15750 - FONDAMENTI DI CHIMICA

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base per comprendere il linguaggio specifico degli argomenti chimici; sa scrivere le equazioni chimiche, descrivere le caratteristiche chimico-strutturali della materia nei diversi stati di aggregazione; è capace di illustrare gli aspetti energetici e cinetici delle trasformazioni chimiche e di effettuare calcoli stechiometrici.

Programma/Contenuti

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

All’allievo che accede a questo insegnamento non sono richiesti particolari prerequisiti relativi alla conoscenza dei principi fondamentali della Chimica.

Tutte le lezioni saranno tenute in Italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito.

Programma

Struttura atomica della materia. L'atomo e i suoi costituenti: elettrone, protone, neutrone. Gli elementi: il numero atomico e il numero di massa; gli isotopi. Masse atomiche assolute e relative. La mole ed il numero di Avogadro. I composti. Formula minima, formula molecolare e formula di struttura di un composto. Nomenclatura IUPAC per i composti inorganici più comuni. Principali classi di composti inorganici.

Struttura elettronica degli atomi. Il principio di indeterminazione e le onde di De Broglie. La meccanica ondulatoria. Numeri quantici e orbitali. L'atomo di idrogeno nella meccanica ondulatoria. La struttura degli atomi polielettronici. Lo spin dell'elettrone: il principio di esclusione di Pauli e la regola di Hund. Le configurazioni elettroniche degli atomi.

La classificazione periodica degli elementi. La tavola periodica e le proprietà periodiche degli elementi.

Il legame chimico. Parametri della struttura molecolare. Classificazione dei legami chimici. Il legame ionico e l'energia reticolare. La valenza ionica. Il legame covalente: legami semplici e multipli. Orbitali ibridi e geometria molecolare. Polarità delle molecole. La teoria degli orbitali molecolari (cenni). Il legame metallico. La teoria delle bande. Conduttori, isolanti e semiconduttori. I legami deboli.

Le reazioni chimiche. L'equazione stechiometrica ed il suo significato quantitativo. Tipi di reazioni; le reazioni di ossidoriduzione. Il numero di ossidazione ed il suo calcolo. Bilanciamento delle reazioni di ossidoriduzione. Calcoli stechiometrici.

Gli stati di aggregazione della materia. Lo stato gassoso: il modello del gas ideale e l'equazione di stato dei gas perfetti, miscele di gas ideali. I gas reali (cenni). Lo stato liquido: le soluzioni; modi di esprimere le concentrazioni delle soluzioni; unità fisiche ed unità chimiche. Calcoli sulle concentrazioni delle soluzioni. Lo stato solido: cristalli ionici, covalenti, molecolari e metallici.

Termochimica. La funzione di stato entalpia. Entalpie di formazione; stati standard ed entalpie standard. Entalpie di combustione. Legge di Hess e sue applicazioni.

Cinetica chimica. Definizione della velocità di reazione. Le equazioni cinetiche e gli ordini di reazione. Meccanismi di reazione e molecolarità dei processi elementari. Influenza della temperatura sulla velocità di reazione: l'equazione di Arrhenius. L'energia di attivazione ed il fattore sterico. La catalisi: catalizzatori e inibitori. Proprietà dei catalizzatori: attività, stabilità e selettività. Catalisi omogenea e catalisi eterogenea.

Equilibrio chimico. L'equilibrio chimico dal punto di vista cinetico; la costante di equilibrio K. Varie espressioni di K. Equilibrio nei sistemi omogenei e nei sistemi eterogenei. Spostamento dell'equilibrio. Equilibri in soluzione acquosa. Autoprotolisi dell'acqua. Soluzioni acide, basiche e neutre: il concetto di pH. Gli acidi e le basi. La forza degli acidi e delle basi. Il calcolo del pH.

Equilibri tra fasi diverse e diagrammi di stato. La regola delle fasi. Sistemi ad un componente: l'equazione di Clausius-Clapeyron (cenni), diagramma di stato dell'acqua e del diossido di carbonio. Sistemi a due componenti: diagrammi di stato per sistemi a due componenti.

Elettrochimica. Le pile: generalità sulle pile, tipi di semielementi, rappresentazione schematica di una pila. La serie elettrochimica dei potenziali standard. Fenomeni elettrolitici (cenni). I processi di corrosione dei metalli.

Testi/Bibliografia

M.S. Silberberg "Chimica. La natura molecolare della materia e delle sue trasformazioni" ed. McGraw-Hill

R.A. Michelin, A. Munari "Fondamenti di Chimica" ed.CEDAM

R.A. Michelin, M. Mozzon, A. Munari "Test ed Esercizi di Chimica", ed. CEDAM

Metodi didattici

Lezioni teoriche ed esercitazioni.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale, che accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta della durata di 2 ore senza l'aiuto di appunti, libri e materiale diverso da quello fornito dall'insegnante.

La prova scritta consiste di norma di domande di teoria a risposta multipla o aperte e di esercizi sugli argomenti svolti a lezione. Superata la prova scritta con un punteggio uguale o superiore a 18/30, è possibile migliorare il voto con una prova orale. La prova orale è facoltativa.

La prova orale consiste in una revisione della prova scritta in cui gli esaminatori richiedono precisazioni all’allievo sugli errori commessi e in un approfondimento su alcune tematiche fondamentali.

Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento, ed in particolare al raggiungimento degli obiettivi didattici:

- conoscenza della struttura atomica della materia e delle sue proprietà nei diversi stati di aggregazione

- conoscenza dei metodi di risoluzione di problemi di chimica di base

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni frontali si avvarranno dell'utilizzo principalmente della lavagna luminosa e videoproiettore. Il materiale utilizzato a lezione sara' disponibile online agli studenti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Annamaria Celli