90931 - GENERAL AND INORGANIC CHEMISTRY

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente: - possiede le conoscenze di base della struttura atomica, del legame chimico, delle proprietà delle soluzioni, delle principali reazioni chimiche e degli elementi termodinamici e cinetici che le caratterizzano; - è in grado di risalire alla struttura geometrica e alla nomenclatura dei composti inorganici; - sa bilanciare le reazioni chimiche a partire dai reagenti, prevedendone la spontaneità. E' in grado di applicare le conoscenze acquisite per la soluzione dei problemi propri della professione.

Contenuti

Il corso è diviso in tre moduli tenuti da tre diversi docenti:

Prof. Marco Montalti, primo modulo 4 crediti, Fondamenti di Chimica

Prof. Francesco Musiani, secondo modulo 3 crediti Chimica in soluzione

Pr.ssa Simona Fermani, terzo modulo 3 crediti, Stechiometria

I docenti copriranno in maniera esaustiva e senza discontinuità il programma riportato qui sotto, per chiarezza, in maniera compatta.

Introduzione alla Chimica

L'atomo

Teoria atomica - Composizione degli atomi, numero atomico e di massa – Isotopi e PA - Struttura dell'atomo: modello di Bohr – La natura ondulatoria della materia: dualismo onda-particella. La struttura atomica e 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

I composti

Formule minime e molecolari – Valenza; grado di ossidazione e sua determinazione. Nomenclatura. Strutture di Lewis di molecole e ioni poliatomici (cariche formali, espansione dell'ottetto). - Geometria molecolare in relazione con le formule di struttura (metodo VSEPR) – Risonanza - Isomerie - PM e PF - Mole e NA; massa molare e numero di moli. -

Il legame chimico

Concetti generali - Legame ionico: energia reticolare; stechiometria dei composti ionici. Legami covalenti: teoria Legame di Valenza - e teoria degli orbitali molecolari .. - . – Ibridizzazione - –

Legame metallico- Interazioni molecolari: di Van der Waals, di London, legami a idrogeno.

Stati di aggregazione

Stati di aggregazione della materia: proprietà generali di solidi, liquidi e gas. 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 - Concentrazione: percento in peso e volume, frazione molare, molalità, molarità, normalità - Solubilità e soluzioni sature - Soluzioni elettrolitiche: elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione - Caratteristiche di soluzioni ideali, diluite e concentrate. - Cambiamenti di stato delle soluzioni liquide: leggi di Raoult e di Henry - Osmosi e pressione osmotica. - Proprietà colligative e determinazione del PM di soluti; calcoli stechiometrici.

Reazioni chimiche

Reazioni ed equazioni chimiche; legge di conservazione di massa e bilanciamento - Reazioni di ossidoriduzione e bilanciamento. - Reazioni in soluzione: forma ionica delle loro equazioni- Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche - Pesi equivalenti di ossidanti, riducenti, acidi e basi -Calcoli stechiometrici.

Termodinamica

Cenni di Termochimica: le reazioni ed il calore (energia interna, entalpia), le reazioni spontanee (entropia, energia libera), calcolo delle grandezze termodinamiche, studio della variazione dell'energia libera durante il decorso di una reazione.

Cinetica chimica

Velocità di reazione; equazioni cinetiche; ordine di reazione; costanti cinetiche e fattori che le influenzano. - Meccanismi di reazione e stadi elementari. Complesso attivato, energia di attivazione- Catalisi omogenea ed eterogenea.

Equilibri chimici

Reazioni complete ed incomplete; equilibri chimici - Quoziente di reazione; legge di azione di massa; costante di equilibrio - Equilibri omogenei ed eterogenei. Solubilità e prodotto di solubilità. - Ioni complessi. - 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

Reazioni redox ed elettricità - Le celle galvaniche - Forza elettromotrice e potenziale di riduzione; loro dipendenze da concentrazioni e pH - Uso dei potenziali - L'elettrolisi .

Testi/Bibliografia

Essendo la Chimica Generale una scienza di base, qualsiasi testo UNIVERSITARIO sulla materia va bene. Si riportano due possibili testi tra i tanti disponibili:

- P. Atkins, L. Jones, L. Laverman. “Chemical Principles: The Quest for Insight”. W.H. Freeman and Company

- N. J. Tro. “Introductory chemistry essentials”. Prentice Hall (Pearson)

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula, con presentazioni power point

Modalità di verifica dell'apprendimento

Gli studenti devono sostenere una prova scritta (obbligatoria), composta da domande a scelta multipla e problemi. Hanno 2 ore per completare il test. Gli studenti con una valutazione pari o superiore a 18/30 hanno la possibilità di sostenere un esame orale (facoltativo).

NB: alla prova scritta gli studenti si dovranno presentare muniti di documento di identità con foto, tavola periodica degli elementi e calcolatrice scientifica. Sarà proibito l'utilizzo di telefoni cellulari in aula (anche solo come calcolatrice).

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettori, lavagne luminose in aula.

Distribuzione di eventuali fotocopie integrative e possibilità di scaricare i file di lezione dal sito contenente il materiale didattico dei vari docenti e su Insegnamenti On line (https://iol.unibo.it/).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Montalti

Consulta il sito web di Francesco Musiani

Consulta il sito web di Simona Fermani