29225 - FONDAMENTI DI CHIMICA T

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.

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. L'esempio del benzene. Il legame metallico: proprietà principali dei solidi metallici; il modello a bande nei solidi. I legami deboli: il legame a idrogeno; interazioni dipolari (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. Definizione; i diversi modi per esprimere la composizione (unità adimensionali; unità fisiche; unità chimiche).

Lo stato gassoso. Gas ideale. Equazione generale dei gas perfetti. Gas reali. Equazione di Van der Waals. Coefficiente di comprimibilità.  

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. Richiami al secondo principio e l'entropia. Energia libera di Gibbs e condizioni di spontaneità per una reazione chimica.

L'equilibrio chimico. Significato ed espressioni della costante di equilibrio K.  Posizione dell'equilibrio. Il principio di Le Chatelier: cenni all'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 anfiprotico. Reazioni di neutralizzazione, cenni all'analisi volumetrica. Indicatori di pH. Soluzioni tampone. Il prodotto di solubilità e l'effetto dello ione comune.

Cinetica chimica. La velocità di una 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 meccanismi di reazione. Equazione di Arrhenius; energia di attivazione; coordinata di reazione. Effetto della temperatura sulla costante cinetica. Cenni alla 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:

• R.A. MICHELIN, M. MOZZON, A. MUNARI, TEST ED ESERCIZI DI CHIMICA, CEDAM, PADOVA,

• P. MANARESI, E. MARIANUCCI, PROBLEMI DI CHIMICA PER INGEGNERIA, ESCULAPIO, BOLOGNA,

[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 e valutazione dell'apprendimento

La valutazione sarà effettuata con un esame orale.

In accordo con le linee guida rilasciate dall'Ateneo, aggiornate in funzione dell'evoluzione della situazione sanitaria dovuta alla SARS-Cov 19, gli studenti potranno scegliere di sostenere l'esame in presenza oppure da remoto.

 

 

 

Strumenti a supporto della didattica

Utilizzo di videoproiettore e pc portatile per la proiezione dei lucidi Materiale didattico a supporto delle lezioni sarà messo a disposizione in anticipo sul sito del corso nella piattaforma Insegnamenti on-line di Unibo

Virtual Learning Environment

Sulla stessa piattaforma saranno disponibili esercizi in preparazione dell'esame finale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maurizio Fiorini