00088 - CHIMICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce le conoscenze di base della chimica e riesce ad applicare tali conoscenze alla soluzione di problemi numerici. Lo studente apprende inoltre che la chimica è una scienza interdisciplinare, utile e innovativa.

Contenuti

Struttura atomo. Nucleo, protoni, neutroni, elettroni. Isotopi. Dimensioni atomiche. Masse atomiche e numeri atomici. Definizione di Unita' di Massa Atomica (U.M.A.). La distribuzione periodica degli atomi. Il numero di Avogadro. Il concetto di MOLE.

Richiamo di teoria atomica (Schrödinger, Heisemberg). Numeri quantici. Forma ed orientazione degli orbitali. Il concetto di densita' di probabilita' per l'elettrone. Atomi a piu' elettroni. Il principio di Aufbau. La regola di Hund ed il principio di esclusione di Pauli. Costruzione della configurazione elettronica di un atomo.

La Tavola Periodica. Costruzione della tavola periodica a partire dal riempimento dei livelli quantici. Andamento periodico di proprieta' atomiche. Energia di ionizzazione, affinita' elettronica, elettronegativita'.

Legame chimico.
Legame ionico ed energia reticolare. Impaccamenti nei solidi cristallini ionici.
La regola della Repulsione delle Coppie Elettroniche di Valenza. Doppietti di legame e coppie solitarie. Legami covalenti e covalenti polarizzati. 
Teoria dell'orbitale molecolare. Le molecole biatomiche omonucleari. Orbitali molecolari di legame e di antilegame. Riempimento degli orbitali molecolari. Legami singoli, doppi, tripli. Paramagnetismo nella molecola di O2.  Molecole biatomiche eteronucleari. Polarizzazione del legame. Differenze di elettronegativita'. Il modello ionico. Momenti di dipolo in molecole biatomiche e poliatomiche.
Teoria del legame di valenza. Gli orbitali ibridi. Costruzione di ibridi sp, sp2, ed sp3. Esempi, molecole di BeH2, BH3, CH4. Le molecole di acqua ed ammoniaca. Effetto delle coppie solitarie. Legami multipli, legami . Effetto della risonanza, la molecola del benzene.
Legame metallico e teoria delle bande: conduttori, isolanti e semiconduttori.
Legami ed interazioni intermolecolari.

Trasformazioni chimiche e trasformazioni fisiche.
 Reazioni chimiche. Nomenclatura. Trattamento e bilanciamento delle equazioni chimiche. Calcoli stechiometrici. Reazioni con difetto di reagenti. Reagente limitante. Tipi di reazioni: acido-base, ossidoriduzione, precipitazione, scambio.

Unita' di misura della concentrazione. Molarita', molalita' e normalita'. Composizione percentuale in peso, frazione molare.

Termochimica. Calori di reazione. Entalpia. Legge di Hess e calori di formazione. Condizioni standard. Energie di legame dai calori di formazione. Derivazione statistica (qualitativa) della entropia. Entropia assoluta e III principio. Energia libera. Calcoli di H, S, e G. Bilancio entalpico ed entropico. Reazioni favorite entropicamente e entalpicamente. Effetto della temperatura sul calcolo di G.

Equilibrio chimico, costante di equilibrio e quoziente di reazione. Principio di Le Chatelier. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura, effetto della pressione. Effetto della variazione di concentrazione.  Controllo dell' equilibrio.

Richiami di equilibri di fase. Diagramma di stato PT. Tensione di vapore. Proprieta' colligative: innalzamento ebullioscopico. Abbassamento crioscopico. Pressione Osmotica.

Autoionizzazione dell' acqua. Scala del pH. Equilibrio chimico in soluzione. Concetto di forza di un acido. Acidi deboli e costanti acide. Calcoli di pH. Basi deboli e costanti basiche. Relazione tra Ka e Kb. Soluzioni tanpone. Meccanismo di funzionamento di un tampone. Idrolisi dei sali. Sali di acidi deboli e basi forti. Sali di acidi forti e basi deboli. Prodotto di solubilita', sali poco solubili e costante del prodotto di solubilità (Kps).

Energia libera e lavoro utile. Celle Galvaniche. Potenziali di riduzione standard. Pile ed Accumulatori. Dipendenza dalla concentrazione. Batterie. Elettrolisi.

Cinetica chimica, meccanismi di reazione. Cinetica del I ordine

 

(*) NOTA BENE il programma potrà subire modifiche in corso d'opera.

Testi/Bibliografia

Autore AM Manotti Manfredi, A. Tiripicchio
Titolo Fondamenti di Chimica
Edizione Casa Editrice Ambrosiana

Autore S. S. Zumdhal
Titolo Chimica
Edizione Casa Editrice Zanichelli

Metodi didattici

Lezioni ed esercizi in aula

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Alla fine dello svolgimento gli  Studenti sosterranno una prova scritta della durata di due ore alla quale seguirà la discussione del compito e - laddove necessario - il completamento dell'esame

Strumenti a supporto della didattica

Powerpoint

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Dario Braga

Consulta il sito web di Lucia Maini