00088 - CHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce gli elementi essenziali relativi alla composizione e al comportamento delle varie sostanze che costituiscono l’Universo. In particolare, lo studente è in grado di analizzare criticamente i seguenti argomenti: - la composizione degli oggetti materiali di cui è formato il mondo che ci circonda; - la dipendenza delle proprietà delle sostanze, che osserviamo su scala macroscopica, dalla loro composizione e dalla loro struttura; - la capacità delle sostanze di combinarsi tra loro, o di decomporsi, per dare origine ad altre sostanze

Contenuti

 Modulo 1 - Teoria

1) gli atomi

2) le molecole

3) le trasformazioni delle sostanze

PARTE PRIMA: struttura macroscopica e microscopica della materia

La struttura atomica della materia. Composizione degli atomi. Massa atomica e peso atomico. Formule chimiche e peso molecolare. Concetto di mole. Significato qualitativo e quantitativo delle formule chimiche.

La struttura elettronica degli atomi. Modello atomico di Bohr e quantizzazione dell'energia. Natura dualistica dell'elettrone e principio di indeterminazione. Teoria ondulatoria, numeri quantici e orbitali atomici. Livelli energetici per l'atomo di idrogeno. Orbitali atomici negli atomi polielettronici. Principio di esclusione di Pauli e regola di Hund. Configurazioni elettroniche degli atomi (principio dell'aufbau) e classificazione periodica degli elementi chimici (Tavola Periodica).

Variazione periodica delle proprietà fisiche degli atomi. Dimensioni atomiche, energia di ionizzazione e affinità elettronica.

PARTE SECONDA: il legame chimico

Il legame chimico e l'energia del sistema: effetti attrattivi e repulsivi, energia di legame. Classificazione dei legami chimici.

Il legame covalente. Teoria del legame di valenza. Polarità dei legami covalenti, elettronegatività. Stechiometria dei composti covalenti. Geometria molecolare e modello VSEPR. Molecole polari e apolari. Teoria degli orbitali molecolari, diagramma dell'energia degli orbitali molecolari di molecole biatomiche omonucleari ed eteronucleari. Configurazioni elettroniche di alcune molecole biatomiche e discussione di alcune loro proprietà (energia e distanza di legame, paramagnetismo e diamagnetismo, ecc.).

Il legame nei solidi. Legame ionico, struttura e proprietà dei composti ionici. Legame metallico e cenni sulla teoria delle bande nei solidi. Conduttori, isolanti e semiconduttori.

Forze di attrazione tra molecole discrete negli stati condensati. Forze di van der Waals. Legami a idrogeno. Fattori che determinano lo stato di aggregazione di una sostanza.

Andamento periodico delle proprietà dei legami. Relazione tra tipi di legame e posizione degli atomi nella Tavola Periodica. Previsioni sulla natura del legame.

Proprietà chimiche dei vari elementi in relazione alla loro posizione nel sistema periodico. Proprietà chimiche periodiche: capacità di legame, proprietà generali delle specie elementari, dei composti con l'ossigeno (ossidi, idrossidi, ossoacidi) e dei composti con l'idrogeno (idruri). Cenni sui sali. Soluzioni, vari modi di esprimere la composizione di una soluzione. Soluzioni gassose. Solubilità. Soluzioni elettrolitiche.

PARTE TERZA. Le reazioni chimiche

Equazioni chimiche: bilanciamento. Energia in gioco nelle reazioni chimiche: energia interna ed entalpia. Spontaneità di un processo chimico: entropia ed energia libera.

Equilibri chimici. Equilibri omogeneei ed eterogenei. Costante di equilibrio e sua dipendenza dalla temperatura. Evoluzione di un sistema chimico (previsioni). Variazione delle concentrazioni all'equilibrio per effetto di cause esterne, principio di Le Chatelier. Scelta delle migliori condizioni di reazione.

Cinetica chimica. Velocità di reazione e fattori che influiscono sulla velocità delle reazioni. Costanti cinetiche, ordine di reazione, tempi di vita. Meccanismi di reazione e stadi elementari. Energia di attivazione e complesso attivato. Catalisi.

MODULO 2 - laboratorio 

- Norme generali di sicurezza e di comportamento nel laboratorio chimico.

- Esperienze: (i) modelli molecolari: dalla formula bruta alla struttura molecolare, (ii) reazioni chimiche di precipitazione, di ossido-riduzione e scala del potere riducente, (iii) pile e determinazione di costanti d’equilibrio mediante misure elettrochimiche.

Il materiale didattico necessario a svolgere le esperienze (dispensa di laboratorio e presentazioni) sarà messo a disposizione dal docente.

Lo studente dovrà produrre una relazione scritta per ogni esercitazione pratica di laboratorio che sarà poi valutata mediante un giudizio (insufficiente, sufficiente, buono). Per il modulo 2 non è prevista una prova finale; tuttavia, occorrerà ottenere una valutazione positiva di almeno il 75% delle relazioni per ottenere il superamento del modulo 2.

 

 

Testi/Bibliografia

E' fondamentale utilizzare il materiale didattico fornito, comprendente diapositive, esempi svolti ed esercizi (https://virtuale.unibo.it/), unitamente agli appunti di lezione.

Si consiglia di integrare lo studio con un testo UNIVERSITARIO dedicato a corsi di Chimica Generale ed Inorganica di primo livello.

Alcune indicazioni tra le molte possibilità:

- Balzani, Moggi, Prodi, Venturi, "CHIMICA: FONDAMENTI E PROSPETTIVE", Bononia University Press, 2021

- I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, Chimica, C.E.A., Milano, 2004.

Testi di consultazione e di approfondimento:

- P. Atkins, L. Jones, Chimica Generale, Zanichelli, Bologna, 1998

TESTI DI ESERCITAZIONI / ESERCIZI

- P. Michelin Lausarot, G. A. Vaglio “Stechiometria per la chimica generale”Ed. Piccin-Nuova Libraria

- Maurizio Bruschi, “Stechiometria e laboratorio di chimica generale. Eserciziario.” Pearson. ISBN: 889190256X

- A. Peloso, F. Demartin, "Fondamenti ed esercizi di Chimica Generale ed Inorganica", Ed. Progetto Padova. ISBN 9788887331400

-Ivano Bertini, Claudio Luchinat, Fabrizio Mani, "Stechiometria. Un avvio allo studio della chimica", CEA sesta edizione, ISBN 8808820238

Gli studenti già in possesso di altri testi di studio sono invitati a confrontarsi con il docente per verificarne i contenuti.

Metodi didattici

Il corso si articola principalmente in lezioni frontali, tenute con l'ausilio di presentazioni di power point.

Sono inoltre previste esercitazioni in aula (risoluzione di problemi, uso di modelli molecolari) ed alcune esperienze in laboratorio (12 ore complessive in laboratorio).

Compatibilmente con il tempo a disposizione, verranno approfonditi temi di attualità o di particolare interesse (ad esempio tecnologico) connessi agli argomenti trattati nel corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avverrà - di norma - mediante esame scritto a risposta aperta ed esercizi della durata di due ore.

Seguito da discussione della valutazione e da eventuale approfondimento in sede orale.

Lo studente avrà facoltà di richiedere - in anticipo rispetto alla prova scritta - di poter sostenere l'esame oralmente, solo in casi eccezionali e motivati.

Il superamento dell’esame avviene con voto complessivo superiore o uguale a 18/30.

NB: alla prova scritta gli studenti si dovranno presentare muniti di un documento di identità con foto.

Durante la prova scritta è consentito l'uso:

- di una tavola periodica degli elementi.

- di una calcolatrice scientifica.

NON è consentito l'uso di libri di testo, appunti, dispense.

Durante l’esame NON è consentito l’utilizzo di QUALUNQUE dispositivo elettronico diverso dalla calcolatrice.

Strumenti a supporto della didattica

Le slide utilizzate a lezione sono scaricabili dal sito del corso (Virtuale Learning Environment)

Link ad altre eventuali informazioni

https://www.unibo.it/sitoweb/simone.dagostino2/didattica

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Simone D'Agostino