29225 - FONDAMENTI DI CHIMICA T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

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.

Programma/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, il benzene. Il legame metallico: proprietà principali dei solidi metallici; il modello a bande nei solidi. I legami deboli: il legame a idrogeno; interazioni 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: le diverse unità per esprimere la composizione.

Lo stato gassoso. Gas ideale. Equazione generale dei gas perfetti. Gas rale. Equazione di Van der Waals. Coefficiente di comprimibilità.  Lo stato liquido e le soluzioni. Proprietà fisiche dei liquidi. Tensione di vapore.  Effetto del soluto sulla tensione i vapore. Lo stato solido. 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 di Gibbs e condizioni di spontaneità per una reazione chimica.

L'equilibrio chimico: la 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 anfotero. Reazioni di neutralizzazione, analisi volumetrica. Indicatori di pH. Soluzioni tampone. Il prodotto di solubilità e l'effetto dello ione comune.

Cinetica chimica: velocità di 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 meccanismo di reazione. Equazione di Arrhenius; energia di attivazione; coordinata di reazione. Effetto della temperatura sulla costante cinetica. 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:


[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 dell'apprendimento

La valutazione sarà effettuata sulla base di una prova scritta intermedia (parziale), di una seconda prova scritta alla fine del corso e di un esame orale su tutti gli argomenti del programma.

Strumenti a supporto della didattica

Utilizzo di videoproiettore e pc portatile per la proiezione dei lucidi delle lezioni che saranno messi a disposizione in anticipo sul sito del materiale didattico del corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maurizio Fiorini