova scritta gli studenti si dovranno presentare muniti di un documento di identità con foto.

Durante la prova scritta è consentito l'uso:

- di una tavola periodica degli elementi che NON riporti indicazioni sulla nomenclatura di ioni e ossiacidi

- di una calcolatrice scientifica.

NON è consentito l'uso di libri di testo, appunti, dispense.

Durante l’esame NON è consentito l’utilizzo di QUALUNQUE dispositivo elettronico diverso dalla calcolatrice.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettori, lavagne interattive e lavagne in aula.

Possibilità di scaricare nella sezione dell'insegnamento all'interno del portale degli insegnamenti on-line (https://virtuale.unibo.it/) il materiale didattico di lezione distribuito dal docente, e previa comunicazione via mail al docente le registrazioni delle lezioni tenute in aula.

Nel materiale didattico reso disponibile on-line dal docente sono disponibili le informazioni dettagliate riguardanti la partecipazione e lo svolgimento della prova di esame e l'accettazione del voto.

Gli studenti in possesso di una certificazione di disabilità e con DSA sono invitati - se lo ritengono opportuno - a contattare il docente per:

- integrare gli strumenti a supporto della didattica

- accordare il tempo aggiuntivo per le prove d’esame (la richiesta deve pervenire almeno 15 gg prima della prova d'esame).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Enrico Rampazzo

Consulta il sito web di Lucia Maini