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 (iv) determinazione della Kps di Ag-acetato

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

È fondamentale utilizzare il materiale didattico fornito, comprendente diapositive, esempi svolti ed esercizi disponibili su Virtuale – Unibo [https://virtuale.unibo.it/], unitamente agli appunti di lezione.

Si consiglia di integrare lo studio con un testo universitario dedicato ai corsi di Chimica Generale e Inorganica di primo livello.

Alcune indicazioni tra le molte possibilità:

• J. Overby, R. Chang, Fondamenti di chimica generale, 4ª ed., McGraw-Hill, 2024.

• T. L. Brown, H. E. LeMay, B. E. Bursten, C. J. Murphy, P. M. Woodward, M. W. Staltzfus, M. W. Lufaso, Fondamenti di Chimica, Edises, 2023.

Testi di esercitazioni / esercizi

• I libri di testo sopra citati contengono un ampio numero di esercizi. Inoltre, il docente provvederà a svolgere e caricare ulteriori esercizi e prove d’esame sulla pagina web del corso (Virtuale).

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

Metodi didattici

Il corso si articola principalmente in lezioni frontali, svolte alla lavagna e con l'ausilio di presentazioni in PowerPoint.

Sono inoltre previste esercitazioni in aula (risoluzione di problemi, uso di modelli molecolari) e alcune attività di laboratorio, per un totale di 16 ore complessive. Per ogni esperienza occorrà produrre una relazione scritta.

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

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avverrà, di norma, mediante una prova scritta della durata di due ore (2h).
Il compito prevede generalmente:

• una domanda a risposta aperta relativa alla teoria,

• una domanda sulla struttura molecolare o sul legame chimico,

• due esercizi di stechiometria.

Lo studente potrà richiedere, in anticipo rispetto alla prova scritta, di sostenere l’esame oralmente, solo in casi eccezionali e debitamente motivati.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

L’esame si intende superato con un punteggio complessivo pari o superiore a 18/30.

La validità di ogni prova scritta superata è limitata all'interno della sessione.

A partire da un punteggio di 27/30 (ottenuto nella prova scritta), sarà possibile migliorare il voto, su richiesta dello studente/essa, mediante un colloquio orale  (due domande, durata 15-20 minuti).

Durante la prova orale vengono poste domande che possono riguardare tutti gli argomenti in programma, inclusi gli argomenti trattati nelle esperienza pratiche di laboratorio. 

Se la preparazione è completa e si dimostra ottima capacità di svolgere in autonomia analisi critica e di collegamento
tra i vari argomenti trattati nel corso, con piena padronanza della terminologia e capacità di argomentazione, allora il
voto sarà incrementato fino al 30 oppure 30 e lode.

NB:

• Alla prova scritta gli studenti dovranno presentarsi muniti di un documento d’identità con foto o del badge universitario.

• Gli/le studenti/esse lavoratori/trici sono invitati a concordare con il docente, con anticipo, una data d’esame.

Durante la prova scritta è consentito l’uso:

• della tavola periodica degli elementi;

• di una calcolatrice scientifica.

NON è consentito l’uso di libri di testo, appunti o dispense.
Durante l’esame NON è permesso l’utilizzo di alcun dispositivo elettronico, eccetto la calcolatrice.

 

IMPORTANTE: il voto di esame può essere rifiutato un massimo di due volte!

Strumenti a supporto della didattica

Le slide utilizzate durante le lezioni e le dispense relative alle esercitazioni di laboratorio sono messe a disposizione dal docente e possono essere scaricate dal sito del corso (Virtual 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