38837 - CHIMICA GENERALE

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

Prerequisiti
Conoscenza delle principali funzioni aritmetiche e matematiche elementari: frazioni, potenze, radici, esponenziali e logaritmi. Notazione scientifica. Soluzione di equazioni algebriche di primo e secondo grado.
Conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, principali unità di misura del Sistema Internazionale (SI) e di uso comune non SI. Grandezze scalari e vettoriali.
La conoscenza di nozioni di chimica non è un prerequisito del corso.

Il corso di Chimica è diviso in 4 unità didattiche:

1. Struttura della Materia,
2. Trasformazioni della Materia,
3. Esercitazioni Numeriche in Aula,
4. Laboratorio didattico di Chimica.

CONTENUTI DELL'INSEGNAMENTO (6 CFU)

Unità Didattica 1: La Struttura della Materia (16 Ore)
1.1 Classificazione chimica della materia
Elementi e composti, sostanze pure e miscele. Simboli atomici, numero atomico e numero di massa, isotopi, ioni.
1.2 Peso atomico, formule chimiche, mole
Massa atomica, peso atomico, peso formula e peso molecolare; mole.
1.3 La struttura dell’atomo
Atomo di idrogeno e atomi polielettronici. Orbitali, numeri quantici e configurazioni elettroniche. Proprietà periodiche.
1.4 Il legame chimico
Il legame covalente: formule di Lewis, elettronegatività, geometria delle molecole e polarità; teoria del legame di valenza, orbitali ibridi, legami multipli. Teoria degli orbitali molecolari (cenni). Legame ionico, reticoli ionici. Legame metallico (cenni). Forze intermolecolari, legami a idrogeno.
1.5 Gas, liquidi, solidi
Proprietà dei gas ideali, pressioni parziali; cenni alla teoria cinetica molecolare. I liquidi: tensione di vapore, punto di fusione e di ebollizione. Struttura e proprietà fisiche dei solidi (cenni). Forme allotropiche degli elementi principali.

Unità Didattica 2: Le Trasformazioni della Materia (20 Ore)
2.1 Equazioni chimiche e principali categorie di composti
Bilanciamento delle equazioni chimiche, calcoli ponderali, reagente limitante. Numero di ossidazione; reazioni di ossidoriduzione: principi e bilanciamento. Cenni alle principali famiglie di composti inorganici: ossidi, idruri, acidi, basi, sali.
2.2 Termodinamica chimica
Calore, lavoro ed energia; primo principio della termodinamica, funzioni di stato, entalpia di reazione e di formazione, stati standard, legge di Hess. Processi spontanei: entropia. Secondo e terzo principio della termodinamica. Energia libera di Gibbs.
2.3 Soluzioni
Molarità e altri modi di esprimere la concentrazione. Diluizioni. Proprietà colligative, pressione osmotica. Solubilità.
2.4 L’equilibrio chimico
Equilibri in fase gassosa. Reazioni complete e incomplete; costante di equilibrio, quoziente di reazione, effetto della temperatura, principio di Le Châtelier; significato e utilizzo della costante di equilibrio.
2.5 Equilibri in soluzione acquosa. Acidi e basi
Proprietà di acidi e basi (modello Brønsted-Lowry), coppie acido-base coniugate, composti anfoteri. Autodissociazione dell’acqua. Il pH: definizione e calcolo per acidi e basi forti e deboli, grado di dissociazione. Idrolisi di sali ed effetto sul pH. Soluzioni tampone, titolazioni acido-base.
2.6 Equilibri di solubilità
Comportamento di sali poco solubili. Solubilità e prodotto di solubilità. Effetto dello ione comune.
2.7 Elettrochimica
Celle elettrochimiche, elettrodi, potenziali standard; equazione di Nernst (cenni). Elettrodo a vetro per la misura del pH. Elettrolisi (cenni).
2.8 Cinetica chimica
Velocità di reazione, legge cinetica e ordine di reazione. Equazioni cinetiche integrate del primo e secondo ordine. Meccanismo di reazione e stadio lento. Energia di attivazione, equazione di Arrhenius, cenni alla teoria degli urti.

Unità Didattica 3: Approfondimenti numerici in Aula (16 Ore)

• Problemi su reazioni acido-base e redox
• Problemi inerenti la termodinamica chimica
• Problemi inerenti la cinetica chimica
• Simulazione in aula del compito scritto con le sei tipologie di esercizi assegnabili: nomenclatura IUPAC, Formule di struttura, pH, Potenziale di riduzione, Termodinamica, Cinetica chimica

Unità Didattica 4: Laboratorio di Chimica Generale (8 Ore)

• Sicurezza in Laboratorio
• Esperienza di laboratorio sulla separazione di miscele eterogenee
• Esperienza di laboratorio su titolazione acido-base
• Esperienza di laboratorio su titolazioni redox

Testi/Bibliografia

Titolo: Lezioni di Chimica Generale
Autori:Marco Sola
Editore: EdiSES
Pagine:758
ISBN:978 88 3623 204 8


Titolo: Chimica
Autori: Bertini Ivano, Luchinat Claudio, Mani Fabrizio
Editore: CEA
Pagine: 512
ISBN: 8840812857


Titolo: Viaggio nella Chimica
Autori: Alberto Credi et al.
Editore: EdiSES
Pagine: 481
ISBN:978 88 3623 111 9

Metodi didattici

L'insegnamento si compone di 6 CFU (60 ore). Ogni CFU comprende il 60% delle ore nella forma di lezioni teoriche frontali e il 40% delle ore come esercitazioni in aula o in laboratorio. Le esercitazioni pratiche sono svolte nel Laboratorio di Chimica presso il Campus di Cesena (Villa Almerici) dotato di 30 postazioni con corredo di vetreria e strumentazione di base (pHmetro, agitatori magnetici e piastre riscaldanti). L'obiettivo delle esercitazioni pratiche è duplice:

• 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 conoscenze acquisite durante le lezioni teoriche frontali
  

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede preventiva partecipazione dello studente ai moduli 1 e 2 in modalità e-learning 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 di fine corso mira a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici:

• Capacità di descrivere la materia alimentare mediante modelli semplificati che giustifichino le proprietà osservate;
• Capacità di descrivere, con proprietà di linguaggio e rigore scientifico, la composizione degli alimenti dal punto di vista chimico;
• Capacità di descrivere i fenomeni che portano alla trasformazione delle sostanze.

L'esame comprende una prova scritta della durata di 2 ore, seguita, in caso di superamento e dopo pochi giorni, da una prova orale.

La prova scritta è articolata in sei esercizi riguardanti: nomenclatura IUPAC, equazioni chimiche, strutture molecolari ed esercizi numerici relativi all’applicazione delle nozioni apprese durante il corso, con particolare riferimento a soluzioni e loro proprietà, pH, solubilità, elettrochimica, termodinamica e cinetica.

Ciascun esercizio contribuisce al punteggio totale con un massimo di un punto, eventualmente attribuito anche in forma frazionaria. Il punteggio totale della prova può pertanto variare da 0 a 6 punti.

I primi due esercizi relativi, rispettivamente, alla nomenclatura e alle formule di struttura, sono obbligatori. Anche per tali esercizi può essere attribuito un punteggio frazionario. Nell’esercizio di nomenclatura, ad esempio, il punteggio dipenderà dal numero di risposte corrette rispetto al totale dei quesiti proposti.

Per l’esercizio relativo alle strutture molecolari sono richieste, oltre alla formula di struttura più rappresentativa tra i possibili limiti di risonanza, l’indicazione della geometria elettronica e molecolare, dell’ibridazione dell’atomo centrale e dell’ordine di legame tra gli atomi periferici e l’atomo centrale. Ogni informazione errata o mancante comporterà una riduzione proporzionale del punteggio attribuito all’esercizio.

La prova scritta è ritenuta sufficiente in caso di raggiungimento di almeno 2 punti, condizione necessaria per accedere alla prova orale.

La prova orale trarrà spunto dagli argomenti affrontati nella prova scritta, con i dovuti approfondimenti su base teorica di tutti gli argomenti del programma.

La prova scritta ha principalmente la funzione di verificare l'esistenza delle condizioni necessarie per accedere alla prova orale. Per questo motivo, in Alma Esami saranno pubblicati due esiti alternativi: "ammesso" o "non ammesso", rimandando la valutazione numerica alla conclusione dell'esame nel suo complesso.

Si precisa che l'esame di Chimica è un esame unico e che la prova scritta e la prova orale rappresentano due momenti di un'unica valutazione, che dovrebbe normalmente svolgersi nello stesso appello.

Tuttavia, quando ne ricorrano le condizioni, ad esempio in caso di mancato superamento della prova orale, è prevista la possibilità di sostenerla in un appello successivo oppure, in presenza di motivate esigenze dello studente, entro un anno dal superamento della prova scritta. Tale possibilità non modifica il principio di unitarietà dell’esame, fermo restando che una ragionevole flessibilità può risultare utile agli studenti senza compromettere il rigore della valutazione finale.

Di fatto, la possibilità di differire l'esame orale è concessa nei casi di una prova scritta nettamente superiore alla sufficienza (superiore a 5 punti) e si basa sul principio che tale risultato costituisce garanzia di una preparazione sufficientemente ampia e stabile nel tempo. Al contrario, nel caso di una preparazione appena sufficiente, un differimento prolungato rischierebbe di trasformare l'esame in un recupero di singole criticità piuttosto che in una verifica complessiva della preparazione acquisita.

Le prove di esame verranno svolte in presenza.

Studenti/studentesse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l'ufficio di Ateneo responsabile: sarà sua cura proporre agli/alle studenti/studentesse 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.

Strumenti a supporto della didattica

Il materiale didattico proiettato a lezione sarà messo a disposizione dello studente in formato elettronico sulla piattaforma Virtuale.

Eventuali registrazioni audio delle lezioni saranno consentite, a patto che siano rese disponibili a tutti gli studenti mediante condivisione dei file mp3 in aree riservate del sito docente.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesco Capozzi