63708 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA CON LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede conoscenze di base di chimica e del metodo scientifico, impartite tramite esempi significativi ed applicazioni quantitative delle leggi naturali e dei modelli interpretativi. Ha acquisito i principi chimici fondamentali concernenti la struttura dell'atomo, la tavola periodica, le proprietà principali degli elementi chimici, il legame chimico, le molecole e la loro geometria, gli stati di aggregazione della materia. E' in grado di comprendere una reazione chimica nei suoi bilanci di materia ed energia, gli equilibri chimici omogenei ed eterogenei, la spontaneità delle reazioni chimiche e la loro velocità, nonché l'utilizzo dell'energia chimica per produrre lavoro elettrico. Laboratorio di Chimica Generale e Inorganica Al termine del corso lo studente ha acquisito e approfondito i concetti di base della chimica generale attraverso esercitazioni numeriche affiancate da attività sperimentali, allo scopo di sviluppare anche abilità nelle operazioni fondamentali di laboratorio. Lo studente è in grado inoltre di utilizzare il metodo scientifico che, unitamente alle conoscenze acquisite, gli permettere di affrontare i corsi più specialistici successivi.

Contenuti

1- Struttura elementare dell'atomo- Massa atomica- Introduzione al legame chimico- Molecole- Solidi molecolari, covalenti, metallici e ionici- Peso molecolare e peso formula- Mole- Numero di Avogadro- Le reazioni chimiche e la conservazione della massa- Analisi elementare- Nomenclatura – Il calore di reazione e la conservazione dell'energia. 2- Lo stato gassoso- L'equazione di stato dei gas perfetti ed il metodo scientifico deduttivo- La teoria cinetica molecolare ed il metodo scientifico induttivo- Il significato di pressione e temperatura di un gas- Miscele di gas - Pressioni parziali - legge di Dalton - Legge di Graham – Gas reali ed equazione di Van der Waals. 3- Equilibrio chimico omogeneo- Definizioni di concentrazioni- Legge di azione di massa- Costanti di equilibrio e loro utilizzo- Gli equilibri eterogenei- Il principio di Le Chatelier-. 4-Equilibri in soluzione- Prodotto ionico dell'acqua- pH- Definizioni di acidi e basi- Soluzioni di acidi e basi forti ed il loro pH- Soluzioni di acidi e basi deboli e il pH- Acidi poliprotici- Idrolisi dei sali e pH- Soluzioni tampone- Titolazioni. 5- Solubilità dei solidi ionici- Prodotto di solubilità- Effetto dello ione comune– Solubilità e pH. 6- Termochimica e cenni di termodinamica chimica- Entalpia ed energia di legame- Entropia e disordine- Energia libera e spontaneità di una reazione chimica. Energia libera, costante di equilibrio e dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura. 7- Elettrochimica: Energia chimica e lavoro elettrico- Pile e forza elettromotrice- Potenziali standard e scala dei potenziali- Diagrammi di Latimer- Legge di Nernst- Applicazioni dei potenziali- Sovratensione-Elettrolisi- Corrosione. 8- Equilibri relativi a cambiamenti di stato- Diagrammi di stato- Proprietà delle soluzioni di soluti volatili- Proprietà colligative delle soluzioni di soluti non-volatili. 10- I primi modelli atomici e loro incongruenza con la fisica classica ed i dati sperimentali- L'apparente dualismo particella-onda- Necessità di una meccanica quantistica- Modello atomico di Schroedinger- Numeri quantici- Orbitali- Configurazione elettronica degli atomi- Tavola Periodica- Proprietà atomiche. 11- Il legame chimico: Formule di struttura secondo Lewis– Risonanza- Acidi e basi di Lewis- Geometria molecolare- Teoria VSEPR. 12- Metodo dell'orbitale molecolare- Molecola di idrogeno- Legami s e p- OM di molecole biatomiche omonucleari- Ordine di legame- Molecole eteronucleari- Elettronegatività- Momenti dipolari- Molecole poliatomiche- Metodo della Valenza- Orbitali ibridi- Metodo VB e OM misto-Esempi di molecole organiche ed inorganiche con legami delocalizzati. 13- Forze intermolecolari e solidi molecolari– Solidi covalenti ed esempi di allotropia e di relazioni struttura-proprietà- Isolanti, semiconduttori e conduttori- Il legame metallico. 14- Chimica e proprietà dei composti dei metalli alcalino e alcalino terrosi. 15- Chimica e proprietà dei composti principali degli elementi dei gruppi del boro, carbonio, azoto, ossigeno e fluoro.

Laboratorio di chimica generale ed inorganica

La sicurezza nel laboratorio chimico. Unità SI. Errore sperimentale: tipi di errore e trattamento dei dati sperimentali. Nomenclatura: elementi, formule e nomi dei composti inorganici. La mole. Formule minime e formule molecolari. Percentuale degli elementi presenti nei composti. Reazioni chimiche e loro bilanciamento. Numero di ossidazione. Reazioni ponderali tra reagenti e prodotti. Rese. Reagente limitante. Equilibrio chimico in fase gassosa. Concentrazione delle soluzioni: molarità, normalità, molalità, percentuale in massa e in volume. Frazione molare. Equilibrio eterogeneo: prodotto di solubilità. Equilibrio in soluzione: prodotto ionico dell'acqua. Soluzioni di acidi e basi forti e deboli. Il pH. Soluzioni tampone. Curve di titolazione acido-base. Elettrochimica: potenziali standard di riduzione; celle galvaniche e elettrolitiche; legge di Nernst.

Testi/Bibliografia

• R. E. Dickerson, H. B. Gray, G. Haight, "Principi di Chimica", Zanichelli Editore, Bologna.
• D. W. Oxtoby, N. H. Nachtrieb, “Chimica Moderna”, EDISES, Napoli
• K. H. Whitten, R. E. Davis, M. L. Peck, G. G. Stanley, “Chimica Generale”, Piccin, Padova .
• Lucidi e appunti di lezione.
• I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani: "Stechiometria",  Ambrosiana 5° ed.
• Michelin Lausarot, G. A. Vaglio: " Stechiometria per la Chimica Generale", Piccin

Metodi didattici

Lezioni in aula integrate da esercitazioni numeriche sugli argomenti svolti. Il corso di Chimica Generale ed Inorganica è articolato in quattro fasi. Nella prima fase viene fornita una rapida descrizione della natura della materia e delle sue trasformazioni allo scopo di introdurre il linguaggio chimico e la nomenclatura e di presentare gli scopi e gli obiettivi del corso. Nella seconda fase viene presentata la fenomenologia ed i metodi per la trattazione quantitativa dei fenomeni. Nella terza fase si riprendono tutti gli argomenti delle precedenti fasi allo scopo di dotarsi degli strumenti adatti per la loro comprensione ed interpretazione. Nella quarta ed ultima fase vengono affrontati gli aspetti più significativi della chimica dei principali elementi s e p, utilizzando gli strumenti e metodi interpretativi appresi nel corso delle prime tre fasi. Il corso è svolto in parallelo con il corso di "Laboratorio di Chimica Generale e Inorganica" e vengono fornite tutte le nozioni necessarie per la piena comprensione delle relative esperienze. Al fine di agevolare l'acquisizione da parte dello studente di un metodo di studio adeguato alle caratteristiche di un corso universitario e facilitare il superamento delle eventuali difficoltà presentate dal Corso Integrato di Chimica Generale ed Inorganica e di Laboratorio di Chimica Generale Inorganica, viene inoltre offerta la possibilità di svolgere esercizi in aula in presenza del docente o di un tutor, nominato dalla Facoltà. Il compito del tutor è di graduare le difficoltà degli esercizi, fornire una traccia risolutiva e chiarire i dubbi che dovessero essere emersi durante lo studio autonomo dello studente.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta, con applicazioni numeriche sugli argomenti in programma, seguita da un colloquio orale in cui sarà accertato il livello di approfondimento della materia conseguito dallo studente. Mensilmente, vengono svolte delle prove scritte "in itinere" sugli argomenti trattati a lezione. Il superamento di queste prove parziali sostituisce la prova scritta finale. Il corso di "Chimica Generale e Inorganica I" ed il corrispondente corso di “Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica” richiedono il superamento di un unico esame integrato, che prevede un unico voto.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna. lavagna luminosa. videoproiettore.

Le prove pratiche sono svolte nel laboratorio chimico didattico.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giuliano Longoni

Consulta il sito web di Cristina Femoni

Consulta il sito web di Maria Carmela Iapalucci