31012 - CHIMICA T

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2020/2021

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:

R. Chang, J. Overby. Fondamenti di Chimica Generale. McGraw Hill

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

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 e/o da remoto accompagnate da esercitazioni sull'applicazione dei concetti spiegati nelle lezioni.

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 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

Le modalità dell'esame potrebbero subire delle variazioni in base all'evoluzione dell'emergenza sanitaria.

Strumenti a supporto della didattica

Il materiale didattico proiettato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico tramite la piattaforma IOL.
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