Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprensione
Il Corso ha lo scopo di fornire i concetti fondamentali indispensabili per intraprendere lo studio della Chimica. La trattazione teorica dei concetti fondamentali é seguita da esempi.
Obiettivo D1: Lo/a studente/ssa acquisirà le conoscenze di base di: nomenclatura e terminologia chimica, tipologia di reazioni. proprietà degli elementi e dei loro composti, proprietà riferibili all Tavola Periodica. Lo/a studente/ssa imparerà a riconoscere le caratteristiche strutturali degli elementi e stereochimica dei composti più semplici. Lo/a studente/ssa conoscerà le teorie utilizzate per descrivere gli stati della materia. Lo/a studente/ssa conoscerà i fondamemnti dei princìpi della termodinamica, elettrochimica, teoria cinetica dei gas e cinetica chimica e delle loro applicazioni in chimica. Lo/a studente/ssa saprà interpretare i meccansimi più semplici delle reazioni chimiche, e acquisirà conoscenze di base sulle trasformazioni chimiche, compresa la catalisi, e l'interpretazione meccanicistica delle reazioni chimiche.
Applicazione delle conoscenze e comprensione
Particolare risalto é dato a tre aspetti della chimica moderna, cioé quello strutturale, quello energetico e quello cinetico cui sono riconducibili tutti i problemi chimici.
Obiettivo D2: Lo/a studente/ssa acquisirà la capacità di eseguire calcoli stechiometrici, di eseguire calcoli elementari di bilancio energetico, determinazioni di costanti di equilibrio, di costanti cinetiche e di ordini di reazione, di interpretare in modo formale e formulare modelli basati sulle conoscenze chimiche e fisiche di base.
Autonomia di giudizio
Lo/a studente/ssa acquisirà strumenti per affrontare i concetti di base della chimica generale ed elaborarli mediante un linguaggio formalmente corretto, esprimendo i contenuti in modo chiaro e lineare, formulando di collegamenti tra le diverse parti del corso.
Obiettivo D3: capacità di correlare le osservazioni sperimentali con modelli teorici
Abilità comunicative
Lo/a studente/ssa acquisirà un linguaggio formalmente corretto, e verrà stimolata la capacità di esprimere i contenuti in modo chiaro e lineare
Obiettivo D4: Lo/a studente/ssa saprà comunicare, sia in forma orale che scritta nell'ambito delle attività e rapporti professionali, con un rigoroso rispetto del linguaggio chimico
Capacità di apprendimento
All’interno delle lezioni frontali lo/a studente/ssa saprà evidenziare i collegamenti tra i diversi aspetti della disciplina, e apprenderà quali approfondimenti si incontreranno negli anni di studio successivi.
Obiettivo D5: Lo/a studente/ssa sarà in grado di intraprendere studi accademici di livello superiore con un sufficiente grado di autonomia o di continuare la propria formazione professionale
Prerequisiti
Nessuno
Contenuti dell'insegnamento
1 Fondamenti della teoria atomica e molecolare
2 Struttura dell`atomo
3 Legame chimico
4 Nomenclatura
5 Stati di aggregazione della materia: gas, liquidi, solidi
6 Soluzioni
7 Termodinamica chimica
8 Equilibrio chimico
9 Equilibri ionici
10 Cinetica chimica
11 Celle elettrolitiche e celle galvaniche
12 Chimica inorganica
Programma esteso
1 Fondamenti della teoria atomica e molecolare
Stati di aggregazione della materia. Nome e simboli degli elementi. Equazioni chimiche. Pesi atomici e pesi molecolari relativi. Scala dei pesi atomici. Mole e numero di Avogadro. Pesi atomici e molecolari assoluti.
2 Struttura dell`atomo
Principi della meccanica quantistica. Atomo di idrogeno. Atomi polielettronici. Proprietà periodiche degli elementi.
3 Legame chimico
Legame ionico. Proprietà dei composti ionici. Legame covalente. Teoria di lewis. Teoria VSEPR. Teoria del legame di valenza (vb) e teoria dell`orbitale molecolare (mo). Orbitali ibridi. Descrizione con il metodo vb dei legami in molecole e ioni poliatomici semplici, sia inorganici che organici. Legame metallico. Legami di van der Waals. Legame di idrogeno.
4 Nomenclatura dei composti.
Le reazioni chimiche. Numero di ossidazione. Classificazione e nomenclatura dei composti inorganici. Reazioni chimiche: reazioni di salificazione, reazioni di scambio e reazioni di ossido-riduzione.
5 Stati di aggregazione della materia
Stato gassoso: proprietà dei gas, gas ideali, gas reali. Liquefazione dei gas. Stato liquido. Stato solido: proprietà dei solidi. Reticoli cristallini e celle elementari. Tipi di solidi cristallini: cristalli metallici, ionici, covalenti e molecolari. Difetti nei cristalli. Allotropia, polimorfismo e isomorfismo.
6 Soluzioni
Proprietà generali delle soluzioni. Modi di esprimere le concentrazioni. Legge di Raoult. Proprietà colligative. Pressione osmotica. Dissociazione ed associazione dei soluti.
7 Termodinamica chimica
Definizione di sistema, lavoro e calore. Energia interna, entalpia. Leggi della termochimica. Principi della termodinamica. Entropia. Energia libera di Gibbs. Definizione di equilibrio.
8 Equilibrio chimico
Equilibrio nei sistemi omogenei. Costante di equilibrio e sua dipendenza dalla temperatura. Equilibri eterogenei. Regola della fasi. Sistemi ad un componente. Sistemi binari formati da liquidi miscibili in ogni rapporto o completamente immiscibili. Sistemi binari solido-liquido.
9 Equilibri ionici
Prodotto di solubilità. La natura degli acidi e delle basi. Ionizzazione dell`acqua. pH e sua determinazione. Dissociazione degli acidi e delle basi sia forti che deboli in soluzione acquosa diluita. Equilibri idrolitici. Indicatori di pH. Curve di titolazione acido-base. Soluzioni tampone. Sostanze anfotere.
10 Cinetica chimica
velocità di reazione e fattori che la influenzano. Ordine di reazione. Meccanismi di reazione. Influenza della temperatura sulla velocità di reazione. Catalisi. Meccanismi di reazione.
11 Celle elettrolitiche e celle galvaniche
dissociazione elettrolitica e conducibilità ionica. Solvatazione degli ioni. Celle elettrolitiche. Celle galvaniche. Potenziali normali di riduzione. Elettrodi di riferimento. Calcolo della f.e.m. di una pila.
12 Chimica inorganica
Proprietà generali dei gruppi. Proprietà generali dei più importanti elementi dei gruppi principali e di transizione e dei loro più importanti composti. Processi di importanza industriale.
Bibliografia
TESTI CONSIGLIATI
Uno a scelta dei seguenti testi:
P. ATKINS e L. JONES, Principi di Chimica, Casa Editrice Zanichelli
FUSI, BACCHI, GIORGI, MARCHETTI, MESSORI, PAOLI, PUNZO, SORTINO, TOLAZZI - Chimica generale e Inorganica, Casa Editrice Idelson-Gnocchi, 2011
A.M. MANOTTI LANFREDI e A. TIRIPICCHIO, Fondamenti di Chimica, Casa Editrice Ambrosiana
P. Zanello-R.Gobetto-R.Zanoni, Conoscere la chimica, CEA, 2009
ATKINS, JONES - Chimica Generale - Zanichelli
R.H. PETRUCCI e W.S. HARWOOD, Chimica Generale, Casa Editrice Piccin
KOTZ e TREICHEL- Chimica - EdiSES
KW Whitten, RE Davis, ML Peck, GG Stanley - Chimica Generale - Piccin, 2004
R Chang, Fondamenti di Chimica generale, McGraw-Hill, 2009
J. Burdge, CHIMICA, Casa editrice Ambrosiana, 2010
BROWN, LEMAY, BURSTEN, MURPHY, WOODWARD, Fondamenti di Chimica, EdiSES, 2011
Metodi didattici
Lezioni frontali. Il corso si articola su 72 ore di lezioni frontali, associate a 12 ore di tutorato svolto in aula dalla docente, o in modalità streaming se necessario. Le lezioni si avvalgono di supporti informatici. Vengono indicate risorse multimediali gratuite internazionali su web per approfondire le conoscenze e familiarizzare gli studenti con l'utilizzo della lingua inglese in ambito scientifico. Se necessario la didattica potrà avvalersi di sessioni asincrone a distanza per chi non può frequentare.
Per promuovere la partecipazione attiva al corso, verranno proposte diverse attività, attraverso l’utilizzo delle risorse presenti in Elly, quali i Forum di discussione e i quiz.
Modalità verifica apprendimento
Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione dei concetti trattati sono verificati attraverso un esame scritto e orale integrato con l'insegnamento di Laboratorio di Chimica generale e Inorganica. L’esame scritto consente di verificare le conoscenze e la capacità di elaborarle in modo sintetico con linguaggio appropriato. L’esame orale consente di verificare la capacità di applicare le conoscenze e formulare concetti. Per i dettagli si veda la scheda dell'insegnamento integrato. E' prevista una verifica periodica dell'avanzamento dell'apprendimento attraverso prove di verifica svolte in autonomia alla fine di ogni capitolo.
Altre informazioni
Corso integrato con l’insegnamento di Laboratorio di Chimica generale ed Inorganica. Viene svolta un’attività di tutorato in aula dalla docente. Materiale didattico scaricabile da web (software per molecular graphics, esempi, applicazioni). Slides del corso a disposizione su web. La docente riceve gli studenti per chiarimenti e discussioni negli orari designati, o previo appuntamento in altri orari.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile.
