96453 - CHIMICA GENERALE E LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento, lo studente conosce le basi teoriche necessarie per la comprensione della struttura della materia, nelle sue costituenti atomiche e molecolari. Possiede un metodo adatto alla trattazione scientifica dei fenomeni alla base della trasformazione della materia con modelli adeguati alla descrizione rigorosa degli aspetti termodinamici e cinetici.

Contenuti

Unità didattica teorica (39 ore)

Chimica generale

Struttura atomica e caratteristiche degli atomi. Concetto di energia quantizzata. Numeri quantici e visualizzazione degli orbitali. Principi di Pauli e Hund. Organizzazione degli elementi nella tavola periodica e tendenze periodiche delle loro proprietà. Tipologie di legame chimico: ionico, covalente e metallico. Formazione di orbitali ibridi e teoria degli orbitali molecolari. Struttura tridimensionale delle molecole, utilizzo delle strutture di Lewis e applicazione del modello VSEPR. Stati fisici della materia: solido e gassoso. Leggi fondamentali dei gas e comportamento dei gas reali. Cenni su termodinamica e cinetica chimica. Stato liquido e formazione delle soluzioni. Forze intermolecolari e interpretazione dei diagrammi di stato. Definizione e classificazione degli acidi e delle basi secondo i modelli di Arrhenius, Brønsted-Lowry e Lewis. Intensità acida e basica, prodotto ionico dell’acqua e concetto di pH.

Stechiometria
Concetti fondamentali su materia e misurazioni chimiche. Costante di Avogadro e definizione di mole. Calcolo delle masse atomiche e molecolari, e utilizzo della massa molare. Interpretazione quantitativa delle formule chimiche. Determinazione della composizione percentuale in massa degli elementi all’interno di un composto. Analisi dei rapporti molari e ponderali nelle reazioni chimiche. Procedura di bilanciamento delle equazioni chimiche, sia in assenza che in presenza di trasferimento elettronico. Valore quantitativo di un’equazione chimica bilanciata. Identificazione del reagente limitante e determinazione della resa di una reazione. Preparazione delle soluzioni e calcolo della concentrazione. Comportamento dei gas ideali e relative leggi fisiche. Studio dell’equilibrio chimico: definizione delle costanti di equilibrio e analisi dell’influenza di cambiamenti nelle condizioni di concentrazione, pressione e temperatura. Equilibri ionici in ambiente acquoso: distinzione tra elettroliti forti e deboli; caratteristiche di soluzioni neutre, acide e basiche; concetti di pH e pOH. Calcolo del pH per soluzioni contenenti acidi e basi, sia forti che deboli. Comportamento di miscele acido-base: fenomeni di idrolisi e soluzioni tampone. Equilibri eterogenei legati alla solubilità: costante del prodotto di solubilità, influenza dello ione comune e del pH sull’equilibrio di solubilità.

Chimica organica

Struttura del carbonio e ibridazione; Classi funzionali: alcani, alcheni, alchini, alcoli, acidi, ammine; Nomenclatura di base; Isomeria: strutturale, geometrica, ottica; Reazioni organiche principali: sostituzione, addizione, eliminazione; Introduzione a polimeri o biomolecole.

Unità didattica di laboratorio (9 ore)

Allo studente verranno fornite in aula spiegazioni su come sia utile impostare un esperimento in laboratorio per mettere in luce particolari proprietà di una sostanza o di un campione di interesse. In seguito, verranno svolte esercitazioni pratiche in laboratorio con duplice obiettivo: Far acquisire allo studente dimestichezza con la strumentazione e con le norme di sicurezza del laboratorio chimico; sviluppare nello studente la capacità di collegare i risultati di una esperienza empirica alle nozioni acquisite durante le lezioni teoriche frontali. Gli aspetti sui quali si focalizzerà l'attenzione saranno i problemi di solubilità, le proprietà acido base e le reazioni tra molecole organiche.

Testi/Bibliografia

La scelta del testo sul quale preparare l’esame è libera, posto che il testo sia di livello universitario.

I testi che preferisco ad oggi sono quelli che, contrariamente all’impostazione classica, dedicano il primo capitolo alla descrizione dell’atomo. Tra di essi, ho trovato

Del Zotto A. - Esercizi di Chimica Generale - EdiSES

Anfuso F., Palmisano L. - Guida per la risoluzione di esercizi di chimica - EdiSES

Bertini I., Luchinat C., Mani F. - Stechiometria. Un avvio allo studio della chimica - CEA

Wade – Fondamenti di chimica organica - Piccin

Metodi didattici

Il corso si articola in lezioni frontali, assistite dalla proiezione di diapositive e parti di libri di testo, animazioni e filmati.

Sono inoltre previste esercitazioni in aula con la risoluzione di problemi numerici alla lavagna e dimostrazioni pratiche.

Sono infine previste attività di laboratorio, con esperienti. La frequenza delle attività in laboratorio richiede lo svolgimento di tutti gli studenti dei moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova scritta ed una orale. Ciascuna prova scritta è proposta in due date molto ravvicinate, così che lo studente possa scegliere quella che più calza con i suoi impegni. Ogni nuova prova annulla tutte le precedenti. Il risultato dell’ultima prova scritta resta valido per un anno. Alla prova orale accedono solo gli studenti che abbiano ottenuto in quella scritta un voto superiore o uguale a 18/30.

L'esame di fine corso mira a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici:

• Trasferire un problema chimico in una impostazione di calcolo stechiometrico. In tale impostazione si devono considerare correttamente sia i numeri che le unità di misura. La chimica descrive gli atomi e le interazioni tra di essi attraverso convenzioni, quali i tratti che indicano i legami chimici i puntini che indicano gli elettroni, i simboli di sottrazione e addizione che identificano le cariche negative e positive. Tali convenzioni sono il corrispettivo della grammatica e dell’ortografia per chi scrive. Errori su questi aspetti non possono che essere considerati con pari severità.
• Descrivere con proprietà di linguaggio e rigore scientifico la composizione della materia e i fenomeni che portano a sue trasformazioni.

Strumenti a supporto della didattica

Materiali didattici proiettati a lezione, di qualità necessariamente inferiore alle pagine di libri di testo, saranno messi a disposizione dello studente in formato elettronico su Virtuale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Luca Laghi