65931 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del modulo, lo studente ha una cultura chimica di base ed è in grado di affrontare lo studio delle successive parti specialistiche della chimica. 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

Classificazione chimica della materia
Composizione dell'atomo, simboli atomici, numero atomico e di massa, isotopi, ioni; elementi e composti; tavola periodica e periodicità di grandezze fisiche.

Mole, concentrazione, equazioni chimiche
Massa atomica, mole, molarità e altre forme di esprimere la concentrazione in soluzione, diluizioni, reazioni chimiche, equazioni chimiche e loro bilanciamento.

La struttura dell'atomo
Dualismo onda-particella e modello quantomeccanico dell'atomo; gusci e sottogusci di orbitali, numeri quantici e loro significato, regola di Hund e principio di Pauli, configurazioni elettroniche; dimensioni degli atomi e dei loro ioni, energia di ionizzazione e interpretazione del loro andamento periodico.

Il legame chimico
Elettroni di valenza, legame covalente, formule di Lewis, lunghezza ed energia di legame, elettronegatività, carica parziale e formale; forma degli orbitali, forma delle molecole, polarità; teoria del legame di valenza, orbitali atomici ibridi, legame doppio e triplo; teoria degli orbitali molecolari; legame ionico, legame metallico (cenni); numeri di ossidazione. 

I gas
La temperatura come proprietà della materia, gli stati della materia; proprietà dei gas, leggi dei gas ideali, legge di Dalton sulle pressioni parziali; teoria cinetica molecolare; deviazioni dal comportamento ideale.

Scambi energetici associati alla formazione e rottura di legami chimici
Calore ed energia; primo principio della termodinamica, funzioni di stato, entalpia di reazione, stati standard, legge di Hess, entalpia di formazione.

Liquidi e soluzioni
Struttura dei liquidi, forze intermolecolari; teoria cinetica dei liquidi, tensione di vapore, punto di fusione e di ebollizione; propietà colligative, pressione osmotica, solubilità.

Lo stato solido
Cenni allo stato solido e alle proprietà fisiche dei solidi.

Introduzione all'equilibrio chimico
Reazioni complete e incomplete, velocità di una reazione, teoria delle collisioni delle reazioni gassose; espressione della costante di equilibrio, quoziente di reazione, effetto della temperatura, principio di Le Châtelier; calcolo della costante di equilibrio.

Termodinamica chimica
Processi spontanei, entropia e suo significato, secondo e terzo principio della termodinamica; entropia standard, energia libera di Gibbs, energia libera standard; relazione tra energia libera e costante di equilibrio, dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura.

Acidi e basi
Proprietà di acidi e basi, definizione secondo Brønsted-Lowry, coppie acido-base coniugate; dissociazione dell'acqua, pH, forza di acidi e basi; calcolo di pH per acidi e basi deboli e forti, composti anfoteri, sali e pH delle loro soluzioni; soluzioni tampone e capacità tamponante, curve di titolazione, indicatori.

Reazioni di ossidoriduzione
Individuazione, stechiometria e bilanciamento delle reazioni redox, agenti ossidanti e riducenti; celle voltaiche, potenziali standard, batterie, celle elettrolitiche, legge di Faraday, celle elettrochimiche in condizioni non standard, equazione di Nernst.

Cinetica chimica
Velocità di reazione, velocità istantanea, legge cinetica e costante di velocità; relazione fra legge cinetica e stechiometria di una reazione, ordine e molecolarità, reazioni di ordine zero, di primo e secondo ordine; forma integrata delle leggi cinetiche del primo e secondo ordine; energia di attivazione e sua determinazione; catalisi.

Panoramica sulle proprietà chimiche degli elementi principali
La tavola periodica e le caratteristiche chimiche periodiche; composti con l'ossigeno e con l'idrogeno; cenni sulle proprietà dei principali elementi appartenenti ai blocchi s e p (gruppi da 1 a 3 e da 14 a 18). Course conte

Testi/Bibliografia

Gli argomenti trattati, fondamentali per un corso di primo livello universitario, sono tutti reperibili su un qualsiasi testo universitario di Chimica generale. Ad esempio: 
A. M. Manotti Lanfredi, A. Tiripicchio, Fondamenti di Chimica (2° ed.), C.E.A, Milano, 2006.
I. Bertini, C. Luchinat, F. Mani, Chimica, C.E.A., Milano, 2004.
L. Moggi, M. Venturi, Chimica Generale ed Inorganica (2° ed.), Corso Ed., Ferrara, 2002.

Per la consultazione e l'approfondimento si segnalano i seguenti testi:
M. Munowitz, Chimica, Zanichelli, Bologna, 2003
J.C. Kotz, P.M. Treichel, J.R. Townsend, Chimica-IV Ed., Edises, Napoli, 2010
P. Atkins, L. Jones, Chimica Generale, Zanichelli, Bologna, 1998

Metodi didattici

Il corso si articola principalmente in lezioni frontali, tenute con l'ausilio di trasparenze. Sono inoltre previste esercitazioni in aula (risoluzione di problemi). 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 avviene con l'esame finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta della durata di 2 ore senza l'aiuto di appunti o libri, seguita da una prova orale.

La prova scritta consiste in 3 problemi numerici, ciascuno dei quali si riferisce ad un diverso argomento del programma (peso atomico e mole, stechiometria delle reazioni, proprietà colligative, equilibrio chimico in fase gassosa, equilibri acido-base in soluzione, idrolisi, soluzioni tampone, titolazioni acido base, equilibri di solubilità, celle galvaniche, cinetica chimica). A ciascun esercizio viene attribuito un punteggio variabile da 0 a 11; il voto della prova scritta viene determinato sommando i punteggi ottenuti nei tre esercizi.

Per essere ammessi a sostenere la prova orale è necessario ottenere un punteggio minimo di 18 nel compito scritto. L'ammissione alla prova orale è valida per un anno solare a partire dalla data di superamento della prova scritta; durante questo periodo lo studente potrà sostenere l'esame orale in un qualsiasi appello disponibile.

La prova orale ha una durata media di 20 minuti e consiste in 2 domande sui vari argomenti del corso. In caso di fallimento della prova orale non è richiesta la ripetizione dell'esame scritto; lo studente si può ripresentare all'orale in un appello successivo, entro i termini di validità della propria prova scritta.

Il voto finale del modulo viene determinato prevalentemente in base all'esito della prova orale, tenendo comunque conto del punteggio conseguito nella prova scritta.

Il voto del corso integrato viene calcolato come media aritmetica dei voti conseguiti nel modulo di Chimica Generale ed Inorganica e in quello di Chimica Organica.

Strumenti a supporto della didattica

Le trasparenze utilizzate a lezione sono scaricabili dalla rete (Portale UniBo > Alberto Credi > Insegnamenti > Chimica Generale ed Inorganica > Materiale didattico). Nello stesso sito si trovano testi di esercizi, alcuni corredati di soluzione, per consentire un'adeguata preparazione alla prova scritta.

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.photonanolab.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alberto Credi