00088 - CHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce le conoscenze di base della chimica e riesce ad applicare tali conoscenze alla soluzione di problemi numerici. Lo studente apprende inoltre che la chimica è una scienza interdisciplinare, utile e innovativa.

Contenuti

• Principi fondamentali della chimica: metodo scientifico, proprietà della materia, misura ed unità di misura, cifre significative. Elementi, composti e miscele, stati di aggregazione della materia, legge di Lavoisier, legge di Proust, teoria atomica di Dalton. Atomi e massa atomica. Concetto di MOLE, numero di Avogadro.
• Natura atomica della materia: particelle elementari, massa e carica delle particelle elementari, numero atomico, numero di massa, isotopi. Formula minima, molecolare e di struttura, peso atomico, peso molecolare, calcoli stechiometrici.
• Richiamo di teoria atomica (Schrödinger, Heisenberg). Numeri quantici. Forma ed orientazione degli orbitali. Il concetto di densita' di probabilita' per l'elettrone. Atomi a piu' elettroni. Il principio di Aufbau. La regola di Hund ed il principio di esclusione di Pauli. Costruzione della configurazione elettronica di un atomo.
• La Tavola Periodica. Costruzione della tavola periodica a partire dal riempimento dei livelli quantici. Andamento periodico di proprieta' atomiche. Energia di ionizzazione, affinita' elettronica, elettronegativita'.
• Legame chimico. Nomenclatura e geometria di alcune molecole inorganiche ed organiche (lista delle molecole presente nel materiale didattico). Legame covalente teoria di Lewis, e descrizione delle molecole con la carica formale. La regola della Repulsione delle Coppie Elettroniche di Valenza. Doppietti di legame e coppie solitarie. Legami covalenti e covalenti polarizzati. Teoria del legame di valenza. Gli orbitali ibridi. Costruzione di ibridi sp, sp², ed sp³. Esempi, molecole di BeH₂, BH₃, CH₄. Le molecole di acqua ed ammoniaca. Effetto delle coppie solitarie. Legami multipli. Effetto della risonanza, la molecola del benzene. Teoria dell'orbitale molecolare. Le molecole biatomiche omonucleari. Orbitali molecolari di legame e di antilegame. Riempimento degli orbitali molecolari. Legami singoli, doppi, tripli. Paramagnetismo nella molecola di O₂. Molecole biatomiche eteronucleari. Polarizzazione del legame. Differenze di elettronegativita'. Il modello ionico. Momenti di dipolo in molecole biatomiche e poliatomiche. Accenno agli orbitali HOMO e LUMO e orbitali delocalizzati.
• Legame ionico ed energia reticolare.
• Legame metallico e teoria delle bande: conduttori, isolanti e semiconduttori. Diodi e celle fotovoltaiche.
• Legami ed interazioni intermolecolari ( legame idrogeno, van der Waals, interazioni dipolo-dipolo, ione-dipolo....)
• Stati della materia:solido, liquido, gassoso. Solidi amorfi e solido cristallini. Impaccamento dei solidi cristallini: metalli, e solidi ionici. Metalli con impaccamento a corpo centrato, facce centrate etc, siti interstiziali, difetti.
  Solidi ionici e reticolo possibile a seconda dei raggi degli ioni.
  Accenno ai solidi molecolari e cristallografia, reticoli cristallini fenomeno della diffrazione e legge di Bragg.
• Trasformazioni chimiche e trasformazioni fisiche.
  Reazioni chimiche. Trattamento e bilanciamento delle equazioni chimiche. Calcoli stechiometrici. Reazioni con reagente limitante. Tipi di reazioni: acido-base, ossidoriduzione, precipitazione, scambio.
• Unita' di misura della concentrazione. Molarita', molalita'. Composizione percentuale in peso, frazione molare.
• Termochimica. Primo principio della termodinamica. Calori di reazione. Entalpia. Legge di Hess e calori di formazione. Condizioni standard. Derivazione statistica (qualitativa) della entropia. Secondo principio della termodinamica. Entropia assoluta e III principio. Energia libera. Calcoli di H, S, e G. Bilancio entalpico ed entropico. Reazioni favorite entropicamente e entalpicamente. Effetto della temperatura sul calcolo di G.
• Equilibrio chimico. Potenziale chimico e determinazione dell'equilibrio chimico, costante di equilibrio e quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura, effetto della pressione. Effetto della variazione di concentrazione. Controllo dell' equilibrio. Equilibrio in fase omogenea ed in fase eterogenea. Prodotto di solubilita', sali poco solubili e costante del prodotto di solubilità (Kps).
• Richiami di equilibri di fase. Diagramma di stato PT. Tensione di vapore.
• Proprieta' colligative. Innalzamento ebullioscopico. Abbassamento crioscopico. Pressione osmotica.
• Elettrochimica. Celle Galvaniche. Potenziali di riduzione standard. Energia libera e lavoro utile. Equazione di Nernst. Pile ed Accumulatori (Batteria al Pb, batterie al Litio, celle a combustibile). Celle elettrolitiche, elettrolisi di sali fusi ed elettrolisi di soluzione acquose. Corrosione.

(*) NOTA BENE il programma potrà subire modifiche in corso d'opera.

Testi/Bibliografia

Metodi didattici

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Strumenti a supporto della didattica

Pc, videoproiettore e appunti delle lezioni messi a dispozione da parte del docente su Internet.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Magda Monari