31012 - CHIMICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Principi di base della chimica e della stechiometria; caratteristiche chimiche e strutturali della materia; aspetti energetici e cinetici delle trasformazioni chimiche. Conoscenza delle proprietà e delle prestazioni dei materiali da costruzione, al fine di giungere, in fase di progettazione, alla scelta più adatta ai diversi impieghi.

Contenuti

L'allievo che accede a questo insegnamento non è necessario che possieda conoscenze pregresse in chimica.

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

Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:

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. Nuclidi stabili e radionuclidi. L'origine della reattività. 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: solidi amorfi e cristallini, reticoli di Bravais. Cristalli ionici, covalenti, molecolari e metallici.

Equilibrio chimico. L'equilibrio chimico dal punto di vista cinetico; la costante di equilibrio K. Varie espressioni di K. 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.

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.

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

Testi/Bibliografia

Per la parte teorica è consigliato uno dei testi seguenti:

P. Atkins, L. Jones. Principi di Chimica. Zanichelli

R. CHANG. Fondamenti di Chimica Generale. McGraw Hill

Per la parte di esercitazioni:

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

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 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 90 minuti 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 e aperte e di esercizi sugli argomenti svolti a lezione. La prova si intende superata con un punteggio uguale o superiore a 18/30.

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

Il materiale didattico proiettato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico tramite internet.
Il materiale didattico fornito agli studenti, anche se integrato dagli appunti presi a lezione, non è sostitutivo dei testi di riferimento ma costituisce una guida per la selezione e la comprensione degli argomenti da trattare.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Laura Sisti